JP2002181978A - シュラウド - Google Patents
シュラウドInfo
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- JP2002181978A JP2002181978A JP2000384884A JP2000384884A JP2002181978A JP 2002181978 A JP2002181978 A JP 2002181978A JP 2000384884 A JP2000384884 A JP 2000384884A JP 2000384884 A JP2000384884 A JP 2000384884A JP 2002181978 A JP2002181978 A JP 2002181978A
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- Japan
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- shroud
- sic
- composite material
- molded body
- powder
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 長時間使用しても強度が低下しないシュラウ
ドを提供すること。 【解決手段】 チューブに炭化ホウ素ペレットを挿入し
てなる原子炉のシュラウド付き制御棒において、該シュ
ラウドが、ＳｉとＳｉＣ粉末またはＳｉＣ繊維とからな
るＳｉ−ＳｉＣ複合材料からなることとしたシュラウ
ド。
ドを提供すること。 【解決手段】 チューブに炭化ホウ素ペレットを挿入し
てなる原子炉のシュラウド付き制御棒において、該シュ
ラウドが、ＳｉとＳｉＣ粉末またはＳｉＣ繊維とからな
るＳｉ−ＳｉＣ複合材料からなることとしたシュラウ
ド。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、チューブに炭化ホ
ウ素ペレットを挿入してなる原子炉用制御棒に関し、特
にシュラウド付き制御棒におけるシュラウドに関する。
ウ素ペレットを挿入してなる原子炉用制御棒に関し、特
にシュラウド付き制御棒におけるシュラウドに関する。
【０００２】
【従来の技術】高速増殖炉を始めとする原子炉用制御棒
としては、ステンレスからなるチューブに炭化ホウ素か
らなるペレットを挿入してなる制御棒が用いられてい
る。
としては、ステンレスからなるチューブに炭化ホウ素か
らなるペレットを挿入してなる制御棒が用いられてい
る。
【０００３】この制御棒は、中性子照射により高温とな
り、チューブが炭化ホウ素により浸炭され脆化し、破損
する恐れがあること、また、炭化ホウ素が中性子を吸収
することによりヘリウムを発生して膨張し、その発熱に
伴う熱応力のため炭化ホウ素ペレットが割れ、その破片
が移動してチューブとのギャップを埋め、この埋められ
た破片がさらに中性子の照射を受け続け炭化ホウ素とチ
ューブとの間に応力が働き、この応力によりチューブが
破損する恐れがあることなどの問題から、チューブが破
損しないようチューブ内の炭化ホウ素ペレットをその全
長にわたってステンレスからなる薄肉パイプ（シュラウ
ドと称する）で被覆したシュラウド付き制御棒が用いら
れている。
り、チューブが炭化ホウ素により浸炭され脆化し、破損
する恐れがあること、また、炭化ホウ素が中性子を吸収
することによりヘリウムを発生して膨張し、その発熱に
伴う熱応力のため炭化ホウ素ペレットが割れ、その破片
が移動してチューブとのギャップを埋め、この埋められ
た破片がさらに中性子の照射を受け続け炭化ホウ素とチ
ューブとの間に応力が働き、この応力によりチューブが
破損する恐れがあることなどの問題から、チューブが破
損しないようチューブ内の炭化ホウ素ペレットをその全
長にわたってステンレスからなる薄肉パイプ（シュラウ
ドと称する）で被覆したシュラウド付き制御棒が用いら
れている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このシ
ュラウドでは、ステンレスからなっているので、長時間
使用すると、炭化ホウ素からなるペレットと反応して、
浸炭等により脆化して強度が大きく低下し、シュラウド
としての機能が低下するという問題があった。
ュラウドでは、ステンレスからなっているので、長時間
使用すると、炭化ホウ素からなるペレットと反応して、
浸炭等により脆化して強度が大きく低下し、シュラウド
としての機能が低下するという問題があった。
【０００５】本発明は、上述したシュラウドが有する課
題に鑑みなされたものであって、その目的は、長時間使
用しても強度が低下しないシュラウドを提供することに
ある。
題に鑑みなされたものであって、その目的は、長時間使
用しても強度が低下しないシュラウドを提供することに
ある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記目的
を達成するため鋭意研究した結果、シュラウドにＳｉと
ＳｉＣ粉末またはＳｉＣ繊維とで作製されたＳｉ−Ｓｉ
Ｃ複合材料を用いれば、長時間使用しても強度が低下し
ないシュラウドが得られるとの知見を得て本発明を完成
するに至った。
を達成するため鋭意研究した結果、シュラウドにＳｉと
ＳｉＣ粉末またはＳｉＣ繊維とで作製されたＳｉ−Ｓｉ
Ｃ複合材料を用いれば、長時間使用しても強度が低下し
ないシュラウドが得られるとの知見を得て本発明を完成
するに至った。
【０００７】即ち本発明は、（１）チューブに炭化ホウ
素ペレットを挿入してなる原子炉のシュラウド付き制御
棒において、該シュラウドが、ＳｉとＳｉＣ粉末または
ＳｉＣ繊維とからなるＳｉ−ＳｉＣ複合材料からなるこ
とを特徴とするシュラウド(請求項１)とし、（２）複合
材料が、ＳｉＣ粉末またはＳｉＣ繊維に有機バインダー
を添加し、混合し、成形した後、その成形体の少なくと
も一つの表面にＳｉを接触させ、それを真空中またはア
ルゴン雰囲気中で１５００〜１７００℃の温度で加熱し
溶融したＳｉを成形体中に浸透させて作製された複合材
料であることを特徴とする請求項１記載のシュラウド
（請求項２）とし、（３）複合材料中のＳｉＣ粉末また
はＳｉＣ繊維の含有率が、３０〜７０体積％であること
を特徴とする請求項１または２記載のシュラウド（請求
項３）とすることを要旨とする。以下さらに詳細に説明
する。
素ペレットを挿入してなる原子炉のシュラウド付き制御
棒において、該シュラウドが、ＳｉとＳｉＣ粉末または
ＳｉＣ繊維とからなるＳｉ−ＳｉＣ複合材料からなるこ
とを特徴とするシュラウド(請求項１)とし、（２）複合
材料が、ＳｉＣ粉末またはＳｉＣ繊維に有機バインダー
を添加し、混合し、成形した後、その成形体の少なくと
も一つの表面にＳｉを接触させ、それを真空中またはア
ルゴン雰囲気中で１５００〜１７００℃の温度で加熱し
溶融したＳｉを成形体中に浸透させて作製された複合材
料であることを特徴とする請求項１記載のシュラウド
（請求項２）とし、（３）複合材料中のＳｉＣ粉末また
はＳｉＣ繊維の含有率が、３０〜７０体積％であること
を特徴とする請求項１または２記載のシュラウド（請求
項３）とすることを要旨とする。以下さらに詳細に説明
する。
【０００８】上記で述べたように本発明のシュラウドと
しては、ＳｉとＳｉＣ粉末またはＳｉＣ繊維とからなる
Ｓｉ−ＳｉＣ複合材料からなるシュラウドとした(請求
項１)。このシュラウドは、耐熱性のよいＳｉとＳｉＣ
粉末またはＳｉＣ繊維からなっているので、耐熱性に優
れていることは勿論のこと、炭化ホウ素によって例え浸
炭されるとしても、複合材料中のＳｉと反応してＳｉＣ
となるだけで、脆化することがなく、長時間使用しても
強度が低下することがない。
しては、ＳｉとＳｉＣ粉末またはＳｉＣ繊維とからなる
Ｓｉ−ＳｉＣ複合材料からなるシュラウドとした(請求
項１)。このシュラウドは、耐熱性のよいＳｉとＳｉＣ
粉末またはＳｉＣ繊維からなっているので、耐熱性に優
れていることは勿論のこと、炭化ホウ素によって例え浸
炭されるとしても、複合材料中のＳｉと反応してＳｉＣ
となるだけで、脆化することがなく、長時間使用しても
強度が低下することがない。
【０００９】その複合材料の作製方法としては、ＳｉＣ
粉末またはＳｉＣ繊維に有機バインダーを添加し、混合
し、成形した後、その成形体の少なくとも一つの表面に
Ｓｉを接触させ、それを真空中またはアルゴン雰囲気中
で１５００〜１７００℃の温度で加熱し溶融したＳｉを
成形体中に浸透させて作製する方法とした（請求項
２）。
粉末またはＳｉＣ繊維に有機バインダーを添加し、混合
し、成形した後、その成形体の少なくとも一つの表面に
Ｓｉを接触させ、それを真空中またはアルゴン雰囲気中
で１５００〜１７００℃の温度で加熱し溶融したＳｉを
成形体中に浸透させて作製する方法とした（請求項
２）。
【００１０】この作製方法は、溶融されたＳｉをＳｉＣ
粉末またはＳｉＣ繊維からなる成形体中に真空中または
アルゴン雰囲気中で浸透させるもので、その浸透温度と
しては、１５００〜１７００℃が好ましく、１５００℃
より低いと緻密な複合材料が得られず、また１７００℃
より高くてはＳｉの蒸発によりやはり緻密な複合材料が
得られない。
粉末またはＳｉＣ繊維からなる成形体中に真空中または
アルゴン雰囲気中で浸透させるもので、その浸透温度と
しては、１５００〜１７００℃が好ましく、１５００℃
より低いと緻密な複合材料が得られず、また１７００℃
より高くてはＳｉの蒸発によりやはり緻密な複合材料が
得られない。
【００１１】その複合材料中のＳｉＣ粉末またはＳｉＣ
繊維の割合としては、含有率で３０〜７０体積％とした
（請求項３）。ＳｉＣ粉末またはＳｉＣ繊維の含有率が
３０体積％より低くなると複合材料の剛性が低下してシ
ュラウドとして問題があり、７０体積％より高くなると
製造でき難くなる。
繊維の割合としては、含有率で３０〜７０体積％とした
（請求項３）。ＳｉＣ粉末またはＳｉＣ繊維の含有率が
３０体積％より低くなると複合材料の剛性が低下してシ
ュラウドとして問題があり、７０体積％より高くなると
製造でき難くなる。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明の作製方法をさらに詳しく
述べると、先ずＳｉＣ粉末またはＳｉＣ繊維を用意し、
これにフェノール樹脂等の有機バインダーを添加し混合
して得られたスラリーを例えば石膏型等に流し込み、吸
水し、脱型してシュラウドの成形体に成形した後、その
成形体を所定温度で脱バインダーしてＳｉＣ粉末または
ＳｉＣ繊維の成形体を得る。
述べると、先ずＳｉＣ粉末またはＳｉＣ繊維を用意し、
これにフェノール樹脂等の有機バインダーを添加し混合
して得られたスラリーを例えば石膏型等に流し込み、吸
水し、脱型してシュラウドの成形体に成形した後、その
成形体を所定温度で脱バインダーしてＳｉＣ粉末または
ＳｉＣ繊維の成形体を得る。
【００１３】得られた成形体の表面にＳｉのインゴット
を接触させ、これを真空中またはアルゴン雰囲気中で１
５００〜１７００℃の温度に加熱処理して所定時間保持
し、溶融Ｓｉを成形体中に浸透させ、パイプ状の複合材
料を作製する。得られた複合材料の内外面を必要があれ
ば平面研削などの機械加工を施すことによりシュラウド
を作製する。
を接触させ、これを真空中またはアルゴン雰囲気中で１
５００〜１７００℃の温度に加熱処理して所定時間保持
し、溶融Ｓｉを成形体中に浸透させ、パイプ状の複合材
料を作製する。得られた複合材料の内外面を必要があれ
ば平面研削などの機械加工を施すことによりシュラウド
を作製する。
【００１４】以上の方法でシュラウドを作製すれば、長
時間使用しても強度が低下しないシュラウドとすること
ができる。
時間使用しても強度が低下しないシュラウドとすること
ができる。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の実施例を具体的に挙げ、本発
明をより詳細に説明する。
明をより詳細に説明する。
【００１６】（実施例） （１）シュラウドの作製 ＳｉＣ粉末として信濃電気精錬社製のＧＣ＃８００とＧ
Ｃ＃２０００とを用い、それらを混合した１００重量部
に有機バインダーとしてフェノール樹脂（昭和高分子社
製 ＢＲＥ−１７４）を３重量部、交換水を２０重量部
加え、混合し、得られたスラリーを石膏型に流し込み、
乾燥した後、それを２００℃で脱バインダーすることに
より、成形体を得た。
Ｃ＃２０００とを用い、それらを混合した１００重量部
に有機バインダーとしてフェノール樹脂（昭和高分子社
製 ＢＲＥ−１７４）を３重量部、交換水を２０重量部
加え、混合し、得られたスラリーを石膏型に流し込み、
乾燥した後、それを２００℃で脱バインダーすることに
より、成形体を得た。
【００１７】得られた成形体の上面にＳｉのインゴット
（日本電工社製）を載せ、真空中で１６００℃の温度で
３時間保持することにより、溶融Ｓｉを成形体中に浸透
させ、冷却し、ＳｉＣ粉末の含有率が６０体積％で厚さ
が５ｍｍのＳｉ−ＳｉＣ複合材料からなるシュラウドを
作製した。
（日本電工社製）を載せ、真空中で１６００℃の温度で
３時間保持することにより、溶融Ｓｉを成形体中に浸透
させ、冷却し、ＳｉＣ粉末の含有率が６０体積％で厚さ
が５ｍｍのＳｉ−ＳｉＣ複合材料からなるシュラウドを
作製した。
【００１８】（２）評価 長時間使用すると強度が変化するかどうかを調べるた
め、上記とは別に上記と同じ複合材料からなる５０×５
０×１０ｍｍのサンプルを作製し、そのサンプルから３
×４×４０ｍｍの試験片を切り出し、得られたサンプル
の常温曲げ強度と大気中で１４００℃の温度で６００時
間保持した後冷却したサンプルの常温曲げ強度を測定し
た。その結果、常温では３０３ＭＰａで、１４００℃に
加熱したものでは２９６ＭＰａでほとんど変わらなかっ
た。このことは、シュラウドとして本発明のＳｉ−Ｓｉ
Ｃ複合材料からなるシュラウドとすれば、長時間使用し
ても強度の低下のないシュラウドとすることができるこ
とを示している。
め、上記とは別に上記と同じ複合材料からなる５０×５
０×１０ｍｍのサンプルを作製し、そのサンプルから３
×４×４０ｍｍの試験片を切り出し、得られたサンプル
の常温曲げ強度と大気中で１４００℃の温度で６００時
間保持した後冷却したサンプルの常温曲げ強度を測定し
た。その結果、常温では３０３ＭＰａで、１４００℃に
加熱したものでは２９６ＭＰａでほとんど変わらなかっ
た。このことは、シュラウドとして本発明のＳｉ−Ｓｉ
Ｃ複合材料からなるシュラウドとすれば、長時間使用し
ても強度の低下のないシュラウドとすることができるこ
とを示している。
【００１９】
【発明の効果】以上の通り、本発明のシュラウドであれ
ば、長時間使用しても強度の低下のないシュラウドとす
ることができるようになった。このことにより、原子炉
制御棒用のシュラウドとして用いるのみならず、その耐
熱性、強度性を生かして高温で使用される部材、例えば
石油クラッキングにおける熱交換器等にも好適に使用す
ることができる。
ば、長時間使用しても強度の低下のないシュラウドとす
ることができるようになった。このことにより、原子炉
制御棒用のシュラウドとして用いるのみならず、その耐
熱性、強度性を生かして高温で使用される部材、例えば
石油クラッキングにおける熱交換器等にも好適に使用す
ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 塩貝 達也 千葉県佐倉市大作２−４−２ 太平洋セメ ント株式会 社 中央研究所 Ｆターム(参考） 4G001 BA22 BA62 BA86 BB22 BB62 BB86 BC41 BC51 BC54 BD36 BE31
Claims (3)
- 【請求項１】 チューブに炭化ホウ素ペレットを挿入し
てなるシュラウド付き制御棒において、該シュラウド
が、ＳｉとＳｉＣ粉末またはＳｉＣ繊維とからなるＳｉ
−ＳｉＣ複合材料からなることを特徴とするシュラウ
ド。 - 【請求項２】 複合材料が、ＳｉＣ粉末またはＳｉＣ繊
維に有機バインダーを添加し、混合し、成形した後、そ
の成形体の少なくとも一つの表面にＳｉを接触させ、そ
れを真空中またはアルゴン雰囲気中で１５００〜１７０
０℃の温度で加熱し溶融したＳｉを成形体中に浸透させ
て作製された複合材料であることを特徴とする請求項１
記載のシュラウド。 - 【請求項３】 複合材料中のＳｉＣ粉末またはＳｉＣ繊
維の含有率が、３０〜７０体積％であることを特徴とす
る請求項１または２記載のシュラウド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000384884A JP2002181978A (ja) | 2000-12-19 | 2000-12-19 | シュラウド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000384884A JP2002181978A (ja) | 2000-12-19 | 2000-12-19 | シュラウド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002181978A true JP2002181978A (ja) | 2002-06-26 |
Family
ID=18852250
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000384884A Pending JP2002181978A (ja) | 2000-12-19 | 2000-12-19 | シュラウド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002181978A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103155045A (zh) * | 2010-10-07 | 2013-06-12 | 原子能和能源替代品委员会 | 包括具有由碳化硅（SiC）制得的线或纤维的壳体的金属核燃料销 |
| JP2013530397A (ja) * | 2010-06-16 | 2013-07-25 | コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ | 核制御棒のための開孔を有する固体インターフェースジョイント |
| JP2014167423A (ja) * | 2013-02-28 | 2014-09-11 | Kyocera Corp | 原子炉構造部材およびこれを備える燃料集合体 |
-
2000
- 2000-12-19 JP JP2000384884A patent/JP2002181978A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013530397A (ja) * | 2010-06-16 | 2013-07-25 | コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ | 核制御棒のための開孔を有する固体インターフェースジョイント |
| US9620251B2 (en) | 2010-06-16 | 2017-04-11 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Solid interface joint with open pores for nuclear control rod |
| CN103155045A (zh) * | 2010-10-07 | 2013-06-12 | 原子能和能源替代品委员会 | 包括具有由碳化硅（SiC）制得的线或纤维的壳体的金属核燃料销 |
| JP2014167423A (ja) * | 2013-02-28 | 2014-09-11 | Kyocera Corp | 原子炉構造部材およびこれを備える燃料集合体 |
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