Development of an evaluation model for the thermal annealing effect on thermal conductivity of IG-110 graphite for high-temperature gas-cooled reactors

高温ガス炉用IG-110黒鉛の熱伝導率に関するアニーリング効果評価モデルの開発

角田 淳弥 ; 柴田 大受 ; 中川 繁昭  ; 伊与久 達夫; 沢 和弘

Sumita, Junya; Shibata, Taiju; Nakagawa, Shigeaki; Iyoku, Tatsuo; Sawa, Kazuhiro

高温ガス炉(HTGR)で使用される黒鉛構造物の熱伝導率は運転中の中性子照射によって減少するが、照射された黒鉛が照射温度以上に加熱されるとアニーリング効果によって回復することが期待できる。本研究では、超高温ガス炉(VHTR)で使用されるIG-110黒鉛について、熱伝導率に関するアニーリング効果の定量化及びその手法を開発することを目的として、IG-110黒鉛の熱伝導率を系統的に測定しアニーリング効果の定量化を行った。また、IG-110黒鉛の熱伝導率をアニーリング効果を考慮した修正熱抵抗モデルを用いて計算した。その結果、IG-110黒鉛の熱伝導率は最高で未照射材の80%まで回復することを確認し、IG-110黒鉛のアニーリング効果を実験結果に基づくアニーリング効果評価モデルを用いて定量化した。また、修正熱抵抗モデルを用いて計算したIG-110黒鉛の熱伝導率は照射温度以上で測定結果とよく一致し、IG-110黒鉛の熱伝導率が修正熱抵抗モデルを用いて予測できることを示した。

Thermal conductivity of graphite components in HTGR is reduced by neutron irradiation. The reduced thermal conductivity is expected to be recovered by thermal annealing when irradiated graphite component is heated above irradiation temperature. In this study, the thermal conductivities of IG-110 graphite for the VHTR were measured systematically and thermal annealing effect was evaluated quantitatively. As the results, the thermal conductivities of IG-110 graphite were recovered up to 80% of unirradiated ones at maximum and the thermal annealing effect of IG-110 on thermal conductivity could be evaluated quantitatively using proposed thermal annealing evaluation model based on experimental results. Moreover, the calculated thermal conductivities of IG-110 with modified thermal resistance model were good agreement with experimental ones more than irradiation temperature. It implies that modified thermal resistance model can predict the thermal conductivity of IG-110.