Published December 1979 | Version v1
Journal article Metadata-only

Irradiation effects on thermal shock resistance and its fracture toughness of HTGR graphites

Creators

  • 1. Ibaraki Univ., Hitachi (Japan). Faculty of Engineering

Description

This paper describes changes in the thermal shock resistance Δ=σtk/Eα (σt: tensile strength, k: thermal conductivity, E: Young's modulus, alpha : coefficient of thermal expansion) and the thermal shock fracture toughness ∇=KIck/Eα (KIc: fracture toughness value of the mode I) in addition to usual mechanical properties including the diametral compressive strength and fracture toughness of four varieties of graphite (IM2-24, 7477, H327 and SMG) for the high temperature gas-cooled reactor due to neutron irradiations of (1.6 ∼ 2.3)×1021 n/cm2 ( > 0.18 MeV) at 600 ∼ 850 ℃. These experiments are carried out by means of our recently developed techniques using small disk type specimens which are very effective for a capsule irradiation in the JMTR. Both the thermal shock resistance and the thermal shock fracture toughness of graphites after irradiation are expressed to decrease remarkably in contrast with the increase of the usual mechanical strength. (author)

Availability note (English)

Available from DOI: https://doi.org/10.3327/jaesj.21.957

Abstract (Japanese)

黒鉛材料は原子炉、特に高温ガス冷却炉の燃料棒、減速材、反射材およびこれらの支持構材などとして広く使用される。これらの材料の設計に際しては高温の炉心において主として熱応力を受けるから、単なる機械的強度によるよりは、熱応力に関与する熱的物性をも考慮した熱応力に対する強度の中性子照射効果を検討する必要がある。著者らは、さきに小形の円板状試験片の中心に急加熱を行うことにより、その熱応力強度に関与する機械的ならびに熱的物性を一括する材料の熱衝撃抵抗Δ=σtk/Eα (σt:引張強度、k:熱伝導率、E:ヤング係数、α:熱膨脹係数)、ついであらかじめ縁亀裂をつけた円板に対して同様な急加熱を行うことにより、破壊靱性を包括じた材料の熱衝撃破壊靱性∇=KIck/Eα(KIc:モードIの破壊靱性)を簡単に測定する方法を開発した。また、同じ円板による圧裂引張強度試験法および破壊靱性試験法を開発した。これらの著者らの方法によれば、小形の円板状試験片(直径19mm、厚さ2mm)により、小さなカプセル照射により有効に一連の熱応力に対する強度および靱性に関与する特性を解明することができる。本報は、著者らの開発した一連の方法を応用して高温ガス炉用として検討中の4種の原子炉用黒鉛に対し、600∼850℃において(1.6∼2.3)×1021n/cm2(>0.18MeV)の中性子照射による熱応力に対する材料特性として、その熱衝撃抵抗および熱衝撃破壊靱性などがいかに変化するがを明らかにしたものである。これから、黒鉛は中性子照射により単なる機械的強度とは逆に、熱衝撃抵抗および熱衝撃破壊靱性が著しく低下することが明らかにされ、これが設計評価に考慮されるべきであることが示される。 (著者)

Additional details

Additional titles

Original title (Japanese)
HTGR用黒鉛の熱衝撃強度とその靱性に及ぼす照射効果

Identifiers

DOI
10.3327/jaesj.21.957;

Publishing Information

Journal Title
Nippon Genshiryoku Gakkai-Shi
Journal Volume
21
Journal Issue
12
Journal Page Range
p. 957-967
ISSN
0004-7120

INIS

Country of Publication
Japan
Country of Input or Organization
Japan
INIS RN
53106638
Subject category
S36: MATERIALS SCIENCE;
Resource subtype / Literary indicator
Numerical Data
Descriptors DEI
EXPERIMENTAL DATA; FRACTURE PROPERTIES; GRAPHITE; IRRADIATION; NEUTRON BEAMS; PHYSICAL RADIATION EFFECTS; TEMPERATURE DEPENDENCE; TEMPERATURE RANGE 1000-4000 K; THERMAL CONDUCTIVITY; THERMAL SHOCK; YOUNG MODULUS
Descriptors DEC
BEAMS; CARBON; DATA; ELEMENTS; INFORMATION; MECHANICAL PROPERTIES; MINERALS; NONMETALS; NUCLEON BEAMS; NUMERICAL DATA; PARTICLE BEAMS; PHYSICAL PROPERTIES; RADIATION EFFECTS; TEMPERATURE RANGE; THERMODYNAMIC PROPERTIES

Optional Information

Notes
3080500; This record replaces 11569676