JP2017515096A - 酸化防止中間層を有するセラミック強化ジルコニウム合金製原子燃料被覆管 - Google Patents
酸化防止中間層を有するセラミック強化ジルコニウム合金製原子燃料被覆管 Download PDFInfo
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Abstract
Description
本発明は、エネルギー省により授与された助成金第DE−NE0000566号の下で政府支援を受けて行われたものである。米国政府は、本発明に対して一定の権利を有している。
本発明は、水冷式原子炉で使用される、酸化防止層を含むセラミック含有被膜が形成されたジルコニウム合金被覆管を製造する方法に関し、特に、ジルコニウム合金被覆管が水冷式原子炉内で経験する通常時および事故時の状況に耐える能力を高めることに関する。
Claims (15)
- 水冷式原子炉用原子燃料棒のセラミック含有被覆管(22)に被覆を施す方法であって、
内面(23)および外面(25)を有する管壁(21)と、
当該管壁(21)によって形成されるキャビティ(27)と、
第1の開端部(31a)と、
第2の開端部(31b)と
から成る被覆管(22)を用意し、
第1の端栓(26a)および第2の端栓(26b)を用意し、
当該第1の端栓(26a)を当該被覆管(22)の当該第1の開端部(31a)に挿入し、
当該第1の端栓(26a)を封止し、
当該燃料棒被覆管(22)に原子燃料(20)と押さえ装置(24)を装填し、
当該第2の端栓(26b)を当該被覆管(22)の当該第2の開端部(31b)に挿入し、
当該第2の端栓(26b)を封止し、
当該キャビティ(27)を加圧し、
酸化防止剤から成る第1の組成物を用意し、
シリコンカーバイドから成る第2の組成物を用意し、
当該被覆管(22)の当該外面(25)の少なくとも一部に当該第1の組成物を施して第1の外側被膜(33)を形成し、
当該第1の外側被膜(33)の少なくとも一部に当該第2の組成物を施して第2の外側被膜(51)を形成することから成り、当該第2の外側被膜(51)を形成するステップは、
少なくとも一部の間に空隙(64)が形成されるSiC強化繊維(62)を付着させること、および
当該SiC強化繊維(62)の少なくとも一部の間に形成された当該空隙(64)の少なくとも一部に充填するためにSiC材料(66)を付着させることから成り、
当該第2の外側被膜(51)は実質的に当該被覆管(22)の当該外面を包み込むことを特徴とする方法。 - 前記被覆管の前記内面(23)に前記第1の組成物を施して第1の内側被膜(29)を形成することをさらに含む、請求項1の方法。
- 前記第1の内側被膜(29)および前記第1の外側被膜(33)を原子層堆積法によって施す、請求項2の方法。
- 前記第1の内側被膜(29)および前記第1の外側被膜(33)の厚さが10ナノメートルから10ミクロンまでの範囲である、請求項2の方法。
- 前記第1の端栓(26a)および前記第2の端栓(26b)のいずれも前記被覆管(22)の前記第1の開端部(31a)および前記第2の開端部(31b)に挿入されていない状態、あるいは前記第1の端栓(26a)および前記第2の端栓(26b)のうちの一方がそれぞれ前記第1の開端部(31a)および前記第2の開端部(31b)に挿入されている状態で、前記第1の内側被膜(29)が施される、請求項2の方法。
- 前記第1および第2の端栓(26a、b)が、前記被覆管(22)の前記第1および第2の端部(31a、b)のそれぞれに挿入された状態で、前記第1の外側被膜(33)および前記第2の外側被膜(51)が施される、請求項1の方法。
- 前記SiC強化繊維(62)の付着が巻回または編組みによって行われる、請求項1の方法。
- 前記SiC強化繊維(62)が厚さ約10ミルから約40ミルの層(60)を形成する、請求項1の方法。
- 前記第2の外側被膜(51)の密度が約2.5g/cm3から約3.22g/cm3の範囲である、請求項1の方法。
- 前記第1の組成物が、Al2O3、Cr2O3および両者の混合物から成る群より選択される、請求項1の方法。
- 前記第2の外側被膜(51)が、前記被覆管(22)の前記第1および第2の開端部(31a、b)に挿入された前記第1および第2の端栓(26a、b)のそれぞれの露出面を包み込むように付着される、請求項1の方法。
- 水冷式原子炉用原子燃料棒のセラミック含有被覆管(22)に被覆を施すための複合材であって、当該被覆管(22)は、
内面(23)および外面(25)を有する管壁(21)と、
当該管壁(21)によって形成され、内部に原子燃料(20)が配置されるキャビティ(27)と、
第1の開端部(31a)と、
第2の開端部(31b)と
から成り、当該複合材は、
当該被覆管(22)の当該外面(25)の少なくとも一部に付着して第1の外側被膜(33)を形成する、酸化防止剤から成る第1の組成物と、
当該第1の外側被膜(33)の少なくとも一部に付着して第2の外側被膜(51)を形成する第2の組成物であって、
当該第1の外側被膜(33)に付着して繊維層(60)を形成する、繊維間に空隙(64)が形成された複数のSiC強化繊維(62)、および
当該空隙(64)の少なくとも一部に充填するように当該繊維層(60)の少なくとも一部に施されたSiC材料(66)
から成る第2の組成物と
を含むことを特徴とする複合材。 - 前記被覆管(22)の前記内面(23)に前記第1の組成物を施して第1の内側被膜(29)を形成することをさらに含む、請求項12の複合材。
- 前記第1および第2の端栓(26a、b)が、前記被覆管(22)の前記第1および第2の端部(31a、b)のそれぞれに挿入された状態で、前記第1の外側被膜(33)および第2の外側被膜(51)が付着される、請求項12の複合材。
- 前記第1および第2の端栓(26a、b)が金属製である、請求項12の複合材。
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