Application of Eurofer97 steels for demo divertor cassette irradiated at temperature below 350 °C

The austenitic stainless steel AISI 316 L(N) IG is used as structural material for the main ITER in-vessel components. When neutron fluences increase, as in DEMO in-vessel components, it is not possible to use AISI 316, which is subject to strong activation due to its high nickel content. Ferritic/martensitic steels with reduced activation properties as Eurofer97 which keep good thermo-mechanical properties and good dimensional stability under irradiation (i.e. resistance to swelling), must be envisaged. The principal objective of the present paper is to address the current status about the mechanical properties of Eurofer97 irradiated at temperature below 350 °C. Based on the collected data, the feasibility of Eurofer97 and Reduced Activation Ferritic/Martensitic (RAFM) steels for structural applications is discussed in case of using water as coolant for divertor cassette. This report at this stage does not account for corrosion-related impacts on RAFMs behavior, which are likely less critical than irradiation embrittlement effects.

L'acciaio inossidabile austenitico AISI 316 L(N) IG è utilizzato come materiale strutturale per i principali componenti in-vessel di ITER. Quando le fluenze neutroniche aumentano come nei componenti in-vessel di DEMO, non è possibile utilizzare l’AISI 316 in quanto è soggetto a forte attivazione a causa dell'elevata presenza di Nichel. Devono essere previsti acciai ferritici/martensitici ad attivazione ridotta come l’Eurofer97 che mantengono buone proprietà thermo-meccaniche e stabilità dimensionale sotto irraggiamento (i.e. resitenza al rigonfiamento). L'obiettivo principale del presente lavoro è quello di evidenziare lo stato dell’arte circa le proprietà meccaniche dell’Eurofer97 irraggiato a temperature al di sotto di 350 °C. In base ai dati raccolti, è discussa la fattibilità per applicazioni strutturali dell’Eurofer97 e degli acciai ferritici/martensitici nel caso di impiego dell’acqua come fluido refrigerante per la cassetta del divertore. Questo rapporto a questo stadio non tiene conto degli impatti della corrosione sugli acciai RAFMs che sono probabilmente meno critici degli effetti dell’infragilimento da irraggiamento.