ISプロセス水素製造におけるSiC機器の強度評価

Strength assessment of SiC components used in IS process hydrogen production

竹上 弘彰 ; 寺田 敦彦  ; 小貫 薫; 稲垣 嘉之

Takegami, Hiroaki; Terada, Atsuhiko; Onuki, Kaoru; Inagaki, Yoshiyuki

原子力機構では、ISプロセス水素製造法の実用化に向け、耐硫酸性に優れた炭化ケイ素(SiC)を用いた機器の開発を行っている。SiCには確立された強度評価手法が存在せず構造設計が困難であるため、著者らはSiC構造体の最低強度を非破壊で推定する手法を提案したが、この手法に関して、従来の破壊確率による評価との関係性が検証されていない。そこで、本研究では、SiC材料の曲げ強度及び単純形状構造体の破壊試験結果から強度特性を評価するとともに、破壊確率との比較により、提案した強度推定法の有効性を検証した。有効体積が大きく異なる構造体の強度評価においては、個別のワイブル係数評価を必要としない最低強度推定法が有効であることを示した。

The Japan Atomic Energy Agency has been conducting R&D on thermochemical water-splitting Iodine-Sulfur (IS) process for hydrogen production to meet massive demand in the future hydrogen economy. A concept of sulfuric acid decomposer was developed featuring a heat exchanger block made of silicon carbide (SiC). Recent activity has focused on the reliability assessment of SiC block. Although knowing the strength of SiC component is important for the reliability assessment, it is difficult to evaluate a large-scale ceramics structure without destructive test. A novel approach for strength estimation of SiC structure has been proposed. In this study, the validity of proposed estimation method was confirmed by comparison with probability of failure, which is conventional method for reliability assessment of ceramic components. The proposal method was effective for strength estimation of a component of large-scale effective volume.