AbstractThe use of low activation Ceramic Matrix Composites (CMCs) appears as the most promising solution to obtain high safety standards in future fusion power reactors. Among them, silicon carbide composites (SiCf/SiC) are the primary composite materials being evaluated and developed world-wide for fusion structural applications. Although these composites are already widely used in the aerospace industry, they are relatively new materials for fusion applications, and a number of key issues remain still to be solved. Among them, specific design methodologies for fusion reactor structural components must be established. This involves the development and implementation in finite-element codes of material models capable to describe the complex non-linear mechanical behavior of those composites. Such a model has been implemented in the FEM code CASTEM 2000 used within the CEA. This paper describes the details of the model and identifies the major improvements for the analyses. Furthermore, if the potential advantages of SiCf/SiC composites over more common metallic materials have to be fully evaluated, appropriate resistance criteria must be assessed. Specific criteria for CMCs have then been identified and are discussed in the paper. Results obtained with these criteria are compared with those obtained with more classical ones. The example of application to the Tauro blanket is presented.
セラミック基複合材料（CMC）の低放射化材料としての使用は、将来の核融合動力炉における高い安全性を確保するための最も有望な解決策であると考えられている。中でも、炭化ケイ素複合材料（SiC_f/SiC）は、核融合構造用途に向けて世界的に評価・開発が進められている主要な複合材料である。これらの複合材料は航空宇宙産業では既に広く使用されているものの、核融合用途においては比較的新しい材料であり、未だ解決すべき重要な課題が数多く残されている。その中でも特に、核融合炉の構造部品に対する具体的な設計手法の確立が求められている。これには、これらの複合材料の複雑な非線形力学挙動を記述できる材料モデルの有限要素コードへの実装と開発が必要となる。このようなモデルは、CEA内で使用されている有限要素コードCASTEM 2000に実装されている。本論文では、このモデルの詳細について説明し、解析における主要な改良点を明らかにする。さらに、SiC_f/SiC複合材料の利点を従来の金属材料と比較して十分に評価するためには、適切な破壊基準の確立が必要である。CMCに対する具体的な破壊基準が特定され、本論文で考察されている。これらの基準を用いて得られた結果は、従来の基準による結果と比較されている。最後に、Tauroブランケットへの適用例が示されている。