Irradiation-induced property change of C/C composite for application of control rod elements of very high-temperature reactor (VHTR)

超高温ガス炉(VHTR)の制御棒要素への適用におけるC/C複合材料の照射による特性変化

柴田 大受 ; 角田 淳弥 ; 高木 俊*; 牧田 太陽*; 藤田 一郎; 沢 和弘

Shibata, Taiju; Sumita, Junya; Takagi, Takashi*; Makita, Taiyo*; Fujita, Ichiro; Sawa, Kazuhiro

第4世代原子炉の原子炉の一つとして、国際的に超高温ガス炉(VHTR)の研究が進められている。VHTRの炉内材料は高温で使用されるため、炉内の金属材料にかわるセラミックス複合材料を開発することが重要である。日本原子力研究開発機構(JAEA)では、2次元(2D-)C/C複合材料をVHTRの制御棒に用いるための研究を行っている。本研究では、2800Cで黒鉛化処理を施した2D-C/C複合材料であるCX-270Gを用いて、JMTRで600Cの温度で高速中性子照射量8.210n/m(E1.0MeV)、1.2dpa相当まで照射試験を実施し、CX-270Gの寸法,熱伝導率,熱膨張係数,ヤング率への照射効果について、IG-110黒鉛の照射効果をもとに評価を行った。その結果、黒鉛化処理を施したC/C複合材料については、その照射効果の評価において、黒鉛の照射効果についてのデータベースを活用できることを示した。

VHTR is one of the Generation-IV reactor systems and being developed internationally. Since the core components in the VHTR will be used at severe temperature condition, it is important to develop heat-resistant ceramic composite material. JAEA is carrying out the application study on two-dimensional (2D-) C/C composite to the control rod of VHTR. 2D-C/C composite of CX-270G grade, graphitized at 2800 C, was used to evaluate the change of material properties by neutron irradiation. The samples were irradiated by JMTR at 600 C up to the neutron fluence of 8.210 n/m (E1.0MeV) corresponding to 1.2 dpa. The irradiation-induced dimensional change, thermal conductivity, coefficient of thermal expansion and Young's modulus were evaluated. The test results were evaluated in comparison with the irradiation database of graphite of JAEA. It was shown that the graphite database is effective to support the evaluation of the irradiation test results of the graphitized C/C composite.