「割れない」タングステンモノブロック
～唯一无二、优れた耐久性への挑戦～
ダイバータのイメージ
（ユニットが繋がって巨大なリング状になる）
?ITER Organization
培われた粉末冶金技术と热间加工技术
アライドマテリアルは、2000年に東京タングステン株式会社と大阪ダイヤモンド工業株式会社が合併して誕生した。以来、高融点金属材料とダイヤモンド精密工具の製造を両輪に、住友電工グループの产业素材部門の一翼として事業を推進している。タングステンに関しては精製から最终製品まで自社で完結できることが強みだ。QSTとの関係は古く、前身の日本原子力研究所のときから取引があった。1999年からはITER用タングステンの研究开発を開始している。タングステンは、金属の中で最も融点が高く、また熱膨張率が低く、超高温環境下でも形状安定性が極めて高いという特性がある。その特性を最大限に引き出すのが、アライドマテリアルが長年にわたって蓄積してきた粉末冶金技術（粉末プレス?焼結）と熱間加工技術だ。これらの技術力が「割れないタングステン」を生み出し、ダイバータへの採用へ繋がった。
ここで改めて、ダイバータの构成を见てみよう。欧州が製作を担当するカセットボディ（支持体）に日本が调达する外侧ターゲット、欧州の内侧ターゲット、そしてロシアのドームが取り付けられてダイバータは完成する。外侧ターゲットの受热面侧は、30×30×10尘尘程度の「モノブロック」と呼ばれるタングステン材で构成される。これに冷却管を通したものが1つのカセットボディにつき约20列并ぶ。真空容器の下部に设置される合计54基のカセットボディ上に并ぶ外侧ターゲットのモノブロックの総计は约20万个におよぶ。そのうち1个でも表面が热负荷により溶融すれば、冷却管の破断も起こりうる。つまり、长时间プラズマにさらされるすべてのモノブロックが高い耐久性を维持できなければ、核融合反応も维持できない。アライドマテリアルは、强みである粉末冶金技术を応用し、耐热衝撃タングステン、「割れないタングステン」を开発した。
高温下の再结晶粒粗大化を抑制する
热マネジメント事业部の加工技术グループ（酒田製作所）でタングステンモノブロックの生产技术を担当し、现在、技术部滨罢贰搁技术グループマネージャーの饭仓武志は、入社2年目の2013年から滨罢贰搁计画に参加している。当时は富山製作所の素材技术グループでモノブロックの素材であるタングステン板材の开発に取り组んでいた。2013年は、タングステンがダイバータに採用されることが决定した年でもあった。
「タングステン板材の製造は、タングステン粉末のプレス体を作製した后、焼结を行い、得られた焼结体を塑性加工して行われます。塑性加工されたタングステン材は、2,000℃を超えるプラズマの高热に长时间さらされると新しい结晶粒（再结晶粒）が生成?成长して受热面が隆起、割れる可能性が高くなります。热负荷による耐久性を向上させるには、この现象を可能な限り抑制することが有効と考えられました。私たちが目指したのは、微细な再结晶粒を维持することでした」（饭仓）
ポイントになったのは、塑性加工、すなわち圧延のプロセスである。圧延は热と圧力をかけて加工する工程だが、「微细な再结晶粒を维持」する最适な热?圧力の条件?パラメーターを、1年以上かけて见极めて、试作を繰り返し、新たなタングステン开発を进めていった。
「开発した板材から热负荷试験に用いるタングステンモノブロックを作製し、蚕厂罢様の高热负荷试験装置で热负荷试験を実施しました。约2,300℃に相当する电子ビームをタングステンモノブロックに10秒照射、10秒冷却するサイクルを1,000回繰り返す滨罢贰搁设计要求の3倍以上のサイクル数の试験です。结果、従来のモノブロックに発生した热负荷面の隆起が、新たに开発した製品には観察されませんでした。微细な再结晶粒を维持したことで、ダイバータに适した性能を示すことができたのです」（饭仓）
世界が评価した「割れないタングステン」
続いて饭仓らは、开発したタングステンモノブロックを用いて、外侧ターゲットのプロトタイプ评価试験に挑む。これは滨罢贰搁机构および蚕厂罢の立ち会いのもと、ロシアのエフレモフ研究所で実施された热负荷试験である。试験では滨罢贰搁での要求条件を大きく上回る条件で実施されたが、すべてのモノブロックに「割れ」が见られず、ここでも非常に优れた耐久性を示したのである。これによって、世界に先駆けて「割れないタングステン」として高い评価を得るとともに、滨罢贰搁机构および蚕厂罢からダイバータ用タングステン材として认証を受けた。「割れないタングステン」を供给できるのは、现时点でアライドマテリアルのみである。また、外侧ターゲットの非常に复雑な形状に対して、10μ尘の精度が要求される加工においても、アライドマテリアルが培ってきた高い加工技术が発挥されている。现在、酒田製作所でモノブロックの生产技术に携わっている饭仓は、2018年にフランスの滨罢贰搁建设现场を访れている。
「滨罢贰搁计画は、世界各国が参加する巨大な国际プロジェクトです。环境やエネルギー问题を解决する可能性があり、梦がある取り组みであるのは间违いありません。それを担う技术者の一人であることに喜びと夸りがありますし、今后生まれてくる、诸々の课题に対しても意欲的に取り组んでいきたいと考えています」（饭仓）