Concept designs for the laser inertial fusion/fission energy (LIFE) engine include a neutron multiplication blanket containing Be pebbles flowing in a molten salt coolant. These pebbles must be designed to withstand the extreme irradiation and temperature conditions in the blanket to enable a reliable and cost-effective operation of LIFE. In this work, we develop design criteria for spherical Be pebbles on the basis of their thermo-mechanical behaviour under continued neutron exposure. We consider the effects of high fluence and fast fluxes on the elastic, thermal and mechanical properties of nuclear-grade Be. Our results suggest a maximum pebble diameter of 30 mm to avoid tensile failure, coated with an anti-corrosive, high-strength metallic shell to avoid failure by pebble contact. Moreover, we find that the operation temperature must always be kept above 450 °C to enable creep to relax the stresses induced by swelling. Under these circumstances, we estimate the pebble lifetime to be at least 16 months if uncoated, and up to six years when coated. We identify the sources of uncertainty on the properties used and discuss the advantages of new intermetallic beryllides and their use in LIFE's neutron multiplier. To establish Be-pebble lifetimes with improved confidence, reliable experiments to measure irradiation creep must be performed.
レーザー慣性核融合・核分裂エネルギー（LIFE）エンジンの概念設計には、溶融塩冷却材中を流れるBeペブルを含む中性子増倍ブランケットが含まれる。これらのペブルは、LIFEの信頼性が高く費用対効果の高い運転を可能にするため、ブランケット内の過酷な照射および温度条件に耐えるように設計されなければならない。本研究では、継続的な中性子被曝下での熱力学的挙動に基づいて、球形Beペブルの設計基準を策定する。高フルエンスおよび高速フラックスが核グレードBeの弾性特性、熱的特性、機械的特性に及ぼす影響を考察する。我々の結果は、引張破壊を回避するための最大ペブル直径30 mmを示唆しており、ペブル接触による破壊を回避するために、耐食性で高強度の金属シェルで被覆することを示している。さらに、スウェリングによって誘起される応力を緩和するためにクリープを可能にするには、運転温度を常に450 °C以上に保たなければならないことがわかった。これらの条件下で、ペブルの寿命は、被覆なしの場合少なくとも16ヶ月、被覆ありの場合最大6年と推定される。使用した特性における不確実性の原因を特定し、新しい金属間化合物ベリライドの利点とLIFEの中性子増倍材への使用について議論する。Beペブル寿命をより高い信頼性で確立するためには、照射クリープを測定するための信頼性の高い実験を実施しなければならない。