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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.

Análisis de autorías institucional

Palacios, T.Autor o Coautor

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9 de junio de 2019
Publicaciones
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Artículo

Development of advanced high heat flux and plasma-facing materials

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

Autores: 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.;

Afiliaciones

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
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Resumen

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.

Palabras clave

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

Indicios de calidad

Impacto bibliométrico. Análisis de la aportación y canal de difusión

El trabajo ha sido publicado en la revista Nuclear Fusion debido a la progresión y el buen impacto que ha alcanzado en los últimos años, según la agencia WoS (JCR), se ha convertido en una referencia en su campo. En el año de publicación del trabajo, 2017, se encontraba en la posición 2/31, consiguiendo con ello situarse como revista Q1 (Primer Cuartil), en la categoría Physics, Fluids & Plasmas. Destacable, igualmente, el hecho de que la Revista está posicionada por encima del Percentil 90.

Esta publicación ha sido distinguida como “Highly Cited Paper” según las agencias WoS (ESI, Clarivate) y ESI (Clarivate), lo que significa que se sitúa dentro del 1% superior de los artículos más citados en su campo temático durante el año de su publicación. En términos del impacto observado de la aportación, este trabajo es considerado como uno de los más influyentes a nivel mundial, al ser considerado como altamente citado. (fuente consultada: ESI 14 Nov 2024)

Y así lo demuestran los altísimos impactos normalizados a través de algunos de los principales indicadores de este tipo, y que aunque dinámicos en el tiempo y dependientes del conjunto de citaciones medias mundiales en el momento de su cálculo, ya apuntan a estar muy por encima de la media en diferentes agencias:

  • Normalización de citas relativas a la tasa de citación esperada (ESI) de la agencia Clarivate: 13.21 (fuente consultada: ESI 14 Nov 2024)
  • Media Ponderada del Impacto Normalizado de la agencia Scopus: 11 (fuente consultada: FECYT Feb 2024)
  • Field Citation Ratio (FCR) de la fuente Dimensions: 95.12 (fuente consultada: Dimensions Jul 2025)

De manera concreta y atendiendo a las diferentes agencias de indexación, el trabajo ha acumulado, hasta la fecha 2025-07-16, el siguiente número de citas:

  • WoS: 238
  • Scopus: 265

Impacto y visibilidad social

Desde la dimensión de Influencia o adopción social, y tomando como base las métricas asociadas a las menciones e interacciones proporcionadas por agencias especializadas en el cálculo de las denominadas “Métricas Alternativas o Sociales”, podemos destacar a fecha 2025-07-16:

  • El uso, desde el ámbito académico evidenciado por el indicador de la agencia Altmetric referido como agregaciones realizadas por el gestor bibliográfico personal Mendeley, nos da un total de: 262.
  • La utilización de esta aportación en marcadores, bifurcaciones de código, añadidos a listas de favoritos para una lectura recurrente, así como visualizaciones generales, indica que alguien está usando la publicación como base de su trabajo actual. Esto puede ser un indicador destacado de futuras citas más formales y académicas. Tal afirmación es avalada por el resultado del indicador “Capture” que arroja un total de: 279 (PlumX).

Con una intencionalidad más de divulgación y orientada a audiencias más generales podemos observar otras puntuaciones más globales como:

  • El Score total de Altmetric: 3.25.
  • El número de menciones en la red social X (antes Twitter): 1 (Altmetric).
  • El número de menciones en Wikipedia: 1 (Altmetric).

Es fundamental presentar evidencias que respalden la plena alineación con los principios y directrices institucionales en torno a la Ciencia Abierta y la Conservación y Difusión del Patrimonio Intelectual. Un claro ejemplo de ello es:

  • El trabajo se ha enviado a una revista cuya política editorial permite la publicación en abierto Open Access.

Análisis de liderazgo de los autores institucionales

Este trabajo se ha realizado con colaboración internacional, concretamente con investigadores de: Austria; China; Germany; Japan.