(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) (13) T3 (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (13) T3 (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego: (51) Int. Cl. G21B1/00 ( ) (97) O udzieleniu patentu europejskiego ogłoszono: Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej Europejski Biuletyn Patentowy 2008/28 EP B1 (54) Tytuł wynalazku: Zespolony element konstrukcyjny do reaktora jądrowego (30) Pierwszeństwo: AT U (43) Zgłoszenie ogłoszono: Europejski Biuletyn Patentowy 2004/41 (45) O złożeniu tłumaczenia patentu ogłoszono: Wiadomości Urzędu Patentowego 11/2008 (73) Uprawniony z patentu: PLANSEE SE, Reutte, AT (72) Twórca (y) wynalazku: PL/EP T3 Schedler Bertram, Reutte, AT Schedle Dietmar, Reutte, AT Granzer Thomas, Haldenwang, DE Zabernig Anton, Reutte, AT Huber Thomas, Lechaschau, AT Friedrich Thomas, Halblech, DE Schreiber Karlheinz, Breitenwang, AT Friedle Hans-Dieter, Häselgehr, AT (74) Pełnomocnik: Przedsiębiorstwo Rzeczników Patentowych Patpol Sp. z o.o. rzecz. pat. Borowska-Kryśka Urszula Warszawa 130 skr. poczt. 37 Uwaga: W ciągu dziewięciu miesięcy od publikacji informacji o udzieleniu patentu europejskiego, każda osoba może wnieść do Europejskiego Urzędu Patentowego sprzeciw dotyczący udzielonego patentu europejskiego. Sprzeciw wnosi się w formie uzasadnionego na piśmie oświadczenia. Uważa się go za wniesiony dopiero z chwilą wniesienia opłaty za sprzeciw (Art. 99 (1) Konwencji o udzielaniu patentów europejskich).

2 V1738PL00/UK EP B1 Opis [0001] Wynalazek dotyczy termicznie wysokoobciążalnego zespolonego elementu konstrukcyjnego do reaktora jądrowego, składającego się przynajmniej z obszaru z wolframu albo stopu wolframu o zawartości W > 90 % wag. zwróconego do plazmy, obszaru z miedzi albo stopu miedzi o przewodności cieplnej > 250 W/mK i średniej wielkości ziarna > 100 µm, służącego do odprowadzania ciepła i leżącego między nimi obszaru z zespolonego materiału z metalu trudnotopliwego i miedzi. [0002] Dla stacjonarnej obsługi instalacji jądrowych, w obszarze powierzchni komponentów pierwszej ściany, które określa się również jako PFC s (Plasma Facing Components), spodziewane są strumienie mocy wynoszące do 10 MW/m 2. W przypadku pęknięć plazmy w ciągu kilku milisekund w eksponowanych miejscach może zostać uwolnionych około 20 GJ. Rozwój PFC s specjalnie dla obszarów o najwyższych gęstościach mocy, jak przykładowo obszaru diwertora, osłony i limitera stanowi element kluczowy przy technologicznej przemianie badania reakcji termojądrowej. [0003] Wymagania materiałowe dla komponentów PFC są różnorodne i częściowo sprzeczne. Oprócz właściwości fizycznych i mechanicznych, takich jak wysoka przewodność cieplna, wysoka temperatura topnienia, niskie ciśnienie pary, dobra odporność na termoszok i zdolność do obrabiania dochodzą jeszcze wymagania specyficzne dla reakcji termojądrowej, takie jak niewielka aktywacja i transmutacja pod wysokim strumieniem neutronów, niskie, permanentne magazynowanie trytu, niewielka erozja przez jony plazmy i cząstki obojętne, niewielka sputterrate i erozja przez efekty miejscowe, takie jak łuk świetlny i hotspots oraz niewielkie ochłodzenie plazmy jądrowej przez promieniowanie charakterystyczne. [0004] W zależności od warunków obciążenia faworyzowane materiały na PFC s stanowi beryl, węgiel wzmocniony włóknami węglowymi (CFC) i wolfram. Wolfram nadaje się bardzo dobrze szczególnie do obszarów pierwszej ściany, gdzie panują stosunkowo niskie temperatury plazmy i wysokie gęstości cząstek. Wolfram ma bardzo dobre właściwości termiczne, takie jak na przykład wysoka przewodność cieplna (165 W/mK w temperaturze pokojowej). Ponadto wolfram na PFC s predestynuje jego wysoka temperatura topnienia, niska pochłanialność trytu i niski stopień odgazowania próżniowego i niska sputterrate. W celu uzyskania skutecznego odprowadzania ciepła, szczególnie w obszarach o najwyższych gęstościach energii, PFC s należy aktywnie chłodzić. Może to odbywać się przez komponenty z miedzi, przez które przepływa chłodziwo, które łączy się jako upust ciepła z komponentem z wolframu. W celu zapewnienia wystarczająco wysokiej mechanicznej wytrzymałości i sztywności jest korzystne, łączenie miedzianego upustu ciepła z metalicznym materiałem strukturalnym o wyższej wytrzymałości. Na te elementy wzmacniające nadają się szczególnie stale austenityczne i wzmocnione cząsteczkowo stopy miedzi, jak przykładowo utwardzone dyspersyjnie stopowane Cr-Zr stopy miedzi (Cu-Cr-Zr) albo materiały Cu ODS (oxide-dispersionstrenpgthened) (na przykład Cu-Al 2 O 3, Cu-ZrO 2, Cu-Y 2 O 3, tlenek Cu i ziemi rzadkich). Na PFC s w obszarze wysokich gęstości energii kieruje się dwoma wariantami wzorów. W przypadku tak zwanych dachówek płaskich, obszary przejściowe między poszczególnymi materiałami są wykonane niemal płasko. W przypadku elementów konstrukcyjnych w postaci monobloku, wystarczającą wytrzymałość i sztywność strukturalną uzyskuje się przez rurę, przez którą przepływa chłodziwo, składającą się przykładowo z utwardzonego dyspersyjnie stopu miedzi albo Cu ODS. Do zewnątrz kolejna seria materiałów jest

3 2 porównywalna z wariantem dachówki płaskiej. Obszar z wolframu jest przy tym wykonany kostkowo i otacza rurę chłodzącą, przy czym między rurą chłodzącą a obszarem z wolframu znajduje się warstwa pośrednia z miękkiego i ciągliwego materiału, korzystnie czystej miedzi o niewielkiej zawartości tlenu (miedź OFHC). [0005] Szczególna trudność przy wytwarzaniu zespolonych elementów konstrukcyjnych do reaktorów jądrowych, takich jak przykładowo komponenty w postaci dachówki płaskiej albo monobloku, polega na tym, że wolfram i miedź mają bardzo odmienne właściwości rozszerzalności cieplnej. Zatem, współczynnik rozszerzalności cieplnej wolframu wynosi w temperaturze pokojowej 4,5 x 10-6 K -1, w przypadku miedzi 16,6 x 10-6 K -1. [0006] Do połączenia między wolframem a miedzią są opisane technologie, takie jak przykładowo lutowanie, spawanie dyfuzyjne albo podlewanie. Spawanie dyfuzyjne może odbywać się przy tym za pomocą prasowania izostatycznego na gorąco (HIP), jak jest to opisane w EP Uprzednio wymienione procesy przeprowadza się w zakresie temperatur między około 700 a 1300ºC. Przy ochładzaniu dochodzi ze względu na odmienny współczynnik rozszerzalności cieplnej wolframu i miedzi, do wbudowania naprężeń w obszarze strefy łączenia. Naprężenia indukuje się jednak również przy użyciu PFC s, ponieważ są one poddawane cyklicznemu obciążeniu cieplnemu. Naprężenia te mogą prowadzić do pęknięć względnie do oderwań między wolframem a miedzią. Przez zakłócone poprzez to odprowadzenie ciepła istnieje niebezpieczeństwo, że zespolony element konstrukcyjny stopi się. Zostały zainicjowane obszerne programy rozwojowe i częściowo już przeprowadzono je, mające na celu, zrealizowanie zespolonego elementu konstrukcyjnego, składającego się z obszaru z wolframu skierowanego do plazmy i połączonego z nim kształtowo, aktywnie chłodzonego upustu ciepła z miedzi z niewielkimi naprężeniami zespołowymi w strefie łączenia. [0007] Zatem, osiągnięto wyraźne zmniejszenie naprężeń poprzez to, że obszar z wolframu wykonuje się w postaci pojedynczych małych prostopadłościanów albo okrągłych prętów o długości boku względnie średnicy wynoszącej kilka milimetrów, przy czym te prostopadłościany albo okrągłe pręty są wpuszczone w obszar z miedzi. To segmentowanie redukuje termiczne naprężenia, wynikające z procesu łączenia względnie cyklicznej eksploatacji. Jednakże również w tym wykonaniu występuje wysoki potencjał zagrożenia w tworzeniu się termicznych pęknięć zmęczeniowych w złączu wolfram-miedź. [0008] Występują liczne próby polegające na redukowaniu naprężeń w złączu przez stopniowo wykonane przejście między wolframem a miedzią. [0009] Zatem, US opisuje metodę wytwarzania wolframowo-miedzianego FGM s (funktionally graded material). Infiltruje się przy tym miedzią część z wolframu ze stopniowo zbudowaną porowatością, wytworzoną przykładowo przez wtrysk plazmy. [0010] Również w US jest przedstawiony sposób wytwarzania, gdzie za pomocą wtryskiwania plazmowego ma się uzyskiwać stopniowe przejście między wolframem a miedzią. W odróżnieniu od US , osadza się przy tym także fazę miedzi za pomocą wtrysku plazmy, przy czym każdorazowo doprowadzana mieszanina proszkowa zawiera odpowiednie udziały wolframu i miedzi. Między wolframem a FGM znajduje się cienka warstewka metaliczna, mająca wspierać adhezję. W US jest ponadto wymienione, że próbnie wprowadzono warstwę z mieszanego materiału miedziano-wolframowego za pomocą lutowania albo bonderyzacji dyfuzyjnej między wolframem a miedzianym upustem ciepła, przy czym jednak różnica we współczynnikach rozszerzalności cieplnej była zbyt wysoka. Dalsze szczegółowe wyjaśnienia nie wynikają z tego opisu.

4 3 [0011] Punktem wyjścia jest to, że sposoby wytwarzania opisane zarówno w US i US prowadzą do zespolonych elementów konstrukcyjnych, które mają wyraźnie polepszoną odporność względem termicznie indukowanych pęknięć. Wadą jest jednak, że opisane w nich techniki procesowe są nakładowe i wskutek tego tak wytworzone zespolone elementy konstrukcyjne są drogie. Poza tym, ze względów techniki procesowej, wyżej wymienione techniki ograniczają się do struktur w postaci dachówek płaskich; przeniesienie do geometrii monoblokowych jest ogólnie nie możliwe ze względów geometrycznych. [0012] Termicznie wysokoobciążalny zespolony element konstrukcyjny do reaktorów jądrowych jest przedstawiony w JP-A [0013] Zadaniem przedmiotowego wynalazku jest opracowanie zespolonych elementów konstrukcyjnych do reaktorów jądrowych, składających się przynajmniej na odcinkach z wolframu względnie stopu wolframu i miedzi względnie stopu miedzi, mających wystarczającą funkcjonalność, szczególnie w odniesieniu do termicznego zmęczenia, umożliwiających niedrogie wytwarzanie i nadających się do geometrii monoblokowych. [0014] To zadanie rozwiązuje się poprzez to, że zespolony materiał z metalu trudnotopliwego i miedzi na grubości d z 0,1 < d < 4 mm ma makroskopowo równomierny przebieg stężeń miedzi i wolframu i udział metalu trudnotopliwego x wynoszący 60 % obj. < x < 90% obj., przy czym faza metalu trudnotopliwego tworzy w przybliżeniu ciągły szkielet. [0015] Elementy konstrukcyjne z metalu trudnotopliwego i miedzi stosuje się na skalę wielkotechniczną jako upusty ciepła względnie rozprężacze cieplne, przykładowo do elektronicznych packages. Pod pojęciem metali trudnotopliwych rozumiane są pierwiastki IV b i V b grup okresowego układu pierwiastków, mające temperaturę topnienia powyżej 1800ºC. Konkretnie, są to metale Nb, Ta, Cr, Mo i W. Wbrew ogólnej opinii, że naprężenia w zespolonych elementach z wolframu i miedzi do reaktorów jądrowych można skutecznie redukować tylko przez stosowanie FGM s, próby pokazały zaskakująco, że jest to możliwe również przez zastosowanie warstw pośrednich z zespolonych materiałów z metalu trudnotopliwego i miedzi z makroskopowo równomiernym przebiegiem stężeń miedzi i metalu trudnotopliwego. Pod pojęciem makroskopowo równomiernego przebiegu stężeń należy rozumieć przy tym przebieg stężeń na grubości zespolonego materiału z metalu trudnotopliwego i miedzi bez uwzględnienia mikroskopowych różnic stężeń. Mikroskopowe różnice stężeń występują zawsze przy zespolonych materiałach z metalu trudnotopliwego i miedzi, ponieważ metale trudnotopliwe i miedź nie są w sobie rozpuszczalne lub są tylko nieznacznie. Występują zatem obok siebie obszary fazy miedzi i metalu trudnotopliwego, które zazwyczaj mają wielkość od 5 do 50 µm. [0016] Skuteczna redukcja naprężeń w obszarze powierzchni granicznych jest możliwa jedynie wówczas, gdy obszar z zespolonego materiału z metalu trudnotopliwego i miedzi ma grubość przynajmniej 0,1 mm. Przy mniejszej grubości redukcja poziomu naprężeń występuje w niewystarczającej mierze. Grubość powyżej 4 mm nie zakłóca wprawdzie funkcjonalności zespolonego elementu konstrukcyjnego w odniesieniu do odrywania się i termicznie indukowanych pęknięć zmęczeniowych. Jednak ze względu na gorsze przewodnictwo cieplne zespolonego materiału z metalu trudnotopliwego i miedzi w porównaniu do czystej miedzi pogarsza się odprowadzenie ciepła tak, że nie występuje już wystarczająca pewność funkcjonowania zespolonego elementu konstrukcyjnego.

5 4 [0017] Kolejny wymóg dla wystarczającej funkcjonalności polega na tym, że udział metalu trudnotopliwego w zespolonym materiale z metalu trudnotopliwego i miedzi mieści się między 60 a 90% obj. Zarówno przy niższym jak i przy wyższym udziale metalu trudnotopliwego nie jest już zapewniona w wystarczającej mierze pewność procesowa. Ponadto jest konieczne, żeby wytwarzanie zespolonego materiału z metalu trudnotopliwego i miedzi odbywało się tak, że obszary fazy metalu trudnotopliwego tworzą niemal ciągły szkielet. Ma to miejsce wówczas, gdy wytwarzanie zespolonego materiału z metalu trudnotopliwego i miedzi odbywa się na drodze metalurgii proszkowej. Może to odbywać się przykładowo przez infiltrację miedzią porowatego korpusu z metalu trudnotopliwego. Porowaty korpus z metalu trudnotopliwego może przy tym występować w stanie sprasowanym albo spieczonym. Także przez prasowanie mieszanek proszkowych albo proszków kompozytowych i spiekanie można wytwarzać zespolone materiały z metalu trudnotopliwego i miedzi z niemal ciągłym szkieletem fazy metalu trudnotopliwego. Oprócz zastosowania tak wytworzonych materiałów zespolonych W-Cu i Mo-Cu, szczególnie korzystne okazało się również zastosowanie walcowanych albo formowanych na wytłaczarkach zespolonych materiałów Mo-Cu. Ponadto jest konieczne, aby obszar z miedzi albo stopu miedzi mógł w wystarczającej mierze redukować termicznie indukowane naprężenia. Po pierwsze, ze względu na kryterium wyboru przewodność cieplna > 250 W/mK są brane pod uwagę tylko materiały miedziane o niewielkiej zawartości pierwiastków stopowych i przez to niewielkiej granicy rozciągu. W celu skutecznej redukcji naprężeń, obszar z miedzi albo stopu miedzi musi mieć ponadto średnią wielkość ziarna powyżej 100 µm. Jako szczególnie korzystne kazało się przy tym, gdy obszar z miedzi albo stopu miedzi, przy zastosowaniu miedzi OFHC (oxygen-free-high-conductivity), łączy się przez stapianie z zespolonym materiałem z metalu trudnotopliwego i miedzi. W tym procesie jest zapewnione, że średnia wielkość ziarna w obszarze miedzi / stopu miedzi wynosi zawsze powyżej 100 µm. W tym samym etapie procesu, może odbywać się również łączenie obszaru z wolframu / stopu wolframu z obszarem zespolonego materiału z metalu trudnotopliwego i miedzi przez stapianie fazy miedzi. Jako korzystne okazało się, gdy między wolframem a zespolonym materiałem z metalu trudnotopliwego i miedzi umieści się folię / blachę z miedzi o grubości od 0,005 do 0,5 mm. W celu polepszenia zwilżenia między wolframem a miedzią, jest ponadto korzystne, umieszczanie metalicznego pierwiastka albo stopu, przykładowo przez powlekanie obszaru z wolframu, który jest rozpuszczalny zarówno w wolframie jak i w miedzi lub wchodzi w reakcję z tymi materiałami. Nadają się do tego pierwiastki/stopy metali żelaznych, jak przykładowo nikiel. [0018] Jako odpowiednie materiały z wolframu na obszar zwrócony do plazmy należy wymienić monokryształowy wolfram, czysty wolfram, W-AKS (domieszkowany glinem i krzemianem potasu), wolfram UHP (ultra-high-purity), nanokrystaliczny wolfram, bezpostaciowy wolfram, wolfram ODS (oxide-dispersionstrengthened) wolfram, W-Re, ODS-W-Re, i stopy wolframu utwardzone dyspersyjnie węglikiem, azotkiem albo borkiem z udziałem węglika, azotku albo borku korzystnie między 0,05 a 1% obj. Segmentowane wykonanie obszarów z wolframu / stopu wolframu jest korzystne. Ponieważ prędkość postępowania pęknięć w kierunku odkształcenia części z wolframu jest wyraźnie wyższa niż w kierunku poprzecznym, w przypadku ekstremalnie wysoko obciążonych elementów konstrukcyjnych może okazać się korzystne, gdy części z wolframu wykonuje się tak, że kierunek odkształcenia przebiega prostopadle do powierzchni skierowanej do plazmy. [0019] W celu otrzymania wystarczającej wytrzymałości i sztywności strukturalnej, do obszaru z miedzi przyłącza się komponent z metalicznego materiału o wytrzymałości powyżej 300 MPa. Jako szczególnie korzystne metaliczne materiały należy wymienić materiały utwardzone dyspersyjnie Cu-Cr-Zr, ODS-Cu i

6 5 austenityczne stale. Wybór najodpowiedniejszej techniki łączenia zależy od rodzaju doboru materiałów. Dobory miedź/miedź względnie miedź/stal łączy się korzystnie przez lutowanie twarde, albo bonderyzację dyfuzyjną, jak przykładowo prasowanie izostatyczne na gorąco. Na dobory miedź/miedź nadają się ponadto jeszcze sposoby spawania na gorąco, takie jak wysokoenergetyczne elektronowe spawanie stali. Wytwarzanie zespolonych elementów konstrukcyjnych w wykonaniu jako płaska dachówka i monoblok jest przedstawione w następujących przykładach. Do zobrazowania służą fig.1 do fig.5. Fig.1 przedstawia komponent diwertora wykonany jako dachówka płaska, według przykładu 1, fig.2 w przekroju poprzecznym kolejność występowania materiałów, według przykładu 1 i 2, fig.3 mechanicznie obrobiony produkt pośredni po procesie podlewania, według przykładu 1, fig.4 komponent diwertora wykonany jako monoblok, według przykładu 2 a fig.5 komponent diwertora wykonany jako monoblok według przykładu 2 przed łączeniem z rurą Cu-Cr-Zr. Przykład 1: [0020] Płyta diwertora -1- do reaktorów jądrowych została wykonana jako dachówka płaska (patrz fig.1). W tym celu zostały wycięte dachówki wolframowe -2- o wymiarze 20 x 40 x 6,5 mm z pręta wolframowego o średnicy 60 mm. Dachówka została przy tym tak wycięta z pręta, że wysokość dachówki (6,5 mm) leży równolegle do osi pręta. Przez to orientacja ziaren leży w kierunku późniejszego głównego natężenia strumienia cieplnego. Następnie wykonano z płyty z zespolonego materiału z wolframu i miedzi o zawartości miedzi 15 % wag. (oznaczenie T750) dachówkę pośrednią -3- o grubości d 2 mm, szerokości 20 mm i długości 40 mm. [0021] W odpowiednim urządzeniu do odlewania ułożono w stos dachówkę wolframową -2-, folię miedzianą OFHC -6- o grubości 0,10 mm, dachówkę pośrednią T oraz blok z miedzi OFHC -4- o wymiarze 20 x 40 x 10 mm. Następujące potem podlewanie stosu przez miedź OFHC przeprowadzono w piecu z gazem ochronnym w atmosferze wodorowej w temperaturze 1250 C. Temperaturę utrzymywano przez 30 min, co zapewnia wystarczające zwilżenie płynnej miedzi ze wszystkimi stałymi komponentami konstrukcji. [0022] Po wymontowaniu podlanego stosu z urządzenia do podlewania, stos obrobiono na odwrotnej stronie. Przy tym podlaną miedź odrobiono aż do grubości resztkowej wynoszącej 2 mm (patrz fig.3). W celu usunięcia niepożądanych zwilżeń miedzią, pozostałe powierzchnie stosu zostały jeszcze obrobione na odwrotnej stronie. Następujące potem badanie ultradźwiękowe i metalograficzny szlif pobrany przez próbę równoległą przez strefę połączenia, pokazały że podczas fazy ochładzania po zejściu poniżej dolnej granicy temperatury topnienia miedzi, doszło do połączenia nierozłącznego materiałowego w całym stosie. Dachówki łączące, wytworzone wyżej opisanym sposobem podlewania, połączono za pomocą sposobu HIP opisanego w EP z upustem ciepła Cu-Cr-Zr -5-, w którym wykonano mechanicznie strukturę chłodzącą -7- po wymontowaniu z bańki HIP. Kolejność występowania materiałów komponentu jest schematycznie odwzorowana na fig.2. Przykład 2:

7 6 [0023] W podobny sposób płyta diwertora -1- przedstawiona na fig.4 została wykonana na wzór monobloku. W tym celu w bloku wolframowym -2- mającym 30 x 20 x 10 mm wywiercono centryczny otwór przelotowy o długości 10 mm i średnicy 15,2 mm. Z płyty z zespolonego materiału z wolframu i miedzi o zawartości miedzi 20 % wag. (oznaczenie T800) wykonano pierścień -3- o średnicy zewnętrznej 15 mm, grubości ścianki d 1 mm i długości 10 mm. Folię miedzianą OFHC mającą grubość 0,1 mm, pierścień -3- wykonany z T800 i pręt miedziany OFHC o długości 15 mm ze średnicą 13 mm włożono do otworu przelotowego bloku wolframowego zgodnie z kolejnością występowania materiałów z fig.2. Następujące potem podlewanie otworu dachówki przez miedź OFHC przeprowadzano w piecu z gazem ochronnym pod wodorem w 1250 C/30 min. Po wymontowaniu podlanego monobloku umieszczono koncentryczny do otworu wolframowego otwór o średnicy 12 mm w podlanej miedzi. Po tej obróbce zespolony blok miał warstwę miedzi OFHC -4- o grubości 0,50 mm w otworze (patrz fig.5); Tak wytworzone części połączono według sposobu opisanego w EP z rurą CuCrZr -5- o średnicy zewnętrznej 12 mm za pomocą HIP, w której wykonano mechanicznie strukturę chłodzącą -7- po wymontowaniu z bańki HIP. Następujące potem badanie ultradźwiękowe i badanie metalograficzne pokazały doskonałą jakość połączeń tak otrzymanego korpusu zespolonego. Zastrzeżenia patentowe 1. Termicznie wysokoobciążalny zespolony element konstrukcyjny (1) do reaktora jądrowego, składający się przynajmniej z obszaru (2) z wolframu albo stopu wolframu o zawartości W > 90 % wag., zwróconego do plazmy, obszaru (4) z miedzi albo stopu miedzi o przewodności cieplnej > 250 W/mK, służącego do odprowadzania ciepła i leżącego pomiędzy nimi obszaru (3) z zespolonego materiału z metalu trudnotopliwego i miedzi, przy czym zespolony materiał z metalu trudnotopliwego i miedzi ma na grubości d z 0,1 < d < 4 mm makroskopowo równomierny przebieg stężeń miedzi i metalu trudnotopliwego i udział metalu trudnotopliwego x wynoszący 60 % obj. < x < 90% obj., a faza metalu trudnotopliwego tworzy w przybliżeniu ciągły szkielet, znamienny tym, że średnia wielkość ziarna miedzi albo stopu miedzi w obszarze (4) służącym do odprowadzania ciepła wynosi > 100 µm. 2. Termicznie wysokoobciążalny zespolony element konstrukcyjny (1) do reaktora jądrowego według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że do obszaru (4) z miedzi albo stopu miedzi jest dołączony komponent (5) z metalicznego materiału o wytrzymałości w temperaturze pokojowej > 300 MPa. 3. Termicznie wysokoobciążalny zespolony element konstrukcyjny (1) do reaktora jądrowego według zastrzeżenia 2, znamienny tym, że komponent (5) składa się ze stopu Cu-Cr-Zr. 4. Termicznie wysokoobciążalny zespolony element konstrukcyjny (1) do reaktora jądrowego według zastrzeżenia 2, znamienny tym, że komponent (5) składa się ze stali austenitycznej. 5. Termicznie wysokoobciążalny zespolony element konstrukcyjny (1) do reaktora jądrowego według jednego z zastrzeżeń 1 do 4, znamienny tym, że obszar (3) składa się z wytworzonego metalurgią proszkową zespolonego materiału z metalu trudnotopliwego i miedzi. 6. Termicznie wysokoobciążalny zespolony element konstrukcyjny (1) do reaktora jądrowego według zastrzeżenia 5, znamienny tym, że zespolony materiał z metalu trudnotopliwego i miedzi składa się z wolframu z 10 do 40 % obj. miedzi.

8 7 7. Termicznie wysokoobciążalny zespolony element konstrukcyjny (1) do reaktora jądrowego według zastrzeżenia 5, znamienny tym, że zespolony materiał z metalu trudnotopliwego składa się z molibdenu z 10 do 40 % obj. miedzi. 8. Termicznie wysokoobciążalny zespolony element konstrukcyjny (1) do reaktora jądrowego według jednego z zastrzeżeń 1 do 7, znamienny tym, że zwrócony do plazmy obszar (2) jest wykonany z wolframu albo stopu wolframu w sposób segmentowany. 9. Termicznie wysokoobciążalny zespolony element konstrukcyjny (1) do reaktora jądrowego według jednego z zastrzeżeń 1 do 8, znamienny tym, że jest wykonany jako dachówka płaska. 10. Termicznie wysokoobciążalny zespolony element konstrukcyjny (1) do reaktora jądrowego według jednego z zastrzeżeń 1 do 8, znamienny tym, że jest wykonany jako monoblok. 11. Wytwarzanie termicznie wysokoobciażalnego zespolonego elementu konstrukcyjnego (1) według zastrzeżenia 9, znamienne tym, że w odpowiedniej postaci odpornej na temperaturę i korozję, przykładowo z grafitu, w warunkach próżni albo innego nie utleniającego gazu ochronnego łączy się jedną albo kilka kształtek (2) z wolframu albo stopu wolframu z jedną albo kilkoma kształtkami (3) z zespolonego materiału z metalu trudnotopliwego i miedzi, które są wykonane płytkowo, a te natomiast z obszarem (4) z miedzi albo stopu miedzi przez stopienie składników zawierających miedź i następujące potem ochładzanie do temperatury pokojowej, i tak wytworzony element konstrukcyjny łączy się po mechanicznej obróbce z komponentem metalowym (5), mającym wytrzymałość > 300 MPa, kształtowo przez proces spawania, lutowania, dyfuzji albo platerowania. 12. Wytwarzanie termicznie wysokoobciażalnego zespolonego elementu konstrukcyjnego (1) według zastrzeżenia 10, znamienne tym, że w odpowiedniej postaci odpornej na temperaturę i korozję, przykładowo z grafitu, w warunkach próżni albo innego nie utleniającego gazu ochronnego łączy się jedną albo kilka kształtek (2) z wolframu albo stopu wolframu zaopatrzonych w otwór, z jedną albo kilkoma kształtkami (3) z zespolonego materiału z metalu trudnotopliwego i miedzi, które są wykonane pierścieniowo, a te natomiast z obszarem (4) z miedzi albo stopu miedzi przez stopienie składników zawierających miedź i następujące potem ochładzanie do temperatury pokojowej, i tak wytworzony element konstrukcyjny łączy się po mechanicznej obróbce z komponentem metalowym (5), mającym wytrzymałość > 300 MPa, kształtowo przez proces spawania, lutowania, dyfuzji albo platerowania. 13. Wytwarzanie zespolonego elementu konstrukcyjnego (1) według zastrzeżenia 11 albo 12, znamienne tym, że między kształtką (2) z wolframu albo stopu wolframu i kształtką (3) z zespolonego materiału z metalu trudnotopliwego i miedzi, umieszcza się folię/blachę (6) z miedzi albo stopu miedzi o grubości od 0,005 do 0,5 mm. 14. Wytwarzanie zespolonego elementu konstrukcyjnego według jednego z zastrzeżeń 11 do 13, znamienne tym, że nanosi się warstwę z pierwiastka/stopu metali żelaznych, korzystnie niklu, na powierzchni łączenia kształtki (2) z wolframu albo stopu wolframu, kształtki (3) z zespolonego materiału z metalu trudnotopliwego i miedzi i/lub folii/blachy (6) z miedzi albo stopu miedzi.

9