JP2016095157A - Reactor core structure material - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a reactor core structure material used for a pebble-bed nuclear reactor capable of being operated for a long period of time.SOLUTION: A plurality of reactor core structure materials 10 are built up to form a pebble storage space 40 loaded with a plurality of pebbles 4 that are fuel balls. The reactor core structure materials 10 includes graphite blocks 20 and ceramic tiles 30. The graphite blocks 20 are composed of base materials 21 and ceramic coatings 22. The ceramic tiles 30 cover inner wall surfaces 20a of the graphite blocks 20 facing the pebble storage space 40. The graphite blocks 20 and the ceramic tiles 30 are connected by the holding of narrow portions 25 formed in the graphite blocks 20. Even when loads from the pebbles 4 concentrate on one point, the ceramic tiles 30 allow the loads to disperse, and the ceramic coatings 22 of the surfaces of the graphite blocks 20 can be prevented from being damaged.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、ペブルベッド型原子炉用の炉心構造材に関する。   The present invention relates to a core structure material for a pebble bed reactor.

黒鉛は、中性子の吸収断面積が高く、中性子の減速能が大きいため、減速比が高いこと、高い耐熱性を有すること、大きな素材が容易に得られることから原子炉の減速材、反射材として利用されている。特に、マグノックス炉、改良型黒鉛炉(AGR炉)、高温ガス炉などガス冷却炉の減速材、反射体などの素材として重要な材料である。   Graphite has a high neutron absorption cross-section and a large neutron moderating ability, so it has a high reduction ratio, high heat resistance, and large materials can be easily obtained. It's being used. In particular, it is an important material as a material for a moderator, a reflector, etc. of a gas cooling furnace such as a Magnox furnace, an improved graphite furnace (AGR furnace), a high temperature gas furnace.

特許文献1には、減速材、反射材としての黒鉛の核的特性及び熱的特性を損なう事なく、黒鉛自体のもろさに対してセラミックスを用いることで補い、強度を向上させた黒鉛構造物として、固体黒鉛で構成される減速材、反射材等の原子炉構造物の表面を炭化ケイ素(SiC)等の耐熱セラミックス等で覆い、核及び熱的な性能を損なう事なく、強度を向上させた黒鉛構造物が提案されている。   Patent Document 1 describes a graphite structure with improved strength by using ceramics to compensate for the brittleness of graphite itself without impairing the core properties and thermal properties of graphite as a moderator and reflector. The surface of the nuclear reactor structure such as moderator and reflector made of solid graphite was covered with heat-resistant ceramics such as silicon carbide (SiC) to improve the strength without impairing the core and thermal performance. Graphite structures have been proposed.

実開昭61−206897号公報Japanese Utility Model Publication No. 61-206897

ガス冷却炉は、マグノックス炉、改良型黒鉛炉など炭酸ガスを冷却材に用いた従来の炉と、高温ガス炉などヘリウムを冷却材に用いた新しい炉がある。従来の炉で用いられている炭酸ガスは、炉心構造材の黒鉛と化学反応を起こすため、原子炉の出口の冷却材の温度は黒鉛と炭酸ガスの化学反応によって制限された。しかしながら、ヘリウムガスを冷却材として使用することにより、冷却材と黒鉛との化学反応は起こることがなくなり、原子炉の運転温度を高めることができるようになった。   The gas-cooled furnace includes a conventional furnace using carbon dioxide gas as a coolant such as a Magnox furnace and an improved graphite furnace, and a new furnace using helium as a coolant such as a high-temperature gas furnace. Since carbon dioxide used in conventional reactors causes a chemical reaction with the graphite of the core structure material, the temperature of the coolant at the outlet of the reactor is limited by the chemical reaction between the graphite and carbon dioxide. However, by using helium gas as a coolant, a chemical reaction between the coolant and graphite does not occur, and the operating temperature of the reactor can be increased.

ヘリウムを冷却材に用いた高温ガス炉には、燃料形状の違いにより、ブロック型高温ガス炉と、ペブルベッド型高温ガス炉とがある。ブロック型高温ガス炉では、例えば内部に燃料棒が収納された六角状の黒鉛ブロック(燃料カラム)と、内部に燃料棒が収納されていない六角状の黒鉛ブロック(可動反射体)、さらにそれらの外部を取りまく固定反射体で構成される。上記特許文献1の黒鉛構造物は、ブロック型高温ガス炉に関する技術である。   High temperature gas furnaces using helium as a coolant include a block type high temperature gas furnace and a pebble bed type high temperature gas furnace depending on the fuel shape. In a block type HTGR, for example, a hexagonal graphite block (fuel column) in which fuel rods are housed, a hexagonal graphite block (movable reflector) in which fuel rods are not housed, and those Consists of fixed reflectors surrounding the outside. The graphite structure of Patent Document 1 is a technique related to a block-type HTGR.

これに対し、ペブルベッド型高温ガス炉では、被覆燃料粒子を黒鉛粒子と混ぜ球状に成形した燃料球(ペブル)を使用し、これを黒鉛ブロックで形成された空間内に多数無秩序に積み重ねて炉心を形成する。燃料球の直径は約6cmである。核反応が低下した燃料球を運転中に下から取り出すとともに、上部から新たな燃料球を供給することにより、連続的に交換することが特徴である。このため、ブロック型高温ガス炉のように運転を停止して燃料交換をする必要が無く、原子炉の運転期間を長くすることができる。   On the other hand, in the pebble bed type HTGR, fuel balls (pebbles) formed by mixing coated fuel particles with graphite particles into a spherical shape are used, and a large number of these are stacked randomly in a space formed by graphite blocks. Form. The diameter of the fuel ball is about 6 cm. It is characterized in that the fuel balls with a lowered nuclear reaction are taken out from below during operation and are continuously exchanged by supplying new fuel balls from the top. Therefore, it is not necessary to stop the operation and change the fuel as in the case of the block type high temperature gas reactor, and the operation period of the nuclear reactor can be lengthened.

しかしながら、ペブルベッド型高温ガス炉は、原理上、ブロック型高温ガス炉よりも長期間の運転が可能となるため、使用される黒鉛ブロックの交換周期を長くすることにより、長期間の運転を可能にする。このため、更なる黒鉛ブロックのライフアップが望まれる。   However, since the pebble bed type HTGR can in principle be operated for a longer time than the block type HTGR, it can be operated for a long time by extending the replacement period of the graphite block used. To. For this reason, further life-up of the graphite block is desired.

本発明は、上記課題を鑑み、長期間の運転が可能なペブルベッド型原子炉に用いる炉心構造材を提供することを目的とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a core structure material used for a pebble bed reactor capable of long-term operation.

前記課題を解決するための本発明の炉心構造材およびペブルベッド型原子炉は、
(1)ペブルベッド型原子炉用の炉心構造材であって、黒鉛からなる基材と当該基材を被覆するセラミック被覆とからなる黒鉛ブロックと、前記黒鉛ブロックのペブル収納空間に面する内壁面をさらに覆うセラミックタイルと、を備える炉心構造材。
(2)前記セラミックタイルは、前記黒鉛ブロックに設けられた狭窄部に係止される突起を備える。
(3)前記セラミックタイルは、前記黒鉛ブロックに設けられた孔に挿入される留め具によって把持される。
(4)前記黒鉛ブロックは、前記セラミックタイルに設けられた狭窄部に係止される突起を備える。
(5)前記セラミックタイルは、セラミック/セラミック複合材より構成される。
(6)前記セラミックタイルはSiC/SiC複合材より構成される。
(7)前記セラミックタイルはSiCより構成される。
(8)前記セラミック被覆はSiCより構成される炉心構造材。
(9)(1)から(8)のいずれかに記載の炉心構造材を備えるペブルベッド型原子炉。
(10)前記セラミックタイルは前記黒鉛ブロック毎に一枚ずつ設けられるペブルベッド型原子炉である、
ことを特徴とする。
The core structure material and pebble bed type reactor of the present invention for solving the above problems are as follows:
(1) A core structure material for a pebble bed type nuclear reactor, comprising a graphite block comprising a base material made of graphite and a ceramic coating covering the base material, and an inner wall surface facing the pebble storage space of the graphite block And a ceramic tile further covering the core structure material.
(2) The ceramic tile includes a protrusion that is locked to a narrow portion provided in the graphite block.
(3) The ceramic tile is gripped by a fastener inserted into a hole provided in the graphite block.
(4) The graphite block includes a protrusion that is locked to a narrow portion provided in the ceramic tile.
(5) The ceramic tile is composed of a ceramic / ceramic composite material.
(6) The ceramic tile is made of a SiC / SiC composite material.
(7) The ceramic tile is made of SiC.
(8) The ceramic coating is a core structure material made of SiC.
(9) A pebble bed nuclear reactor comprising the core structure material according to any one of (1) to (8).
(10) The ceramic tile is a pebble bed nuclear reactor in which one piece is provided for each graphite block.
It is characterized by that.

本発明によって得られる炉心構造材は、黒鉛からなる基材と、前記基材を覆うセラミック被覆と、からなる黒鉛ブロックと、前記黒鉛ブロックのペブル収納空間に面する内壁面をさらに覆うセラミックタイルとからなる。黒鉛ブロックは、黒鉛の表面に、耐蝕性のあるセラミック被覆が形成されているので、黒鉛と核分裂生成物とが接触することが無く、黒鉛ブロックの劣化を抑えることができる。さらに、セラミックタイルをペブル収納空間に面する内壁面に有しているので、ペブルからかかる荷重が一点に集中しても、セラミックタイルが荷重を分散し、黒鉛ブロックの表面のセラミック被覆の損傷を防止することができる。このため、炉心構造材の黒鉛は、長期間使用しても、核分裂生成物などと接することがなく、消耗を防止することができる。   A core structure material obtained by the present invention includes a base material made of graphite, a ceramic coating covering the base material, a graphite block, and a ceramic tile further covering an inner wall surface facing a pebble storage space of the graphite block. Consists of. Since the graphite block has a corrosion-resistant ceramic coating formed on the surface of the graphite, the graphite and the fission product do not come into contact with each other, and deterioration of the graphite block can be suppressed. In addition, since the ceramic tile is on the inner wall facing the pebble storage space, even if the load applied from the pebble is concentrated on one point, the ceramic tile distributes the load and damages the ceramic coating on the surface of the graphite block. Can be prevented. For this reason, the graphite of the core structure material does not come into contact with fission products or the like even when used for a long period of time, and can be prevented from being consumed.

本発明に係る炉心構造材が用いられるペブルベッド型原子炉の一例を示す模式図。The schematic diagram which shows an example of the pebble bed type | mold reactor in which the core structural material which concerns on this invention is used. 本発明に係る炉心構造材が用いられるペブル収納空間の一例を示す模式図。The schematic diagram which shows an example of the pebble storage space where the core structure material which concerns on this invention is used. 本発明に係る炉心構造材の黒鉛ブロックとセラミックタイルとの結合を示す模式図で、(a)実施例1、(b)実施例2、(c)実施例3。FIG. 5 is a schematic diagram showing the bonding between the graphite block and the ceramic tile of the core structure material according to the present invention, and (a) Example 1, (b) Example 2, and (c) Example 3. 本発明に係る炉心構造材の斜視図。The perspective view of the core structure material which concerns on this invention.

以下、本発明に係る炉心構造材の好適な実施形態を、図1〜図4に基づいて詳述する。   Hereinafter, a preferred embodiment of a core structure material according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS.

図1は、ペブルベッド型原子炉の一例を示す模式図である。ペブルベッド型原子炉1は、原子炉容器2内に炉心3が収納され、炉心3内には燃料球であるペブル4が複数装荷されている。炉心3は、上部、下部、周囲が複数の炉心構造材10により構成されたペブル収納空間40が形成されている。また、炉心3は、複数の炉心構造材10を積み上げて構成され、中性子の外部への漏洩量を極力小さくさせている。また、原子炉容器2の下部には、冷却材用の配管5が接続され、上部に発電機、中央にガスタービンや圧縮機、下部に冷却器を有する動力変換装置6と連結されている。   FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a pebble bed reactor. In the pebble bed type reactor 1, a reactor core 3 is housed in a reactor vessel 2, and a plurality of pebbles 4 that are fuel balls are loaded in the reactor core 3. In the core 3, a pebble storage space 40 is formed in which the upper part, the lower part, and the periphery are constituted by a plurality of core structural members 10. In addition, the core 3 is configured by stacking a plurality of core structural materials 10 to minimize the amount of neutron leakage to the outside. A coolant pipe 5 is connected to the lower part of the reactor vessel 2 and is connected to a power converter 6 having a generator at the upper part, a gas turbine or compressor at the center, and a cooler at the lower part.

図2は、本実施形態の炉心構造材10で構成されたペブル収納空間40の一例を示す模式図である。   FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of a pebble storage space 40 configured with the core structure material 10 of the present embodiment.

ペブル収納空間40内に装荷されるペブル4は、直径が約6cmの球形状であり、例えばウラン酸化物を核燃料物質とする多数の被覆燃料粒子とそれを内包する黒鉛マトリックスとから構成された燃料領域が黒鉛殻で囲まれた構造となっている。そして、ペブル4は、この被覆燃料粒子を中性子減速材となる黒鉛材内に含有させるために、被覆燃料粒子を黒鉛粉末と混合して球状成形型内に充填して一次プレスして一次球(コア)を製造し、この一次球を黒鉛粉末と共に二次プレスしてシェル付きの球状粒子とし、これを真球状にするために表面研削し、その後、予備焼成、焼成工程を経て完成される。   The pebble 4 loaded in the pebble storage space 40 has a spherical shape with a diameter of about 6 cm. For example, the pebble 4 is composed of a large number of coated fuel particles containing uranium oxide as a nuclear fuel material and a graphite matrix containing the particles. The region is surrounded by a graphite shell. Then, the pebble 4 is mixed with the graphite powder and filled into a spherical mold in order to contain the coated fuel particles in the graphite material as the neutron moderator. The primary sphere is secondarily pressed together with the graphite powder to form spherical particles with a shell, and the surface is ground to make it into a true sphere, and then completed through preliminary firing and firing steps.

ペブル収納空間40を構成する炉心構造材10は、黒鉛ブロック20と黒鉛ブロック20の表面を覆うセラミックタイル30とを備えている。本実施形態の黒鉛ブロック20は、ペブル収納空間40に面する側に内壁面20aを備え、上下面20bと左右の側面20cとを備える円柱面を含む略四角柱形状をなし、黒鉛からなる基材21と基材21を被覆するセラミック被覆22とからなる。なお、円柱面とは、完全な円柱面であることは必要ではなく、例えば黒鉛ブロック20のぺブル収納空間に面する内壁面13が平面で構成されることによって、ペブル収納空間40を多角柱の壁面で構成してもよい。   The core structure material 10 constituting the pebble storage space 40 includes a graphite block 20 and a ceramic tile 30 that covers the surface of the graphite block 20. The graphite block 20 of the present embodiment has an inner wall surface 20a on the side facing the pebble storage space 40, has a substantially quadrangular prism shape including a cylindrical surface having upper and lower surfaces 20b and left and right side surfaces 20c, and is a base made of graphite. It consists of a material 21 and a ceramic coating 22 that covers the substrate 21. The cylindrical surface does not need to be a complete cylindrical surface. For example, the inner wall 13 facing the pebble storage space of the graphite block 20 is configured as a flat surface, so that the pebble storage space 40 is formed into a polygonal column. You may comprise by the wall surface.

また、セラミックタイル30は、黒鉛ブロック20のペブル収納空間40に面する内壁面20aを覆っている。黒鉛ブロック20とセラミックタイル30との結合は、例えば、黒鉛ブロック20の上下面20bに形成された狭窄部25を把持するあるいは、セラミックタイル30の上下面に形成された狭窄部を把持することにより行われ、このどちらであってもよい。   Further, the ceramic tile 30 covers the inner wall surface 20 a facing the pebble storage space 40 of the graphite block 20. The combination of the graphite block 20 and the ceramic tile 30 is achieved by, for example, gripping the narrowed portion 25 formed on the upper and lower surfaces 20b of the graphite block 20 or gripping the narrowed portion formed on the upper and lower surfaces of the ceramic tile 30. Either is possible.

狭窄部25は上下面20bに形成されていることを述べたが、左右の側面20cでもよく、黒鉛ブロック20の全周に形成されていても良い。   Although it has been described that the narrowed portion 25 is formed on the upper and lower surfaces 20b, the left and right side surfaces 20c may be formed, or may be formed on the entire circumference of the graphite block 20.

原子炉では、核分裂に伴って様々な気体状の核分裂生成物が生成する。気体状の核分裂生成物の中に、黒鉛と反応する成分が生成することがある。ペブルベッド型原子炉1で用いるペブル4は、ウランなど密度の高い元素を多量に含有する上に、黒鉛ブロック20からなる炉心構造材10の表面を転がりながら移動していくので、ペブル4と炉心構造材10の接点では、高い圧力が一点に集中する。このためセラミック被覆22が破損すると、黒鉛と核分裂生成物とが反応し、黒鉛ブロック20を劣化させる。   In a nuclear reactor, various gaseous fission products are generated with fission. A component that reacts with graphite may be generated in the gaseous fission product. The pebble 4 used in the pebble bed nuclear reactor 1 contains a large amount of high-density elements such as uranium and moves while rolling on the surface of the core structural material 10 composed of the graphite block 20. At the contact point of the structural member 10, high pressure is concentrated at one point. For this reason, when the ceramic coating 22 is broken, the graphite and the fission product react to deteriorate the graphite block 20.

本実施形態では、炉心構造材10は、黒鉛からなる基材21と基材21を覆うセラミック被覆22とからなる黒鉛ブロック20と、黒鉛ブロック20のペブル収納空間40に面する内壁面20aをさらに覆うセラミックタイル30とを備えている。   In this embodiment, the core structure material 10 further includes a graphite block 20 composed of a base material 21 made of graphite and a ceramic coating 22 covering the base material 21, and an inner wall surface 20 a facing the pebble storage space 40 of the graphite block 20. The ceramic tile 30 is covered.

黒鉛ブロック20は、黒鉛の表面に、耐蝕性のあるセラミック被覆22が形成されているので、黒鉛と核分裂生成物とが接触することが無く、黒鉛ブロック20の劣化を抑えることができる。   Since the graphite block 20 has the corrosion-resistant ceramic coating 22 formed on the graphite surface, the graphite and the fission product do not come into contact with each other, and deterioration of the graphite block 20 can be suppressed.

さらに、セラミックタイル30をペブル収納空間40に面する内壁面20aに有しているので、ペブル4からかかる荷重が一点に集中しても、セラミックタイル30が荷重を分散し、黒鉛ブロック20の表面のセラミック被覆22の損傷を防止することができる。 このため、炉心構造材10の黒鉛は、長期間使用しても、核分裂生成物などと接することがなく、消耗を防止することができる。   Further, since the ceramic tile 30 is provided on the inner wall surface 20 a facing the pebble storage space 40, even if the load applied from the pebble 4 is concentrated on one point, the ceramic tile 30 disperses the load and the surface of the graphite block 20. It is possible to prevent the ceramic coating 22 from being damaged. For this reason, the graphite of the core structure material 10 does not come into contact with fission products and the like even when used for a long period of time, and wear can be prevented.

そして、セラミック被覆22はSiCであることが望ましい。ペブル4は、核燃料に熱分解炭素、SiCなどを被覆した粒子を固めて形成されているため、ペブル4は硬く、炉心構造材10を摩耗させる能力が高い。従って、ペブル4に含まれる最も硬いSiCと同じ材質で炉心構造材10を被覆させることにより、ペブル4から圧力が加わっても炉心構造材10を破損しにくくすることができる。SiCは、中性子の吸収が少ないので、核分裂の連鎖反応に与える影響が少ない。また、強度を有し、耐熱温度も高いので、炉心構造材10の黒鉛ブロック20として好適に利用することができる。   The ceramic coating 22 is preferably SiC. Since the pebble 4 is formed by solidifying particles obtained by coating nuclear fuel with pyrolytic carbon, SiC, etc., the pebble 4 is hard and has a high ability to wear the core structure material 10. Therefore, by covering the core structure material 10 with the same material as the hardest SiC contained in the pebble 4, the core structure material 10 can be made difficult to be damaged even when pressure is applied from the pebble 4. SiC has little influence on the fission chain reaction because it absorbs less neutrons. Further, since it has strength and high heat-resistant temperature, it can be suitably used as the graphite block 20 of the core structure material 10.

また、セラミック被覆22は、本実施形態で示されるように黒鉛ブロックの20の基材21の表面全体を覆っていても良く、ペブル収納空間40に面した内壁面20aのみに施されていても良い。   Moreover, the ceramic coating 22 may cover the entire surface of the base material 21 of the graphite block 20 as shown in the present embodiment, or may be applied only to the inner wall surface 20a facing the pebble storage space 40. good.

図3は、炉心構造材10の黒鉛ブロック20とセラミックタイル30との結合を示す模式図で、(a)は実施例1、(b)は実施例2(c)は実施例3であり、図4は炉心構造材10の斜視図である。図4では側面のセラミック被覆の記載を省略し、基材が露出した図となっている。   FIG. 3 is a schematic diagram showing the bonding between the graphite block 20 and the ceramic tile 30 of the core structure material 10, (a) is Example 1, (b) is Example 2 (c), and Example 3; FIG. 4 is a perspective view of the core structure material 10. In FIG. 4, the description of the ceramic coating on the side surface is omitted, and the substrate is exposed.

実施例1は、上述したとおり、黒鉛ブロック20の側面20cに形成された狭窄部25をセラミックタイル30が把持することにより係止する構造である。   As described above, the first embodiment has a structure in which the ceramic tile 30 holds and holds the narrowed portion 25 formed on the side surface 20c of the graphite block 20.

ペブルベッド型原子炉1では、一端使用されると半減期の長い物質が形成され、内部のメンテナンスが容易にできなくなる。このため、黒鉛ブロック20とセラミックタイル30との固定には、高い信頼性が求められる。本実施形態の炉心構造材10は、黒鉛ブロック20の狭窄部25をセラミックタイル30が把持する構造であるので、摩擦力、接着力を必要としないので、黒鉛ブロック20とセラミックタイル30との間で応力を発生しにくくすることができる。   In the pebble bed reactor 1, when it is used at one end, a substance having a long half-life is formed, and the internal maintenance cannot be easily performed. For this reason, high reliability is required for fixing the graphite block 20 and the ceramic tile 30. Since the core structure material 10 of the present embodiment has a structure in which the ceramic tile 30 grips the constricted portion 25 of the graphite block 20, it does not require frictional force and adhesive force, and therefore, between the graphite block 20 and the ceramic tile 30. This can make it difficult to generate stress.

さらに、黒鉛ブロック20の狭窄部25とセラミックタイル30との間には、クリアランスを有することが望ましい。黒鉛ブロック20の狭窄部25をセラミックタイル30が把持する構造であれば、クリアランスがあっても外れることはなく、2つの構造部材間で熱歪み、反応歪みによる応力は発生しない。   Furthermore, it is desirable to have a clearance between the narrowed portion 25 of the graphite block 20 and the ceramic tile 30. If the ceramic tile 30 has a structure in which the narrowed portion 25 of the graphite block 20 is gripped, it does not come off even if there is a clearance, and stress due to thermal strain and reaction strain does not occur between the two structural members.

実施例2は、セラミックタイル30が、黒鉛ブロック20に設けられた孔26に挿入される留め具27によって把持される。また、セラミックタイル30は黒鉛ブロック20に対して留め具27により把持されても係止されても良い。   In the second embodiment, the ceramic tile 30 is gripped by the fasteners 27 inserted into the holes 26 provided in the graphite block 20. Further, the ceramic tile 30 may be held or locked by the fastener 27 with respect to the graphite block 20.

留め具27としては、黒鉛ブロックにねじ込まれるネジ、挿入されるピンなどが利用できる。いずれの留め具27も、少なくとも表面はセラミックであることが好ましい。例えば、留め具27は、全体がセラミックであるもの、黒鉛などの基材にセラミックを被覆したものなどが挙げられる。また、留め具27は、セラミックタイル30とクリアランスを有するように係止することが好ましい。セラミックタイル30と、黒鉛ブロック20との応力の発生を抑止できるからである。   As the fastener 27, a screw to be screwed into a graphite block, a pin to be inserted, or the like can be used. It is preferable that at least the surface of any fastener 27 is ceramic. For example, as for the fastener 27, the whole is ceramic, the thing which coat | covered ceramics, such as graphite, etc. are mentioned. Moreover, it is preferable that the fastener 27 is locked so as to have a clearance with the ceramic tile 30. This is because the generation of stress between the ceramic tile 30 and the graphite block 20 can be suppressed.

実施例3は、上述したとおり、セラミックタイル30の側面に形成された狭窄部25を黒鉛ブロック20が把持することにより係止する構造である。   As described above, the third embodiment has a structure in which the narrowed portion 25 formed on the side surface of the ceramic tile 30 is locked when the graphite block 20 grips it.

セラミックタイル30は、セラミック/セラミック複合材よりなることが望ましい。セラミック/セラミック複合材は、強度を有している上にセラミック繊維を内部に有しているのでクラックが入っても形状を保持することができ、炉心構造材10として好適に利用できる。   The ceramic tile 30 is preferably made of a ceramic / ceramic composite material. Since the ceramic / ceramic composite material has strength and has ceramic fibers inside, the ceramic / ceramic composite material can retain its shape even if cracks occur, and can be suitably used as the core structure material 10.

また、セラミックタイル30は、SiC/SiC複合材であることが望ましい。   The ceramic tile 30 is preferably a SiC / SiC composite material.

ペブル4は、核燃料に熱分解炭素、SiCなどを被覆した粒子を固めて形成されている。このため、ペブル4は硬く、黒鉛ブロック20を摩耗させる能力が高いが、ペブル4に含まれる最も硬いSiCと同じ材質でセラミックタイル30が形成されているため、ペブル4から圧力が加わっても破損しにくくすることができる。また、SiCは、中性子の吸収が少ないので、核分裂の連鎖反応に与える影響が少ない。   The pebble 4 is formed by solidifying particles in which nuclear fuel is coated with pyrolytic carbon, SiC or the like. For this reason, the pebble 4 is hard and has a high ability to wear the graphite block 20. However, since the ceramic tile 30 is formed of the same material as the hardest SiC contained in the pebble 4, it is damaged even if pressure is applied from the pebble 4. Can be difficult. Moreover, since SiC absorbs little neutrons, it has little effect on the fission chain reaction.

そして、セラミックタイル30は、SiC焼結体であることが望ましい。SiCは、中性子の吸収が少ないので、核分裂の連鎖反応に与える影響が少ない。また、強度を有し、耐熱温度も高いので、炉心構造材10のセラミックタイル30として好適に利用することができる。   The ceramic tile 30 is preferably a SiC sintered body. SiC has little influence on the fission chain reaction because it absorbs less neutrons. Moreover, since it has intensity | strength and heat-resistant temperature is high, it can utilize suitably as the ceramic tile 30 of the core structure material 10. FIG.

さらに、セラミックタイル30は、黒鉛ブロック20毎に一枚ずつ有していることが望ましい。   Furthermore, it is desirable to have one ceramic tile 30 for each graphite block 20.

本実施形態の炉心構造材10のセラミックタイル30は、黒鉛ブロック20毎に一枚ずつ有すると、セラミック被覆22にセラミックタイル30の継ぎ目が当接しないようにすることができ、セラミックタイル30のエッジがセラミック被覆22を破損しないようにすることができる   When the ceramic tile 30 of the core structure material 10 of the present embodiment is provided one for each graphite block 20, the joint of the ceramic tile 30 can be prevented from coming into contact with the ceramic coating 22. Can prevent the ceramic coating 22 from being damaged.

円柱面を含む略四角柱形状の炉心構造材10を説明したが、六角柱形状でもよく、強固で安定した炉心3が構成されれば形状に限定されない。   Although the core structure material 10 having a substantially quadrangular prism shape including a cylindrical surface has been described, it may be a hexagonal column shape, and is not limited to a shape as long as a strong and stable core 3 is formed.

尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。   In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, A deformation | transformation, improvement, etc. are possible suitably. In addition, the material, shape, dimension, numerical value, form, number, arrangement location, and the like of each component in the above-described embodiment are arbitrary and are not limited as long as the present invention can be achieved.

本発明に係る炉心構造材は、ペブルを利用する原子炉の用途に適用可能である。   The core structure material according to the present invention can be applied to the use of a nuclear reactor using a pebble.

1:ペブルベッド型原子炉
2:原子炉容器
3:炉心
4:ペブル
10:炉心構造材
20:黒鉛ブロック
20a:内壁面
20b;上下面
20c:側面
21:基材
22:セラミック被覆
25:狭窄部
26:孔
27:留め具
30:セラミックタイル
40:ペブル収納空間
1: Pebble-bed type reactor 2: Reactor vessel 3: Core 4: Pebble 10: Core structure material 20: Graphite block 20a: Inner wall surface 20b; 26: Hole 27: Fastener 30: Ceramic tile 40: Pebble storage space

Claims (10)

ペブルベッド型原子炉用の炉心構造材であって、
黒鉛からなる基材と当該基材を被覆するセラミック被覆とからなる黒鉛ブロックと、
前記黒鉛ブロックのペブル収納空間に面する内壁面をさらに覆うセラミックタイルと、を備える炉心構造材。
A core structural material for a pebble bed reactor,
A graphite block comprising a base material made of graphite and a ceramic coating for covering the base material;
And a ceramic tile further covering an inner wall surface facing the pebble storage space of the graphite block.
請求項1に記載の炉心構造材であって、
前記セラミックタイルは、前記黒鉛ブロックに設けられた狭窄部に係止される突起を備える炉心構造材。
The core structure material according to claim 1,
The ceramic tile is a core structure material provided with a protrusion that is locked to a constriction provided in the graphite block.
請求項1に記載の炉心構造材であって、
前記セラミックタイルは、前記黒鉛ブロックに設けられた孔に挿入される留め具によって把持される炉心構造材。
The core structure material according to claim 1,
The ceramic tile is a core structure material held by a fastener inserted into a hole provided in the graphite block.
請求項1に記載の炉心構造材であって、
前記黒鉛ブロックは、前記セラミックタイルに設けられた狭窄部に係止される突起を備える炉心構造材。
The core structure material according to claim 1,
The graphite block is a core structure material provided with a protrusion that is engaged with a constriction provided in the ceramic tile.
請求項1から4のいずれか1項に記載の炉心構造材であって、
前記セラミックタイルは、セラミック/セラミック複合材より構成される炉心構造材。
The core structure material according to any one of claims 1 to 4,
The ceramic tile is a core structure material made of a ceramic / ceramic composite material.
請求項5に記載の炉心構造材であって、
前記セラミックタイルはSiC/SiC複合材より構成される炉心構造材。
The core structure material according to claim 5,
The ceramic tile is a core structure material composed of a SiC / SiC composite material.
請求項1から6のいずれか1項に記載の炉心構造材であって、
前記セラミックタイルはSiCより構成される炉心構造材。
The core structure material according to any one of claims 1 to 6,
The ceramic tile is a core structure material made of SiC.
請求項1から7のいずれか1項に記載の炉心構造材であって、
前記セラミック被覆はSiCより構成される炉心構造材。
The core structure material according to any one of claims 1 to 7,
The ceramic coating is a core structure material made of SiC.
請求項1から8のいずれか1項に記載の炉心構造材を備えるペブルベッド型原子炉。   A pebble bed nuclear reactor comprising the core structure material according to any one of claims 1 to 8. 請求項9に記載のペブルベッド型原子炉であって、
前記セラミックタイルは前記黒鉛ブロック毎に一枚ずつ設けられるペブルベッド型原子炉。
The pebble bed nuclear reactor according to claim 9,
The ceramic tile is a pebble bed type reactor in which one piece is provided for each graphite block.
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