AbstractResearch on lithium ceramic breeders has been intensive since the late 1970s. The bulk material properties of several candidate lithium ceramics are essentially available, although there is still much work to be done on properties under irradiation and on the overall behavior in blanket modules. Based on these results, lithium ceramic breeder blankets have been selected in many fusion reactor design studies. These lithium ceramics are incorporated into blankets typically as monolithic pellets or packed pebble beds. There is substantial industrial experience with pebble beds made from other ceramics as catalyst supports, and in fabrication and testing of pebbles for advanced fission reactor fuels. In fusion blankets, the pebble bed form offers several attractive features, including simpler assembly into complex geometries, a uniform pore network and low sensitivity to cracking or irradiation damage. Ceramic breeder pebbles have been a focus for several research groups. In general, the database is similar to that of monolithic pellets for the materials studied; basic production and material property data are available, but the irradiation and engineering database remains sparse. In addition to the basic requirements on any ceramic breeder material (such as low tritium hold-up, compatibility with structure, irradiation stability, etc.), the main pebble bed requirements may be roughly summarized as follows: economic, high yield production rates; high average bed (smear) density; adequate bed thermal conductivity; acceptable purge gas pressure drop; adequate crush strength; tolerance to thermal cycling. In this paper, the international ceramic breeder pebble bed database is reviewed with respect to these pebble bed properties, and the R&D needs for reactor blanket development are assessed.
1970年代後半以来、リチウムセラミックス増殖材に関する研究は盛んに行われてきた。いくつかの候補となるリチウムセラミックスのバルク材料特性は基本的に明らかになっているが、照射下での特性やブランケットモジュール全体での挙動については、まだ多くの研究が必要である。これらの結果に基づき、リチウムセラミックス増殖ブランケットは多くの核融合炉設計研究において採用されている。これらのリチウムセラミックスは、通常、モノリシックペレットまたは充填ペブルベッドとしてブランケットに組み込まれる。他のセラミックスからなるペブルベッドを触媒担体として使用した工業的経験は豊富であり、また、先進的な核分裂炉燃料用ペブルの製造と試験に関する経験も十分にある。核融合ブランケットにおいて、ペブルベッド形態は、複雑な形状への組立の容易さ、均一な細孔ネットワーク、き裂や照射損傷に対する低感受性など、いくつかの魅力的な特徴を備えている。セラミックス増殖材ペブルは、いくつかの研究グループの焦点となってきた。一般に、研究対象となった材料に関するデータベースはモノリシックペレットのものと類似しており、基本的な製造および材料特性データは入手可能であるが、照射および工学的データベースは依然として乏しい。任意のセラミックス増殖材に対する基本的な要件（低トリチウム保持、構造材との適合性、照射安定性など）に加えて、ペブルベッドの主な要件は、おおよそ次のように要約される：経済的で高い歩留まりの製造速度、高い平均ベッド（スミア）密度、適切なベッド熱伝導率、許容可能なパージガス圧力損失、適切な圧壊強度、熱サイクルに対する耐性。本論文では、これらのペブルベッド特性に関して国際的なセラミックス増殖材ペブルベッドのデータベースを概説し、炉ブランケット開発における研究開発ニーズを評価する。