Preliminary calculation of stress change of fuel pin using SiC/SiC composites for GFR with changing of thermal conductivity degradation by irradiation

照射によるSiC/SiC複合材料の熱伝導度変化とGFR燃料ピンの応力変化に関する予備的評価

Lee, J.-K.; 永沼 正行  

Lee, J.-K.; Naganuma, Masayuki

ガス冷却高速炉(GFR)はGeneration IVの候補概念の一つとして研究が行われている。GFRの主な特徴として、熱伝達効率のためには冷却ガスを高温かつ高圧に維持する必要がある。本研究では、ガス冷却高速炉として、SiC/SiC複合材料被覆管を用いる燃料ピン型炉心を想定し、被覆管壁の熱応力を線出力,温度条件に対して評価した。本作業を通して、SiC/SiC複合材料の適用可能性を高めるためには製造過程におけるマトリックスの緻密化と界面相の改善が効果的であることがわかった。また、炉心設計の観点からは照射による熱伝導度の減少が最も重要な因子であることが確認された。これらの結果は、炉心構成要素の寸法・形状の決定だけでなく、SiC/SiC複合材料の改善方向を提示するために有用である。

Gas cooled Fast Reactor (GFR) is being researched as a candidate concept of Generation IV international Forum. As a main feature of GFR, it should be maintained high temperature and pressure of coolant gas for heat transfer efficiency. Present study assumed a cladding tube of fuel pin type reactor, and using of SiC/SiC composites. Thermal stress of cladding wall was estimated with a condition of linear heat rate and temperature. Through the present work, the ways to improve an applicability of SiC/SiC were clarified; they are the densification of matrix and the improvement of interphase in terms of fabrication. From the viewpoint of core design, the degradation of thermal conductivity by irradiation was identified as the most important factor. These results should be helpful not only to determine the geometries of core component but also to indicate the improvement direction of SiC/SiC.