JP2016095158A - Graphite block - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a graphite block for a nuclear reactor, used for a pebble-bed nuclear reactor capable of being operated for a long period of time.SOLUTION: A plurality of graphite blocks 10 for nuclear reactors are built up to form a pebble storage space 20 loaded with a plurality of pebbles 4 that are fuel balls. The graphite blocks 10 for nuclear reactors are composed of base materials 11 and ceramic coatings 12 covering the base materials 11. The ceramic coatings 12 are composed of intermediate layers 12a of thermal decomposition layers and carbide-based ceramic layers 12b laminated on both sides of the intermediate layers 12a. Since the ceramic coatings 12 are laminated with a plurality of different ceramic layers, the plurality of different ceramic layers are separately cracked in a discontinuous manner even when graphite is irradiated with neutrons and swelling causes expansion, thereby allowing cracks reaching from the surfaces to the base materials 11 of the graphite to hardly occur.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、原子炉用黒鉛ブロックに関する。   The present invention relates to a graphite block for a nuclear 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原子炉用黒鉛ブロック（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原子炉用黒鉛ブロック（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 for a nuclear reactor (fuel column) that contains a fuel rod inside, and a hexagonal nuclear reactor graphite block that does not contain a fuel rod inside (movable reflection) Body), and a fixed reflector 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、これを原子炉用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。   In contrast, the pebble bed type HTGR uses fuel balls (pebbles) that are formed into a spherical shape by mixing coated fuel particles with graphite particles, and many of them are randomly placed in the space formed by the graphite block for the reactor. Stack to form the core. 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、使用される原子炉用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、更なる原子炉用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 period than the block type HTGR, by increasing the exchange period of the used graphite block for the reactor, Enable driving. For this reason, further life-up of the graphite block for nuclear reactors 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原子炉用黒鉛ブロック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 graphite block for a reactor used in a pebble bed type reactor capable of long-term operation.

前記課題を解決するための本発明の原子炉用黒鉛ブロックおよびペブルベッド型原子炉は、
（１）原子炉の内部空間に面して使用される原子炉用黒鉛ブロックであって、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り、前記セラミック被覆は、複数の異なるセラミック層が積層されて構成される。
（２）前記複数のセラミック層は、熱分解炭素層の中間層を含む。
（３）前記セラミック被覆は、前記中間層と、当該中間層の両面に積層される炭化物系セラミック層とを含む。
（４）前記炭化物系セラミック層はＳｉＣより構成される。
（５）前記原子炉用黒鉛ブロックはペブルベッド型原子炉用である。
（６）（５）の原子炉用黒鉛ブロックを備えるペブルベッド型原子炉である、
ことを特徴とする。 In order to solve the above problems, a graphite block and a pebble bed type nuclear reactor of the present invention are provided.
(1) A graphite block for a nuclear reactor used facing the internal space of a nuclear reactor, comprising a base material made of graphite and a ceramic coating covering the base material, wherein the ceramic coating is a plurality of different types A ceramic layer is laminated.
(2) The plurality of ceramic layers include an intermediate layer of a pyrolytic carbon layer.
(3) The ceramic coating includes the intermediate layer and a carbide-based ceramic layer laminated on both surfaces of the intermediate layer.
(4) The carbide ceramic layer is made of SiC.
(5) The graphite block for a nuclear reactor is for a pebble bed type nuclear reactor.
(6) A pebble bed type nuclear reactor comprising the nuclear reactor graphite block of (5).
It is characterized by that.

本発明によって得られる原子炉用黒鉛ブロックは、複数の異なるセラミック層が積層されているので、黒鉛に中性子が照射され、スエリングにより膨張が起きても、複数の異なるセラミック層で別々にクラックが入りクラックが不連続になるので、表面から黒鉛の基材に到達するクラックを発生しにくくすることができる。   Since the graphite block for nuclear reactors obtained by the present invention has a plurality of different ceramic layers laminated, even if the graphite is irradiated with neutrons and expanded due to swelling, cracks are separately generated in the different ceramic layers. Since the cracks are discontinuous, cracks that reach the graphite substrate from the surface can be made difficult to occur.

本発明に係る原子炉用黒鉛ブロックが用いられる原子炉の一例を示す模式図。The schematic diagram which shows an example of the nuclear reactor in which the graphite block for nuclear reactors concerning this invention is used. 本発明に係る原子炉用黒鉛ブロック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 graphite block for nuclear reactors which concerns on this invention is used. 本発明に係る原子炉用黒鉛ブロックとペブルの接触具合を示す模式図。The schematic diagram which shows the contact condition of the graphite block for nuclear reactors and pebble concerning this invention. 本発明に係る原子炉用黒鉛ブロックの斜視図。The perspective view of the graphite block for nuclear reactors which concerns on this invention.

以下、本発明に係る原子炉用黒鉛ブロック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 graphite block for a nuclear reactor according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS.

図１は、原子炉の一例を示す模式図である。原子炉１（例えばペブルベッド型原子炉）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、周囲が複数の原子炉用黒鉛ブロック１０により構成されたペブル収納空間２０が形成されている。また、炉心３は、複数の原子炉用黒鉛ブロック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 nuclear reactor. In a nuclear reactor 1 (for example, a pebble bed type nuclear reactor), a reactor core 3 is accommodated in a reactor vessel 2, and a plurality of pebbles 4 as fuel balls are loaded in the reactor core 3. The core 3 is formed with a pebble storage space 20 having an upper portion, a lower portion, and a periphery formed of a plurality of graphite blocks 10 for a reactor. Further, the core 3 is configured by stacking a plurality of graphite blocks 10 for a reactor, and minimizes 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、本実施形態の原子炉用黒鉛ブロック１０で構成されたペブル収納空間２０の一例を示す模式図である。   FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a pebble storage space 20 configured with the graphite block 10 for a nuclear reactor of the present embodiment.

ペブル収納空間２０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 20 has a spherical shape with a diameter of about 6 cm. For example, the pebble 4 is a fuel composed of a 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２０を構成する原子炉用黒鉛ブロック１０は、黒鉛からなる基材１１と基材１１を被覆するセラミック被覆１２とからなる。そして、セラミック被覆１２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、原子炉用黒鉛ブロック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と同じ材質で原子炉用黒鉛ブロック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原子炉用黒鉛ブロック１０を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 graphite block 10 for a reactor constituting the pebble storage space 20 includes a base material 11 made of graphite and a ceramic coating 12 that covers the base material 11. The ceramic coating 12 is preferably SiC. Since the pebble 4 is formed by solidifying particles in which nuclear fuel is coated with pyrolytic carbon, SiC, etc., the pebble 4 is hard and has a high ability to wear the graphite block 10 for a reactor. Therefore, by covering the graphite block for reactor 10 with the same material as the hardest SiC contained in the pebble 4, the graphite block for reactor 10 can be made difficult to be damaged even when pressure is applied from the pebble 4. Moreover, since SiC absorbs little neutrons, it has little effect on the fission chain reaction.

本実施形態では、原子炉用黒鉛ブロック１０のセラミック被覆１２は、複数の異なるセラミック層が積層されて構成される。   In the present embodiment, the ceramic coating 12 of the nuclear reactor graphite block 10 is configured by laminating a plurality of different ceramic layers.

原子炉１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。本実施形態の原子炉用黒鉛ブロック１０のセラミック被覆１２は、複数の異なるセラミック層が積層されているので、黒鉛に中性子が照射され、スエリングにより膨張が起きても、複数の異なるセラミック層で別々にクラックが入りクラックが不連続になるので、表面から黒鉛の基材１１に到達するクラックを発生しにくくすることができる。なお、スエリングとは、発生する気体性放射性物質のガス圧あるいは中性子の照射によって、膨張、変形する現象である。   In the nuclear reactor 1, various gaseous fission products are generated along with the fission. A component that reacts with graphite may be generated in the gaseous fission product. Since the ceramic coating 12 of the graphite block 10 for the reactor according to the present embodiment has a plurality of different ceramic layers laminated, even if the graphite is irradiated with neutrons and expanded due to swelling, the ceramic coating 12 is divided into a plurality of different ceramic layers. Since cracks enter and become discontinuous, cracks that reach the graphite substrate 11 from the surface can be made difficult to occur. Swelling is a phenomenon that expands and deforms due to the gas pressure of the generated radioactive material or irradiation with neutrons.

本実施形態のセラミック被覆１２は、例えば熱分解炭素層の中間層１２ａと、中間層１２ａの両面に積層される炭化物系セラミック層１２ｂとから構成され、セラミック被覆１２の強度を上げている。セラミック被覆１２の全体の厚さは、例えば１０〜１０００μｍである。また、セラミック被覆１２を構成するそれぞれのセラミック層（中間層１２ａ、炭化物系セラミック層１２ｂ）の厚さは例えば５〜５００μｍである。それぞれのセラミック層の厚さは、同一であってもよく、それぞれ異なる厚さであってもよく特に限定されない。   The ceramic coating 12 of this embodiment is composed of, for example, an intermediate layer 12a of a pyrolytic carbon layer and a carbide-based ceramic layer 12b laminated on both surfaces of the intermediate layer 12a, and increases the strength of the ceramic coating 12. The total thickness of the ceramic coating 12 is, for example, 10 to 1000 μm. Moreover, the thickness of each ceramic layer (intermediate layer 12a, carbide-based ceramic layer 12b) constituting the ceramic coating 12 is, for example, 5 to 500 μm. The thickness of each ceramic layer may be the same, may be different, and is not particularly limited.

また、本実施形態のセラミック被覆１２は、基材１１の全周を取り囲むように形成されているが、ペブル収納空間２０に面した部分のみ形成されていても良い。   Moreover, although the ceramic coating 12 of this embodiment is formed so that the perimeter of the base material 11 may be surrounded, only the part which faced the pebble storage space 20 may be formed.

図３は原子炉用黒鉛ブロック１０とペブル４の接触具合を示す模式図、図４は原子炉用黒鉛ブロック１０の斜視図である。   FIG. 3 is a schematic view showing the contact condition between the graphite block 10 for a nuclear reactor and the pebble 4, and FIG. 4 is a perspective view of the graphite block 10 for a nuclear reactor.

原子炉１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。特にペブルベッド型原子炉で用いる燃料球であるペブル４は、ウランなど密度の高い元素を多量に含有する上に、原子炉用黒鉛ブロック１０の表面を転がりながら移動していくので、ペブル４と原子炉用黒鉛ブロック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１２が破損すると、黒鉛と核分裂生成物とが反応し、原子炉用黒鉛ブロック１０を劣化させる。   In the nuclear reactor 1, various gaseous fission products are generated along with the fission. A component that reacts with graphite may be generated in the gaseous fission product. In particular, the pebble 4 which is a fuel ball used in the pebble bed nuclear reactor contains a large amount of high-density elements such as uranium and moves while rolling on the surface of the graphite block 10 for the reactor. At the contact point of the graphite block 10 for a nuclear reactor, high pressure is concentrated at one point. For this reason, when the ceramic coating 12 is broken, graphite and fission products react to deteriorate the graphite block 10 for a reactor.

本実施形態では、原子炉用黒鉛ブロック１０の表面を複数の異なるセラミック層１２ａ、１２ｂで積層されたセラミック被覆１２で覆うため、セラミック被覆１２を破損しにくくすることができる。   In this embodiment, since the surface of the graphite block 10 for a nuclear reactor is covered with the ceramic coating 12 laminated with a plurality of different ceramic layers 12a and 12b, the ceramic coating 12 can be hardly damaged.

セラミック被覆１２の中間層１２ａを熱分解炭素層とすることが望ましい。   The intermediate layer 12a of the ceramic coating 12 is preferably a pyrolytic carbon layer.

熱分解炭素層の中間層１２ａを有すると、特に熱分解炭素層の中間層１２ａを挟んで異なるように割れることがあるが、中間層１２ａは安定した状態を保っている。このため、表面から黒鉛の基材１１に到達するクラックを発生しにくくすることができる。これは、熱分解炭素の結晶構造に起因すると考えられる。熱分解炭素は、層の厚さ方向にｃ軸、面方向にａ軸が広がるように配向して成膜される。ｃ軸方向はファンデルワールス力による結合であるので、剥離しやすく、表層からのクラックの伸展を止める作用があると考えられる。   If the intermediate layer 12a of the pyrolytic carbon layer is included, the intermediate layer 12a may be broken apart particularly across the intermediate layer 12a of the pyrolytic carbon layer, but the intermediate layer 12a maintains a stable state. For this reason, the crack which reaches | attains the base material 11 of graphite from the surface can be made hard to generate | occur | produce. This is considered due to the crystal structure of pyrolytic carbon. Pyrolytic carbon is deposited with the c-axis extending in the layer thickness direction and the a-axis extending in the plane direction. Since the c-axis direction is a bond by van der Waals force, the c-axis direction is easy to peel off and is considered to have an action of stopping the extension of cracks from the surface layer.

中間層１２ａの両面は、炭化物系セラミック層１２ｂで積層することが望ましい。   The both surfaces of the intermediate layer 12a are desirably laminated with a carbide-based ceramic layer 12b.

炭化物系セラミックは、耐熱性、強度を有しているので、炭化物系セラミック層１２ｂとして原子炉用黒鉛ブロック１０の被膜として好適に利用することができる。さらに、炭化物系セラミックは熱分解炭素と反応しにくいので、高温でも安定して利用することができる。   Since the carbide-based ceramic has heat resistance and strength, the carbide-based ceramic can be suitably used as the coating of the graphite block 10 for the reactor as the carbide-based ceramic layer 12b. Furthermore, since the carbide-based ceramic does not easily react with pyrolytic carbon, it can be used stably even at high temperatures.

また、炭化物系セラミック層１２ｂはＳｉＣ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。   Moreover, it is desirable that the carbide-based ceramic layer 12b be SiC. SiC has little influence on the fission chain reaction because it absorbs less neutrons.

そして、原子炉用黒鉛ブロック１０はペブルベッド型原子炉用でもある。   And the graphite block 10 for nuclear reactors is also for pebble bed type nuclear reactors.

ペブルベッド型原子炉で用いるぺブル４は、ウランなど密度の高い元素を多量に含有する上に、原子炉用黒鉛ブロック１０の表面を転がりながら移動していくのでペブル４と原子炉用黒鉛ブロック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１２が破損すると、黒鉛と核分裂生成物とが反応し、原子炉用黒鉛ブロック１０を劣化させる。   The pebble 4 used in the pebble bed reactor contains a large amount of high-density elements such as uranium and moves while rolling on the surface of the graphite block 10 for the reactor. At 10 contacts, high pressure is concentrated at one point. For this reason, when the ceramic coating 12 is broken, graphite and fission products react to deteriorate the graphite block 10 for a reactor.

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、原子炉用黒鉛ブロック１０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と同じ材質で原子炉用黒鉛ブロック１０が被覆されているので、ペブル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. Therefore, the pebble 4 is hard and has a high ability to wear the graphite block 10 for the reactor. However, since the reactor graphite block 10 is coated with the same material as the hardest SiC contained in the pebble 4, the pressure from the pebble is increased. Even if added, it can be made difficult to break. Moreover, since SiC absorbs little neutrons, it has little effect on the fission chain reaction.

本実施形態では、円柱面を含む略四角柱形状の原子炉用黒鉛ブロック１０を示しているが、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。   In the present embodiment, the graphite block 10 for a nuclear reactor having a substantially quadrangular prism shape including a cylindrical surface is shown, but a hexagonal prism shape may be used, and the shape is not limited 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.

本発明に係る原子炉用黒鉛ブロックは、ペブルを利用する原子炉の用途に適用可能である。   The graphite block for a nuclear reactor according to the present invention can be applied to a nuclear reactor using a pebble.

１：原子炉
２：原子炉容器
３：炉心
４：ぺブル
１０：原子炉用黒鉛ブロック
１１：基材
１２：セラミック被覆
１２ａ：中間層
１２ｂ：炭化物系セラミック層 1: Reactor 2: Reactor vessel 3: Reactor core 4: Pebble 10: Reactor graphite block 11: Base material 12: Ceramic coating 12a: Intermediate layer 12b: Carbide ceramic layer

Claims (6)

原子炉の内部空間に面して使用される原子炉用黒鉛ブロックであって、
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り、
前記セラミック被覆は、複数の異なるセラミック層が積層されて構成される原子炉用黒鉛ブロック。 A graphite block for a nuclear reactor used facing the internal space of the nuclear reactor,
It consists of a base material made of graphite and a ceramic coating that covers the base material,
The ceramic coating is a graphite block for a nuclear reactor formed by laminating a plurality of different ceramic layers. 請求項１に記載の原子炉用黒鉛ブロックであって、
前記複数のセラミック層は、熱分解炭素層の中間層を含む原子炉用黒鉛ブロック。 A graphite block for a nuclear reactor according to claim 1,
The plurality of ceramic layers are graphite blocks for a nuclear reactor including an intermediate layer of a pyrolytic carbon layer. 請求項２に記載の原子炉用黒鉛ブロックであって、
前記セラミック被覆は、前記中間層と、当該中間層の両面に積層される炭化物系セラミック層とを含む原子炉用黒鉛ブロック。 A graphite block for a nuclear reactor according to claim 2,
The ceramic coating is a graphite block for a nuclear reactor including the intermediate layer and a carbide-based ceramic layer laminated on both surfaces of the intermediate layer. 請求項３に記載の原子炉用黒鉛ブロックであって、
前記炭化物系セラミック層はＳｉＣより構成される原子炉用黒鉛ブロック。 A graphite block for a nuclear reactor according to claim 3,
The carbide ceramic layer is a graphite block for a nuclear reactor composed of SiC. 請求項１から４のいずれか１項に記載の原子炉用黒鉛ブロックであって、
前記原子炉用黒鉛ブロックはペブルベッド型原子炉用である原子炉用黒鉛ブロック。 A graphite block for a nuclear reactor according to any one of claims 1 to 4,
The graphite block for a nuclear reactor is a graphite block for a nuclear reactor that is for a pebble bed type nuclear reactor. 請求項５に記載の原子炉用黒鉛ブロックを備えるペブルベッド型原子炉。   A pebble bed nuclear reactor comprising the graphite block for a nuclear reactor according to claim 5.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3586921A4 (en) * 2017-08-18 2020-03-25 Neuboron Medtech Ltd. Moderator for moderating neutrons

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61206897U (en) * 1985-06-17 1986-12-27
JPS62172293A (en) * 1986-01-22 1987-07-29 ホホテンペラト−ル−レアクトルバウ・ゲゼルシヤフト・ミト・ベシユレンクタ・ハフツンク Side-section reflector made of graphite
JPH0543364A (en) * 1991-08-12 1993-02-23 Kawasaki Steel Corp Oxidation-resistant corbon fiber-reinforced carbon composite material and its production
JP2009036606A (en) * 2007-08-01 2009-02-19 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Nuclear reactor
JP2014119398A (en) * 2012-12-19 2014-06-30 Ibiden Co Ltd Nuclear reactor member

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61206897U (en) * 1985-06-17 1986-12-27
JPS62172293A (en) * 1986-01-22 1987-07-29 ホホテンペラト−ル−レアクトルバウ・ゲゼルシヤフト・ミト・ベシユレンクタ・ハフツンク Side-section reflector made of graphite
JPH0543364A (en) * 1991-08-12 1993-02-23 Kawasaki Steel Corp Oxidation-resistant corbon fiber-reinforced carbon composite material and its production
JP2009036606A (en) * 2007-08-01 2009-02-19 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Nuclear reactor
JP2014119398A (en) * 2012-12-19 2014-06-30 Ibiden Co Ltd Nuclear reactor member

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3586921A4 (en) * 2017-08-18 2020-03-25 Neuboron Medtech Ltd. Moderator for moderating neutrons
US11400316B2 (en) 2017-08-18 2022-08-02 Neuboron Medtech Ltd. Moderator for moderating neutrons

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