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角田 淳弥; 大崎 弘貴*; 國本 英治*; 山地 雅俊*; 小西 隆志*
no journal, ,
黒鉛材料は、黒鉛減速ヘリウムガス冷却高温ガス炉(HTGR)の炉内構造物使用される。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、固有の安全性を有する魅力的な原子炉である。高温ガス炉の炉心を支える炉心支持黒鉛構造物は、高温ガス炉で最も苛酷事象である空気(水)侵入事故において、高い安全性を確保する観点から、炉心の形状を維持し、炉心の冷却を可能にするため、耐酸化性が要求される。そのため、耐酸化性能に優れた黒鉛を開発することにより、高温ガス炉の安全性をさらに高めることが可能になる。ボロン添加黒鉛は、耐酸化性を向上させた黒鉛の候補材料であり、これまで酸化時にB
CからB
O
に変化し、酸化の進行を防ぐことが報告されているが、ボロン添加黒鉛を炉心支持黒鉛構造物に使用するためには、その酸化メカニズムを理解する必要がある。本研究では、ボロン添加黒鉛(GB-210)について、酸化試験, 曲げ強度及び表面観察の結果から、酸化のメカニズムを定性的に評価した結果を報告する。
國本 英治*; 角田 淳弥; 大崎 貴士*; 大崎 弘貴*; 山地 雅俊*; 小西 隆志*
no journal, ,
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(HTGR)の内部構造材として使用されている。高温ガス炉は、高温のヘリウムガスを取り出すことができ、また固有の安全特性を有することが大きな特徴である。そして、超高温ガス炉(VHTR)はGeneration-IV核原子炉システムとして最も有力な候補の一つである。IG-110黒鉛は、高強度で耐酸化特性に優れていることから、原子力機構のHTTR、中国のHTR-10で使用されている。さらに、IG-110黒鉛は高い品質安定性と長期にわたる安定的な供給が可能なことからもVHTRの内部構造材の主要な候補とされている。黒鉛構造部材の安全性を高めるためには、より高強度で耐酸化特性に優れた黒鉛が要求される。IG-430はIG-110よりも高強度で耐酸化特性に優れているため、次期候補材料と考えている。しかし、新材料であるIG-430は、原子炉設計に用いられる十分なデータベースが整っていない。そこで、設計に必要な機械的強度特性、熱特性、照射特性についてデータベースの整備を行っている。本研究では、IG-430の引張強度、圧縮強度及び疲労強度について統計的に評価を行い、高温ガス炉用黒鉛としての適性を検討した。さらに、IG-430の引張強度に対して、基準強度(Su値)を設定し、IG-430とIG-110のSu値と比較・検討することで、IG-430の優れた物理特性を明らかにした。
藤塚 公仁弘*; 近藤 明*; 角田 淳弥; 坂場 成昭; 福田 敏昭*
no journal, ,
高温工学試験研究炉(HTTR)を含む高温ガス炉(HTGR)及び超高温ガス炉(VHTR)は、高温のヘリウムガスを供給でき、固有の安全性を有している。HTGRの炉内構造物には、微粒等方性黒鉛が使用される。空気侵入事故においては、炉内構造物に耐酸化性を向上させた黒鉛を使用することにより高温ガス炉の安全性をさらに向上することが期待できる。黒鉛の耐酸化性を向上させる一つの手法として、酸化時にSiOに変化するSiCを黒鉛の表面に被覆する手法が挙げられる。この手法は、一般的な工業的手法で化学蒸着法(CVD)と呼ばれている。そこで、東海カーボンと原子力機構は耐酸化黒鉛の研究開発を立ち上げた。東海カーボンは黒鉛の表面をSiCで被覆した耐酸化黒鉛を製作し、酸化試験及び酸化前後の表面観察を実施した。さらに、原子力機構はカザフスタン核物理研究所(INP)のWWR-Kを用いた照射試験を実施し、照射後試験が間もなく開始する予定である。本報告では、酸化前後の試験片の重量変化による耐酸化黒鉛の酸化特性を示すとともに、試験片の表面及び断面の観察結果を示す。