Fracture strength estimation of SiC block for IS process

ISプロセスにおけるSiCブロックの強度推定法

竹上 弘彰 ; 寺田 敦彦  ; 小貫 薫; 日野 竜太郎

Takegami, Hiroaki; Terada, Atsuhiko; Onuki, Kaoru; Hino, Ryutaro

将来の水素社会到来による大規模水素需要に対応するため、原子力機構では高温ガス炉を用いたISプロセス熱化学水素製造法の研究開発を行っている。本研究では、重要機器の一つである硫酸分解器に用いる大型SiC製ブロックの強度評価手法を検討した。有効体積を用いた強度評価に用いるワイブル係数をSiC構造体に最適化することにより、実機評価を不要とするSiC構造体の強度推定法を提案した。さらに、実機を模擬した小型構造体として、小型ブロックモデル試験体を用いた破壊試験を行い、提案した強度評価手法を検証した。破壊試験の結果、小型ブロックの強度は強度推定値を上回っており、強度推定法が有効であることを確認した。

The Japan Atomic Energy Agency has been conducting R&D on thermochemical water-splitting Iodine-Sulfur (IS) process for hydrogen production. A concept of sulfuric acid decomposer was developed featuring a heat exchanger block made of SiC. Although knowing the strength of the SiC block is important for the reliability assessment, it is difficult to evaluate a large-scale ceramics structure without destructive test. In this study, a novel approach for strength estimation of SiC structure was proposed. Optimum value of the Weibull modulus was determined for evaluating the lowest strength estimation. The strength estimation line was developed by using the determined modulus. The validity of the line was verified by destructive test of SiC block model, which is small-scale model of the SiC block. The fracture strength of small-scale model satisfied the predicted strength of the model.