Lo sviluppo dei materiali

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La fattibilità della fusione in termini economici e sociali dipende dalla disponibilità di materiali idonei con i quali realizzare i componenti chiave del reattore. Da un lato, i materiali utilizzati debbono presentare caratteristiche di bassa attivazione indotta da neutroni in modo da non richiedere la necessità di depositi geologici permanenti in sito profondo: a questo riguardo, il programma fusione si è dato l’obiettivo di realizzare e utilizzare materiali riciclabili nell’arco di circa un secolo. In termini economici, gli stessi materiali debbono presentare caratteristiche di resistenza per tempi sufficientemente lunghi (almeno circa 5 anni per i mantelli triziogeni) nei flussi neutronici tipici del reattore prima di essere sostituiti, in modo da non pesare negativamente né sui costi di investimento né sulla disponibilità del reattore. Oltre a indurre attivazione, interagendo con i materiali i neutroni prodotti nelle reazioni DT provocano dislocazioni dei nuclei dai siti reticolari e trasmutazioni che modificano la struttura microscopica dei materiali stessi. Tali modifiche si riflettono in una degradazione delle proprietà fisiche e meccaniche, quali la riduzione della conducibilità termica ed elettrica, indurimento, riduzione della duttilità, degradazione della resistenza alla frattura etc.. I livelli di flusso neutronico in Demo, e più a lunga scadenza nel reattore, richiedono che i materiali impiegati mantengano buone caratteristiche fino a 80 dpa (150 dpa nel reattore) (1 dpa displacement per atom, equivale a circa 1025 n (14 MeV)/m2 in ferro).
Inoltre, gli stessi materiali debbono poter essere impiegati ad alte temperature di lavoro in modo da permettere buoni valori dell’efficienza complessiva dell’impianto.
I materiali richiesti possono essere divisi, secondo il loro impiego o funzione, come segue:
? materiali strutturali
? materiali di protezione dei componenti affacciati al plasma (divertore e prima parete)
? materiali funzionali come:
o superconduttori a bassa ed alta temperatura critica per i magneti
o materiali fertili (ceramici e metalli liquidi).