JPS646424B2 - - Google Patents
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- JPS646424B2 JPS646424B2 JP59053460A JP5346084A JPS646424B2 JP S646424 B2 JPS646424 B2 JP S646424B2 JP 59053460 A JP59053460 A JP 59053460A JP 5346084 A JP5346084 A JP 5346084A JP S646424 B2 JPS646424 B2 JP S646424B2
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- silicon carbide
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- pyrolytic carbon
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Classifications
-
- 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)
- Magnetic Record Carriers (AREA)
- Glanulating (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は多重被覆核燃料粒子の改良に関する。
高温ガス炉用燃料として、核分裂性物質を核と
して、その外側に熱分解炭素や炭化硅素を被覆し
た粒子が用いられている。この被覆燃料粒子は、
被覆工程やコンパクト成形工程の製造時および使
用時に全体として破損率が少ないことが要求され
る。
して、その外側に熱分解炭素や炭化硅素を被覆し
た粒子が用いられている。この被覆燃料粒子は、
被覆工程やコンパクト成形工程の製造時および使
用時に全体として破損率が少ないことが要求され
る。
本発明は、被覆燃料粒子の被覆層の構成を工夫
し、低破損率の被覆燃料粒子を提供するものであ
る。
し、低破損率の被覆燃料粒子を提供するものであ
る。
TRISO（）型被覆燃料粒子はBISO型被覆燃
料粒子に固体核分裂生成物の閉じ込めの機能を待
たせたもので、核の外側に内側から低密度熱分解
炭素層、高密度熱分解炭素層、炭化硅素層、高密
度熱分解炭素を被覆してあり、炭化硅素層の密度
は普通は理論最大密度（3.215ｇ／cm3）の99％以
上である。炭化硅素層は固体状核分裂生成物の拡
散障壁としての役割と、粒子の寸法安定化の役割
を担つている。前者の役割を果たすためには炭化
硅素層の密度は3.18ｇ／cm3程度以上必要であり後
者の役割を果たすためにも高密度の被覆層が望ま
しい。このような高密度の炭化硅素層は裸の状態
では被覆時の取扱い中に傷をつけ、やがて破損を
ひきおこすことがある。またコンパクト成形工程
では、炭化硅素層に圧縮荷重が付加されることに
よつて破損するに至る場合がある。また使用時に
は、被覆燃料粒子内の気体状核分裂生成物の蓄積
による内圧によつて生ずる炭化硅素層の引張力に
よつて破損することがある。
料粒子に固体核分裂生成物の閉じ込めの機能を待
たせたもので、核の外側に内側から低密度熱分解
炭素層、高密度熱分解炭素層、炭化硅素層、高密
度熱分解炭素を被覆してあり、炭化硅素層の密度
は普通は理論最大密度（3.215ｇ／cm3）の99％以
上である。炭化硅素層は固体状核分裂生成物の拡
散障壁としての役割と、粒子の寸法安定化の役割
を担つている。前者の役割を果たすためには炭化
硅素層の密度は3.18ｇ／cm3程度以上必要であり後
者の役割を果たすためにも高密度の被覆層が望ま
しい。このような高密度の炭化硅素層は裸の状態
では被覆時の取扱い中に傷をつけ、やがて破損を
ひきおこすことがある。またコンパクト成形工程
では、炭化硅素層に圧縮荷重が付加されることに
よつて破損するに至る場合がある。また使用時に
は、被覆燃料粒子内の気体状核分裂生成物の蓄積
による内圧によつて生ずる炭化硅素層の引張力に
よつて破損することがある。
TRISO（）型被覆燃料粒子は炭化硅素層の内
側と外側に高密度の熱分解炭素層があり、主とし
て使用時において外側の熱分解炭素層は自身の収
縮によつて破損する場合があり、それに引き続い
て炭化硅素層が内圧に起因する引張り応力によつ
て破損を引き起こすことがある。炭化硅素層と外
側高密度熱分解炭素層の間に低密度の炭化硅素層
があれば高密度熱分解炭素層の照射収縮による応
力を緩和でき、破損を減らすことができよう。
側と外側に高密度の熱分解炭素層があり、主とし
て使用時において外側の熱分解炭素層は自身の収
縮によつて破損する場合があり、それに引き続い
て炭化硅素層が内圧に起因する引張り応力によつ
て破損を引き起こすことがある。炭化硅素層と外
側高密度熱分解炭素層の間に低密度の炭化硅素層
があれば高密度熱分解炭素層の照射収縮による応
力を緩和でき、破損を減らすことができよう。
また炭化硅素層と内側の高密度熱分解炭素層の
間に低密な炭化硅素層があれば気体状核分裂生成
物の蓄積による内圧上昇によつて生ずる炭化硅素
層の引張応力を緩和でき破損を減らすことができ
よう。
間に低密な炭化硅素層があれば気体状核分裂生成
物の蓄積による内圧上昇によつて生ずる炭化硅素
層の引張応力を緩和でき破損を減らすことができ
よう。
本発明者等の実験によると、模擬核燃料物質の
核に既知法により低密度熱分解炭素の層と、高密
度熱分解炭素の層を施した上に、密度3.12ｇ／cm3
〜3.18ｇ／cm3の炭化硅素の被覆を施したものは、
固体核分裂生成物閉じ込めのために必要な密度
3.20ｇ／cm3以上の炭化硅素被覆よりも、被覆時の
破損率が２〜３桁低いことが分かつた。
核に既知法により低密度熱分解炭素の層と、高密
度熱分解炭素の層を施した上に、密度3.12ｇ／cm3
〜3.18ｇ／cm3の炭化硅素の被覆を施したものは、
固体核分裂生成物閉じ込めのために必要な密度
3.20ｇ／cm3以上の炭化硅素被覆よりも、被覆時の
破損率が２〜３桁低いことが分かつた。
本発明者等はこのような知見にたつて先に固体
状核分裂生成物閉じ込め層としての炭化硅素被覆
層を有する多重被覆核燃料粒子において、炭化硅
素層の内側および／または外側に該炭化硅素層よ
りも低密度の炭化硅素層を少なくとも１層施した
ことを特徴とする多重被覆核燃料粒子を提供した
（特願昭58−017415号）。しかしながら、この粒子
は衝撃に対してなお不充分な点があつた。本発明
者等は炭化硅素層の密度を層の厚さの方向に遷移
させることを試み本発明を完成した。
状核分裂生成物閉じ込め層としての炭化硅素被覆
層を有する多重被覆核燃料粒子において、炭化硅
素層の内側および／または外側に該炭化硅素層よ
りも低密度の炭化硅素層を少なくとも１層施した
ことを特徴とする多重被覆核燃料粒子を提供した
（特願昭58−017415号）。しかしながら、この粒子
は衝撃に対してなお不充分な点があつた。本発明
者等は炭化硅素層の密度を層の厚さの方向に遷移
させることを試み本発明を完成した。
本発明によれば固体状核分裂生成物閉じ込め層
としての炭化硅素被覆層を有する多重被覆核燃料
粒子において、該炭化硅素層が一層であり、その
内側から外側へ向つて低密度から高密度へ、そし
て高密度から再び低密度へ遷移することを特徴と
する多重被覆核燃料粒子が提供される。
としての炭化硅素被覆層を有する多重被覆核燃料
粒子において、該炭化硅素層が一層であり、その
内側から外側へ向つて低密度から高密度へ、そし
て高密度から再び低密度へ遷移することを特徴と
する多重被覆核燃料粒子が提供される。
本発明において、遷移の語は必ずしも連続的変
化であることを意味しないが、連続に準ずる意味
を有する。
化であることを意味しないが、連続に準ずる意味
を有する。
熱分解炭素層は炭化水素の熱分解によつて形成
され、炭化硅素層はシラン化合物の熱分解によつ
て形成され、熱分解の条件によつて種々の密度の
ものが生成することは知られている。
され、炭化硅素層はシラン化合物の熱分解によつ
て形成され、熱分解の条件によつて種々の密度の
ものが生成することは知られている。
次に本発明を実施例によつて説明する。
核燃料物質（UO2，（Ｕ−Th）O2，（Ｕ−Pu）
O2）の核を中心にして、順次低密度熱分解炭素
層、高密度熱分解炭素層、炭化硅素層、高密度熱
分解炭素層を施した。
O2）の核を中心にして、順次低密度熱分解炭素
層、高密度熱分解炭素層、炭化硅素層、高密度熱
分解炭素層を施した。
直径600μｍのUO2燃料核粒子を、1300℃の被
覆温度でアセチレンを、原料ガスとして厚さ60μ
ｍの低密度熱分解炭素層を形成し、更にその外側
に1440℃でプロピレンを原料ガスとして、厚さ
30μｍの高密度熱分解炭素層を施した。
覆温度でアセチレンを、原料ガスとして厚さ60μ
ｍの低密度熱分解炭素層を形成し、更にその外側
に1440℃でプロピレンを原料ガスとして、厚さ
30μｍの高密度熱分解炭素層を施した。
この上に炭化硅素層を施すのであるが、3.20
ｇ／cm3以上の高密度炭化硅素層は約1600℃以上の
被覆温度で得られ、3.18ｇ／cm3程度以下の低密度
炭化硅素層は、約1500℃以下の被覆温度で得られ
る。被覆速度は0.3〜0.5μｍ／minが良好である。
ｇ／cm3以上の高密度炭化硅素層は約1600℃以上の
被覆温度で得られ、3.18ｇ／cm3程度以下の低密度
炭化硅素層は、約1500℃以下の被覆温度で得られ
る。被覆速度は0.3〜0.5μｍ／minが良好である。
即ち、水素を流量100／minで25℃に保つた
メチルトリクロルシラン中にバブリング気化させ
水素流量2.5／minで1400℃で10分間流し、約
3.12ｇ／cm3の炭化硅素を3μｍ程度施し、そのまま
20℃／minの昇温速度で10分間で1600℃に達せし
め、3.12ｇ／cm3から3.21ｇ／cm3までの連続的な密
度勾配を持つた炭化硅素を3μｍ施し、1600℃に
保つたままで83分間で約25μｍ厚さの3.21ｇ／cm3
の炭化硅素を施し、更に1400℃まで20℃／minの
降温速度で厚さ約3μｍの連続密度勾配を持つた
炭化硅素、続いて1400℃に10分間保つて厚さ3μ
ｍの低密度の炭素硅素を施した。
メチルトリクロルシラン中にバブリング気化させ
水素流量2.5／minで1400℃で10分間流し、約
3.12ｇ／cm3の炭化硅素を3μｍ程度施し、そのまま
20℃／minの昇温速度で10分間で1600℃に達せし
め、3.12ｇ／cm3から3.21ｇ／cm3までの連続的な密
度勾配を持つた炭化硅素を3μｍ施し、1600℃に
保つたままで83分間で約25μｍ厚さの3.21ｇ／cm3
の炭化硅素を施し、更に1400℃まで20℃／minの
降温速度で厚さ約3μｍの連続密度勾配を持つた
炭化硅素、続いて1400℃に10分間保つて厚さ3μ
ｍの低密度の炭素硅素を施した。
最後に1460℃の被覆温度でプロピレンを原料ガ
スとして、40μｍの高密度熱分解炭素層を形成さ
せた。
スとして、40μｍの高密度熱分解炭素層を形成さ
せた。
こうして得られた被覆燃料粒子は密度が不連続
な炭化硅素層を持つた被覆燃料粒子より破壊強度
が大きかつた。
な炭化硅素層を持つた被覆燃料粒子より破壊強度
が大きかつた。
Claims (1)
- １ 固体状核分裂生成物閉じ込め層としての炭化
硅素被覆層を有する多重被覆核燃料粒子におい
て、該炭化硅素層が一層であり、その内側から外
側へ向つて低密度から高密度へ、そして高密度か
ら再び低密度へ遷移することを特徴とする多重被
覆核燃料粒子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59053460A JPS60198485A (ja) | 1984-03-22 | 1984-03-22 | 多重層被覆核燃料粒子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59053460A JPS60198485A (ja) | 1984-03-22 | 1984-03-22 | 多重層被覆核燃料粒子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60198485A JPS60198485A (ja) | 1985-10-07 |
| JPS646424B2 true JPS646424B2 (ja) | 1989-02-03 |
Family
ID=12943466
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59053460A Granted JPS60198485A (ja) | 1984-03-22 | 1984-03-22 | 多重層被覆核燃料粒子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60198485A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4697938B2 (ja) * | 2005-04-04 | 2011-06-08 | 原子燃料工業株式会社 | 高温ガス炉用被覆燃料粒子の製造法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5817415A (ja) * | 1981-07-24 | 1983-02-01 | Hitachi Ltd | 液晶表示素子 |
-
1984
- 1984-03-22 JP JP59053460A patent/JPS60198485A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60198485A (ja) | 1985-10-07 |
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