JP2022081558A - 燃料被覆管および燃料被覆管における開口部の閉塞方法 - Google Patents

Abstract

【課題】温度変化に対する耐性を向上させることができる長繊維強化炭化ケイ素材料で形成された容器における開口部の閉塞技術を提供する。【解決手段】燃料被覆管１は、炭化ケイ素のマトリックスに炭化ケイ素の長繊維を複合化した長繊維強化炭化ケイ素材料で形成され、内外を隔てる壁部分５の肉厚Ｂが特定寸法であり、核燃料を収容する燃料被覆管本体２と、少なくとも炭化ケイ素を含む材料で形成され、内外を隔てる壁部分６の肉厚が特定寸法の１．２倍以上、２．５倍以下であり、燃料被覆管本体２の開口部を閉塞する端栓３とを備える。【選択図】図９

Description

本発明の実施形態は、長繊維強化炭化ケイ素材料で形成された容器における開口部の閉塞技術に関する。

セラミックス材料である炭化ケイ素で形成された部材は、高温環境において強度の低下が少なく、金属部材よりも硬度が高く、さらに、耐摩耗性、耐熱性、耐酸化性、耐腐食性、および軽量性などの特性が優れている。そのため、重電設備部品、航空機部品、自動車部品、電子機器、精密機械部品、または半導体装置などの部材として広い分野で用いられている。この炭化ケイ素部材の靱性を高めるために、炭化ケイ素のマトリックス（母材）に炭化ケイ素の長繊維（連続繊維）を複合化した長繊維強化炭化ケイ素材料が開発されている。

長繊維強化炭化ケイ素材料は、低温域から高温域まで優れた耐食性を有し、耐環境性に優れているので、固体、液体または気体を保存するための容器の材料として用いることが期待されている。例えば、核燃料を収容する燃料被覆管と、この燃料被覆管の端部の開口を閉塞する端栓とを、長繊維強化炭化ケイ素材料により形成しているものがある。

国際公開第２０１６／０８４１４６号

長繊維強化炭化ケイ素材料を用いている場合に、端栓のような中実の部材が、肉厚が薄い燃料被覆管に接合されていると、製造時または使用時の温度変化によって膨張したり収縮したりするときに、端栓部が割れ易くなるという課題がある。

本発明の実施形態は、このような事情を考慮してなされたもので、温度変化に対する耐性を向上させることができる長繊維強化炭化ケイ素材料で形成された容器における開口部の閉塞技術を提供することを目的とする。

本発明の実施形態に係る燃料被覆管は、炭化ケイ素のマトリックスに炭化ケイ素の長繊維を複合化した長繊維強化炭化ケイ素材料で形成され、内外を隔てる壁部分の肉厚が特定寸法であり、核燃料を収容する燃料被覆管本体と、少なくとも炭化ケイ素を含む材料で形成され、内外を隔てる壁部分の肉厚が前記特定寸法の１．２倍以上、２．５倍以下であり、前記燃料被覆管本体の開口部を閉塞する端栓と、を備える。

本発明の実施形態により、温度変化に対する耐性を向上させることができる長繊維強化炭化ケイ素材料で形成された容器における開口部の閉塞技術が提供される。

容器本体と蓋を示す斜視図。 実施例１の蓋で容器本体の開口部を閉塞した状態を示す断面図。 実施例２の蓋で容器本体の開口部を閉塞した状態を示す断面図。 実施例３の蓋で容器本体の開口部を閉塞した状態を示す断面図。 実施例４の蓋で容器本体の開口部を閉塞した状態を示す断面図。 比較例１の蓋で容器本体の開口部を閉塞した状態を示す断面図。 実施例５の蓋で容器本体の開口部を閉塞した状態を示す断面図。 実施例６の蓋で容器本体の開口部を閉塞した状態を示す断面図。 実施例７の蓋で容器本体の開口部を閉塞した状態を示す断面図。 比較例２の蓋で容器本体の開口部を閉塞した状態を示す断面図。 蓋で容器本体の開口部を閉塞する工程を示し、（Ａ）は閉塞前を示し、（Ｂ）は閉塞後を示す断面図。 容器における開口部の閉塞方法を示すフローチャート。 各実施例の試験結果を示す表。 変形例１の容器本体と蓋を示す斜視図。 変形例２の容器本体と蓋を示す斜視図。 熱衝撃試験の試験結果を示す表。

以下、本実施形態を添付図面に基づいて説明する。まず、本実施形態の容器および容器における開口部の閉塞方法について図１から図１３を用いて説明する。なお、図２から図１１は、理解を助けるために端面図として描いている。図１の符号１は、本実施形態の容器である。この容器１は、容器本体２と蓋３とを備える。

図１に示すように、容器本体２は、円筒形状を成す。本実施形態の容器１は、例えば、各種原子炉の核燃料を収容する燃料被覆管、溶融塩蓄熱材を封入するカプセル、またはコンテナなどに用いることができる。さらに、容器１は、各種廃棄物を封入するカプセルまたはコンテナなどに用いることができる。なお、核燃料以外の物質を容器１に収容しても良い。収容の対象となる物質は、固体、液体または気体のいずれの物質であっても良い。また、容器１は、原子力関連技術の他に、発電関連技術、軍事技術、航空宇宙技術、エレクトロニクス技術などの広い分野で用いることができる。

容器本体２の端部には、円形状の開口部４が設けられる。本実施形態では、容器本体２の形状を、一方の端部に開口部４が設けられ、他方の端部が閉塞された有底円筒形状として例示している。そして、一方の端部の開口部４を蓋３で閉塞する。なお、容器本体２は、その両方の端部に開口部４が設けられるものであっても良い。この場合には、それぞれの開口部４を蓋３で閉塞する。なお、容器本体２、蓋３およびネジ１１，１２のエッジ部（端部）は、応力集中の緩和のためＣ面取りまたはＲ加工が成されている。

容器本体２および蓋３は、炭化ケイ素のマトリックス（母材）に炭化ケイ素の長繊維を複合化した長繊維強化炭化ケイ素材料で形成される。このようにすれば、容器本体２および蓋３の靱性を高めることができる。特に、炭化ケイ素のみ（炭化ケイ素モノリシック材料）で部材を形成した場合には、き裂が発生したときに、脆性破壊が生じるおそれがある。そこで、長繊維強化炭化ケイ素材料で部材を形成することで、靱性が向上されるので、脆性破壊を抑制することができる。

長繊維強化炭化ケイ素を用いて容器本体２または蓋３を製造する際には、例えば、まず、直径が約１０μｍである炭化ケイ素の長繊維を５００～３０００本ほど束ねることによって繊維束（ヤーン）を形成する。そして、この繊維束の表面に界面材料を形成する。

その後、界面材料を形成した繊維束を用いて、筒形状の予備成形体（繊維プリフォーム）を形成する。この予備成形体は、フィラメントワインディング法またはブレーディング法で形成する。なお、予備成形体は、繊維束を二次元方向または三次元方向に配列することで形成される。その他にも、繊維束を織ることによって形成しても良い。

次に、予備成形体の内部にマトリックスを形成することによって、長繊維強化炭化ケイ素の容器本体２と蓋３とを完成させる。本実施形態では、化学気相蒸着法と化学気相浸透法との少なくともいずれかの方法を用いて容器本体２または蓋３を形成する。このようにすれば、容器本体２または蓋３の製造性を向上させることができる。

本実施形態では、例えば、化学的気相浸透（CVI；Chemical Vapor Infiltration）法を用いてマトリックスを形成する。このマトリックスの形成は、鋳込み成形法によって予備成形体の内部に粉末を充填した後に反応焼結を行うことで実行される。そして、必要に応じて、化学気相浸透法で形成したマトリックスの周囲を覆うように、化学気相蒸着法で緻密質な炭化ケイ素を被覆する。特に、容器本体２および蓋３の表面は、長繊維が露出しないように、緻密質な炭化ケイ素のマトリックスで覆われる。

この他にも、プリカーサ含浸焼成法（PIP法）でマトリックスの形成を行うことができる。このプリカーサ含浸焼成法では、例えば、セラミックス繊維で形成された予備成形体中にセラミックスプリカーサ（ポリカルボシランなど）を含浸させた後に焼成することを、複数回（例えば、６～７回）繰り返すことでマトリックスを形成する。

なお、プリカーサ含浸焼成法では、焼成による収縮などに起因して、マトリックスに微細なクラックが生ずる。このため、完成した容器１において、密着性および気密性を充分に確保するためには、プリカーサ含浸焼成法でなく、化学気相蒸着法または化学気相浸透法でマトリックスの形成を行う方が好ましい。また、シリコン溶浸法でマトリックスの形成を行っても良い。

容器本体２の形状が、筒形状を成し、長繊維強化炭化ケイ素を用いて形成されることで、低温域から高温域まで優れた耐食性を有し、耐環境性に優れる容器１とすることができる。

なお、筒形状の長さ方向をＸ方向とし、周方向をＹ方向とした場合に、予備成形体の繊維が延びる方向（強化・配置方向）は、ＸＹ面内であることが好ましい。仮に、Ｘ方向およびＹ方向のいずれにも直交する厚み方向（Ｚ方向）に繊維が延びる場合には、容器１の内面側に繊維の端部が露出してしまう可能性がある。この場合は、繊維が容器１の内容物に直接触れるようになるので、耐酸化性および耐腐食性の観点から好ましくない。そこで、本実施形態では、繊維が延びる方向をＸＹ面内にすることで、繊維が容器１の内容物に直接触れてしまうことを防止できる。

なお、蓋３は、炭化ケイ素モノリシック材料で形成しても良い。容器本体２は、容器１全体の形状を維持し、その強度を保持する必要があるため、長繊維強化炭化ケイ素材料で形成されることが好ましい。一方、蓋３などの補助的な部材は、容器１全体の強度を保持する必要がないので、炭化ケイ素モノリシック材料で形成されても良い。

次に、蓋３の実施例について図２から図５、図７から図９を用いて説明する。なお、図６および図１０を用いて比較例を示す。各例において、蓋３の形状および閉塞方法が異なっている。各図は、容器本体２の軸方向に直交する断面（端面）について図示している。

図２から図１０に示すように、容器本体２は、円筒形状の管状体である。各例において、容器本体２は、同一構成である。なお、容器本体２において、内外を隔てる壁部分５の肉厚Ｂは、容器本体２の周方向および長手方向のいずれの部分でも均一になっている。この容器本体２の肉厚Ｂを本実施形態の特定寸法とする。この容器本体２の壁部分５の肉厚Ｂの特定寸法は、容器１の用途および使用環境（例えば温度環境）などに応じて適宜設定される。つまり、この特定寸法は、容器１全体を設計する上で基準となる寸法である。

本実施形態の容器本体２の壁部分５の肉厚Ｂは、０.５ｍｍ以上、５.０ｍｍ以下であることが好ましい。さらに、蓋３において、内外を隔てる壁部分６の肉厚Ｌは、０.５ｍｍ以上、５.０ｍｍ以下であることが好ましい。

また、容器本体２の開口部４を蓋３により閉塞した状態で、容器本体２と蓋３が重なる部分７の隙間８が中間材９で封止される。この中間材９を用いることで物理的または化学的に封をすることができる。

本実施形態の中間材９は、シリケート系、またはフォスフェート系の金属アルコキシドを用いた無機接着剤と、ポリカルボシラン、ポリカルボシラザン、またはポリオルガノボロシラザンのセラミック前駆体ポリマーと、フェノール樹脂を用いたカーボン接着剤と、銀ろう、金ろう、白金ろう、パラジウムろう、りん銅ろう、またはニッケルろうの金属ろう材と、ガラス、シリコン、または金属酸化物の無機ろう材とのうちの少なくともいずれか１つを含むものである。なお、これらの材料の単体で中間材９を形成しても良いし、複数の材料を組み合せて中間材９を形成しても良い。この中間材９を容器本体２と蓋３が重なる部分７の隙間８に充填することで、容器本体２と蓋３との接合部分の密封性（封止性）と接合強度を向上させることができる。また、中間材９は、容器１の用途に応じて適宜選択される。

また、中間材９として、シリケート系、フォスフェート系の金属アルコキシドを含む無機接着剤を用いる場合には、封をする筒状の容器本体２および蓋３の間の両側、つまり蓋３で密閉される容器本体２と、この蓋３との双方の接合面に、ペースト状またはスラリー状の掲題接着剤を塗布し、乾燥後焼成する。この無機接着剤は、加水分解反応と同時に縮重合反応が始まることにより、基材と接着・接合される。このとき、焼成は、容器本体２および蓋３の全体を加熱しても良いし、封をする部分のみを局部的に加熱しても良い。局部的な加熱の場合には、容器本体２と蓋３の両方ともに均一な温度で加熱されるように調整する。

中間材９として、ポリカルボシラン、ポリカルボシラザン、ポリオルガノボロシラザンのセラミック前駆体ポリマーを用いる場合には、封をする筒状の容器本体２および蓋３の間の両側に、有機溶媒に溶解した前駆体ポリマーに炭化ケイ素質粒子を分散したスラリーを塗布し、乾燥後焼成させる。このセラミック前駆体ポリマーは、耐加水分解性に優れ、縮重合反応によりセラミックス化され、基材と接着・接合される。このとき、焼成は、不活性雰囲気中で容器本体２および蓋３の全体を加熱しても良いし、不活性雰囲気中で封をする部分のみを局部的に加熱しても良い。局部的な加熱の場合には、容器本体２と蓋３の両方ともに均一な温度で加熱されるように調整する。

中間材９として、フェノール樹脂を用いたカーボン接着剤の場合には、封をする筒状の容器本体２および蓋３の間の両側に、フェノール樹脂と黒鉛粉、コークス、ピッチなどを主成分とした、カーボン接着剤を塗布し、硬化・焼成により接着させる。このとき、焼成は、不活性雰囲気中で容器本体２および蓋３の全体を加熱しても良いし、不活性雰囲気中で封をする部分のみを局部的に加熱しても良い。局部的な加熱の場合には、容器本体２と蓋３の両方ともに均一な温度で加熱されるように調整する。

中間材９として、銀ろう、金ろう、白金ろう、パラジウムろう、りん銅ろう、ニッケルろうの金属ろう材の場合には、封をする筒状の容器本体２および蓋３の間の両側に、直接メタライズ法、または間接メタライズ法により、表面を金属ろう材に対する濡れ性を改質した後、粉末、ペースト状、箔、ワイヤなどの適切な形状の金属ろう材を配置し、加熱する。このとき、ろう付けは、不活性雰囲気中で容器本体２および蓋３の全体を加熱しても良いし、不活性雰囲気中で封をする部分のみを局部的に加熱しても良い。局部的な加熱の場合には、容器本体２と蓋３の両方ともに均一な温度で加熱されるように調整する。

中間材９として、ガラス、シリコン、金属酸化物の無機ろう材の場合には、封をする筒状の容器本体２および蓋３の間の両側に、粉末状、ベースト状、またはスラリー状の無機ろう材を配置し、加熱・溶融させる。このとき、ろう付けは、大気中または不活性雰囲気中で容器本体２および蓋３の全体を加熱しても良いし、大気中または不活性雰囲気中で封をする部分のみを局部的に加熱しても良い。局部的な加熱の場合には、容器本体２と蓋３の両方ともに均一な温度で加熱されるように調整する。

中間材９として、シリケート系、フォスフェート系の金属アルコキシドを用いた無機接着剤、および、ポリカルボシラン、ポリカルボシラザン、ポリオルガノボロシラザンのセラミック前駆体ポリマーを用いる場合には、炭化ケイ素の粉末を３０～６０ｗｔ％含有していることが好ましく、さらには３０～４０ｗｔ％含有していることがより好ましい。つまり、中間材９は、無機接着剤と前駆体ポリマーとを含むもの（主成分）を１００ｗｔ％とした場合に、さらに添加材として３０～６０ｗｔ％（より好ましくは３０～４０ｗｔ％）の炭化ケイ素を加えたものであっても良い。また、前駆体ポリマー（１００ｗｔ％）に対して、３０～６０ｗｔ％（より好ましくは３０～４０ｗｔ％）の炭化ケイ素を加えたものであっても良い。このように、炭化ケイ素の粉末を含有することにより、焼成による収縮などに起因して生じる、微細なクラックの発生を抑制することができる。また、この中間材９により、炭化ケイ素を含む材料で形成された容器本体２と蓋３との接合強度を向上させることができ、かつ容器本体２と蓋の密着性および気密性を充分に確保することが可能となる。

中間材９は、耐熱性、耐酸化性、耐環境性が要求される。容器１を用いて保管または保存の対象となる様々な固体、液体、または気体の物理的、化学的性質により、中間材９が適宜選択される。即ち、中間材９を用いて蓋３を物理的または化学的に容器本体２に接着・接合し、封をするプロセスにおいて、保管または保存の対象となる物質が、変化変質しないこと、中間材９と反応しないこと、容器１および蓋３と反応しないことが必須であり、これらの状況を鑑みて中間材９が適宜選択される。

各種の中間材９を物理的または化学的に接着・接合し、封をするプロセスにおいて、封をする部分を局部的に加熱し、物理的または化学的に接着・接合する方が、容器１の内部に収容されている物質に熱の影響を与えずに済むので、好ましい。局部的に加熱する方法としては、レーザによる加熱、ヒータによる加熱、赤外線ランプによる加熱、高周波誘導加熱、電磁誘導加熱などを用いる。そして、容器本体２と蓋３の両方ともに均一な温度になるように加熱されることが好ましい。また、均一な温度になるように加熱されることを実現するために、容器本体２および蓋３のサイズと形状を適宜選択する。

本実施形態では、容器本体２および蓋３の作製を行う際に、最初に複合材料を構成する予備成形体（プリフォーム）の形成を行う。この工程では、まず、直径が１２μｍである炭化ケイ素の長繊維（ハイニカロン（登録商標）タイプＳ、日本カーボン製）の表面に、カーボンをＣＶＤ法で被覆する。そして、その長繊維を５００本ほど束ねた繊維束（ヤーン）を用いて、フィラメントワインディング法によって、所定形状の予備成形体（厚みが１.０ｍｍ）を作製する。

次に、複合材料の予備成形体にマトリックスの形成を行う。この工程では、予備成形体を化学気相反応炉内のカーボンモールド内部にセットした後に、温度が１３００～１４００℃であって、圧力が４～１００ｋＰａである条件の下で、原料ガス（四塩化ケイ素ガス、プロパンガス、水素ガス）を反応炉の内部に導入する。これによって、炭化ケイ素を主成分とするマトリックスを予備成形体に形成し、厚みが１ｍｍである第１の複合材料を準備する。ここで、複合材料の予備成形体を構成する繊維の間に化学気相浸透法でマトリックスを形成するとともに、予備成形体の周囲をマトリックスが覆うように、化学気相蒸着法で炭化ケイ素マトリックスを形成する。

図２に示すように、実施例１の蓋３Ａは、平板形状を成す。この蓋３Ａは、その直径が容器本体２の直径と同一寸法を成す円盤である。この蓋３Ａにより容器本体２の端部の開口部４が閉塞される。なお、容器本体２の開口部４の周縁に中間材９が塗布された状態で蓋３Ａが取り付けられる。つまり、容器本体２と蓋３Ａとの間に、中間材９が設けられる。この中間材９により、容器本体２と蓋３Ａとが接合される。

蓋３Ａにおいて、内外を隔てる壁部分６の肉厚Ｌは、容器本体２の肉厚Ｂ（特定寸法）と同一寸法となっている。この壁部分６の肉厚Ｌは、全体に亘って均一になっている。なお、蓋３Ａの肉厚Ｌは、容器本体２の肉厚Ｂの１倍以上、３倍以下であれば良い。なお、この実施例１では、蓋３Ａが平板形状を成しているので、容器本体２と蓋３Ａが重なる部分がない。

なお、実施例１の蓋３Ａに、容器本体２の端部に嵌め合わせるための溝を形成しても良い。溝を形成する場合の作製工程の一例では、まず、ボロン－カーボン系の焼結助剤を用いた常圧焼結炭化ケイ素セラミックスの丸型平板を用意し、嵌め合わせの溝を形成する。そして、封をする側を覆うように、化学気相蒸着法で炭化ケイ素の薄膜を形成する。

図３に示すように、実施例２の蓋３Ｂは、容器本体２の端部の外周を覆う外栓形状（キャップ形状）を成す。この蓋３Ｂは、容器本体２の外径よりも若干大きい内径を有する有底円筒形状を成す。この蓋３Ｂにより容器本体２の端部が覆われることで開口部４が閉塞される。なお、容器本体２の開口部４を蓋３Ｂにより閉塞した状態で、容器本体２と蓋３Ｂが重なる部分７の隙間８が中間材９で封止される。この中間材９により、容器本体２と蓋３Ｂとが接合される。

蓋３Ｂにおいて、内外を隔てる壁部分６の肉厚Ｌは、容器本体２の肉厚Ｂ（特定寸法）と同一寸法となっている。この壁部分６の肉厚Ｌは、蓋３Ｂ全体に亘って均一になっている。なお、蓋３Ｂの肉厚Ｌは、容器本体２の肉厚Ｂの１倍以上、３倍以下であれば良い。

また、容器本体２の開口部４を蓋３Ｂにより閉塞した状態で、容器本体２と蓋３Ｂが重なる部分７の肉厚Ｑが、容器本体２の肉厚Ｂの（特定寸法）のほぼ２倍の寸法となっている。なお、この重なる部分７の肉厚Ｑは、容器本体２の肉厚Ｂの１倍以上、３倍以下であれば良い。

図４に示すように、実施例３の蓋３Ｃは、容器本体２の開口部４よりも内側に設けられる内栓形状を成す。この蓋３Ｃは、容器本体２の内径よりも若干小さい外径を有する有底円筒形状を成す。つまり、蓋３Ｃの中央部には、容器本体２の内方に向かって凹む中空部１０が形成されている。この蓋３Ｃが容器本体２の開口部４に嵌ることで、開口部４が閉塞される。なお、容器本体２の開口部４を蓋３Ｃにより閉塞した状態で、容器本体２と蓋３Ｃが重なる部分７の隙間８が中間材９で封止される。この中間材９により、容器本体２と蓋３Ｃとが接合される。また、蓋３Ｃが容器本体２の開口部４に嵌ることで、容器本体２の開口部４の封止性および機械的強度を向上させることができる。

蓋３Ｃにおいて、内外を隔てる壁部分６の肉厚Ｌは、容器本体２の肉厚Ｂ（特定寸法）と同一寸法となっている。この壁部分６の肉厚Ｌは、蓋３Ｃ全体に亘って均一になっている。なお、蓋３Ｃの肉厚Ｌは、容器本体２の肉厚Ｂの１倍以上、３倍以下であれば良い。

また、容器本体２の開口部４を蓋３Ｃにより閉塞した状態で、容器本体２と蓋３Ｃが重なる部分７の肉厚Ｑが、容器本体２の肉厚Ｂの（特定寸法）のほぼ２倍の寸法となっている。なお、この重なる部分７の肉厚Ｑは、容器本体２の肉厚Ｂの１倍以上、３倍以下であれば良い。

図５に示すように、実施例４の蓋３Ｄは、容器本体２の開口部４に嵌り込み、かつ開口部４の端部（周縁）を覆う中栓形状を成す。この蓋３Ｄは、容器本体２の内径よりも若干小さい外径を有する有底円筒形状を成す。つまり、蓋３Ｄの中央部には、容器本体２の内方に向かって凹む中空部１０が形成されている。この蓋３Ｄが容器本体２の開口部４に嵌ることで、開口部４が閉塞される。なお、容器本体２の開口部４を蓋３Ｄにより閉塞した状態で、容器本体２と蓋３Ｄが重なる部分７の隙間８が中間材９で封止される。この中間材９により、容器本体２と蓋３Ｄとが接合される。また、蓋３Ｄが容器本体２の開口部４に嵌ることで、容器本体２の開口部４の封止性および機械的強度を向上させることができる。

蓋３Ｄにおいて、内外を隔てる壁部分６の肉厚Ｌは、容器本体２の肉厚Ｂ（特定寸法）と同一寸法となっている。この壁部分６の肉厚Ｌは、蓋３Ｄ全体に亘って均一になっている。なお、蓋３Ｄの肉厚Ｌは、容器本体２の肉厚Ｂの１倍以上、３倍以下であれば良い。

また、容器本体２の開口部４を蓋３Ｄにより閉塞した状態で、容器本体２と蓋３Ｄが重なる部分７の肉厚Ｑが、容器本体２の肉厚Ｂの（特定寸法）のほぼ２倍の寸法となっている。なお、この重なる部分７の肉厚Ｑは、容器本体２の肉厚Ｂの１倍以上、３倍以下であれば良い。

図６に示すように、比較例１の蓋３Ｅは、容器本体２の開口部４に嵌り込み、かつ開口部４の端部（周縁）を覆い、かつ前述の中空部１０が形成されていない中実栓形状を成す。この蓋３Ｅが容器本体２の開口部４に嵌ることで、開口部４が閉塞される。なお、容器本体２の開口部４を蓋３Ｅにより閉塞した状態で、容器本体２と蓋３Ｅが重なる部分７の隙間８が中間材９で封止される。この中間材９により、容器本体２と蓋３Ｅとが接合される。また、蓋３Ｅが容器本体２の開口部４に嵌ることで、容器本体２の開口部４の封止性および機械的強度を向上させることができる。

蓋３Ｅにおいて、内外を隔てる壁部分６の肉厚Ｌは、容器本体２の肉厚Ｂ（特定寸法）のほぼ５倍の寸法となっている。また、容器本体２の開口部４を蓋３Ｅにより閉塞した状態で、容器本体２と蓋３Ｅが重なる部分７の肉厚Ｑが、容器本体２の肉厚Ｂの（特定寸法）のほぼ９倍の寸法となっている。

図７に示すように、実施例５の蓋３Ｆは、容器本体２の端部の外周を覆う外栓形状（キャップ形状）を成す。この蓋３Ｆは、容器本体２の外径よりも若干大きい内径を有する有底円筒形状を成す。また、容器本体２および蓋３Ｆにおいて、容器本体２と蓋３Ｆが重なる部分７の対向面には、ネジ１１，１２が形成される。そして、蓋３Ｆが容器本体２の端部に螺合されることで、開口部４が閉塞される。なお、容器本体２の開口部４を蓋３Ｆにより閉塞した状態で、容器本体２と蓋３Ｆが重なる部分７の隙間８が中間材９で封止される。また、蓋３Ｆが容器本体２の開口部４に螺合されることで、容器本体２の開口部４の封止性および機械的強度を向上させることができる。なお、以下に説明する図８から図１１も同様であるが、ネジ１１，１２のエッジ部（端部）は、応力集中の緩和のためＣ面取りまたはＲ加工が成されている。

蓋３Ｆにおいて、内外を隔てる壁部分６の肉厚Ｌは、容器本体２の肉厚Ｂ（特定寸法）と同一寸法となっている。この壁部分６の肉厚Ｌは、蓋３Ｆ全体に亘って均一になっている。なお、蓋３Ｆの肉厚Ｌは、容器本体２の肉厚Ｂの１倍以上、３倍以下であれば良い。

また、容器本体２の開口部４を蓋３Ｆにより閉塞した状態で、容器本体２と蓋３Ｆが重なる部分７の肉厚Ｑが、容器本体２の肉厚Ｂの（特定寸法）のほぼ２倍の寸法となっている。なお、この重なる部分７の肉厚Ｑは、容器本体２の肉厚Ｂの１倍以上、３倍以下であれば良い。

図８に示すように、実施例６の蓋３Ｇは、容器本体２の開口部４よりも内側に設けられる内栓形状を成す。この蓋３Ｇは、容器本体２の内径よりも若干小さい外径を有する有底円筒形状を成す。つまり、蓋３Ｇの中央部には、容器本体２の内方に向かって凹む中空部１０が形成されている。また、容器本体２および蓋３Ｇにおいて、容器本体２と蓋３Ｇが重なる部分７の対向面には、ネジ１１，１２が形成される。そして、蓋３Ｇが容器本体２の端部に螺合されることで、開口部４が閉塞される。なお、容器本体２の開口部４を蓋３Ｇにより閉塞した状態で、容器本体２と蓋３Ｇが重なる部分７の隙間８が中間材９で封止される。また、蓋３Ｇが容器本体２の開口部４に螺合されることで、容器本体２の開口部４の封止性および機械的強度を向上させることができる。

蓋３Ｇにおいて、内外を隔てる壁部分６の肉厚Ｌは、容器本体２の肉厚Ｂ（特定寸法）と同一寸法となっている。この壁部分６の肉厚Ｌは、蓋３Ｇ全体に亘って均一になっている。なお、蓋３Ｇの肉厚Ｌは、容器本体２の肉厚Ｂの１倍以上、３倍以下であれば良い。

また、容器本体２の開口部４を蓋３Ｇにより閉塞した状態で、容器本体２と蓋３Ｇが重なる部分７の肉厚Ｑが、容器本体２の肉厚Ｂの（特定寸法）のほぼ２倍の寸法となっている。なお、この重なる部分７の肉厚Ｑは、容器本体２の肉厚Ｂの１倍以上、３倍以下であれば良い。

図９に示すように、実施例７の蓋３Ｈは、容器本体２の開口部４に嵌り込み、かつ開口部４の端部（周縁）を覆う中栓形状を成す。この蓋３Ｈは、容器本体２の内径よりも若干小さい外径を有する有底円筒形状を成す。つまり、蓋３Ｈの中央部には、容器本体２の内方に向かって凹む中空部１０が形成されている。また、容器本体２および蓋３Ｈにおいて、容器本体２と蓋３Ｈが重なる部分７の対向面には、ネジ１１，１２が形成される。そして、蓋３Ｈが容器本体２の端部に螺合されることで、開口部４が閉塞される。なお、容器本体２の開口部４を蓋３Ｈにより閉塞した状態で、容器本体２と蓋３Ｈが重なる部分７の隙間８が中間材９で封止される。また、蓋３Ｈが容器本体２の開口部４に螺合されることで、容器本体２の開口部４の封止性および機械的強度を向上させることができる。

蓋３Ｈにおいて、内外を隔てる壁部分６の肉厚Ｌは、容器本体２の肉厚Ｂ（特定寸法）と同一寸法となっている。この壁部分６の肉厚Ｌは、蓋３Ｈ全体に亘って均一になっている。なお、蓋３Ｈの肉厚Ｌは、容器本体２の肉厚Ｂの１倍以上、３倍以下であれば良い。

また、容器本体２の開口部４を蓋３Ｈにより閉塞した状態で、容器本体２と蓋３Ｈが重なる部分７の肉厚Ｑが、容器本体２の肉厚Ｂの（特定寸法）のほぼ２倍の寸法となっている。なお、この重なる部分７の肉厚Ｑは、容器本体２の肉厚Ｂの１倍以上、３倍以下であれば良い。

なお、実施例４の蓋３Ｄ（図５参照）および実施例７の蓋３Ｈ（図９参照）では、容器本体２の開口部４の端部（周縁）を覆っている。このようにすることで、容器本体２の端部を保護することができる。例えば、長尺の容器本体２を作製するときには、まず、必要な寸法よりも長い容器本体２を形成する。そして、その端部を切断して長手方向の寸法を調整する。つまり、容器本体２の端部（開口部４の周縁の面）には、長繊維が外部に露出される。この端部を蓋３で覆うことで、長繊維の露出を防止することができる。

図１０に示すように、比較例２の蓋３Ｋは、容器本体２の開口部４に嵌り込み、かつ開口部４の端部（周縁）を覆い、かつ前述の中空部１０が形成されていない中実栓形状を成す。また、容器本体２および蓋３Ｋにおいて、容器本体２と蓋３Ｋが重なる部分７の対向面には、ネジ１１，１２が形成される。そして、蓋３Ｋが容器本体２の端部に螺合されることで、開口部４が閉塞される。なお、容器本体２の開口部４を蓋３Ｋにより閉塞した状態で、容器本体２と蓋３Ｋが重なる部分７の隙間８が中間材９で封止される。また、蓋３Ｋが容器本体２の開口部４に嵌ることで、容器本体２の開口部４の封止性および機械的強度を向上させることができる。

蓋３Ｋにおいて、内外を隔てる壁部分６の肉厚Ｌは、容器本体２の肉厚Ｂ（特定寸法）のほぼ５倍の寸法となっている。また、容器本体２の開口部４を蓋３Ｋにより閉塞した状態で、容器本体２と蓋３Ｋが重なる部分７の肉厚Ｑが、容器本体２の肉厚Ｂの（特定寸法）のほぼ９倍の寸法となっている。

なお、比較例１および比較例２の蓋３Ｅ，３Ｋは、実施例１から実施例７の蓋３と比較して、体積および質量が大きくなっている。そのため、温度変化によってクラックが生じ易くなっている。

本実施形態では、容器本体２の開口部４を蓋３により閉塞した状態で、容器本体２と蓋３が重なる部分７の肉厚Ｑが、容器本体２の肉厚Ｂ（特定寸法）の１倍以上、３倍以下であれば良い。このようにすれば、容器本体２と蓋３が重なる部分７が温度変化によって膨張したり収縮したりするときに、その膨張率または収縮率が容器本体２の壁部分５と近似するようになるので、容器本体２と蓋３が重なる部分７の温度変化に対する耐性を向上させることができる。

なお、容器本体２において蓋３と重なる部分の肉厚が、他の部分の肉厚の０.５倍以上、２倍以下であれば良い。また、蓋３において容器本体２と重なる部分の肉厚が、他の部分の肉厚の０.５倍以上、２倍以下であれば良い。

なお、前述の各例において、蓋３の壁部分６の肉厚Ｌは、容器本体２の壁部分５の肉厚Ｂの１．２倍以上、２．５倍以下であっても良い。さらに、容器本体２の開口部４が蓋３で閉塞された状態で、容器本体２と蓋３が重なる部分７の肉厚Ｑが、容器本体２の肉厚Ｂ（特定寸法）の１．２倍以上、２．５倍以下であっても良い。

容器本体２と蓋３が重なる部分７の肉厚Ｑが、前述の範囲の下限値よりも薄い場合には、容器１の機械的特性、耐熱性、耐酸化性、耐環境性が不充分になる場合がある。これに対して、前述の範囲の上限値よりも厚い場合には、製造性が悪くなり、その結果、容器１の内部の気孔率が上がり、強度や熱伝導率が低下してしまうなどの機械的・熱的特性低下を招き、機械的特性または耐環境性が不充分になる場合がある。本実施形態では、このような課題を解決することができる。

また、蓋３で封をする場合も、蓋３の壁部分６の肉厚Ｌを、容器本体２の壁部分５の肉厚Ｂに近いものとし、かつ容器本体２と蓋３が重なる部分７の肉厚Ｑも、容器１全体として均質な厚みになるように調整することで、高温環境においても、容器１の比熱、熱膨張、熱伝導率等の温度による変化を回避することができる。

本実施形態では、容器本体２と蓋３のそれぞれにネジ１１，１２が形成され、蓋３が容器本体２に螺合されることで、容器本体２と蓋３との接合強度を向上させることができる。

図１１は、蓋３で容器本体２の開口部４を閉塞する工程の一例を示す。なお、中間材９として、金属ろう材を例示する。図１１（Ａ）に示すように、本実施形態では、容器本体２と蓋３が重なる部分７の対向面にネジ１１，１２がそれぞれ形成される。

図１１（Ｂ）に示すように、中間材９として金属ろう材を用いる場合には、容器本体２と蓋３が重なる部分７の対向面において、所定範囲Ｅに予めメタライズが施される。このメタライズは、容器本体２と蓋３の両方に施される。なお、メタライズは、直接メタライズ法または間接メタライズ法のいずれであっても良い。このメタライズにより対向面の表面の金属ろう材に対する濡れ性が改質される。

次に、蓋３を容器本体２の端部に螺合させるときに、容器本体２と蓋３が重なる部分７の隙間８にワイヤ状の中間材９を配置する。そして、容器本体２と蓋３を加熱する。この加熱によりワイヤ状の中間材９が溶融される。

この溶けた中間材９は、毛細管現象によって隙間８に中間材９が進入される（図９参照）。なお、この中間材９は、メタライズが施された範囲Ｅに進入し、この範囲Ｅに留まるようになる。このように、容器本体２と蓋３が重なる部分７の隙間８に中間材９が配置される。このようにすれば、中間材９の進入範囲Ｅを予めメタライズにより設定することができる。そのため、中間材９が不必要な部分に広がることがない。その後に、容器本体２と蓋３を冷却することで、中間材９が固化される。

なお、中間材９として、活性銀ろうを用いても良い。例えば、容器本体２と蓋３の隙間８の両側に、ネジ加工を施した後に、ペースト状の活性銀ろうを塗布する。次に、容器本体２と蓋３の両方を７８０～８００℃の温度で均一に加熱する。さらに、この加熱をガスシールドしながら、セラミックヒータを用いて加熱を行うようにする。

また、中間材９として、ニッケルろうを用いても良い。例えば、容器本体２と蓋３の隙間８の両側に、ネジ加工を施した後に、蒸着法でチタン、ニッケル、クロムのうち少なくともいずれか１つを含む膜を形成する。なお、これらの材料の単体で膜を形成しても良いし、複数の材料を組合せて形成しても良い。次に、シート状のニッケルろうを配置する。次に、容器本体２と蓋３の両方を９２５～１０１０℃の温度で均一に加熱する。さらに、この加熱をガスシールドしながら、セラミックヒータを用いて加熱を行うようにする。

次に、容器１における開口部４の閉塞方法について図１２のフローチャートを用いて説明する。なお、以下のフローチャートの各ステップの説明にて、例えば「ステップＳ１１」と記載する箇所を「Ｓ１１」と略記する。

図１２に示すように、まず、容器１の用途および使用環境などに応じて容器本体２の壁部分５の肉厚Ｂの特定寸法を決定する。そして、容器本体２を長繊維強化炭化ケイ素材料で形成する（Ｓ１１）。次に、特定寸法に基づいて蓋３の壁部分６の肉厚Ｌを決定する。そして、蓋３を長繊維強化炭化ケイ素材料で形成する（Ｓ１２）。次に、中間材９として金属ろう材を用いる場合において、容器本体２と蓋３が重なる部分７の中間材９の進入範囲Ｅに予めメタライズを施す（Ｓ１３）。なお、金属ろう材を用いる場合以外は中間材９の進入範囲Ｅに予めメタライズを施さなくとも良い。その場合は、このメタライズ施工工程（Ｓ１３）は省略されても良い。

次に、容器本体２と蓋３が重なる部分７の隙間８の近傍に中間材９を配置する（Ｓ１４）。次に、蓋３で容器本体２の開口部４を閉塞する（Ｓ１５）。次に、容器本体２と蓋３を加熱して中間材９を溶し、この溶けた中間材９を毛細管現象によって、容器本体２と蓋３が重なる部分７の隙間８に進入させる（Ｓ１６）。次に、容器本体２と蓋３を冷却して中間材９を固化させて（Ｓ１７）、処理を終了する。

各実施例および各比較例の各サンプルを作製し、接合強度試験と、密封性試験と、耐環境性試験とを行った。図１３に示す表では、各実施例および各比較例に対応付けて、蓋３の形状、ネジ１１，１２の有無、中間材９の有無、容器本体２と蓋３との接合強度（機械的特性）、容器１の密封性、容器１の耐環境性の試験結果を記載している。なお、図１３に示す試験結果は一例である。

この試験では、前述の実施例１～７、比較例１～２に加えて、外栓形状の蓋３Ｆで容器本体２に螺合されるが中間材９を用いていない実施例８（図示略）と、内栓形状の蓋３Ｇで容器本体２に螺合されるが中間材９を用いていない実施例９（図示略）と、中栓形状の蓋３Ｈで容器本体２に螺合されるが中間材９を用いていない実施例１０（図示略）と、中実栓形状の蓋３Ｋで容器本体２に螺合されるが中間材９を用いていない比較例３（図示略）とを含めて試験を行った。

なお、耐環境性とは、温度変化に対する耐性を示す。この耐環境性試験として、過熱水蒸気試験を行った。過熱水蒸気試験については、オートクレーブを用いて、温度が３６０℃、水蒸気圧が０.２ＭＰａ、保持時間が１週間の試験条件で行った。試験方法は、ＪＩＳに準拠している。

また、容器本体２と蓋３との接合強度の試験は、室温で引張強度試験を実施することで測定を行い、この測定値を所定の閾値と比較して接合強度の良し悪しを判定している。なお、耐環境性の良し悪しの判定は、クラックの発生の有無に基づいている。

この試験結果に示すように、実施例５～７の蓋３を用いた容器１では、接合強度、密封性、耐環境性のいずれにおいても良好な結果となった。これに対して、比較例１～３の蓋３を用いた容器１では、耐環境性において不良な結果となった。これら比較例１～３の蓋３では、温度変化に耐えられず、クラックが発生してしまう結果となった。

また、比較例１～３に示す蓋３の例のように、蓋３において、内外を隔てる壁部分６の肉厚Ｌ（図６および図１０参照）を、容器本体２の肉厚Ｂ（特定寸法）の４倍以上の寸法（３倍（２．５倍）を超える寸法）にすると、温度変化に耐えられず、クラックが発生してしまうことが分かった。また、容器本体２の開口部４を蓋３により閉塞した状態で、容器本体２と蓋３が重なる部分７の肉厚Ｑ（図６および図１０参照）を、容器本体２の肉厚Ｂの（特定寸法）の４倍以上（３倍（２．５倍）を超える寸法）の寸法にすると、温度変化に耐えられず、クラックが発生してしまうことが分かった。なお、蓋３の壁部分６の肉厚Ｌおよび容器本体２と蓋３が重なる部分７の肉厚Ｑを、容器本体２の肉厚Ｂの（特定寸法）の１倍（１．２倍）未満にしてしまうと、容器１が想定している用途に必要な強度が保てなくなる。本実施形態では、このような課題を解決することができる。

図１６に示す表では、試験体の熱衝撃試験を行った試験結果を記載している。この試験では、容器本体２に対する蓋３の厚みが異なる複数種類の試験体を作製した。この試験では、それぞれの試験体を５００℃で加熱した後、この温度を保持した状態で水中に投下した。そして、蛍光探傷試験で試験体にクラックが発生したか否かの検査を実施した。なお、この検査の結果、クラックが無いことが判明した試験体については、ヘリウムリーク試験を追加で行い、その気密性を評価した。なお、本実施形態の実施例６（図８参照）の形状の容器を試験体として用いている。

試験体１は、蓋３の壁部分６の肉厚Ｌを容器本体２の肉厚Ｂの０.５倍としたものである。試験体２は、蓋３の壁部分６の肉厚Ｌを容器本体２の肉厚Ｂの１倍としたものである。試験体３は、蓋３の壁部分６の肉厚Ｌを容器本体２の肉厚Ｂの２倍としたものである。試験体４は、蓋３の壁部分６の肉厚Ｌを容器本体２の肉厚Ｂの３倍としたものである。試験体５は、蓋３の壁部分６の肉厚Ｌを容器本体２の肉厚Ｂの４倍としたものである。試験体６は、蓋３の壁部分６の肉厚Ｌを容器本体２の肉厚Ｂの５倍としたものである。

熱衝撃試験を行った結果、試験体６には、クラックが生じた。そして、クラックが無い試験体１～５については、ヘリウムリーク試験を追加で行った。ここで、リーク量を検出する検出装置の検出限界値である１×１０^－９Ｐａ ｍ^３／ｓを検出限界値として、リーク量が検出限界値以下の試験体を合格とし、リークが検出された試験体を不合格と判定した。合格基準に適合したものは、試験体２～試験体４であった。この試験結果から、蓋３の壁部分６の肉厚Ｌは、容器本体２の肉厚Ｂの１倍以上、３倍以下であることが好ましいことが確認できた。

なお、本実施形態の実施例２から実施例５および実施例７の形状の容器についても、試験体を作製し、前述と同様に熱衝撃試験とヘリウムリーク試験を行った。その結果、蓋３の壁部分６の肉厚Ｌは、容器本体２の肉厚Ｂの１倍以上、３倍以下であることが好ましいことが確認できた。

なお、前述の実施形態では、容器本体２の形状を円筒形状として説明したが、容器本体２の形状は、その他の形状であっても良い。例えば、図１４の変形例１の容器１Ｌに示すように、容器本体２Ｌが角筒形状を成しても良い。そして、この容器本体２Ｌの端部の開口部４Ｌが、平板形状を成す蓋３Ｌにより閉塞される。

変形例１の蓋３Ｌは、平面視で四角形状を成し、容器本体２Ｌの端部の形状と同一形状に形成される。なお、開口部４Ｌの形状も四角形状を成す。また、蓋３Ｌ（壁部分）の肉厚は、容器本体２Ｌの肉厚（特定寸法）と同一寸法となっている。この蓋３Ｌの肉厚は、全体に亘って均一になっている。なお、蓋３Ｌの肉厚は、容器本体２Ｌの壁部分の肉厚の１倍以上、３倍以下であれば良い。なお、容器本体２Ｌの開口部４Ｌの周縁に中間材が塗布された状態で蓋３Ｌが取り付けられる。つまり、この中間材により、容器本体２Ｌと蓋３Ｌとが接合される。さらに、平面視において、容器本体２Ｌの４つの角部を湾曲形状に形成しても良い。このようにすれば、容器１Ｌの機械的強度および耐環境性が向上される。

また、角筒形状の容器本体２Ｍにおいて、その開口部４Ｍに蓋３Ｍを螺合させても良い。例えば、図１５の変形例２の容器１Ｍに示すように、容器本体２Ｍの四角形状を成す端部の中央部分に、円形状を成す開口部４Ｍを形成しても良い。この容器本体２Ｍの端部の開口部４Ｍが、中栓形状を成す蓋３Ｍにより閉塞される。

変形例２の蓋３Ｍは、平面視で四角形状を成し、容器本体２Ｍの開口部４Ｍに嵌る円筒形状の部分１３を有する。この部分１３の外周面には、中間材（図示せず）が配置される。この蓋３Ｍが容器本体２Ｍの開口部４Ｍに螺合される。なお、蓋３Ｍの中央部には、容器本体２Ｍの内方に向かって凹む中空部１０が形成されている。

変形例２の容器本体２Ｍでは、開口部４Ｍの周縁の肉厚が一定ではない。この場合において、特定寸法は、開口部４Ｍの周縁において最も薄い部分の肉厚の寸法とする。そして、蓋３Ｍにおいて、内外を隔てる壁部分の肉厚は、特定寸法と同一寸法となっている。なお、蓋３Ｍの壁部分の肉厚は、全体に亘って均一になっている。この蓋３Ｍの壁部分の肉厚は、容器本体２Ｍの肉厚の１倍以上、３倍以下であれば良い。

なお、特定寸法を開口部４Ｍの周縁において最も薄い部分の肉厚としているが、その他の肉厚を特定寸法として規定しても良い。例えば、容器本体２Ｍの開口部４Ｍの周縁において最も厚い部分の肉厚を特定寸法としても良い。また、容器本体２Ｍの開口部４Ｍの周縁の平均の肉厚を特定寸法としても良い。

なお、前述のいずれか１の実施例（変形例）において適用された構成を他の実施例（変形例）に適用しても良いし、各実施例（変形例）において適用された構成を組み合わせても良い。

なお、本実施形態の蓋３とは、容器本体２の開口部４を閉塞した状態において、容器本体２の内面の面積よりも小さい内面の面積を有する部材のことである。また、容器本体２の開口部４を閉塞した状態において、蓋３の内面の面積は、容器本体２の内面の面積の半分以下であれば良い。また、１つの容器本体２に設けられた複数の開口部４を複数の蓋３で閉塞する場合において、それぞれの蓋３の内面の面積は、容器本体２の内面の面積の半分以下であれば良い。

なお、本実施形態の蓋３の形状は、筒形状に限らず、箱状であっても良いし、球形状であっても良いし、その他の形状であっても良い。

なお、容器本体２の壁部分５の肉厚Ｂは、全体に亘って均一になっているものに限らず、不均一なものであっても良い。容器本体２の壁部分５の肉厚Ｂが不均一である場合は、最も薄い部分の肉厚を特定寸法としても良いし、最も厚い部分の肉厚を特定寸法としても良いし、容器本体２の壁部分５の肉厚Ｂの平均値を特定寸法としても良い。

なお、蓋３の壁部分６の肉厚Ｌは、全体に亘って均一になっているものに限らず、不均一なものであっても良い。蓋３の壁部分６の肉厚Ｌが不均一である場合は、最も薄い部分の肉厚が、特定寸法の１倍以上、３倍以下であれば良い。また、最も厚い部分の肉厚が、特定寸法の１倍以上、３倍以下であれば良い。また、蓋３の壁部分６の肉厚Ｌの平均値が、特定寸法の１倍以上、３倍以下であれば良い。

以上説明した実施形態によれば、少なくとも炭化ケイ素を含む材料で形成され、内外を隔てる壁部分の肉厚が特定寸法の１倍以上、３倍以下であり、容器本体の開口部を閉塞する蓋を備えることにより、温度変化に対する耐性を向上させることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１（１Ｌ，１Ｍ）…容器、２（２Ｌ，２Ｍ）…容器本体、３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ，３Ｅ，３Ｆ，３Ｇ，３Ｈ，３Ｋ，３Ｌ，３Ｍ）…蓋、４（４Ｌ，４Ｍ）…開口部、５…容器本体の壁部分、６…蓋の壁部分、７…重なる部分、８…隙間、９…中間材、１０…中空部、１３…円筒形状の部分、Ｂ…容器本体の壁部分の肉厚、Ｅ…進入範囲、Ｌ…蓋の壁部分の肉厚、Ｑ…重なる部分の肉厚。

Claims (14)

1. 炭化ケイ素のマトリックスに炭化ケイ素の長繊維を複合化した長繊維強化炭化ケイ素材料で形成され、内外を隔てる壁部分の肉厚が特定寸法であり、核燃料を収容する燃料被覆管本体と、
   少なくとも炭化ケイ素を含む材料で形成され、内外を隔てる壁部分の肉厚が前記特定寸法の１．２倍以上、２．５倍以下であり、前記燃料被覆管本体の開口部を閉塞する端栓と、
   を備える、
   燃料被覆管。
2. 前記開口部を前記端栓により閉塞した状態で前記燃料被覆管本体と前記端栓が重なる部分の肉厚が、前記特定寸法の１．２倍以上、２．５倍以下である、
   請求項１に記載の燃料被覆管。
3. 前記燃料被覆管本体と前記端栓のそれぞれにネジが形成され、前記端栓が前記燃料被覆管本体に螺合される、
   請求項１または請求項２に記載の燃料被覆管。
4. 前記開口部を前記端栓により閉塞した状態で前記燃料被覆管本体と前記端栓が重なる部分の隙間が中間材で封止される、
   請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の燃料被覆管。
5. 前記燃料被覆管本体と前記端栓が重なる部分の対向面にメタライズが施され、このメタライズが施された範囲に、前記開口部を前記端栓により閉塞した状態で前記燃料被覆管本体と前記端栓が重なる部分の隙間を封止する金属ろう材の中間材が進入される、
   請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の燃料被覆管。
6. 前記燃料被覆管本体の形状が、筒形状を成し、前記燃料被覆管本体の片方の端部または両方の端部に設けられた前記開口部が前記端栓で閉塞される、
   請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の燃料被覆管。
7. 前記端栓の形状が、前記燃料被覆管本体の端部の外周を覆う外栓形状と、前記開口部よりも内側に設けられる内栓形状と、前記開口部に嵌り込むとともに前記開口部の端部を覆う中栓形状と、のうちの少なくともいずれか１つである、
   請求項６に記載の燃料被覆管。
8. 前記開口部を前記端栓により閉塞した状態で前記燃料被覆管本体と前記端栓が重なる部分の隙間を封止する中間材は、
   シリケート系、またはフォスフェート系の金属アルコキシドを用いた無機接着剤と、
   ポリカルボシラン、ポリカルボシラザン、またはポリオルガノボロシラザンのセラミック前駆体ポリマーと、
   フェノール樹脂を用いたカーボン接着剤と、
   銀ろう、金ろう、白金ろう、パラジウムろう、りん銅ろう、またはニッケルろうの金属ろう材と、
   ガラス、シリコン、または金属酸化物の無機ろう材と、
   のうちの少なくともいずれか１つを含む、
   請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の燃料被覆管。
9. 前記開口部を前記端栓により閉塞した状態で前記燃料被覆管本体と前記端栓が重なる部分の隙間を封止する中間材は、
   シリケート系、またはフォスフェート系の金属アルコキシドを用いた無機接着剤と、
   ポリカルボシラン、ポリカルボシラザン、またはポリオルガノボロシラザンのセラミック前駆体ポリマーと、
   ３０～６０ｗｔ％の炭化ケイ素の添加材と、
   を含む、
   請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の燃料被覆管。
10. 前記端栓が、炭化ケイ素のマトリックスに炭化ケイ素の長繊維を複合化した長繊維強化炭化ケイ素材料で形成される、
    請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の燃料被覆管。
11. 内外を隔てる壁部分の肉厚が特定寸法であり、核燃料を収容する燃料被覆管本体を、炭化ケイ素のマトリックスに炭化ケイ素の長繊維を複合化した長繊維強化炭化ケイ素材料で形成するステップと、
    内外を隔てる壁部分の肉厚が前記特定寸法の１．２倍以上、２．５倍以下である端栓を、少なくとも炭化ケイ素を含む材料で形成するステップと、
    前記端栓で前記燃料被覆管本体の開口部を閉塞するステップと、
    を含む、
    燃料被覆管における開口部の閉塞方法。
12. 前記燃料被覆管本体と前記端栓が重なる部分の隙間の近傍に中間材を配置するステップと、
    前記中間材を溶かして毛細管現象によって前記隙間に前記中間材を進入させるステップと、
    を含む請求項１１に記載の燃料被覆管における開口部の閉塞方法。
13. 前記燃料被覆管本体と前記端栓が重なる部分の隙間を封止する金属ろう材の中間材の進入範囲に予めメタライズを施すステップを含む、
    請求項１１または請求項１２に記載の燃料被覆管における開口部の閉塞方法。
14. 化学気相蒸着法と化学気相浸透法との少なくともいずれかの方法を用いて前記燃料被覆管本体または前記端栓を形成する、
    請求項１１から請求項１３のいずれか１項に記載の燃料被覆管における開口部の閉塞方法。

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