耐照射損傷性炭素複合材料の開発

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07555485
• Research Category: Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research (B)
• Research Institution: Ibaraki University
• Principal Investigator: 奥 達雄 茨城大学, 工学部, 教授 (90224146)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 曽我部 敏明 東洋炭素株式会社, 大野原技術開発センター・技術開発課, 主任 ; 白石 稔 工業技術院, 資源環境技術総合研究所・エネルギー資源部, 部長 ; 今村 好男 茨城大学, 工学部, 講師 (20007777)
• Keywords: 炭素複合材料 / 炭素繊維 / 微細構造 / 照射損傷 / 寸法変化 / 力学特性

Research Abstract

核融合装置または核融合炉のプラズマ対向機器用材料としての炭素複合材料の高温における耐浸食性を向上させるためには、高温照射下での熱伝導性の良好なものが望ましい。炭素複合材料は炭素繊維とマトリックスから構成されており、一般的に炭素繊維の黒鉛結晶化度がマトリックスの結晶化度より低いのが、普通である。また、炭素材料に及ぼす照射効果は結晶性の低い方が一般に大きいので、炭素複合材料の耐照射損傷性を高めるには、照射に対してできるだけ安定な炭素繊維を用いることが重要である。このような考え方を基礎にして、いろいろな微細構造をもつ炭素繊維を入手し、それらの寸法、強度等に及ぼす中性子照射の影響を検討した。炭素繊維としては、メソフェーズピッチ系で微細構造の異なる4種類の繊維、ピッチ系炭素繊維2種類、PAN系炭素繊維3種類の合計9種類を用いた。中性子照射は、JMTRにおいて150-180℃で、(2.0-2.7)x10^<24>n/m^2(E>0.18MeV)まで行った。その結果、切欠きつきラジアル構造の繊維は切欠きの角度が減少した。これは結晶子層面方向に照射により膨張した結果を反映しているものと考えられる。炭素繊維断面の直径は大部分増加していたが、減少しているものもあった。また、一般に、熱処理材の方が未熱処理材よりも照射による変化が小さいことが明らかとなった。引張り強さは1種類を除いてすべて照射により減少した。これは、内部き裂の生成、繊維軸方向の繊維結晶の切断等によるものと推察される。

Research Products

• [Publications] T. OKU, T. HIRAOKA, K. KURODA: "Improvement of Thermal Conductivity of Carbon Materials due to Addition of Metal Particles" J. Nuclear Science and Technology. 32. 816-818 (1995)
• [Publications] 奥,平岡,曽我部,黒田: "炭素複合材料の熱伝導率の及ぼす諸因子の影響" 炭素TANSO. 1995. 280-285 (1995)
• [Publications] 宇賀地,奥,石山,衛藤: "炭素複合材料の機械的性質に及ぼす照射効果" 日本機械学会論文集[A編]. 62. 10-17 (1996)
• [Publications] 奥,車田,川又,川西,佐々木,角: "炭素繊維の組織と引張り特性に及ぼす中性子照射の影響" 共同利用研究経追報告書. (第14回). (1995)