초록 ▼

핵융합장치의 플라즈마 대향장치 중에서 다이버터는 노심내 불순물을 제거하여 플라즈마의 오염을 최소화하며, 플라즈마의 고온으로부터 진공용기 및 진단장치 등을 보호하는 주요한 장치이다. KSTAR 플라즈마 운전시 입사되는 열하중의 증가가 예상됨에 따라 다이버터의 안전성 확보를 위해 대면재와 냉각판 사이의 능동 냉각이 요구되고, 따라서, 현재의 볼트 체결 방식이 아닌 접합 방식으로 열전달을 최대로 증대시킬 수 있는 기술 개발이 요구되어 왔다.
대면재료인 텅스텐과 구리합의 브레이징 접합을 위해 최적의 조건으로 접합한 시편에 대해 열속

핵융합장치의 플라즈마 대향장치 중에서 다이버터는 노심내 불순물을 제거하여 플라즈마의 오염을 최소화하며, 플라즈마의 고온으로부터 진공용기 및 진단장치 등을 보호하는 주요한 장치이다. KSTAR 플라즈마 운전시 입사되는 열하중의 증가가 예상됨에 따라 다이버터의 안전성 확보를 위해 대면재와 냉각판 사이의 능동 냉각이 요구되고, 따라서, 현재의 볼트 체결 방식이 아닌 접합 방식으로 열전달을 최대로 증대시킬 수 있는 기술 개발이 요구되어 왔다.
대면재료인 텅스텐과 구리합의 브레이징 접합을 위해 최적의 조건으로 접합한 시편에 대해 열속 약 5 MW/m²에서 20/20 초, 2,000 회 열피로 시험을 완료하여, 텅스텐 브레이징 접합의 최종 시험을 완료하여 접합부의 건전성을 확인하였다.

Abstract ▼

Ⅳ. Results of the Project
■ Bonding technology of bimaterial and progress development
- Research of bonding method between facing material and heat sink
1) Comparison analysis of brazing and HIP as bonding method : Manufacturing and test of each sample
2) Suitable inter-layer : Oxygen-fr

Ⅳ. Results of the Project
■ Bonding technology of bimaterial and progress development
- Research of bonding method between facing material and heat sink
1) Comparison analysis of brazing and HIP as bonding method : Manufacturing and test of each sample
2) Suitable inter-layer : Oxygen-free electrolytic copper
Filler material of tungsten and CuCrZr : Ni(9.5)-Cu(52.5)-Mn(38)
Filler material of tungsten and graphite : Ti(70)-Cu(15)-Ni(15)
3) Suitable condition of brazing
- Manufacturing, NDT, cross-section test and shearing test of bonding sample of tungsten and graphite
- Manufacturing, NDT, cross-section test and shearing test of bonding sample of tungsten and CuCrZr
▪High heat flux test
- Manufacturing of tungsten brazed mockups with cooling tube
- High heat flux test of tungsten brazed mockups under 5 MW/m² 20/20 sec. 2,000 cycles
- Maximum temperature at 20 sec. under 3 mm from topside of tungsten was 386℃
- Maximum temperature at 20 sec. under 2 mm from topside of CuCrZr was 244℃
- No defects at all joints of mockups
▪Analysis of computational simulation on bonding model
- Completion of thermal and structural stress analysis on KSTAR PFC divertor model(inboard divertor)
1) Pro engineer (modeling), ICEM (meshing), CFX (Thermal flow analysis), Ansys (structural stress analysis)
2) Result : Outlet temperature of cooling water = 73℃, the maximum temperature of tile = 1,182℃, the maximum temperature of backplate = 561.9℃, the maximum stress of backplate = 1,096 MPa
- Completion of thermal flow and structural stress analysis on basic bond modeling
1) Pro engineer (modeling), ICEM (meshing), CFX (thermal flow analysis), Ansys (structural stress analysis)
2) Result : Outlet temperature = 46.2℃, the maximum temperature of tile = 709.4℃, the maximum temperature of backplate = 300.7℃, the maximum stress of backplate = 873.9 MPa

목차 Contents

• 제 출 문 ... 1
• 보고서 요약서 ... 2
• 요 약 문 ... 3
• SUMMARY ... 7
• CONTENTS ... 11
• 목 차 ... 12
• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 13
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 15
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 23
• 제1절. 텅스텐 브레이징 접합 기술 확립 및 성능 개선 ... 23
• 제2절. 냉각관 삽입 브레이징 시편의 고열부하 시험 및 평가 ... 52
• 제3절. 냉각관 삽입 모델에 대한 전문코드 해석 및 비교 ... 100
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 111
• 제1절 목표달성도 ... 111
• 제2절 관련분야에의 기여도 ... 113
• 제5장 연구개발 결과의 활용 계획 ... 114
• 제6장 참고문헌 ... 115
• 끝페이지 ... 116