Finestra
per radiofrequenza di FTU
in Ti//AlluminaIl laboratorio ha sviluppato tecniche di giunzione
ottenute per brasatura sotto vuoto o anche per diffusione, applicabile
ad una vasta gamma di accoppiamenti tra metalli (acciao, rame, molibdeno,
tungsteno, titanio, ecc.) e/o altri materiali sia ceramici che compositi
(grafite, composito in fibra di grafite, composito in carburo di silicio).
Tali tecniche sono state applicate a componenti del tokamak di Frascati FTU: ad esempio le Finestre per RadioFrequenza con giunzione in Ti//Allumina (vedi figura a destra).
Prototipo
di divertore per ITER in CFC//Molibdeno
Un'altra applicazione di giunzione in CFC//Molibdeno e' stata per il prototipo
del Divertore della macchina tokamak ITER (vedi figura a sinistra).
Questo procedimento (brevetto ENEA-CSM) per la messa in forma complessa e simultanea saldatura per diffusione allo stato solido a caldo di oggetti coassiali è un alternativa al processo di tipo isostatico (HIPing – Hot Isostatic Preessing).
Esso è stato sviluppato da ENEA (in collaborazione
con CSM Centro Studi Materiali
di Castel Romano) per la costruzione di componenti della macchina ITER che
devono resistere ad elevati flussi termici.
In questo particolare caso, che
poi è l’effettivo impiego per cui è nata
questa collaborazione, il componente è uno scambiatore di calore composto
da vari tubi in lega di rame che a causa degli elevati flussi termici deve
essere protetto tramite un materiale sacrificale, resistente alle alte temperature,
con un buon contatto termico con il tubo stesso.
I materiali utilizzati per
questa funzione sono essenzialmente W (tungsteno) e CFC (compositi in fibra
di carbonio).
L’innovazione consiste nella realizzazione sperimentale del
sistema di riscaldamento accoppiato ad un sistema di pressurizzazione del
tubo più interno e di un sistema da vuoto in collegamento con l’interfaccia
tra le facce da saldare per diffusione.
Gli intervalli di temperatura, (fino
T=700°C) e pressioni, (fino a 1000 bar), raggiungibili sono sufficienti a
produrre giunzioni metallurgiche ottime per moltissimi metalli anche dissimili
e poco solubili.
Il successo della collaborazione è gran parte dovuta all’associazione delle
competenze tecniche presenti sia nel CSM sia nell’ENEA.
Il CSM vanta competenze
nella caratterizzazione di materiali, nella costruzione di componenti tramite
HIPing e soprattutto ha esperienze di caratterizzazione di componenti per
alte pressioni.
L’ENEA, attraverso i suoi laboratori di Frascati, ha messo
a disposizione le sue competenze sull’alto vuoto e sulle tecniche di brasatura
e saldatura per diffusione.
I risultati possono essere così riassunti: