Research and developments on C/C composite for Very High Temperature Reactor (VHTR) application

超高温ガス炉(VHTR)への適用のためのC/C複合材料の研究開発

柴田 大受 ; 角田 淳弥 ; 牧田 太陽*; 高木 俊*; 國本 英治; 沢 和弘

Shibata, Taiju; Sumita, Junya; Makita, Taiyo*; Takagi, Takashi*; Kunimoto, Eiji; Sawa, Kazuhiro

日本原子力研究開発機構(JAEA)では、超高温ガス炉(VHTR)の研究開発を進めている。VHTRの炉内構造物は高温工学試験研究炉(HTTR)よりも厳しい条件で使用されるため、耐熱性に優れたセラミックス複合材料の開発が重要である。C/C複合材料及びSiC/SiC複合材料は、これまでの金属材料製の制御棒に代わる有力な候補材料である。JAEAはこれら複合材料の制御棒への応用について、(1)データベース確立、(2)設計、(3)HTTRにおける実証、の流れに沿って研究開発を進めている。本論文は、これらの研究開発計画について述べたものであり、成果の一つとして、黒鉛化処理を施したC/C複合材料については、黒鉛と同様の照射挙動であり、これまでに蓄積した黒鉛の照射データベースが利用できることを示した。また、HTTRでは大型構造物の照射試験が可能であり、複合材料製の制御棒開発の最終段階で必要となる実証試験を行うことができる。

Japan Atomic Energy Agency (JAEA) carries out R&Ds for Very High Temperature Reactor (VHTR). Since the core components in VHTR will be used at severer condition than in the High Temperature Engineering Test Reactor (HTTR), it is important to develop heat-resistant ceramic composite. C/C and SiC/SiC composites are major candidates substitute for metallic control rod. JAEA studies on the application of the composite materials for the VHTR control rod following the scheme; (1) Database establishment, (2) Design and (3) Demonstration test by HTTR. In this paper, the development plan was explained. It was expressed that the irradiation effects on graphitized C/C composite showed similar trend with that of graphite. It is possible to evaluate the irradiation effects based on the existing graphite irradiation database. The HTTR can irradiate large component. It is possible to demonstrate the structural integrity of the mock-up of the composite control rod being necessary for the final phase.