Evaluation on thermal conductivity of fine-grain isotropic graphite on the basis of its porosity

等方性黒鉛の気孔に基づく熱伝導率評価

角田 淳弥 ; 柴田 大受 ; 武藤 剛範*; 三橋 雅彦*; 佐藤 昌宏*; 山下 良*; 坂場 成昭 

Sumita, Junya; Shibata, Taiju; Muto, Takenori*; Mihashi, Masahiko*; Sato, Masahiro*; Yamashita, Ryo*; Sakaba, Nariaki

黒鉛材料は、黒鉛減速、ヘリウムガス冷却炉である高温ガス炉の炉内構造物として使用される。高温ガス炉は、高温のヘリウムガスを取り出すことが可能で、受動的な固有の安全性を有していることが特徴である。超高温ガス炉(VHTR)は、第四世代原子力システムの中でも最も有力な候補の一つである。VHTRの炉心最高温度の評価においては、黒鉛の熱伝導率は最も重要な特性の一つであるため、数多くの研究者が黒鉛の熱伝導率に関する研究成果を発表している。黒鉛は20%の気孔を含む多孔質材料であり、熱伝導率は気孔の形状及び分布に強く依存する。そのため、熱伝導率をそれらの関数として評価することが重要である。発表では、黒鉛の熱伝導率を、水銀ポロシメータによって測定した開気孔及び閉気孔で評価した結果を報告する。また、開気孔及び閉気孔に基づく黒鉛の熱伝導率の予測手法について議論する。

Graphite materials are used for the in-core components of High Temperature Gas-cooled Reactor (HTGR) which is a graphite-moderated and helium gas-cooled reactor. The HTGR is particularly attractive due to capability of producing high temperature helium gas, and 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. Since the thermal conductivity of graphite is one of important properties to evaluate the maximum core temperature of the VHTR, many researchers investigated and reported it. Graphite material is porous material containing 20% of porosity and the thermal conductivity strongly depends on shape and volume distribution of pore. It is important to evaluate the thermal conductivity as a function of them. In the presentation, the evaluation results of the thermal conductivity for fine-grain isotropic graphite as a function of open pores and closed pores measured by a mercury porosimeter were reported. Moreover, the prediction method for the thermal conductivity considering the amount of open and closed pore was discussed.