AbstractIn Part I of this study, a model representing the thermomechanical response of a particle bed-structural wall system in a layered configuration, subjected to both a bed temperature rise and an external coolant pressure, was presented. The results of a parametric study, based on the developed model, on the effect of the bed thermal expansions alone on a beryllium particle bed-stainless steel system were also presented.In this paper we present Part II of the study. The thermomechanical behaviour of a beryllium particle bed-stainless steel structural wall system subjected to (1) pure external coolant pressure and (2) a combination of bed temperture rise and coolant pressure is considered. Longitudinal variations in the thermomechanical properties of the particle bed-structural wall are studied. Results show that the bed temperture rises in the range 100–400°C and coolant pressures in the range 1–2 MPa, depending on the stiffness of the structural walls, could cause non-uniform effective thermal properties through the particle bed and increase the bed effective thermal conductivity by a factor of 2–5 and the bed-wall interface thermal conductance coefficient by even larger factors. The effect of increased wall stiffness is to reduce the influence of the external coolant pressure and to increase the influence of thermal expansions on the particle bed thermomechanical response.
本研究の第I部では、層状配置における粒子ベッド-構造壁システムの熱力学的応答を表すモデルを、ベッド温度上昇と外部冷却圧力の両方を受ける条件下で提示した。また、開発したモデルに基づくパラメトリック研究の結果として、ベリリウム粒子ベッド-ステンレス鋼システムに対するベッドの熱膨張のみの影響についても提示した。本論文では、研究の第II部を提示する。ベリリウム粒子ベッド-ステンレス鋼構造壁システムの熱力学的挙動を、(1)純粋な外部冷却圧力、(2)ベッド温度上昇と冷却圧力の組み合わせ、の条件下で考察する。粒子ベッド-構造壁の熱力学的特性の長手方向変動を研究する。結果は、ベッド温度上昇が100～400°C、冷却圧力が1～2 MPaの範囲で、構造壁の剛性に応じて、粒子ベッドを通る有効熱特性が不均一になり得ることを示す。また、ベッドの有効熱伝導率は2～5倍に増加し、ベッド-壁界面の熱伝達係数はさらに大きな倍率で増加する。構造壁の剛性を高める効果は、外部冷却圧力の影響を低減し、粒子ベッドの熱力学的応答に対する熱膨張の影響を増大させることである。