Technological Processes for Steel Applications in Nuclear Fusion

Plasma facing components for energy conversion in future nuclear fusion reactors require a broad variety of different fabrication processes. We present, along a series of studies, the general effects and the mutual impact of these processes on the properties of the EUROFER97 steel. We also consider robust fabrication routes, which fit the demands for industrial environments. This includes heat treatment, fusion welding, machining, and solid-state bonding. Introducing and following a new design strategy, we apply the results to the fabrication of a first-wall mock-up, using the same production steps and processes as for real components. Finally, we perform high heat flux tests in the Helium Loop Karlsruhe, applying a few hundred short pulses, in which the maximum operating temperature of 550 °C for EUROFER97 is finally exceeded by 100 K. Microstructure analyses do not reveal critical defects or recognizable damage. A distinct ferrite zone at the EUROFER/ODS steel interface is detected. The main conclusions are that future breeding blankets can be successfully fabricated by available industrial processes. The use of ODS steel could make a decisive difference in the performance of breeding blankets, and the first wall should be completely fabricated from ODS steel or plated by an ODS carbon steel

What More Do Bodies Know? Moving with the Gendered Affects of Place

This article focuses on what bodies know yet which cannot be expressed verbally. It starts with a problem encountered during conventional interviewing in an ex-mining community in south Wales when some teen girls struggled to speak. This led us to focus on the body, corporeality and movement in improvisational dance workshops. By slowing down and speeding up video footage from the workshops, we notice movement patterns and speculate about how traces of gendered body-movement practices developed within mining communities over time become actualised in girls’ habitual movement repertoires. Inspired by the works of Gilles Deleuze, Felix Guattari and Erin Manning, a series of cameos (room dancing; the hold; the wiggle; the leap and dance of the not-yet) are presented. We speculate about relations between the actual movements we could see, the in-act infused with the history of place and the virtual potential of what movement

Study of an alternative mechanical alloying process for oxide dispersion strengthened steels manufacturing

Dans le cadre du développement de matériaux de gainage combustible pour les réacteurs à neutrons rapides refroidis au sodium (RNR-Na), cette étude s’intéresse au développement d’un procédé innovant d’élaboration d’aciers renforcés par dispersion d’oxyde (aciers ODS) par mécanosynthèse qui doit éviter l’apparition de précipités de tailles micrométriques indésirables dont la présence dégrade drastiquement les propriétés mécaniques. Ce nouveau procédé consiste à introduire directement des nanoparticules d’oxydes de structure pyrochlore Y2Ti2O7 dans une poudre métallique Fe-Cr via un broyage. Pour cela, un procédé de synthèse des oxydes de structure pyrochlore Y2Ti2O7 par co-broyage des poudres nanométriques Y2O3 et TiO2 a d’abord été mis en place au laboratoire. L’optimisation des conditions de broyage a permis d’obtenir une poudre nanostructurée de nature voulue et de grande pureté. Grâce au produit obtenu, la gamme de fabrication innovante d’aciers ODS proposée a pu être développée puis validé, à petite échelle puis à l’échelle semi-industrielle. Ce nouveau procédé a été utilisé pour étudier l’impact des conditions de broyage et de la composition chimique sur les caractéristiques des matériaux produits, et a permis d’établir le lien entre conditions d’élaboration, microstructure et propriétés mécaniques. Cette étude permet d’abord de valider le mode d’introduction des renforts sous la forme Y2Ti2O7 comme une méthode efficace pour l’obtention d’aciers ODS performants. De plus, elle révèle l’importance des conditions d’élaboration, et en particulier du broyage, sur la microstructure et les propriétés mécaniques des aciers ODS. Les résultats mis en avant ouvrent des perspectives prometteuses en ce qui concerne l’optimisation des conditions d’élaboration des aciers ODS.This study concerns the development of an innovative manufacturing process for oxidedispersion strengthened steel (hereafter referred to as “ODS”) by mechanosynthesis. As part of materials development for Sodium-cooled Fast Reactors (SFR), the aim is to prevent the growth of undesirable micrometric precipitates which can drastically degrade steel’s mechanical properties. This new process introduces Y2Ti2O7 pyrochlore oxide nanoparticles directly into Fe-Cr metallic powder through mechanical milling. To achieve this, a process has been set up to synthesize Y2Ti2O7 pyrochlore oxides via mechanical alloying of nanosized Y2O3 and TiO2 powders. Optimization of the milling parameters enabled the production of a pure nanostructured powder of the desired nature. Thereafter, the innovative ODS steel manufacturing process was validated on a small and then semiindustrial scale. This new process was used to study the impact of milling parameters and chemical composition on the produced material’s features and enabled the establishment of a link between milling conditions, microstructure and mechanical properties. This study first enables the validation of the method of introducing precipitates in the form of Y2Ti2O7 oxides as an efficient way to obtain competitive ODS steel. Moreover, it reveals the importance of the features of the manufacturing process, particularly milling conditions, on the microstructure and mechanical properties of ODS steel. The results reveal promising perspectives concerning the features of ODS steel manufacturing

Etude de l’élaboration d’aciers renforcés par dispersion d’oxydes par procédé alternatif de mécanosynthèse

This study concerns the development of an innovative manufacturing process for oxidedispersion strengthened steel (hereafter referred to as “ODS”) by mechanosynthesis. As part of materials development for Sodium-cooled Fast Reactors (SFR), the aim is to prevent the growth of undesirable micrometric precipitates which can drastically degrade steel’s mechanical properties. This new process introduces Y2Ti2O7 pyrochlore oxide nanoparticles directly into Fe-Cr metallic powder through mechanical milling. To achieve this, a process has been set up to synthesize Y2Ti2O7 pyrochlore oxides via mechanical alloying of nanosized Y2O3 and TiO2 powders. Optimization of the milling parameters enabled the production of a pure nanostructured powder of the desired nature. Thereafter, the innovative ODS steel manufacturing process was validated on a small and then semiindustrial scale. This new process was used to study the impact of milling parameters and chemical composition on the produced material’s features and enabled the establishment of a link between milling conditions, microstructure and mechanical properties. This study first enables the validation of the method of introducing precipitates in the form of Y2Ti2O7 oxides as an efficient way to obtain competitive ODS steel. Moreover, it reveals the importance of the features of the manufacturing process, particularly milling conditions, on the microstructure and mechanical properties of ODS steel. The results reveal promising perspectives concerning the features of ODS steel manufacturing.Dans le cadre du développement de matériaux de gainage combustible pour les réacteurs à neutrons rapides refroidis au sodium (RNR-Na), cette étude s’intéresse au développement d’un procédé innovant d’élaboration d’aciers renforcés par dispersion d’oxyde (aciers ODS) par mécanosynthèse qui doit éviter l’apparition de précipités de tailles micrométriques indésirables dont la présence dégrade drastiquement les propriétés mécaniques. Ce nouveau procédé consiste à introduire directement des nanoparticules d’oxydes de structure pyrochlore Y2Ti2O7 dans une poudre métallique Fe-Cr via un broyage. Pour cela, un procédé de synthèse des oxydes de structure pyrochlore Y2Ti2O7 par co-broyage des poudres nanométriques Y2O3 et TiO2 a d’abord été mis en place au laboratoire. L’optimisation des conditions de broyage a permis d’obtenir une poudre nanostructurée de nature voulue et de grande pureté. Grâce au produit obtenu, la gamme de fabrication innovante d’aciers ODS proposée a pu être développée puis validé, à petite échelle puis à l’échelle semi-industrielle. Ce nouveau procédé a été utilisé pour étudier l’impact des conditions de broyage et de la composition chimique sur les caractéristiques des matériaux produits, et a permis d’établir le lien entre conditions d’élaboration, microstructure et propriétés mécaniques. Cette étude permet d’abord de valider le mode d’introduction des renforts sous la forme Y2Ti2O7 comme une méthode efficace pour l’obtention d’aciers ODS performants. De plus, elle révèle l’importance des conditions d’élaboration, et en particulier du broyage, sur la microstructure et les propriétés mécaniques des aciers ODS. Les résultats mis en avant ouvrent des perspectives prometteuses en ce qui concerne l’optimisation des conditions d’élaboration des aciers ODS

Technological Processes for Steel Applications in Nuclear Fusion

Plasma facing components for energy conversion in future nuclear fusion reactors require a broad variety of different fabrication processes. We present, along a series of studies, the general effects and the mutual impact of these processes on the properties of the EUROFER97 steel. We also consider robust fabrication routes, which fit the demands for industrial environments. This includes heat treatment, fusion welding, machining, and solid-state bonding. Introducing and following a new design strategy, we apply the results to the fabrication of a first-wall mock-up, using the same production steps and processes as for real components. Finally, we perform high heat flux tests in the Helium Loop Karlsruhe, applying a few hundred short pulses, in which the maximum operating temperature of 550 °C for EUROFER97 is finally exceeded by 100 K. Microstructure analyses do not reveal critical defects or recognizable damage. A distinct ferrite zone at the EUROFER/ODS steel interface is detected. The main conclusions are that future breeding blankets can be successfully fabricated by available industrial processes. The use of ODS steel could make a decisive difference in the performance of breeding blankets, and the first wall should be completely fabricated from ODS steel or plated by an ODS carbon steel