AbstractThe effective thermal conductivity of pebble beds is an important parameter for the thermomechanical design of solid breeder blankets operating at temperatures of up to 900 °C in breeder pebble beds and up to 700 °C in beryllium pebble beds. Compressive stresses and creep might cause significant pebble deformations. The knowledge of the thermal conductivity as a function of bed deformation, therefore, is of prime importance. For strongly deformed pebble beds, only results for beryllium pebbles existed where the conductivity increased by a factor of about 5 for bed deformations of about 1%. For ceramic breeder beds, the increase of the bed conductivity with increasing bed deformation is expected to be much smaller. Quantitative results were missing. This paper presents results on the thermal conductivity of lithium orthosilicate and different types of lithium metatitanate pebble beds (monsized and binary beds) for bed deformations up to 4.5% and temperatures up to 800 °C using the pulsed hot wire technique. Most of the measurements at high temperatures were performed in air; at ambient temperature, helium and argon were also used. A distinct increase of the thermal conductivity with bed deformation was found: however, this effect is quite small compared to deformed beryllium beds and might be neglected at high temperatures. The results for zero bed deformation agree well with correlations from literature.
ペブルベッドの有効熱伝導率は、最大900°Cの増殖ペブルベッドおよび最大700°Cのベリリウムペブルベッドで動作する固体増殖ブランケットの熱機械設計において重要なパラメータである。圧縮応力とクリープは、ペブルベッドに有意な変形を引き起こす可能性がある。したがって、ベッド変形の関数としての熱伝導率の知識は極めて重要である。強く変形したペブルベッドについては、ベリリウムペブルに関する結果のみが存在し、ベッド変形が約1%の場合に熱伝導率が約5倍に増加することが示された。セラミック増殖ペブルベッドでは、ベッド変形の増加に伴う熱伝導率の増加ははるかに小さいと予想される。定量的な結果は不足していた。本論文では、パルス熱線法を用いて、最大4.5%のベッド変形および最大800°Cの温度条件下での、ケイ酸リチウムおよび異なる種類のメタチタン酸リチウムペブルベッド（単一サイズおよび二峰性分布）の熱伝導率に関する結果を提示する。高温での測定のほとんどは大気中で実施され、室温ではヘリウムおよびアルゴン雰囲気でも実施された。ベッド変形に伴う熱伝導率の明確な増加が観察されたが、この効果は変形したベリリウムペブルと比較すると小さく、高温では無視できる可能性がある。ゼロ変形時の結果は、文献の相関式とよく一致した。