AbstractPredictability and control over temperatures and stresses are necessary in order to assure acceptable tritium release, component reliability and lifetime in solid breeder blankets. These blankets usually contain beryllium multiplier in either pebble-bed or solid block forms. For the solid block forms, uncertainties remain in the prediction of the thermal resistance between the Be and its cladding. Several parameters are important, including surface roughness and flatness, background gas pressure, and external loads which may result from blanket thermal deformations and/or pressure stresses. Differential thermal deformation between Be and steel can cause separation to occur between the two solid surfaces, which could seriously degrade the heat transfer. Existing models and data for solid—solid conductance show inconsistencies, even for steel surfaces. Little data or none exists for the Be—steel system, in which differential surface deformations are expected. In this work, we describe a new model which incorporates the combined influences of thermal deformation and contact pressure. Data were taken with small Be specimens as a function of the relevant parameters. The results show that the inclusion of non-conforming surfaces provides a richer range of behavior. Thermal deformations degrade the heat transfer by about a factor of two from flat surfaces, but this effect tends to decrease above about 100 kW m−2. Contact pressure (above about 1 MPa) between the two materials can effectively maintain good conductance. The flatness and roughness of the surfaces are the most critical parameters. The work also demonstrates the large degree of variation in conductance with background gas pressure.
固体増殖ブランケットにおいて、許容可能なトリチウム放出、構成要素の信頼性および寿命を確保するためには、温度および応力の予測可能性と制御が不可欠である。これらのブランケットは通常、ペブルベッドまたは固体ブロック形態のいずれかのベリリウム増倍材を含有する。固体ブロック形態の場合、Beとその被覆材との間の熱抵抗の予測には不確実性が残る。表面粗さおよび平坦度、背景ガス圧力、ならびにブランケットの熱変形および/または圧力応力を生じ得る外部荷重を含む、いくつかのパラメータが重要である。Beと鋼との間の熱変形の差により、2つの固体表面の間に分離が生じる可能性があり、これが熱伝達を著しく低下させ得る。固体間接触コンダクタンスに関する既存のモデルおよびデータは、鋼表面についてさえも不一致を示している。異なる表面変形が予想されるBe–鋼系については、データがほとんどまたは全く存在しない。本研究では、熱変形と接触圧力の複合的な影響を組み込んだ新しいモデルを記述する。小型のBe試験片を用いて、関連パラメータの関数としてデータを取得した。結果は、非適合表面の組み込みがより豊かな挙動の範囲をもたらすことを示している。熱変形は、平坦表面と比較して熱伝達を約2倍低下させるが、この影響は約100 kW m−2以上で減少する傾向がある。2つの材料間の接触圧力（約1 MPa以上）は、良好なコンダクタンスを効果的に維持できる。表面の平坦度および粗さが最も重要なパラメータである。また、本研究は、背景ガス圧力に対するコンダクタンスの大きな変動も実証している。