Swelling of SiC and its helium effects for expected operating conditions based on some blanket designs using SiC materials

SiC材料を用いたいくつかのブランケット設計での使用想定温度領域におけるSiCのスウェリングとそのヘリウム効果

小沢 和巳; 野澤 貴史; 宇藤 裕康; 染谷 洋二; 谷川 博康; 飛田 健次

Ozawa, Kazumi; Nozawa, Takashi; Uto, Hiroyasu; Someya, Yoji; Tanigawa, Hiroyasu; Tobita, Kenji

炭化ケイ素(SiC)長繊維強化SiC基複合材料はDEMOブランケットの候補材料であり、現在では、液体リチウム鉛冷却システムでのFlow channel insertとして用いる機能材料的な用途ならびに構造材料的用途の2つが想定されている。しかしながら、SiC 材料を設計として用いた例は少ない上、機能材料あるいは構造材料用途において使用条件が全く異なること、したがってスウェリングに影響を及ぼす核変換ヘリウム効果についても異なること等が課題として挙げられる。本研究では、SiC材料を使用した日本のブランケット炉設計における例を紹介しつつ、機能・構造材料双方で想定される照射条件でのSiCスウェリングとそれに及ぼすヘリウム効果に関し、これまでに得られている知見を整理した。

A silicon carbide fiber-reinforced silicon carbide matrix (SiC/SiC) composite is a promising candidate material for the advanced fusion DEMO blanket. Two options are considered for the use of the composites in the DEMO design: materials functionally used such as a flow channel insert in Pb-Li liquid cooling system, and ones used as a part of structural components. This paper primarily aims (1) to show examples of Japanese blanket concepts, such as SlimCS and VECTOR, which SiC materials are considered to be used, comparing with other US or EU designs, and (2) to summarize/organize the neutron/ion irradiated swelling data currently obtained for the target temperature ranges of mainly 700C for functional use and 1000C for structural, with a strong emphasis on the effects of helium on swelling of SiC.