AbstractThis paper recalls the main features of the TAURO blanket, a self-cooled Pb-17Li concept using SiC/SiC composites as structural material, developed for FPR. The objective of this design activity is to compare the characteristics of present-day industrial SiC-SiC composites with those required for a fusion power reactor blanket and to evaluate the main needs of further R&D. The performed analyses indicated that the TAURO blanket would need the availability of SiC/SiC composites approximately 10 mm thick with a thermal conductivity through the thickness of approximately 15 Wm−1K−1 at 1000°C and a low electrical conductivity. A preliminary MHD analysis has indicated that the electrical conductivity should not be greater than 500 Ω−1m−1. Irradiation effects should be included in these figures. Under these conditions, the calculated pressure drop due to the high Pb-17Li velocity (approximately 1 m s−1) is much lower then 0.1 MPa. The characteristics and data base of the recently developed 3D-SiC/SiC composite, Cerasep® N3-1, are reported and discussed in relation to the identified blanket design requirements. The progress on joining techniques is briefly reported. For the time being, the best results have been obtained using Si-based brazing systems initially developed for SiC ceramics and whose major issue is the higher porosity of the SiC/SiC composites.
本論文は、核融合動力炉（FPR）用に開発された構造材料としてSiC/SiC複合材料を用いる自己冷却型Pb-17Li概念であるTAUROブランケットの主な特徴を概説するものである。この設計活動の目的は、現在の工業用SiC/SiC複合材料の特性を、核融合動力炉ブランケットに要求される特性と比較し、今後の研究開発の主要なニーズを評価することである。実施された解析により、TAUROブランケットには、厚さ方向の熱伝導率が1000°Cで約15 Wm⁻¹K⁻¹、かつ低い電気伝導率を有する、厚さ約10 mmのSiC/SiC複合材料の入手可能性が必要であることが示された。予備的なMHD解析により、電気伝導率は500 Ω⁻¹m⁻¹を超えるべきではないことが示された。照射効果はこれらの数値に含まれるべきである。これらの条件下では、高いPb-17Li流速（約1 m s⁻¹）による圧力損失は、計算上0.1 MPaをはるかに下回る。最近開発された3D-SiC/SiC複合材料であるCerasep® N3-1の特性とデータベースを、特定されたブランケット設計要件との関連で報告し、考察する。接合技術の進展についても簡潔に報告する。現時点では、最良の結果は、当初SiCセラミックス用に開発されたSi系ろう付け材を用いることで得られており、その主要な課題はSiC/SiC複合材料の多孔性が高いことである。