POUR LA FUSION Dominique Vrel Sarah Dine LSPM Université Paris 13 Christian Grisolia IRFMGCFPM Gregory Peiters Bernard Rousseau Saclay Tritium Lab IBITECs Nathalie Herlin IRAMIS ID: 599827
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ALLIAGES DE TUNGSTENEPOUR LA FUSION
Dominique Vrel, Sarah Dine, LSPM, Université Paris 13Christian Grisolia, IRFM/GCFPMGregory Peiters, Bernard Rousseau, Saclay Tritium Lab., IBITECsNathalie Herlin, IRAMIS
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Matériaux pour la fusion :
Conducteurs électriques
Bonne conductivité thermique/réfractaire
Ductile / Usinable
Pulvérisation plasma limitée
Résistance à l’oxydation
Pas ou peu d’hydrure (pas ou peu de piégeage du tritium)
Résistance aux neutronsSlide3
Actuellement, le W choisit par ITER colle à peu près :
Conducteurs électriques Bonne conductivité thermique/réfractaire
Ductile (transition ductile fragile 400-600°C)
Pulvérisation plasma limitée
résistance à l’oxydation
Pas ou peu d’hydrure (pas ou peu de piégeage du tritium)
Résistance aux neutrons
Faible activation
Développement de nouveaux alliages
dans une approche globale initier des études nouveaux matériaux pour la fusion en France
Matériaux envisagés : alliages de W et de Cr, Ti, Y, V (faible activation)Slide4
Principe du procédé SHS
Dans le cas envisagé, il s’agira d’utiliser des poudres de WO
3, V2O5, Cr2O
3 (CrO3 ?)… et de provoquer leur réduction par du magnésium
La réaction est amorcée localement, et se propage dans tout l’échantillon. Slide5
Synthèse d’alliages réfractaires
Premiers essais à un stade très artisanal(ici
, expérience réalisée sur le parking du laboratoire…)Problème :
volatilité du magnésium qui exige de le mettre en très fort excès pour que la réaction soit complèteSlide6
Synthèse d’alliages réfractaires
– optimisé grand volume –– sous pression – Capacité du réacteur :50g de métal produit
2ème réacteur d’une capacité de 500g en cours de conceptionSlide7
Synthèse d’alliages réfractaires
– optimisé grand volume –– sous pression –
Premier résultat sur alliage W-V2 (2w%, 6.86at%)
Compositions étudiées : W, WV2-6, WCr2-6, WV6, WV2Cr2, WV4Cr2, WV2Cr4Slide8
Synthèse d’alliages réfractaires
– optimisé grand volume –– sous pression – Spectres EDS obtenus sur les poudres compactées (WV4)
Spectrum details
Project New project Spectrum name Spectrum1
Acquisition conditions
Acquisition time (s) 100.0 Process time 4
Accelerating voltage (kV) 15.0Slide9
Synthèse d’alliages réfractaires
– optimisé grand volume –– sous pression – Cartographies EDS obtenus sur les poudres compactées (WV4) Slide10
Synthèse d’alliages réfractaires
– optimisé grand volume –– sous pression – Cartographies EDS obtenus sur les échantillons frittés (WV4) Slide11
Merci pour votre attention
A venir :
Propriétés mécaniques (dureté, compression, traction ?, mesure de la TTDF ?…)
Optimisation
du cycle de frittage pour améliorer l’homogénéité (est-ce intéressant ?)Slide12
Synthèse de tungstène
nanométrique
Broyage seul
Mécano-synthèse
S. Dine, S. Aïd, K. Ouaras, V. Malard, M. Odorico, N. Herlin-Boime, A. Habert, A. Gerbil-
Margueron, C. Grisolia, J. Chêne, G. Pieters, B. Rousseau, D. Vrel, Synthesis of tungsten nanopowders : comparison of milling, SHS, MASHS and Milling-Induced Chemical Processes , Advanced Powder Technology, 26 (2015) 1300-1305.Slide13
Synthèse d’alliages réfractaires
Mo-Nb stœchiométrique par SHS
Mo-Nb-W stœchiométrique
par mécanosynthèse.
Vasuki Kentheswaran, Sarah Dine, Dominique Vrel, Jean-Philippe Couzinié, Guy Dirras, Synthesis of Nanometric Refractory Alloys Powders in the Mo-Nb-W System, Journal of Alloys and Compounds 679 (2016) 80-87
La synthèse de ces alliages par ce type de réaction est possible;
Le procédé SHS a besoin d’une optimisation séparée Slide14
Synthèse d’alliages réfractaires
– optimisé grand volume –
Les résultats
sont bien meilleurs en SHS grand volume (20g de métal)
qu’en petit (2.5g) ® scale-up favorable
Le mélange
n’est
pas encore parfait.
Problème
lié à la volatilité du magnésiumMo-Nb-W stœchiométrique
Sarah Dine, Vasuki Kentheswaran, Dominique Vrel, Jean-Philippe Couzinié, Guy Dirras, Large scale synthesis of nanometric MoNbW alloy using Self-propagating High-temperature Synthesis, soumis, Advanced Powder Technology.
Pourquoi est-ce que cela marchait mieux en mécanosynthèse ? Volume limité, pression induite par la réaction