Characterization of 2D-C/C composite for application to in-core structure of Very High Temperature Reactor (VHTR)

超高温ガス炉(VHTR)の炉内構造物への適用のための2D-C/C複合材の特性評価

柴田 大受 ; 角田 淳弥 ; 國本 英治; 沢 和弘

Shibata, Taiju; Sumita, Junya; Kunimoto, Eiji; Sawa, Kazuhiro

超高温ガス炉(VHTR)は原子炉の外に950C程度の高温のヘリウムガスを取り出すことのできる次世代の高温ガス炉であり、この熱を発電や水素製造の熱源に利用することができる。原子炉の運転温度をあげ性能を向上させるには、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。本研究では、2次元(2D-)C/C複合材の一つであるCX-270GのVHTRへの適用について、寸法や熱伝導率に与える照射効果について検討した。照射試験はJMTRで600Cの温度で8.210n/m(E1.0MeV), 1.2dpa相当の照射量まで実施した。平織のCX-270Gの照射寸法変化についても、ランダムに繊維を積層した2D-C/C複合材と同様の傾向を示すことが明らかとなった。また、中性子照射によりCX-270Gの熱伝導率は低下したが、測定温度1200C以上ではある程度の回復傾向が見られた。これは、アニーリングによる繊維方向の欠陥の回復が影響していると考えられる。

Very High Temperature Reactor (VHTR) is an advanced high temperature gas-cooled nuclear reactor to provide high temperature helium gas about 950 C to the reactor outlet. To enhance its performance, it is important to develop heat-resistant ceramics composite material in the core so as to increase the operating temperature. For the application of the 2D-C/C composite (CX-270G), neutron irradiation effects on the dimension and thermal conductivity were studied. Neutron irradiation test was carried out by JMTR at 600 C to the fluence of 8.210 n/m (E1.0MeV) corresponding to 1.2 dpa. It was shown that the irradiation-induced shrinkage of plain-woven CX-270G expressed the same trend of 2D- random fiber composite. The neutron irradiation decreased thermal conductivity of CX-270G and it seemed to be recovered to some extent above 1200 C. It is thought that the annealing effect on irradiation-induced defects in fiber direction affects the recovery.