AbstractLi4SiO4 is the reference breeder material for the Helium Cooled Pebble Bed (HCPB) Blanket concept. In the HCPB blanket lithium orthosilicate pebbles in the diameter range 0.25–0.63 mm are placed in a gap of about 10-mm width between two cooling plates. Therefore, in order to study the heat transfer in the blanket, the effective thermal conductivity of pebble beds has to be known. Measurements of the heat transfer parameters of a Li4SiO4 pebble bed have been performed at the Research Centre of Karlsruhe (Germany). In the experimental apparatus the pebble bed is contained in the annular space between two concentric stainless steel tubes. The internal tube is electrically heated and the heat flows through the bed in radial direction. Thermocouples in the tubes and in the pebble bed measure the temperature distribution in axial and in radial direction respectively, thus allowing the calculation of the heat transfer parameters of the bed. Measurements were performed with helium flowing through the bed at very low velocity, so that the heat transfer parameters were not affected by gas convection. In this paper the measured thermal conductivity data are presented and discussed. Experiments with different helium pressures show that, for pressures higher than 1 bar, there is no effect of the pressure variation on the thermal conductivity of the pebble bed (Smoluchowski effect).
抄録： Li4SiO4は、ヘリウム冷却ペブルベッド（HCPB）ブランケット概念における参照増殖材である。HCPBブランケットでは、直径0.25～0.63 mmの範囲のリチウムオルソケイ酸塩ペブルが、2枚の冷却プレート間の約10 mm幅のギャップに充填される。したがって、ブランケット内の熱伝達を研究するためには、ペブルベッドの実効熱伝導率を知る必要がある。Li4SiO4ペブルベッドの熱伝達パラメータの測定は、ドイツのカールスルーエ研究センターで実施された。実験装置では、ペブルベッドは2つの同心円状のステンレス鋼管の間の環状空間に充填されている。内側の管は電気的に加熱され、熱は半径方向にベッドを通って流れる。管およびペブルベッド内の熱電対は、それぞれ軸方向および半径方向の温度分布を測定し、これによりベッドの熱伝達パラメータの計算が可能となる。測定は、ガス対流によって熱伝達パラメータが影響を受けないように、ヘリウムをベッド内に非常に低い速度で流して実施された。本論文では、測定された熱伝導率データを提示し、考察する。異なるヘリウム圧力での実験は、1 barより高い圧力では、圧力変動がペブルベッドの熱伝導率に影響を及ぼさないことを示している（スモルコフスキー効果）。