A Statistical approach for modeling the effect of hot press conditions on the mechanical strength properties of HTGR fuel elements

HTGR燃料要素の機械強度特性に対する熱間加圧条件の効果のモデリングのための統計的アプローチ

相原 純 ; 黒田 雅利*; 橘 幸男 

Aihara, Jun; Kuroda, Masatoshi*; Tachibana, Yukio

高温ガス炉(HTGR)の燃料要素が災害時においても構造健全性を保つためには、強度が高く耐酸化性の燃料要素を開発するべきである。HTGR燃料要素として、耐酸化性向上のため、熱間加圧した炭化珪素(SiC)/炭素(C)混合母材を採用する。圧力,温度,時間といった熱間加圧条件はHTGR燃料要素の強度に影響する因子である。高強度の燃料要素の最適な製造条件を特定するためには、それらの因子の機械強度に対する効果を定量的にモデル化する必要がある。本研究では、統計的実験計画法アプローチを導入することにより熱間加圧条件と機械強度特性の関係に応答曲面モデルを構築する。

To maintain the structural integrity of fuel elements for a high-temperature gas-cooled reactor (HTGR) under disaster conditions, strong and oxidation-resistant fuel elements should be further developed. The HTGR fuel elements employ a hot-pressed silicon carbide (SiC)/carbon (C) mixed matrix to improve the oxidative resistance. Hot-press conditions such as pressure, temperature, and duration would be one of the factors that affect the strength of the HTGR fuel elements. To identify the optimal hot-press conditions for preparing the high-strength fuel elements, modelling their effects on the mechanical-strength properties of the HTGR fuel elements should be evaluated quantitatively. In this study, the response surface model, which represents the relationship between the hot-press conditions and the mechanical-strength properties, has been constructed by introducing statistical design-of-experiment approaches.