Experimental Investigation of Basic Properties of Monosized and Binary Beryllium Pebble Beds

Abstract

For the modelling of the thermalmechanical interaction between ceramic breeder and beryllium pebble beds and the structural material in ceramic breeder blankets, the characteristic properties of these pebble beds in the relevant temperature and pressure ranges must be known.

Uniaxial compression tests with monosized and binary beryllium pebble beds were performed in a temperature range between ambient temperature and 480 °C and pressures up to 8 MPa. Empirical correlations for the moduli of deformation were elaborated for the different bed types and first measurements for thermal creep are presented. Stress-strain relations depend sensitively on the initial state of the bed and with this on the filling procedure. This is of special importance for binary beds where it must be ensured that a homogeneous distribution of small pebbles in the bed is obtained.

First results from triaxial compression tests for monosized and binary beds are reported. The internal friction of these beds is significantly larger than that of beds with particles with smooth surfaces.

Experimentelle Untersuchung der Eigenschaften von mono-dispersen und binären Beryllium-Schüttbetten

Zusammenfassung

Zur Beschreibung der thermomechanischen Wechselwirkung zwischen keramischen Brutmaterial- und Beryllium-Schüttbetten und dem Strukturmaterial in Blankets mit keramischen Brutwerkstoffen müssen die charakteristischen Eigenschaften dieser Schüttbetten im relevanten Temperatur- und Druckbereich bekannt sein.

Es wurden Uniaxiale Kompressionsversuche mit monodispersen und binären Beryllium-Schüttbetten durchgeführt in einem Temperaturbereich zwischen Umgebungstemperatur und 480°C und maximalen Drücken bis 8 MPa. Empirische Korrelationen für die Deformationsmoduli der verschiedenen Bett-Typen wurden erarbeitet und erste Messungen zum thermischen Kriechen werden vorgestellt. Die Spannungs-Dehnungs-Beziehungen hängen empfindlich vom Ausgangszustand der Schüttungen ab und damit von der Füll-Prozedur. Dies gilt besonders für binäre Betten, bei denen sichergestellt sein muß, dass eine homogene Verteilung der kleinen Partikel im Bett erreicht wird.

Erste Ergebnisse aus Triaxial-Versuchen mit monodispersen und binären Beryllium-Schüttbetten werden vorgestellt. Die innere Reibung dieser Betten ist deutlich größer als diejenige von Schüttbetten mit Partikel mit glatten Oberflächen.