“不破裂”的钨单块～挑战：独一无二的出色耐用性～
偏滤器示意图
（组件连接在一起，形成巨大环状）
©ITER Organization
长期积累的粉末冶金技术与热加工技术
2000年，东京钨株式会社与大阪金刚石工业株式会社合并为联合材料株式会社。自此，以难溶金属材料和金刚石精密工具制造为两大支柱，联合材料作为住友电工集团旗下产业原材料部门的一员大将开展业务。联合材料的优势在于，可在公司内部完成从钨冶炼到最终产品的全过程。联合材料与QST渊源已久，从日本原子力研究所（QST的前身）时期开始，便有业务往来。联合材料自1999年开始研发ITER用钨。在金属中，钨具有最高熔点，且热膨胀系数低，其特性为“在超高温环境下也具有极高形状稳定性”。 联合材料长年积累的粉末冶金技术（粉末冲压/烧结）与热加工技术最大限度地发挥出了钨的特性。基于这些技术研发出的“不破裂的钨”，最终被客户选中并应用于偏滤器。
现在，让我们重新了解一下偏滤器的构成吧！日本提供外侧靶板，欧洲提供内侧靶板，俄罗斯提供穹顶，将这些部件安装至欧洲负责制造的盒式主体（支撑体）上，便组装出了偏滤器。外侧靶板的受热面一侧，是由尺寸约30×30×10mm的被称为“单块”的钨材所构成。将冷却管穿过钨单块后形成组件，每1个盒式主体上排列着约20列这种组件。设置于真空容器下方的盒式主体共54个，这些盒式主体上排列的外侧靶板钨单块共20万个左右。即便是其中1个的表面因热负荷而熔融，那么冷却管就有破裂的风险。即长时间经受等离子体高温冲击的所有钨单块都必须维持高度耐用性，否则就无法维持核聚变反应。联合材料运用粉末冶金这一优势技术，开发出了可耐高温冲击的“不破裂的钨”。
抑制高温导致的再结晶粗化
饭仓武志曾在热经营事业部的加工技术组（酒田制作所）负责钨单块生产技术研发，现任技术部ITER技术组经理，他从入职第2年，即2013年起便开始参与ITER计划。当时，富山制作所材料技术组正致力于开发作为单块材料的钨板材。2013年，客户决定将钨单块运用于偏滤器。
“首先制作钨粉末体，然后烧结冲压体，最后对烧结体进行塑性加工便制成了钨板材。经过塑性加工的钨材，在长时间经受2,000℃以上等离子体高温冲击后，很有可能生成或长出新的结晶（再结晶），导致受热面隆起，进而出现破裂。针对热负荷，提升耐用性的有效方式是尽可能地抑制这种现象。维持微细再结晶便成了我们的目标。”（饭仓）
此时的重点在于塑性加工，即轧制工艺。轧制是利用加热与施压的加工工序，团队成员花费1年多的时间，弄清了最适合“维持微细再结晶”的温度与压力条件及参数，并进行反复试制，持续推进全新钨材的开发。
“我们用开发出的板材制作热负荷试验用钨单块，并在QST的高热负荷试验装置上实施了热负荷试验。试验中，我们采用相当于约2,300℃的电子束照射钨单块10秒，然后冷却10秒，如此循环1,000次，该循环次数是ITER设计要求循环次数的3倍以上。最终，新开发产品上未观察到以往的钨单块热负荷面隆起现象。通过维持微细再结晶，我们成功展示了适于偏滤器的性能。”（饭仓）
备受世界好评的“不破裂的钨”
随后，饭仓等人使用开发出的钨单块，向外侧靶材样机评估试验发起了挑战。该试验是在ITER组织及QST的监督下，于俄罗斯的Efremov研究所实施的热负荷试验。该试验设置的条件远远超过ITER要求的条件，即便如此，所有钨单块均未见“破裂”，试验中也展示出了非常出色的耐用性。由此，全球首创“不破裂的钨”受到了高度评价，并从ITER组织及QST获得了偏滤器用钨材认证。当下，全球范围内只有联合材料能供应“不破裂的钨”。此外，外侧靶材的形状非常复杂，因此要求达到10μm加工精度，针对这一点，联合材料也发挥出了长年积累的高度加工技术实力。现于酒田制作所参与钨单块生产技术研发的饭仓，曾于2018年访问法国ITER建设现场。
“ITER计划是世界各国共同参与的超大型国际项目。毋庸置疑，它极有可能帮助人类解决环境和能源问题，是一项充满希望的举措。作为参与其中的一名技术人员，我感到喜悦与自豪，同时，我会继续积极参与解决今后的诸多课题。”（饭仓）