Status and prospects for SiCSiC composite materials development for fusion applications

AbstractSilicon carbide (SiC) composites are very attractive for fusion applications because of their low afterheat and low activation characteristics coupled with excellent high temperature properties. These composites are relatively new materials that will require material development as well as evaluation of hermiticity, thermal conductivity, radiation stability, high temperature strength, fatigue, thermal shock, and joining techniques. The radiation stability of SiCSiC composites is a critical aspect of their application as fusion components and recent results will be reported. Many of the non-fusion specific issues are under evaluation by other ceramic composite development programs, such as the US national continuous fiber ceramic composites.The current development status of various SiCSiC composites research and development efforts is given. Effect of neutron irradiation on the properties of SiCSiC composite between 500 and 1200 °C are reported. Novel high temperature properties specific to ceramic matrix composite (CMC) materials are discussed. The chemical stability of SiC is reviewed briefly. Ongoing research and development efforts for joining CMC materials including SiCSiC composites are described. In conclusion, ongoing research and development efforts show extremely promising properties and behavior for SiCSiC composites for fusion applications.

日本語訳

炭化ケイ素（SiC）複合材料は、低い残留発熱と低い放射化特性、ならびに優れた高温特性を兼ね備えていることから、核融合応用にとって非常に魅力的である。これらの複合材料は比較的新しい材料であり、材料開発に加えて、気密性、熱伝導率、放射線安定性、高温強度、疲労、熱衝撃、および接合技術の評価が必要となる。SiC/SiC複合材料の放射線安定性は、核融合構成部品としての応用における重要な側面であり、最近の結果が報告される予定である。核融合以外の特定の課題の多くは、米国国家連続繊維セラミック複合材料プログラムなど、他のセラミック複合材料開発プログラムによって評価されている。各種SiC/SiC複合材料の研究開発の現状が示される。500〜1200°CにおけるSiC/SiC複合材料の特性に対する中性子照射の影響が報告される。セラミックマトリックス複合材料（CMC）材料に特有の新規な高温特性が議論される。SiCの化学的安定性が簡潔に概説される。SiC/SiC複合材料を含むCMC材料の接合に関する進行中の研究開発努力が記述される。結論として、進行中の研究開発努力は、核融合応用に対するSiC/SiC複合材料の極めて有望な特性と挙動を示している。