黒鉛熱伝導率に関するアニーリング効果の予備検討及びアニーリングデータ測定試験方法の検討(受託研究)

Preliminary investigation of annealing effect on thermal conductivity of graphite and investigation of annealing test method (Contract research)

角田 淳弥 ; 中野 正明*; 辻 延昌*; 柴田 大受 ; 石原 正博 

Sumita, Junya; Nakano, Masaaki*; Tsuji, Nobumasa*; Shibata, Taiju; Ishihara, Masahiro

高温ガス炉の炉心構成要素や炉内構造物に用いられる黒鉛材は、運転中の中性子照射により熱伝導率が大きく低下するが、減圧事故等の事故時に高温に加熱されるとアニーリング効果によって熱伝導率の回復現象を生じることが知られている。このため、保守性の観点から現状の燃料最高温度評価では考慮していないこのアニーリング効果を定量的に考慮することにより、事故時の炉心温度挙動評価の高精度化が図られ、高温ガス炉機器の健全性評価手法の高度化を達成することが可能となる。そこで本研究では、高温ガス炉の炉心温度に及ぼす黒鉛熱伝導率に関するアニーリング効果の影響について解析的な検討を行い、アニーリング効果によって、減圧事故時の燃料最高温度の解析値が約70C低くなることを示した。これにより炉心の温度挙動解析において、アニーリング効果を適切に考慮することが重要であることが明らかになった。また、HTTRの黒鉛構造物のアニーリング効果を定量的に評価するために必要な試験方法について検討し、アニーリングデータの取得試験計画を検討した。

Neutron irradiation remarkably reduces the thermal conductivity of graphite, and the reduced thermal conductivity is recovered by annealing effect if the graphite is heated above the irradiation temperature. Therefore, it is expected that the reduced thermal conductivity of graphite components in the HTGR could be recovered by the annealing effect in accidents, such as a depressurization accident. Then, an analytical investigation of the annealing effect on thermal performance of a HTGR core was carried. The analysis showed that the annealing effect reduces the maximum fuel temperature about 70C, and it is important to introduce the annealing effect appropriately in the temperature analysis of the core components and reactor internals. In addition, an annealing test method was investigated to evaluate the effect quantitatively, and the test plan was made.