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Cobre reforzado para sistemas de refrigeración en futuros reactores de fusión nuclear.

Uno de los componentes importantes de los futuros reactores de fusión es el sistema de refrigeración, el cual debe cumplir dos tareas importantes: mantener los materiales que constituyen la vasija y otros componentes próximos a ella a una temperatura de trabajo entre 700 y 1200 oC y evacuar parte de la energía generada en el reactor para la posterior producción de electricidad. Para fabricar estos componentes se necesitan materiales con una alta conductividad térmica. En el caso de que el refrigerante empleado sea agua,  el cobre es el material ideal, pues es uno de los elementos con mayor conductividad térmica. Sin embargo, sus propiedades mecánicas disminuyen enormemente al aumentar la temperatura. No obstante, es posible mejorar sus propiedades mecánicas sin la pérdida de sus propiedades térmicas, combinándolo con otros elementos. Dos han sido las estrategias seguidas para mejorar las propiedades mecánicas del cobre, una por solución sólida con otros elementos y otra reforzándolo con una dispersión homogénea de nanopartículas duras, tales como Al2O3, Cr2O3, Zr2O3 o Y2O3. El CuCrZr, aleación obtenida mediante solución sólida, ha sido escogido como material base para el ITER. Sin embargo presenta un deterioro importante de sus propiedades mecánicas a T> 400 oC o si se irradia a T> 300 oC.

En este trabajo nos hemos centrado en la mejora de las propiedades mecánicas del cobre puro reforzándolo mediante una dispersión homogénea de partículas de Y2O3 nanométricas. Con este fin se han seguido diferentes rutas de producción pulvimetalúrgicas con sinterizado mediante HIP (High isostatic pressing). A lo largo de todas las etapas de producción se ha llevado a cabo una exhaustiva caracterización de los materiales. El estudio de la  microestructura mediante microscopía electrónica de transmisión y difracción de RX a pequeño ángulo con el uso de radiación sincrotrón, junto con los resultados de los ensayos de microdureza y de tensión-deformación en el rango RT- 500 oC nos permitirá entender mejor la relación entre microestructura y propiedades mecánicas, así como el efecto de la dispersión de  partículas deY2O3 en la matriz de cobre.