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Evaluation of material properties of IG-110 and IG-430 from their microstructure

微細構造に基づくIG-110及びIG-430黒鉛の材料特性評価

角田 淳弥; 柴田 大受; 大崎 弘貴*; 衛藤 基邦*; 小西 隆志*

Sumita, Junya; Shibata, Taiju; Osaki, Hiroki*; Eto, Motokuni*; Konishi, Takashi*

黒鉛は、減速材に黒鉛、冷却材にヘリウムガスを用いた高温ガス炉(HTGR)の炉内構造物として使用される。HTGRは高温のヘリウムガスを取り出すことが可能であり、固有の安全性を有する魅力的な原子炉である。その中で、超高温ガス炉(VHTR)は、第4世代原子炉の中でも有望な原子炉である。IG-110黒鉛は、高強度で耐酸性を有する黒鉛であり、原子力機構の高温工学試験研究炉(HTTR)や中国の高温ガス炉HTR-PMで使用され、VHTRで使用される黒鉛の有力な候補の一つである。IG-430黒鉛は、IG-110よりもさらに高強度で耐酸化性を有する黒鉛であり、先進型VHTR用黒鉛である。本研究では、これらの黒鉛の弾性係数及び熱膨張係数を測定し、圧縮強度と微細構造の関係を評価した。また、材料特性に与える密度の緻密化の影響をX線CTによる測定した黒鉛内部の微細構造をもとに評価した。

Graphite materials are used for the in-core components of High Temperature Gas-cooled Reactor (HTGR). The HTGR is particularly attractive due to its passive and inherent safety features. The Very High Temperature Reactor (VHTR) is one of the most promising candidates as the Generation-IV nuclear reactor systems. IG-110 graphite having high strength and resistance to oxidation is used in the HTTR of JAEA and HTR-PM in China. IG-110 graphite is also a major candidate for the in-core graphite components of VHTR, too. IG-430 graphite having the higher strength and resistance to oxidation than IG-110 is an advanced candidate for the VHTR. In this study, the elastic modulus and coefficient of thermal expansion of these graphites were measured and correlation of compressive strength and microstructure was evaluated. Moreover, the densification effects on the material properties were discussed from the standpoint of microstructure using X-ray tomography method.

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