The breeding blanket is a critical component of magnetic confinement fusion reactors. The reliability, availability, maintainability, and inspectability (RAMI) of the blanket has been recognized as a major challenge on the pathway to commercial fusion demonstration reactors. However, the absence of blanket failure modes and failure rate data under fusion environment has significantly impeded progress in blanket RAMI research. To address this critical knowledge gap, the present investigation focuses on the dominant failure mechanism induced by pulsed operational loading—specifically fatigue failure, and proposes a novel probabilistic framework to predict lifetime and assess reliability for fusion blankets. The framework incorporates three key elements: (1) structural material damage prediction model grounded in the degradation mechanisms, (2) operational loading spectra characterization, and (3) blanket lifetime prediction and reliability assessment. The framework enables probabilistic evaluation of fatigue lifetime while generating essential reliability metrics, including failure rates and mean time between failures. Validated through application to the Water-Cooled Ceramic Breeder blanket design for the Chinese Fusion Engineering Testing Reactor, the proposed framework demonstrates the potential to overcome existing data limitations in blanket RAMI research, offering substantial support for the blanket design optimization.
増殖ブランケットは、磁気閉じ込め核融合炉の重要な構成要素である。ブランケットの信頼性、稼働率、保守性、および検査性（RAMI）は、商業用核融合実証炉への道筋における主要な課題として認識されている。しかしながら、核融合環境下におけるブランケットの故障モードおよび故障率データの欠如により、ブランケットRAMI研究の進展は著しく妨げられている。この重要な知識ギャップに対処するため、本研究は、パルス運転負荷によって誘発される支配的な故障メカニズム、特に疲労破壊に焦点を当て、核融合ブランケットの寿命予測と信頼性評価のための新しい確率論的フレームワークを提案する。本フレームワークは、以下の3つの主要要素を組み込む：（1）劣化メカニズムに基づく構造材料損傷予測モデル、（2）運転負荷スペクトルの特性評価、（3）ブランケット寿命予測と信頼性評価。本フレームワークは、疲労寿命の確率論的評価を可能にするとともに、故障率や平均故障間隔などの重要な信頼性指標を生成する。中国核融合工学試験炉向けの水冷却セラミック増殖ブランケット設計への適用を通じて検証された本提案フレームワークは、ブランケットRAMI研究における既存のデータ制限を克服する可能性を示し、ブランケット設計最適化への実質的な支援を提供する。