JP2016118483A - Reactor structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、原子炉用の原子炉構造物に関する。 The present invention relates to a nuclear reactor structure for a nuclear reactor.
原子炉構造物の芯材として利用される黒鉛は、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 used as the core material of nuclear reactor structures 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. Therefore, it is used as a moderator and reflector for nuclear reactors. 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、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ことなく、強度を向上させた黒鉛構造物が開示されている。
In
原子炉は、安定して運転するために制御棒など様々な可動機構が内部に備えられている。また、核燃料の交換、メンテナンスなどのため、原子炉内部の部材、核燃料などを搬入、搬出することがある。そして、原子炉は、例えば、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、ペブルベット型高温ガス炉とがある。 The nuclear reactor is provided with various movable mechanisms such as control rods in order to operate stably. In addition, there are cases where members inside the nuclear reactor, nuclear fuel, and the like are carried in and out for nuclear fuel replacement and maintenance. For example, high temperature gas reactors using helium as a coolant include a block type high temperature gas reactor and a pebble bed type high temperature gas reactor depending on the fuel shape.
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。また、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。
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. Moreover, the graphite structure of
一方、ペブルベット型高温ガス炉では、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 randomly stacked in a space formed by graphite blocks to form a 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、ブロック型高温ガス炉では、制御棒、可動反射体の動作に伴って耐熱セラミックスに摩擦がおき、さらには、黒鉛ブロックの交換の際には、耐熱セラミックスに衝撃が加わることがある。また、ペブルベット型高温ガス炉では、密度の高い燃料球が、黒鉛ブロックの表面の転がりながら移動するので、高い強度が求められる。 However, in the block-type HTGR, friction occurs in the heat-resistant ceramics with the operation of the control rod and the movable reflector. Furthermore, when the graphite block is replaced, an impact may be applied to the heat-resistant ceramics. Further, in the pebble bed type HTGR, high-density fuel balls move while rolling on the surface of the graphite block, so that high strength is required.
本発明は、上記課題を鑑み、高い耐久性を有する原子炉構造物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 reactor structure having high durability.
前記課題を解決するための本発明の原子炉構造物は、
(1)黒鉛からなる芯材と、セラミック繊維の骨材とSiCマトリックスにより構成され、前記芯材を覆うセラミック被覆材と、を備え、略等脚台形を底面とする四角柱を有する。
(2)前記骨材は、前記芯材を巻回する前記セラミック繊維の巻回体である。
(3)前記骨材は、前記芯材を覆う前記セラミック繊維からなる布である。
(4)前記骨材は、前記芯材を覆う前記セラミック繊維からなる織布である。
(5)前記セラミック繊維はSiC繊維である。
The nuclear reactor structure of the present invention for solving the above problems is
(1) It has a quadrangular column including a core material made of graphite, a ceramic fiber aggregate, and a SiC coating material composed of a SiC matrix and covering the core material, and having a substantially isosceles trapezoidal shape as a bottom surface.
(2) The aggregate is a wound body of the ceramic fiber around which the core is wound.
(3) The aggregate is a cloth made of the ceramic fiber covering the core material.
(4) The aggregate is a woven fabric made of the ceramic fibers covering the core.
(5) The ceramic fiber is a SiC fiber.
本発明によれば、耐久性を向上させ、クラックなどを防止し、芯材の黒鉛が露出するのを防止できる原子炉構造物を提供できる。即ち、黒鉛からなる芯材の表面に高い耐久性を有するセラミック被覆材を形成しているので、黒鉛が露出しにくく消耗し難くなる。また、本発明の原子炉構造物は、大部分を占める芯材が黒鉛であり、セラミック被覆材は、その表面を覆うので、黒鉛の中性子減速能に与える影響が小さく、耐久性に優れた原子炉構造物の製造方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the nuclear reactor structure which can improve durability, can prevent a crack etc., and can prevent the graphite of a core material from being exposed can be provided. That is, since the ceramic coating material having high durability is formed on the surface of the core material made of graphite, the graphite is difficult to be exposed and difficult to wear out. Further, in the nuclear reactor structure of the present invention, the core material occupying the majority is graphite, and the ceramic coating material covers the surface thereof, so the influence on the neutron moderating ability of graphite is small, and the atomicity excellent in durability. A method for manufacturing a furnace structure can be provided.
以下、本発明に係る原子炉構造物の好適な実施形態を、図1〜図5に基づいて詳述する。 Hereinafter, a preferred embodiment of a nuclear reactor structure according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
図1は、ペブルベット型原子炉(高温ガス炉)の一例を示す模式図である。ペブルベット型原子炉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、周囲が複数の原子炉構造物10である、例えば黒鉛ブロック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、複数の原子炉構造物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 (high temperature gas reactor). In the pebble bed type
図2は、本実施形態の原子炉構造物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、(a)は縦断面、(b)は横断面である。
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of a
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
ペブル収納空間20を構成する原子炉構造物10は、黒鉛からなる芯材11と芯材11の表面を被覆するセラミック被覆材12とからなる。詳しくは、芯材11を後述するセラミック繊維からなる骨材13で覆い基材とし、基材をCVD炉に投入し、骨材13の隙間にSiCマトリックスを形成することにより、芯材11の表面にセラミック被覆材12を形成している。また、原子炉構造物10は、本実施形態では略等脚台形を底面とする四角柱を成し、円柱状のペブル収納空間20を形成している。この構造により、核燃料物質から発生する中性子を黒鉛が効率よく減速し、熱エネルギーに変換することができる。
The
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、原子炉構造物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と同様の材質で原子炉構造物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構造物10を破損しにくくすることができる。また、セラミック被覆材12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。
Since the
図3〜図5を用いて原子炉構造物10の製造工程を説明する。
The manufacturing process of the
基本的な製造工程は、(A)芯材加工工程、(B)基材を得る工程および(C)CVD工程の3工程である。 There are three basic manufacturing steps: (A) a core material processing step, (B) a step of obtaining a base material, and (C) a CVD step.
(A)芯材加工工程では、黒鉛からなる芯材11を、略等脚台形を底面とする四角柱に加工する(図3および図4(a1)および(b1)参照)。
(A) In the core material processing step, the
(B)基材を得る工程では、芯材11をセラミック繊維からなる骨材13で覆い、基材を得る(図3および図4(a2)および(b2)参照)。なお図4(a1)〜(a3)では、原子炉構造物を横向きに記載しており、実際にはZ−Z’方向が上下方向となるように使用する。このため、X−Y平面において断面が略等脚台形となり、底面も略等脚台形をなす四角柱の形状を呈することとなる。
(B) In the step of obtaining the base material, the
(C)CVD工程では、基材をCVD炉に投入し、骨材13の隙間にSiCマトリックスを形成することにより、芯材11の表面にセラミック被覆材12を形成する(図3および図4(a3)および(b3)参照)。
(C) In the CVD process, the base material is put into a CVD furnace, and an SiC matrix is formed in the gaps between the
骨材13の隙間とは、骨材13を構成するセラミック繊維間にできる隙間である。一般に繊維状の物体は、極めて限られた条件において空間を繊維状の物体で完全に充填することができる。限られた条件とは、例えば以下の状態が成立している条件である。
The gap between the
・繊維状の物体に直交する断面に隙間がなく、繊維状の物体が直線状であり同一方向に並んでいる。例えば、三角柱、四角柱、六角柱の繊維状の物体が配列した状態。
・平板状の物体が積層し、平板状の物体に繊維状の物体が隙間なく充填されている。平板とは、例えば四角柱の繊維状の物体が横に並び平板状の物体を構成している状態、四角柱の繊維状の物体が平面内で巻回されている状態。
-There is no gap in the cross section orthogonal to the fibrous object, and the fibrous object is linear and aligned in the same direction. For example, a state where triangular, quadrangular, and hexagonal fibrous objects are arranged.
-Flat objects are stacked, and the flat objects are filled with fibrous objects without gaps. The flat plate is, for example, a state in which square-shaped fibrous objects are arranged side by side to form a flat-shaped object, or a state in which square-shaped fibrous objects are wound in a plane.
このため、セラミック繊維が織布、不織布、あるいは抄造体である場合、セラミック繊維の断面が円形である場合は、必然的に隙間が形成される。隙間とは、セラミック繊維どうしが離れている場合のほか、隣り合うセラミック繊維どうしが形成する表面の凹みも含まれる。 For this reason, when the ceramic fiber is a woven fabric, a non-woven fabric, or a papermaking body, a gap is inevitably formed when the cross section of the ceramic fiber is circular. The gap includes not only a case where the ceramic fibers are separated from each other but also a dent on the surface formed by adjacent ceramic fibers.
本実施形態において、芯材11を被覆する際にセラミック繊維を含む骨材13で覆うとともに、SiCマトリックスを形成するというCVD工程を有している。これにより、より耐久性を向上させ、クラックなどを防止し、芯材11の黒鉛が露出するのを防止できる原子炉構造物10を提供している。このため、原子炉構造物は、大部分を占める芯材が黒鉛であり、セラミック被覆材は、その表面を覆うので、黒鉛の中性子減速能に与える影響が小さく、耐久性に優れた原子炉構造物を提供することができる。
In the present embodiment, when the
上述のマトリックス形成は、骨材13であるセラミック繊維の周囲にセラミックマトリックスを充填する。CVD法では、CVD炉に芯材11をいれ、加熱した状態で原料ガスを導入する。原料ガスは、CVD炉内で拡散するとともに、加熱された骨材13に接触すると熱分解が起こり、原料ガスに対応するセラミックマトリックスが骨材13を構成するセラミック繊維の表面に形成される。
The matrix formation described above fills the ceramic matrix around the ceramic fiber which is the aggregate 13. In the CVD method, the
目的とするセラミックマトリックスがSiCの場合には、炭化水素ガスと、シラン系ガスの混合ガス、炭素と珪素を有する有機シラン系ガスなどが利用できる。これらの原料ガスは、水素がハロゲンで置換されたガスも利用することができる。シラン系ガスとしては、クロロシラン、ジクロロシラン、トリクロロシラン、テトラクロロシラン、有機シラン系ガスの場合には、メチルトリクロロシラン(Methyltrichlorosilane)、メチルジクロロシラン(Methyldichlorosilane)、メチルクロロシラン(Methylchlorosilane)、ジメチルジクロロシラン(Dimethyldichlorosilane)、トリメチルジクロロシラン(Trimethyldichlorosilane)などが利用できる。またこれらの原料ガスを適宜混合して用いてもよく、さらに水素、アルゴンなどのキャリアガスとしても用いることもできる。キャリアガスとして水素を用いた場合には、平衡の調整に関与することができる。 When the target ceramic matrix is SiC, a mixed gas of hydrocarbon gas and silane-based gas, organosilane-based gas containing carbon and silicon, or the like can be used. As these source gases, gas in which hydrogen is replaced with halogen can also be used. Silane-based gases include chlorosilane, dichlorosilane, trichlorosilane, tetrachlorosilane, and organic silane-based gases such as methyltrichlorosilane, methyldichlorosilane, methylchlorosilane, dimethyldichlorosilane ( Dimethyldichlorosilane), trimethyldichlorosilane, etc. can be used. Further, these raw material gases may be used by mixing them as appropriate, and can also be used as a carrier gas such as hydrogen or argon. When hydrogen is used as the carrier gas, it can be involved in equilibrium adjustment.
次に、図3を用いて基材を得る工程を詳述する。本実施形態において基材を得る工程(B)は、5つの工程パターンが存在する。図3では、5つの工程パターンを(B1)から(B5)で表している。(B1)は、セラミック繊維からなる骨材13で芯材11を覆う工程である。(B2)は、前記(B1)の工程の後で樹脂を含浸する工程を追加している。(B3)は、前記(B2)の工程の後に更に加熱する工程を追加している。(B4)は、芯材11を骨材13および樹脂で同時に覆う工程である。(B5)は、前記(B4)の工程の後に加熱する工程を追加している。 Next, the process of obtaining a base material is explained in full detail using FIG. In the present embodiment, there are five process patterns in the process (B) for obtaining the substrate. In FIG. 3, five process patterns are represented by (B1) to (B5). (B1) is a step of covering the core 11 with the aggregate 13 made of ceramic fibers. In (B2), a step of impregnating the resin is added after the step (B1). In (B3), a process of further heating is added after the process of (B2). (B4) is a step of simultaneously covering the core 11 with the aggregate 13 and the resin. (B5) adds a step of heating after the step (B4).
(B1)のセラミック繊維からなる骨材13で芯材11を覆う工程では、さまざまな形態のセラミック繊維からなる骨材を利用することができる。シート状、単繊維、単繊維を束ねたストランド状、セラミック繊維を裁断したチョップド繊維、セラミック繊維を粉砕したミルド繊維などが挙げられる。シート状繊維としては、織布、不織布が挙げられる。不織布はさらに、チョップド繊維またはミルド繊維を抄造した抄造シート、チョップド繊維またはミルド繊維を積層したフェルトシートなどが挙げられる。芯材を覆う骨材は、これらを単独で用いても良いが、組み合わせて使用することもできる。例えばシート状のセラミック繊維の外側にストランド状のセラミック繊維を設けても良い。ストランド状のセラミック繊維が、シート状のセラミック繊維を締め付け、基材と骨材を密着させることができ、さらにはこれらから得られる基材とセラミック被覆材を密着させることができる。
In the step of covering the
次に、具体的にセラミック繊維からなる骨材13で芯材11を覆う工程(B1)を説明する。例えば、ミルド繊維などのセラミック繊維を芯材11の表面に溶媒とともにスプレー等で吹き付ける(図5(a)参照)、または溶媒とともにコーター等で塗布する方法や、シート状のセラミック繊維を芯材11の表面に貼り付ける方法(図5(b)参照)等を利用して、芯材11の表面にセラミック繊維を施す。そして、CVD工程(C)によりセラミック被覆材12を芯材11の表面に形成させることができる(図5(c)参照)。
Next, the process (B1) which covers the
また、芯材11の表面全体を単繊維あるいはストランド状などのセラミック繊維で巻回しての骨材13をセラミック繊維の巻回体13aとすることも可能であり(図5(d)参照)、CVD工程(C)によりセラミック被覆材12を芯材11の表面に形成させることができる(図5(e)参照)。
Further, the aggregate 13 obtained by winding the entire surface of the core 11 with ceramic fibers such as single fibers or strands can be used as a
巻回の方法は特に限定されない。例えば、芯材11を回転させながら、セラミック繊維を輪のように巻くフープ巻き、セラミック繊維の間隔を保ちながらセラミック繊維を螺旋のように巻くヘリカル巻きなどが利用でき、これらを組み合わせて使用することもできる。また、セラミック繊維がフープ巻きとヘリカル巻きとの組み合わせである場合には、その界面は、互いに交差しあうセラミック繊維の接点が多数存在し、高強度のセラミック繊維強化セラミック複合材料を得ることができる。 The winding method is not particularly limited. For example, a hoop winding in which the ceramic fiber is wound like a ring while rotating the core 11, a helical winding in which the ceramic fiber is wound like a spiral while keeping the interval between the ceramic fibers can be used, and these are used in combination. You can also. Further, when the ceramic fiber is a combination of hoop winding and helical winding, the interface has a large number of ceramic fiber contacts that cross each other, and a high-strength ceramic fiber reinforced ceramic composite material can be obtained. .
図2の実施形態では、芯材11の全表面を骨材13で覆ってCVD法によりセラミック被覆材12を形成させている一例を示したが、セラミック被覆材12は、ペブル収納空間20に面した内壁のみに形成させても良い。使用条件に合わせてセラミック被覆材12の形成面を適宜選択可能である。
In the embodiment of FIG. 2, an example in which the entire surface of the
(B2)は、上述の(B1)の工程の後に樹脂を含浸させる工程を追加させている。含浸させる樹脂は、セラミック繊維の芯材11に対する密着力を高め、より強度のある骨材13を得るために、例えば有機珪素系樹脂または珪化物系セラミック粒子を含有する。有機珪素系樹脂を使用した場合には、加熱することにより樹脂自身がセラミックに変わる。有機珪素系樹脂としては、例えばポリカルボシランなどが挙げられる。ポリカルボシランは、加熱によりSiCに変わる。
In (B2), a step of impregnating the resin is added after the above-described step (B1). The resin to be impregnated contains, for example, organosilicon resin or silicide ceramic particles in order to increase the adhesion of ceramic fibers to the
珪化物系セラミック粒子を含有している場合には、セラミック粒子が、骨材の隙間にSiCマトリックスを形成することができる。珪化物系セラミック粒子としては特に限定されず、SiC、SiO2などが挙げられる。珪化物系セラミック粒子とともに使用する樹脂は特に限定されず、例えばフェノール樹脂、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、などが利用できる。これらの樹脂はバインダーとして機能することができる。また、珪化物系セラミック粒子として、SiO2を使用した場合には、Siと結合して、SiCマトリックスの原料となることができる。 When the silicide-based ceramic particles are contained, the ceramic particles can form a SiC matrix in the gap between the aggregates. It is not particularly restricted but includes silicide-based ceramic particles, SiC, SiO 2 or the like can be mentioned. The resin used together with the silicide ceramic particles is not particularly limited, and for example, phenol resin, polyvinyl alcohol, polyethylene glycol, and the like can be used. These resins can function as a binder. Further, as a silicide-based ceramic particles, when using SiO 2 is combined with Si, it may be used as a raw material of the SiC matrix.
樹脂を加熱する方法は、特に限定されず、(C)のCVD工程の際に原料ガスを導入する前の加熱と同時に処理することもできるが、別途加熱工程を加えても良い(図3(B3)参照)。 The method for heating the resin is not particularly limited, and the resin can be treated at the same time as the heating before introducing the source gas in the CVD process of (C), but a heating process may be added separately (FIG. 3 ( See B3)).
図3(B2)、(B3)の製造方法で採用する樹脂を含浸させる工程では、樹脂を含有した溶液、溶融した樹脂をスプレー等での吹き付け、ディッピング、刷毛塗り等がある。また、粉末、フィルム状の固体の樹脂を溶融させて含浸することも可能である。 In the step of impregnating the resin used in the manufacturing method of FIGS. 3B2 and 3B3, there are a resin-containing solution, a molten resin sprayed with a spray, dipping, brushing, and the like. It is also possible to melt and impregnate a solid resin in the form of a powder or film.
(B3)は、上述の(B2)の工程の後に加熱する工程を追加している。この基材を得る工程では、加熱する工程を加えることにより、CVD工程の前にセラミック繊維と含浸した樹脂がより強固に結合させることができ、CVD工程で骨材が浮き上がることがなく、基材とセラミック被覆材を密着させることができる。また、CVD炉の内部で分解ガスの発生が少なく、CVD炉内を汚染しにくくすることができるので、CVD炉内で形成されるSiCマトリクスの純度を高めることができ、中性子の減速能など原子炉構造物としての性能を高くすることができる。 (B3) adds a process of heating after the process of (B2) described above. In the step of obtaining the base material, by adding a heating step, the ceramic fiber and the resin impregnated before the CVD step can be bonded more firmly, and the aggregate is not lifted up in the CVD step. And the ceramic covering material can be adhered to each other. In addition, since there is little generation of decomposition gas inside the CVD furnace and it can be made difficult to contaminate the inside of the CVD furnace, the purity of the SiC matrix formed in the CVD furnace can be increased, and the neutron moderating ability and other atoms can be reduced. The performance as the furnace structure can be increased.
また、基材を得る工程(B)では、芯材11を骨材13および樹脂で同時に覆う(B4)の工程の後、CVD工程(C)によりセラミック被覆材12を形成することもできる。骨材13および樹脂で同時に覆うとは、もともと骨材13に樹脂を含有させておくことで実現することができる。骨材13に樹脂を含有させる方法は特に限定されないが、例えば骨材を樹脂あるいは樹脂溶液中に浸漬させる方法、粉末状あるいは繊維状の樹脂を骨材に分散させるなどの方法が適用できる。樹脂は、セラミック繊維の芯材11に対する密着力を高め、より強度のある骨材13を得るために、例えば有機珪素系樹脂または珪化物系セラミック粒子を含有することができる。また、(B5)の工程のように(B4)の工程の後に加熱する工程を追加しても良い。
In the step (B) of obtaining the base material, the
そして、上述の芯材11を覆うセラミック繊維からなる骨材13は、セラミック繊維からなる布または織布であっても良い。
And the aggregate 13 which consists of a ceramic fiber which covers the above-mentioned
セラミック繊維とは、耐熱性、強度を有し、中性子の吸収断面積が低ければ特に限定されないが、例えばZrC、SiC、炭素繊維が利用できる。特にセラミック繊維はSiC繊維であることが望ましい。SiC繊維は、耐蝕性、耐酸化性が優れ、高強度であるので、SiCを用いることにより、高温、腐食性雰囲気でセラミックスマトリックスが損傷した場合でも、セラミック繊維がクラックの進展を止め、安全に使用することができる。また、SiC繊維は、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 ceramic fiber is not particularly limited as long as it has heat resistance and strength and has a low neutron absorption cross-sectional area. For example, ZrC, SiC, and carbon fiber can be used. In particular, the ceramic fiber is desirably a SiC fiber. Since SiC fibers have excellent corrosion resistance and oxidation resistance and high strength, even if the ceramic matrix is damaged at high temperatures and corrosive atmospheres, the use of SiC prevents the ceramic fibers from developing cracks and makes them safer. Can be used. In addition, since SiC fibers absorb less neutrons, they have little effect on the fission chain reaction.
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構造物は、ペブルを利用する原子炉の用途に適用可能である。 The nuclear reactor structure according to the present invention can be applied to a nuclear reactor using a pebble.
1:ペブルベット型原子炉
2:原子炉容器
3:炉心
4:ペブル
10:原子炉構造物
11:芯材
12:セラミック被覆材
13:骨材
20:ペブル収納空間
1: Pebble bed type reactor 2: Reactor vessel 3: Reactor core 4: Pebble 10: Reactor structure 11: Core material 12: Ceramic coating material 13: Aggregate 20: Pebble storage space
Claims (5)
セラミック繊維の骨材とSiCマトリックスにより構成され、前記芯材を覆うセラミック被覆材と、を備え、
略等脚台形を底面とする四角柱を有する原子炉構造物。 A core made of graphite;
It is composed of an aggregate of ceramic fibers and a SiC matrix, and includes a ceramic covering material that covers the core material,
A nuclear reactor structure having a quadrangular prism with a substantially isosceles trapezoidal bottom.
前記骨材は、前記芯材を巻回する前記セラミック繊維の巻回体である原子炉構造物。 The nuclear reactor structure according to claim 1,
The aggregate is a nuclear reactor structure that is a wound body of the ceramic fiber around which the core is wound.
前記骨材は、前記芯材を覆う前記セラミック繊維からなる布である原子炉構造物。 The nuclear reactor structure according to claim 1,
The aggregate is a nuclear reactor structure that is a cloth made of the ceramic fibers covering the core.
前記骨材は、前記芯材を覆う前記セラミック繊維からなる織布である原子炉構造物。 The nuclear reactor structure according to claim 3,
The aggregate is a nuclear reactor structure that is a woven fabric made of the ceramic fibers covering the core.
前記セラミック繊維はSiC繊維である原子炉構造物。 A reactor structure according to any one of claims 1 to 4, wherein
A nuclear reactor structure in which the ceramic fibers are SiC fibers.
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