Материал для диверторной пластины термоядерного реактора

 

Использование: в термоядерной энергетике, в частности в термоядерном реакторе. Сущность изобретения: материал диверторной пластины термоядерного реактора на основе графита, в состав которого кроме нефтяного кокса и кокса каменноугольного пека входит дополнительно элементный графит и карбид титана. 1 табл.

Изобретение относится к материалам термоядерного реактора, в частности к материалам для диверторной пластины термоядерного реактора типа ТОКАМАК.

Исходя из условий работы и предъявляемых требований к материалам термоядерного реактора (ТЯР), многие узлы конструкции, в том числе и диверторную пластину, выполняют в настоящее время из углеродных материалов.

Известен макет ТЯР, диверторная пластина которого выполнена из конструкционного графита марки ППГ повышенной плотности [1] Указанный графит состоит из 88 90 мас. нефтяного кокса и 10 12 мас. кокса каменноугольного среднетемпературного пека.

Диверторная пластина из этого графита обладает невысокой теплопроводностью и малой стойкостью к ионному и тепловому облучениям.

Известен макет ТЯР, диверторная пластина которого выполнена из особо плотного рекристаллизованного графита марки ГТМ, полученного методом термомеханической обработки [2] Этот графит состоит из 94 96 мас. нефтяного кокса и 4 6 мас. кокса каменноугольного высокотемпературного пека.

Недостатками дивертоpной пластины из этого графита являются относительно низкие значения теплопроводности и стойкости к тепловой и ионной эрозии.

Задача изобретения получение материала для диверторной пластины с повышенными значениями теплопроводности и стойкости к тепловой и ионной эрозии.

Задача решается тем, что в составе материала для диверторной пластины помимо нефтяного кокса и кокса каменноугольного высокотемпературного пека дополнительно содержится элементный графит и карбид титана при следующем соотношении компонентов, мас.

Кокс пека каменноугольного высокотемпературного 4 6 Графит элементный 8 12 Карбид титана 8 12 Кокс нефтяной Остальное Присутствие в материале диверторной пластины иного соотношения указанных выше компонентов приводит к ухудшению характеристик.

Пример 1. Диверторную пластину выполнили из материала, состоящего из 76 мас. нефтяного прокаленного кокса (ГОСТ 22898-78), 5 мас. кокса каменноугольного высокотемпературного пека (ГОСТ 1038-75), 9 мас. элементного графита (ГОСТ 7478-75) и 10 мас. карбида титана (ТУ 48-10-22-79). Компоненты предварительно перемешивали в смесительной машине без обогрева, смесь формовали в виде заготовки в диэлектрической пресс-форме путем одновременного приложения сжимающего давления усилием 30 МПа и прямого пропускания тока с нагревом до 900^oС в течение 30 мин. Обожженную заготовку подвергали на прессе горячего прессования термомеханической обработке при 2520^oС, удельном давлении 25 МПа в течение 4 ч с усадкой по высоте 38% Пример 2. Диверторную пластину изготовили из материала, состоящего из 72 мас. нефтяного кокса, 4 мас. кокса каменноугольного пека, 12 мас. элементного графита и 12 мас. карбида титана. Готовили материал согласно примеру 1.

Пример 3. Диверторную пластину изготовили из материала, состоящего из 78 мас. нефтяного кокса, 6 мас. кокса каменноугольного пека, 8 мас. элементного графита и 8 мас. карбида титана. Готовили материал согласно примеру 1.

Пример 4. Диверторную пластину изготовили из материала, состоящего из 76 мас. нефтяного кокса, 5 мас. кокса каменноугольного пека, 10 мас. элементного графита и 9 мас. карбида титана. Готовили материал согласно примеру 1.

Пример 5. Диверторную пластину изготовили из материала, состоящего из 73 мас. нефтяного кокса, 6 мас. кокса высокотемпературного пека, 6 мас. элементного графита и 15 мас. карбида титана. Готовили материал согласно примеру 1.

Пример 6. Диверторную пластину изготовили из материала, состоящего из 77 мас. нефтяного кокса, 4 мас. кокса высокотемпературного пека, 14 мас. элементного графита и 5 мас. карбида титана. Готовили материал согласно примеру 1.

Результаты испытаний материалов диверторных пластин, полученных по описанным примерам, сведены в таблицу. Кроме того, даны эксплуатационные характеристики материала-прототипа, а также пластин из того же материала, но с запредельными значениями состава (примеры 5 и 6).

Из представленных данных следует, что диверторные пластины согласно изобретению обладают по сравнению с известными в 4 5 раза большей теплопроводностью, в 3 4 раза большей тепловой и в 2 3 раза большей ионной эрозионной стойкостью.

Формула изобретения

Материал для диверторной пластины термоядерного реактора, содержащий нефтяной кокс и кокс каменноугольного высокотемпературного пека, отличающийся тем, что в его составе дополнительно содержатся графит элементный и карбид титана при следующем соотношении компонентов, мас.

Кокс пека каменноугольного высокотемпературного 4 6 Графит элементный 8 12 Карбид титана 8 12 Кокс нефтяной Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1