核融合被覆炉内材料の熱衝撃,疲労特性に関する研究

• Project/Area Number: 61055021
• Research Category: Grant-in-Aid for Fusion Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 三宅 正宣 阪大, 工学部, 教授 (20028971)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山中 伸介 大阪大学, 工学部, 助手 (00166753) ; 孫 鳳根 大阪大学, 工学部, 助手 (00029076)
• Project Period (FY): 1986
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1986)
• Budget Amount: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000); Fiscal Year 1986: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000)
• Keywords: 核融合 / 第一壁材料 / 黒鉛 / モリブデン / チタンカーバイド / 熱衝撃試験 / 熱被労試験 / 被覆材

Research Abstract

核融合炉第一壁材料の高熱負荷時の熱的損傷特性を明らかにするための基礎研究として、MO被覆グラファイト,TiC被覆グラファイトおよび等方性黒鉛材についてパルス電子ビーム加熱による熱衝撃試験,被労試験を行った。
グラファイト基板上へのMoの被覆(10μm厚さ)はCVD法により行った。蒸着温度500℃以下で作成した被覆材では80kgf/【cm^2】の引張応力でMo被膜とグラファイト界面で剥離が起こったが、蒸着温度600℃以上での作成試料では125kgf/【cm^2】の引張応力まで剥離は起こらず、Mo被膜とグラファイト基板との密着性は良好であった。Mo被覆グラファイト材に対する熱衝撃試験は1回のパルス電子ビーム加熱で、出力密度qを15〜35MW/【m^2】,パルス持続時間tを0.5〜2.0秒の範囲で変化させて、熱損傷の加熱条件依存性を調べた。この結果、表面融解,マイクロクラック,ドロップレットの形成等の熱損傷が出力密度の増加,パルス持続時間の増加と共に生じること,表面融解の限界値はq【√!t】【〜!-】30MW【S^(1/2)】/【m^2】であることが明らかになった。また、出力密度qとパルス持続時間tを様々に変化させ、パルスとパルスの間隔を1minとして300回のパルス電子ビーム加熱による熱被労試験の結果では、表面融解の限界値はg【√!t】【〜!-】25MW【S^(1/2)】/【m^2】と小さくなり、繰り返し加熱による試料中の熱の蓄積効果を示した。
TiC被覆グラファイト材に対する電子ビーム加熱衝撃試験では、興味ある結果として、TiC表面の損傷形態が被覆TiCの組成比,作成条件にも大きく依存することが明らかになった。
等方性黒鉛材に対する電子ビーム加熱熱衝撃試験からは、黒鉛材表面の損傷は黒鉛の昇華によって形成される円錐状のクレイターであり、その大きさは黒鉛の種類によって異なり、主として黒鉛の熱伝導度に大きく依存することが判明した。

Research Products

• [Publications] Yoshihiro Isobe: Wear. (1987)