{rfName}
De

Indexat a

Llicència i ús

Icono OpenAccess

Altmetrics

Grant support

Part of the work described here has been carried out within the framework of the EUROfusion Consortium and has received funding from the Euratom research and training program 2014-2018 under grant agreement No 633053. The views and opinions expressed herein do not necessarily reflect those of the European Commission.

Anàlisi d'autories institucional

Palacios, T.Autor o coautor

Compartir

9 dejuny de 2019
Publicacions
>
Article

Development of advanced high heat flux and plasma-facing materials

Publicat a:Nuclear Fusion. 57 (9): - 2017-06-09 57(9), DOI: 10.1088/1741-4326/aa6f71

Autors: Linsmeier, Ch.; Rieth, M.; Aktaa, J.; Chikada, T.; Hoffmann, A.; Hoffmann, J.; Houben, A.; Kurishita, H.; Jin, X.; Li, M.; Litnovsky, A.; Matsuo, S.; von Mueller, A.; Nikolic, V.; Palacios, T.; Pippan, R.; Qu, D.; Reiser, J.; Riesch, J.; Shikama, T.; Stieglitz, R.; Weber, T.; Wurster, S.; You, J. -H.; Zhou, Z.;

Afiliacions

Austrian Acad Sci, Erich Schmid Inst Mat Sci, Jahnstr 12, A-8700 Leoben, Austria - Autor o coautor
Forschungszentrum Julich GmbH, Inst Energie & Klimaforsch Plasmaphys, Partner Trilateral Euregio Cluster TEC, D-52425 Julich, Germany - Autor o coautor
Karlsruhe Inst Technol, Hermann von Helmholtz Pl 1, D-76344 Eggenstein Leopoldshafen, Germany - Autor o coautor
Max Planck Inst Plasma Phys, Boltzmannstr 2, D-85748 Garching, Germany - Autor o coautor
PLANSEE SE, Reutte, Austria - Autor o coautor
Shizuoka Univ, Acad Inst, Coll Sci, Suruga Ku, 836 Ohya, Shizuoka 4228529, Japan - Autor o coautor
Tech Univ Madrid, Mat Sci Dept, Madrid, Spain - Autor o coautor
Tohoku Univ, IMR, Int Res Ctr Nucl Mat Sci, Oarai, Ibaraki 3111313, Japan - Autor o coautor
Univ Leoben, Dept Mat Phys, Jahnstr 12, A-8700 Leoben, Austria - Autor o coautor
USTB, Beijing, Peoples R China - Autor o coautor
Veure més

Resum

Plasma-facing materials and components in a fusion reactor are the interface between the plasma and the material part. The operational conditions in this environment are probably the most challenging parameters for any material: high power loads and large particle and neutron fluxes are simultaneously impinging at their surfaces. To realize fusion in a tokamak or stellarator reactor, given the proven geometries and technological solutions, requires an improvement of the thermo-mechanical capabilities of currently available materials. In its first part this article describes the requirements and needs for new, advanced materials for the plasma-facing components. Starting points are capabilities and limitations of tungsten-based alloys and structurally stabilized materials. Furthermore, material requirements from the fusion-specific loading scenarios of a divertor in a water-cooled configuration are described, defining directions for the material development. Finally, safety requirements for a fusion reactor with its specific accident scenarios and their potential environmental impact lead to the definition of inherently passive materials, avoiding release of radioactive material through intrinsic material properties. The second part of this article demonstrates current material development lines answering the fusion-specific requirements for high heat flux materials. New composite materials, in particular fiber-reinforced and laminated structures, as well as mechanically alloyed tungsten materials, allow the extension of the thermo-mechanical operation space towards regions of extreme steady-state and transient loads. Self-passivating tungsten alloys, demonstrating favorable tungsten-like plasma-wall interaction behavior under normal operation conditions, are an intrinsic solution to otherwise catastrophic consequences of loss-of-coolant and air ingress events in a fusion reactor. Permeation barrier layers avoid the escape of tritium into structural and cooling materials, thereby minimizing the release of tritium under normal operation conditions. Finally, solutions for the unique bonding requirements of dissimilar material used in a fusion reactor are demonstrated by describing the current status and prospects of functionally graded materials.

Paraules clau

316l stainless-steelCompositesFiber-reinforced tungstenFunctionally graded materialsFusion power-plantGrain-boundary fractureHigh heat flux materialsPassive safetyPlasma-facing materialsResearch-and-developmentStructural divertor applicationsTemperature tensile propertiesTritium permeation barriersTungsten-based materialsW-based alloys

Indicis de qualitat

Impacte bibliomètric. Anàlisi de la contribució i canal de difusió

El treball ha estat publicat a la revista Nuclear Fusion a causa de la seva progressió i el bon impacte que ha aconseguit en els últims anys, segons l'agència WoS (JCR), s'ha convertit en una referència en el seu camp. A l'any de publicació del treball, 2017, es trobava a la posició 2/31, aconseguint així situar-se com a revista Q1 (Primer Cuartil), en la categoria Physics, Fluids & Plasmas. Destacable, igualment, el fet que la revista està posicionada per sobre del Percentil 90.

Aquesta publicació ha estat distingida com a “Highly Cited Paper” segons les agències WoS (ESI, Clarivate) i ESI (Clarivate), el que significa que se situa dins del 1% superior dels articles més citats en el seu camp temàtic durant l'any de la seva publicació. En termes de l'impacte observat de l'aportació, aquest treball és considerat com un dels més influents a nivell mundial, en ser considerat com a altament citat. (font consultada: ESI 14 Nov 2024)

I així ho demostren els altíssims impactes normalitzats a través d'alguns dels principals indicadors d'aquest tipus, i que encara que dinàmics en el temps i dependents del conjunt de citacions mitjanes mundials en el moment del seu càlcul, ja apunten a estar molt per sobre de la mitjana en diferents agències:

  • Normalització de cites relatives a la taxa de citació esperada (ESI) de l'agència Clarivate: 13.21 (font consultada: ESI 14 Nov 2024)
  • Mitjana Ponderada de l'Impacte Normalitzat de l'agència Scopus: 11 (font consultada: FECYT Febr 2024)
  • Field Citation Ratio (FCR) de la font Dimensions: 95.12 (font consultada: Dimensions Jul 2025)

Concretament, i atenent a les diferents agències d'indexació, aquest treball ha acumulat, fins a la data 2025-07-17, el següent nombre de cites:

  • WoS: 238
  • Scopus: 265

Impacte i visibilitat social

Des de la dimensió d'influència o adopció social, i prenent com a base les mètriques associades a les mencions i interaccions proporcionades per agències especialitzades en el càlcul de les denominades "Mètriques Alternatives o Socials", podem destacar a data 2025-07-17:

  • L'ús, des de l'àmbit acadèmic evidenciat per l'indicador de l'agència Altmetric referit com a agregacions realitzades pel gestor bibliogràfic personal Mendeley, ens dona un total de: 262.
  • L'ús d'aquesta aportació en marcadors, bifurcacions de codi, afegits a llistes de favorits per a una lectura recurrent, així com visualitzacions generals, indica que algú està fent servir la publicació com a base del seu treball actual. Això pot ser un indicador destacat de futures cites més formals i acadèmiques. Aquesta afirmació està avalada pel resultat de l'indicador "Capture", que aporta un total de: 279 (PlumX).

Amb una intenció més de divulgació i orientada a audiències més generals, podem observar altres puntuacions més globals com:

  • El Puntuació total de Altmetric: 3.25.
  • El nombre de mencions a la xarxa social X (abans Twitter): 1 (Altmetric).
  • El nombre de mencions a Viquipèdia: 1 (Altmetric).

És fonamental presentar evidències que recolzin l'alineació plena amb els principis i directrius institucionals sobre Ciència Oberta i la Conservació i Difusió del Patrimoni Intel·lectual. Un clar exemple d'això és:

  • El treball s'ha enviat a una revista la política editorial de la qual permet la publicació en obert Open Access.

Anàlisi del lideratge dels autors institucionals

Aquest treball s'ha realitzat amb col·laboració internacional, concretament amb investigadors de: Austria; China; Germany; Japan.