AbstractTAURO is a self-cooled Pb17Li blanket for Fusion Power Reactors (FPRs) using SiCf/SiC composites structures. It has been developed with the objective to achieve both passive safety and high thermal efficiency. The Pb17Li outlet temperature exceeds 850 °C. A Brayton cycle is envisaged for power conversion and the possibility of hydrogen production is addressed. This paper recalls the main features of the TAURO blanket, and presents the performed investigations on a range of potential operations conditions with regard to plant thermal efficiency and H2-production. It also presents the recent advances made in the design methodologies of composite structures for fusion components involving the implementation in finite-element codes of material models capable of describing the complex non-linear mechanical behavior of these composites and the definition of new resistance criteria. It is possible with this new model to better treat the thermo-mechanical results. Indeed, stresses in each direction are compared directly with allowable limits for tension, compression and shear stresses in each orthotropic direction. Such a model has been implemented in the FEM code CASTEM 2000 developed at CEA. Fabrication aspects are discussed based on a brazing process currently under development and briefly presented. Moreover, the advantages of using newly-produced advanced fibers in SiCf/SiC composites in relation with the main issues (namely irradiation stability and thermal conductivity) are assessed. The potential of a liquid metal cooled divertor using SiCf/SiC as structural material, in line with the TAURO reactor characteristics is also investigated. A circuit in series could be envisaged, where the Pb17Li flows at first in the divertor and then it passes in the blanket, which allows increasing the blanket inlet temperature. Calculations on a castellated square tube basic concept showed a reasonable maximum allowable heat flux of about 5 MW/m2.
TAUROは、SiC繊維強化/SiC複合材料構造を用いた核融合炉（FPR）用自己冷却型Pb-17Liブランケットである。受動的安全性と高い熱効率の両立を目的として開発が進められている。Pb-17Li出口温度は850℃を超え、発電にはブレイトンサイクルの採用が想定され、水素製造の可能性も検討されている。本論文では、TAUROブランケットの主要な特徴を概説し、熱効率と水素製造に関する多様な運転条件での検討結果を示す。また、核融合機器用複合材料構造の設計手法における最近の進展について述べる。具体的には、複合材料の複雑な非線形力学挙動を記述する材料モデルを有限要素コードに実装し、新たな強度評価基準を定義したことである。この新モデルにより、熱機械的結果の評価が向上し、各直交異方性方向の応力を、引張・圧縮・せん断応力の許容限界と直接比較することが可能となった。本モデルはCEAで開発されたFEMコードCASTEM 2000に実装されている。さらに、現在開発中のろう付けプロセスに基づく製造上の課題についても考察する。加えて、SiC繊維強化/SiC複合材料における主要な課題（照射安定性と熱伝導率）に対する新規高性能繊維の利点を評価する。TAURO炉の特性に適合した液体金属冷却ダイバータの可能性についても検討する。直列回路構成を想定し、Pb-17Liがまずダイバータを流れ、その後ブランケットを通過することで、ブランケット入口温度の上昇が可能となる。角管状基本構造を用いた計算により、約5 MW/m²の合理的な最大許容熱流束が示された。