Development of strength evaluation method for high-pressure ceramic components

高圧セラミックス機器の強度評価手法の開発

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ため、耐食機器の開発が進められている。この中で、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が、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における設計手法が確立されておらず、認可取得の前例が無い。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、この結果を基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、モデル破壊試験によりその妥当性を検証した。

Japan Atomic Energy Agency is conducting R&D on nuclear hydrogen production by the Iodine-Sulfur (IS) process. Since highly corrosive materials such as sulfuric and hydriodic acids are used in the IS process, we have been developing a sulfuric acid decomposer made of a ceramic material, that is, silicon carbide (SiC), which shows excellent corrosion resistance to sulfuric acid. 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.