Applicability study of nuclear graphite material IG-430 to VHTR

VHTRへの原子力級黒鉛材IG-430の適用検討

大崎 弘貴; 島崎 洋祐 ; 角田 淳弥 ; 柴田 大受 ; 小西 隆志; 石原 正博 

Osaki, Hirotaka; Shimazaki, Yosuke; Sumita, Junya; Shibata, Taiju; Konishi, Takashi; Ishihara, Masahiro

超高温ガス炉(VHTR)黒鉛構造物の設計では、高強度で、かつ耐酸化性の高い黒鉛材の使用が望まれる。IG-430(黒鉛材)は、VHTR黒鉛構造物の有望な候補材のひとつであるが、高温ガス炉の設計のための十分なデータベースが存在しない。そこで、本研究では、IG-430の設計データとして最も重要な強度の一つである圧縮強度を測定結果を統計的に評価した。また、IG-430黒鉛構造物の信頼性をHTTRの黒鉛設計基準で用いられている安全率をもとに評価し、VHTR黒鉛構造物としての適用性を検討した。その結果、IG-430は、高温ガス炉で使われている従来の黒鉛材の一つであるIG-110よりも高強度(約11%)で、かつ、低い標準偏差(約27%)を持つことが示された。これは、IG-430中のき裂の伝播が、IG-110中と比較して容易でないためと推定される。また、評価したIG-430の破壊確率が低いことから、IG-430を用いることで黒鉛構造物の信頼性の向上が達成できることが分かった。以上より、IG-430がVHTRの黒鉛構造物に適用できる見通しを得た。

For the design on the VHTR graphite components, it is desirable to employ graphite material with higher strength. IG-430 graphite has been developed as an advanced candidate for VHTR. However, the new developed IG-430 does not have enough databases for the design of HTGR. In this paper, the compressive strength (Cs) of IG-430, one of important strengths for design data, is statistically evaluated. The component reliability is evaluated based on the safety factors defined by the graphite design code, and the applicability as the VHTR graphite material is discussed. It was found that IG-430 has higher strength (about 11%) and lower standard deviation (about 27%) than IG-110 which is one of traditional graphites used for HTGR, because the crack in IG-430 would not easy to propagate rather than IG-110. Since fracture probability for IG-430 is low, the higher reliability of core-component will be achieved using IG-430. It is expected that IG-430 is applicable for VHTR graphite material.