AbstractPebble beds of Tritium breeding ceramic material are investigated within the framework of developing solid breeder blankets for future nuclear fusion power plants. For the thermo-mechanical characterisation of such pebble beds, bed compression experiments are the standard tools. New bi-axial compression experiments on 20 and 30 mm high pebble beds show pebble flow effects much more pronounced than in previous 10 mm beds. Owing to the greater bed height, conditions are reached where the bed fails in cross direction and unhindered flow of the pebbles occurs. The paper presents measurements for the orthosilicate and metatitanate breeder materials that are envisaged to be used in a solid breeder blanket. The data are compared with calculations made with a Drucker–Prager soil model within the finite-element code abaqus, calibrated with data from other experiments. It is investigated empirically whether internal bed friction angles can be determined from pebble beds of the considered heights, which would simplify, and broaden the data base for, the calibration of the Drucker–Prager pebble bed models.
核融合発電所の将来における固体増殖ブランケットの開発の枠組みの中で、増殖セラミック材料のペブルベッドを調査する。このようなペブルベッドの熱機械的特性評価には、ベッド圧縮実験が標準的なツールである。高さ20mmおよび30mmのペブルベッドに対する新たな二軸圧縮実験では、従来の10mmベッドよりもはるかに顕著なペブルフロー効果が示された。ベッド高さが大きいため、ベッドが横断方向に破壊し、ペブルの妨げられない流動が生じる条件に達する。本論文では、固体増殖ブランケットでの使用が想定されているオルソケイ酸塩およびメタチタン酸塩増殖材料の測定結果を提示する。これらのデータを、他の実験から較正された有限要素コードABAQUS内のDrucker-Prager土壌モデルを用いた計算と比較する。検討対象の高さのペブルベッドから内部摩擦角を実験的に決定できるかどうかを調査し、それが可能であれば、Drucker-Pragerペブルベッドモデルの較正のためのデータベースを簡素化し、拡大することができる。