AbstractThe Karlsruhe ceramic breeder blanket design for a demo reactor and for the test objects in NET is based on spherical lithium-orthosilicate pebbles of 0.35–0.6 mm diameter. This paper deals with the structure and mechanical properties of pebbles and their improvement by heat treatment. The pebbles are fabricated from molten lithium-orthosilicate at Schott Glaswerke, Mainz. This method provides almost spherical shapes and a high packing density. The production process involves rapid quenching of the liquid droplets from the melt to room temperature which causes internal stresses and leads in some cases to formation of microcracks and a scattering of mechanical properties. Release of stress is achieved by heating at temperatures above 700°C with subsequent slow cooling. Healing of microcracks, however, can only be attained by heating to temperatures above the melting point of the Si-rich phase (>1024°C) if the material has a slight surplus of Si over the stoichiometric orthosilicate composition. It results that heat treatment of pebbles for a short time at 1030°C improves the mechanical stability. The change in structure of the material during heat treatment is examined by ceramography of particle cross sections.
抄録 カールスルーエのセラミック増殖材設計は、原型炉および試験ブランケットモジュール用として、直径0.35～0.6 mmのオルソケイ酸リチウムペブルに基づいている。本論文では、ペブルの構造と機械的特性、および熱処理によるそれらの改善について考察する。ペブルは、マインツのショット・グラスヴェルケ社において、溶融オルソケイ酸リチウムから製造される。この製造方法により、ほぼ球形の形状と高い充填密度が得られる。製造プロセスには、溶融液滴の室温までの急冷が含まれ、これにより内部応力が生じ、場合によっては微細亀裂や機械的特性のばらつきが発生する。700℃以上の温度での熱処理とその後の徐冷により、応力が緩和される。しかし、微細亀裂の治癒は、化学量論的オルソケイ酸リチウム組成に対してわずかに過剰なケイ素を有する材料において、ケイ素に富む相の融点（1024℃以上）を超える温度に加熱した場合にのみ達成される。その結果、1030℃での短時間のペブル熱処理は、機械的安定性を向上させることが示された。熱処理中の材料の構造変化は、粒子断面のセラモグラフィーによって調査された。