Development of strength evaluation method for high-pressure ceramic components

高圧セラミックス機器に用いる強度評価法の開発

竹上 弘彰 ; 寺田 敦彦  ; 稲垣 嘉之

Takegami, Hiroaki; Terada, Atsuhiko; Inagaki, Yoshiyuki

ISプロセス水素製造法では強腐食性の硫酸やヨウ化水素等を用いることから、耐食機器の開発が重要な課題である。ISプロセスにおける硫酸工程においては、耐硫酸性に優れた炭化ケイ素(SiC)を用いた硫酸分解器の開発を進めている。硫酸分解器の実用化に向けては、ISプロセスを高圧運転するために必要な、高圧ガス保安法の認可を取得しなければならない。しかしながら、構造体の破壊強度に体積依存性があるセラミックス材料では設計手法が確立されておらず、認可取得の前例がない。そこで、本研究では、SiC構造体の強度分布に関するモンテカルロシミュレーションを実施し、この結果をもとに設計手法の確立に必要な高圧セラミックス機器の強度評価手法を開発した。さらに、モデル破壊試験によりその妥当性を検証した。

Since highly corrosive materials such as sulfuric and hydriodic acids are used in the IS process, JAEA has been developing a sulfuric acid decomposer made of silicon carbide (SiC). One of the key technological challenges for the practical use of a ceramic sulfuric acid decomposer made of SiC is to be licensed in accordance with the High Pressure Gas Safety Act. Since the strength of a ceramic material depends on its geometric form, etc., the strength evaluation method required for a pressure design is not established. In this paper, the minimum strength of SiC components was calculated by Monte Carlo simulation, and the minimum strength evaluation method of SiC components was developed by using the results of simulation. The method was confirmed by fracture test of tube model and reference data. of SiC components was developed by using the results of simulation. The method was confirmed by fracture test of tube model and reference data.