JPS60117178A - 核熱高温ガス炉用黒鉛構造材料 - Google Patents
核熱高温ガス炉用黒鉛構造材料Info
- Publication number
- JPS60117178A JPS60117178A JP58226100A JP22610083A JPS60117178A JP S60117178 A JPS60117178 A JP S60117178A JP 58226100 A JP58226100 A JP 58226100A JP 22610083 A JP22610083 A JP 22610083A JP S60117178 A JPS60117178 A JP S60117178A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature gas
- graphite
- gas reactor
- silicon carbide
- thermal high
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は核分裂連鎖反応を制御維持させる核熱利用原
子炉の特に高温ガス炉に使用される黒鉛構造材料の改良
にかかるものである。
子炉の特に高温ガス炉に使用される黒鉛構造材料の改良
にかかるものである。
核分裂連鎖反応を制御維持しつつ核熱エネルギーを有効
利用することは石油代替エネルギー源として各国で研究
が進めらｎている。すでに軽水炉、高蓮炉などが実用化
さｎているが、こｎらは一次冷却材の出口温度が３００
Ｃ〜５０００程度のもので笑用的には発電用として利用
できるにすぎない。この−次冷却材の出口温度を例えば
１０００Ｃに迄高めることができｎば熱の直接利用が可
能となり、その応用分野が著しく広くなる。現在注目さ
れている用途はアスファルトの還元ガス化１石炭のカス
化や液化、水の分解による水素製遣欧どがあり、従来の
低湿の原芋炉では不可能であった利用面が開ける。
利用することは石油代替エネルギー源として各国で研究
が進めらｎている。すでに軽水炉、高蓮炉などが実用化
さｎているが、こｎらは一次冷却材の出口温度が３００
Ｃ〜５０００程度のもので笑用的には発電用として利用
できるにすぎない。この−次冷却材の出口温度を例えば
１０００Ｃに迄高めることができｎば熱の直接利用が可
能となり、その応用分野が著しく広くなる。現在注目さ
れている用途はアスファルトの還元ガス化１石炭のカス
化や液化、水の分解による水素製遣欧どがあり、従来の
低湿の原芋炉では不可能であった利用面が開ける。
しかし高温ガス炉は地震等による破損事故に対する対応
が□未だ万全なものとなっていないため実用化に至って
いない。耐震性構造や゛その他解決すべき課題鉱条いが
、この発明は、高温ガス炉の圧力容器内で使用さｎる黒
鉛構造材料の改良に関するものである。黒鉛は１００Ｏ
Ｃにおいても充分な耐熱性があり、中性子吸収能、化学
的安定性などの点で高温ガス炉においては必須の材料で
ある０しかしながら、３００１：”以上では突気によっ
て容易に酸化されるため、仮に地震等によりヘリウム冷
却材の配管系が破断するなどの事故を起すと圧力容器内
に空気が侵入し黒鉛を酸化させる。その結果、構造材と
しての機能維持ができなくなり最悪の場合には核分裂連
鎖反応の制御維持ができなくなり、ついには多量の放射
性物質を原子炉設置地域周辺に分散させるような重大事
故となる。
が□未だ万全なものとなっていないため実用化に至って
いない。耐震性構造や゛その他解決すべき課題鉱条いが
、この発明は、高温ガス炉の圧力容器内で使用さｎる黒
鉛構造材料の改良に関するものである。黒鉛は１００Ｏ
Ｃにおいても充分な耐熱性があり、中性子吸収能、化学
的安定性などの点で高温ガス炉においては必須の材料で
ある０しかしながら、３００１：”以上では突気によっ
て容易に酸化されるため、仮に地震等によりヘリウム冷
却材の配管系が破断するなどの事故を起すと圧力容器内
に空気が侵入し黒鉛を酸化させる。その結果、構造材と
しての機能維持ができなくなり最悪の場合には核分裂連
鎖反応の制御維持ができなくなり、ついには多量の放射
性物質を原子炉設置地域周辺に分散させるような重大事
故となる。
このような事故を想定して、従来は黒鉛が酸化しないよ
うに、圧力容器全体を瞬時に輩累ガスで包囲して原子炉
の冷却を待つことができるように特殊な窒素ガス注入装
置が設置さｎていた。しかるに、この畳素ガス注入装置
は瞬時に大量のカスを注入しなければならず、その作動
の安定性が必ずしも信頼さ扛ておらず、しかもその設備
費用、維持管理費用が膨大であるため実用化が進んでい
ない。
うに、圧力容器全体を瞬時に輩累ガスで包囲して原子炉
の冷却を待つことができるように特殊な窒素ガス注入装
置が設置さｎていた。しかるに、この畳素ガス注入装置
は瞬時に大量のカスを注入しなければならず、その作動
の安定性が必ずしも信頼さ扛ておらず、しかもその設備
費用、維持管理費用が膨大であるため実用化が進んでい
ない。
この発明は黒鉛構造材料の表面を緻密な炭化珪素膜で被
覆することによって炉心に空気が侵入するなどの事故が
生じても黒鉛構造材が酸化することなくその機能を維持
できるようにしたものであって、窒素ガス注入装置と比
較して非常に安価でありしかもその信頼の高い酸化防止
効果を有するものである。
覆することによって炉心に空気が侵入するなどの事故が
生じても黒鉛構造材が酸化することなくその機能を維持
できるようにしたものであって、窒素ガス注入装置と比
較して非常に安価でありしかもその信頼の高い酸化防止
効果を有するものである。
すなわち、ヘリウム−次冷却材の出口温度が６００Ｃ以
上に達するような核熱高温ガス炉の圧力容器内で使用さ
ｎるＩＧ−１１（商品名）のような等方性黒鉛構造物の
表面層の少なくとも一部を緻密な炭化珪素膜で被覆して
なるものである。この場合、その膜厚は１０〜８ｏｏμ
ｍとし、その炭化珪素膜はβ型、密度３．１０１７ ｃ
ｃ以上のもので、かつＦｅ ＊ Ｔｔ ＋ Ｎｉおよび
■の総合有量が５０ＰＰＭ以下の高純度のものとするこ
とが必要である。このような被膜は例えばシランを原料
にしてＣＶＤ法で被覆することによって得らｎるが、黒
鉛はＩＧ−１１（商品名）のような等方性黒鉛を基材と
することが好ましく、又不純物も少ないものが選ば九る
◇β型の密度３．１０１７ｃｃ以上の緻密な炭化珪素膜
は基材である黒鉛と強固に結合するため膜厚が１０〜８
００μｍあれば高温状態で空気と接触しても充分黒鉛基
材の酸化を防ぐことができ、しかも黒鉛構造材としての
機能を損なうこともなく、又炭化珪素自身が放射線によ
って変化を受けることもない。Ｆｅ 、Ｔｘ ｅＮｉお
よびｖ等の不純物は多′葺に存在すると放射線の存在下
で活性化し、基材の黒鉛と反応を起しついにはこれを腐
蝕するようになる。このため、これら不純物の群のうち
いづれの成分もその含有量の上限を５０ＰＰＭとするこ
とが必要である。膜厚は１０μｍ以下ではピンホール等
が存在し易ぐなシ酸化防止効果が万全とは云えない。
上に達するような核熱高温ガス炉の圧力容器内で使用さ
ｎるＩＧ−１１（商品名）のような等方性黒鉛構造物の
表面層の少なくとも一部を緻密な炭化珪素膜で被覆して
なるものである。この場合、その膜厚は１０〜８ｏｏμ
ｍとし、その炭化珪素膜はβ型、密度３．１０１７ ｃ
ｃ以上のもので、かつＦｅ ＊ Ｔｔ ＋ Ｎｉおよび
■の総合有量が５０ＰＰＭ以下の高純度のものとするこ
とが必要である。このような被膜は例えばシランを原料
にしてＣＶＤ法で被覆することによって得らｎるが、黒
鉛はＩＧ−１１（商品名）のような等方性黒鉛を基材と
することが好ましく、又不純物も少ないものが選ば九る
◇β型の密度３．１０１７ｃｃ以上の緻密な炭化珪素膜
は基材である黒鉛と強固に結合するため膜厚が１０〜８
００μｍあれば高温状態で空気と接触しても充分黒鉛基
材の酸化を防ぐことができ、しかも黒鉛構造材としての
機能を損なうこともなく、又炭化珪素自身が放射線によ
って変化を受けることもない。Ｆｅ 、Ｔｘ ｅＮｉお
よびｖ等の不純物は多′葺に存在すると放射線の存在下
で活性化し、基材の黒鉛と反応を起しついにはこれを腐
蝕するようになる。このため、これら不純物の群のうち
いづれの成分もその含有量の上限を５０ＰＰＭとするこ
とが必要である。膜厚は１０μｍ以下ではピンホール等
が存在し易ぐなシ酸化防止効果が万全とは云えない。
又、８００μ簿以上では等方性黒鉛の熱膨張が４．２
Ｘ １０−’／Ｃであり、β調度化珪素のそれが４、２
Ｘ １．０−’／Ｕで比較的近似しているにもかかわ
らず、通常１０年連続使用するため、その剥離が問題と
なり好ましくない。
Ｘ １０−’／Ｃであり、β調度化珪素のそれが４、２
Ｘ １．０−’／Ｕで比較的近似しているにもかかわ
らず、通常１０年連続使用するため、その剥離が問題と
なり好ましくない。
寸法１００ｘｌＯＯＸ１００囚で熱膨張係数が４．２
Ｘ １０−’／Ｃ、密度１．７５ 、 Ｆｅ含有量が３
ＰＰＭの数個の等方性黒鉛の表面にＣＨｇ５ｉＣＡ８を
原料にしてＣＶＤ法によフβ型炭化珪素膜を５〜１００
０μｍの厚さに被覆した。この膜の密度はいづれも３．
１６＃／ｃｃで、不純物はいづ扛もＦｅおよびＴｉ１Ｅ
３ Ｐ ＰＭ、 Ｎｉ ｋ Ｌ Ｕ Ｖ カ２ Ｐ
ＰＭ テロ ９７ｔ ｏ膜厚はコーティング処理時間の
長さで調節した０こ扛らを１０００Ｃで空気自然対流状
態で１００時間連続酸化処理した結果は下記表の如くで
あった。
Ｘ １０−’／Ｃ、密度１．７５ 、 Ｆｅ含有量が３
ＰＰＭの数個の等方性黒鉛の表面にＣＨｇ５ｉＣＡ８を
原料にしてＣＶＤ法によフβ型炭化珪素膜を５〜１００
０μｍの厚さに被覆した。この膜の密度はいづれも３．
１６＃／ｃｃで、不純物はいづ扛もＦｅおよびＴｉ１Ｅ
３ Ｐ ＰＭ、 Ｎｉ ｋ Ｌ Ｕ Ｖ カ２ Ｐ
ＰＭ テロ ９７ｔ ｏ膜厚はコーティング処理時間の
長さで調節した０こ扛らを１０００Ｃで空気自然対流状
態で１００時間連続酸化処理した結果は下記表の如くで
あった。
一般に１０００ｔ：’の高温ガス炉の事故時における４
５０Ｃ迄の冷却時間は２００時間前後と想定されており
、上記テストでは１ｏｏｏｃのままで１００時間処理し
た苛酷なものであったが、膜厚が５０／ｊあればほとん
ど酸化減量が認められないことが明らかとなった。又、
膜厚１０００μｍのものは酸化減量は少ないが長時間の
スポリングチストでは剥離が認められ、一旦剥離が起扛
ば酸化減量が著しく増大するであろうことは被膜を形成
しないもののテスト結果から明らかであろう。
５０Ｃ迄の冷却時間は２００時間前後と想定されており
、上記テストでは１ｏｏｏｃのままで１００時間処理し
た苛酷なものであったが、膜厚が５０／ｊあればほとん
ど酸化減量が認められないことが明らかとなった。又、
膜厚１０００μｍのものは酸化減量は少ないが長時間の
スポリングチストでは剥離が認められ、一旦剥離が起扛
ば酸化減量が著しく増大するであろうことは被膜を形成
しないもののテスト結果から明らかであろう。
炭化珪素を被覆する部分は必ずしも各黒鉛構造材料の全
表面である必要はなく、黒鉛構造材料を組み合せること
によって表面に表わｎてこない部分には被覆するまでも
ない。
表面である必要はなく、黒鉛構造材料を組み合せること
によって表面に表わｎてこない部分には被覆するまでも
ない。
この発明による炭化珪素被膜を被栓した黒鉛構造材料を
高温ガス炉に使用した場合、充分酸化雰囲気下での酸化
防止効果が認めら扛、かつその信頼性も高いので、従来
の窒素ガス注入装置のような大規模な装置も必要ない。
高温ガス炉に使用した場合、充分酸化雰囲気下での酸化
防止効果が認めら扛、かつその信頼性も高いので、従来
の窒素ガス注入装置のような大規模な装置も必要ない。
なお、炭化珪素は耐熱性が十数百度であシ、他の材料例
えば核燃料等の耐熱性の上限近くの温度迄使用に耐える
ことができる。
えば核燃料等の耐熱性の上限近くの温度迄使用に耐える
ことができる。
発明者 長 島 秀 夫
発明者 松尾 秀 逸
Claims (2)
- （１）ヘリウム−次冷却材の出口温度が６００Ｃ以上に
達する核熱高温ガス炉において、圧力容器内で使用さｎ
る等方性黒鉛構造物の表面層の少なくとも一部が緻密な
炭化珪素膜で被膜ざｎていることを特徴とする核熱高温
ガス炉用黒鉛構造材料。 - （２）炭化珪素膜は密度３．１０ ｔ／ ｃｃ 以上で
あり、不純物としてＦｅ ＋ Ｔｉ＋ ＮｉおよびＶか
らなる群のうち少なくとも一つの含有量が５０ＰＰＭ以
下であり、かつβ型炭化珪累であることを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の核熱高温ガス炉用黒鉛構造材
料。 （３〕 炭化珪素の膜厚が１０〜８００μｍであること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の核熱高温ガス
炉用黒鉛構造材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58226100A JPS60117178A (ja) | 1983-11-30 | 1983-11-30 | 核熱高温ガス炉用黒鉛構造材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58226100A JPS60117178A (ja) | 1983-11-30 | 1983-11-30 | 核熱高温ガス炉用黒鉛構造材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60117178A true JPS60117178A (ja) | 1985-06-24 |
Family
ID=16839823
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58226100A Pending JPS60117178A (ja) | 1983-11-30 | 1983-11-30 | 核熱高温ガス炉用黒鉛構造材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60117178A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016095155A (ja) * | 2014-11-12 | 2016-05-26 | イビデン株式会社 | 黒鉛ブロック |
| JP2016095156A (ja) * | 2014-11-12 | 2016-05-26 | イビデン株式会社 | 黒鉛ブロック |
| JP2016118482A (ja) * | 2014-12-22 | 2016-06-30 | イビデン株式会社 | 原子炉構造物の製造方法 |
-
1983
- 1983-11-30 JP JP58226100A patent/JPS60117178A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016095155A (ja) * | 2014-11-12 | 2016-05-26 | イビデン株式会社 | 黒鉛ブロック |
| JP2016095156A (ja) * | 2014-11-12 | 2016-05-26 | イビデン株式会社 | 黒鉛ブロック |
| JP2016118482A (ja) * | 2014-12-22 | 2016-06-30 | イビデン株式会社 | 原子炉構造物の製造方法 |
| WO2016104337A1 (ja) * | 2014-12-22 | 2016-06-30 | イビデン株式会社 | 原子炉構造物の製造方法 |
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