Study on structural integrity of C/C composite using as core restraint mechanisms in HTGR

HTGRにおけるC/Cコンポジットを用いた炉心拘束機構の構造健全性の研究

辻 延昌*; 柴田 大受 ; 角田 淳弥 ; 石原 正博 ; 伊与久 達夫

Tsuji, Nobumasa*; Shibata, Taiju; Sumita, Junya; Ishihara, Masahiro; Iyoku, Tatsuo

現在のHTGRで用いられている炉心拘束機構は鋼製であり、500Cを超える高い冷却材温度では応力緩和のために拘束力を維持できない。C/Cコンポジットは高温において優れた機械特性を有し、炉心拘束機構の材料の候補である。本研究では、C/Cコンポジットを用いた炉心拘束機構の概念設計を行うとともに、異方性を考慮した有限要素法によりC/Cコンポジットの構造健全性の評価を行った。その結果、C/Cコンポジットを用いた炉心拘束機構は、冷却材温度が1000Cに達するHTGRにおいて適用できる可能性があることが示された。

The core restraint mechanisms have been made of steel materials in existing HTGR, but steel materials cannot keep tying force in higher coolant temperature over 5000C caused by rapid stress relaxation. The C/C composite is one of the attractive candidates for core restraint mechanisms because of its excellent mechanical properties in high temperature. In the present study, basic design of the core restraint mechanism using C/C composite was conducted and structural integrity of C/C composite was evaluated by FEM stress analysis with anisotropic material model. As a result, it was shown that the core restraint mechanism using C/C composite has realizable possibility to achieve high temperature coolant up to 10000C in HTGRs.