KR20140147404A - Multi-layered metal-ceramic composite nuclear fuel cladding tube - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 다층구조 금속-세라믹 복합체 핵연료 피복관 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a multi-layer metal-ceramic composite fuel cladding tube and a method of manufacturing the same.
원자로용 핵연료 피복관은 핵연료의 핵분열시 발생하는 핵분열 생성물을 효과적으로 가두어 냉각재로 유출되는 것을 막는 역할을 하며, 핵분열로부터 발생하는 열을 효과적으로 전달하는 기능을 가진다. 핵연료 피복관은 핵연료 및 냉각재와의 양립성이 우수하며, 고온에서의 기계적 강도와 열전달 효율이 높으며, 중성자 흡수단면적이 낮은 재료가 사용이 된다.
Nuclear fuel cladding tubes for nuclear reactors effectively block the fission products generated during nuclear fission and prevent them from flowing out to the coolant, and have the function of effectively transferring heat generated from fission. Nuclear fuel cladding is excellent in compatibility with fuel and coolant, has high mechanical strength at high temperature, high heat transfer efficiency, and low neutron absorption cross-section.
경수로 원자로의 경우 핵연료 피복관 재료는 지르코늄 합금이 주로 사용이 되고 있으나, 냉각재 상실과 같은 원자력발전소 중대사고 시 냉각재에 의한 핵분열로부터 발생하는 열을 효과적으로 제거하지 못하기 때문에 피복관의 온도가 상승하여 냉각재와 지르코늄 합금의 급격한 산화반응이 발생한다. 이로 인한 대량의 수소 발생으로 수소폭발의 위험성이 매우 크다.
In the case of light-water nuclear reactors, zirconium alloys are mainly used in nuclear fuel cladding materials, but since the heat generated from the fission by the coolant can not be effectively removed during the nuclear power plant serious accident such as loss of coolant, An abrupt oxidation reaction of the alloy occurs. Due to the large amount of hydrogen generation, there is a great risk of hydrogen explosion.
이러한 지르코늄 합금의 수소 발생을 억제하기 위해 지르코늄 합금의 표면을 코팅하는 방법이나, 대체 재료를 사용하고자 하는 연구가 진행되고 있다. Researches are under way to coat the surface of a zirconium alloy or to use alternative materials to suppress the generation of hydrogen in the zirconium alloy.
지르코늄 합금 핵연료 피복관에 탄화규소 섬유강화 탄화규소 복합체를 외층으로 적용할 경우, 공정온도가 1300℃ 이상의 고온에서 화학기상증착법으로 세라믹 복합체를 제조해야 중성자 조사 저항성이 우수한 특성을 얻을 수 있다. 그러나, 지르코늄 합금은 고온에서 장시간 노출될 경우 상변태와 미세구조의 변화로 인해 기계적 특성 및 조사저항성이 감소 되는 단점이 있다.
When a silicon carbide fiber reinforced silicon carbide composite is applied to a zirconium alloy fuel cladding tube as an outer layer, a ceramic composite material must be prepared by a chemical vapor deposition method at a high temperature of 1300 ° C or higher in order to obtain excellent neutron irradiation resistance characteristics. However, zirconium alloys are disadvantageous in that when they are exposed to high temperatures for a long time, their mechanical properties and irradiation resistance are reduced due to changes in phase transformation and microstructure.
특허문헌 1에 따르면, 지르코늄 합금을 대체하기 위한 재료로 삼중층 구조의 세라믹 복합체 핵연료 피복관에 대해 개시하고 있다. 구체적으로, 단미 탄화규소 내층, 탄화규소 섬유강화 탄화규소 복합체 중간층, 단미 탄화규소 외층으로 구성된 다층 구조로 되어 있으며, 탄화규소는 고온 산화에 의한 수소발생량이 지르코늄 합금에 비해 현저히 낮은 것으로 연구되었다. 또한, 중성자 조사저항성과 고온에서의 기계적 특성이 뛰어나고, 중성자 흡수 단면적이 지르코늄 합금에 비해 낮아 중성자 이용효율이 증가하는 효과가 있다.According to Patent Document 1, a ceramic composite fuel clad having a triple layer structure is disclosed as a material for replacing a zirconium alloy. Specifically, it has a multi-layered structure composed of a single layer silicon carbide inner layer, a silicon carbide fiber reinforced silicon carbide composite intermediate layer, and a single layer silicon carbide outer layer. The silicon carbide has been studied to have a significantly lower hydrogen generation amount than a zirconium alloy. Also, the neutron irradiation resistance and mechanical characteristics at high temperature are excellent, and the neutron absorption cross-sectional area is lower than that of the zirconium alloy, so that the neutron utilization efficiency is increased.
그러나 상기 선행기술의 경우, 내층 및 외층 재료인 단미 탄화규소가 취성을 가지는 재료로써, 변형에 의한 파손의 위험이 있으며 이로 인해 핵분열 생성물이 냉각수로 유입될 수 있고, 피복관의 외층인 단미 탄화규소는 원자로 냉각재 환경에 장시간 노출될 경우 부식에 의한 두께 감육 및 공식(pitting corrosion)이 발생할 수 있는 문제점이 있다. However, in the case of the above-mentioned prior art, the inner and outer layer materials, i.e., silicon carbide, are materials having brittleness, and there is a risk of damage due to deformation. As a result, the fission product can be introduced into the cooling water. When exposed to the reactor coolant environment for a long time, there is a problem that thickness reduction and pitting corrosion due to corrosion may occur.
또한, 핵연료를 장입한 후 핵분열에 의해 발생하는 핵분열 생성물을 밀봉하기 위해 봉단마개를 접합해야 하나, 탄화규소는 공유결합을 하고 있는 고융점의 세라믹 재료로써 용접 및 접합이 어려운 단점이 있다.
In order to seal the fission products generated by the nuclear fission after the nuclear fuel is charged, a sealing cap is required to be bonded. However, silicon carbide is a covalently bonded, high melting point ceramic material, which is difficult to weld and bond.
이에, 본 발명의 발명자들은 핵연료 피복관으로 사용할 수 있는 재료에 대하여 연구하던 중, 지르코늄 합금 및 탄화규소 복합체로 다층구조의 핵연료 피복관을 제조하면 수소발생을 저감시키고, 고온에서의 기계적 특성을 향상시킬 수 있으며, 핵연료의 최대 허용연소도, 최대허용온도를 증가시켜 안정성과 경제성을 향상시킬 수 있는 것을 알게되어 본 발명을 완성하였다.
Accordingly, the inventors of the present invention have been studying materials that can be used as fuel cladding tubes. When a multi-layer fuel cladding tube is fabricated using a zirconium alloy and a silicon carbide composite, hydrogen generation can be reduced and mechanical properties at high temperatures can be improved And that the maximum allowable burning degree and the maximum allowable temperature of the fuel can be increased to improve the stability and economical efficiency, thus completing the present invention.
본 발명의 목적은 다층구조 금속-세라믹 복합체 핵연료 피복관 및 이의 제조방법을 제공한다.
It is an object of the present invention to provide a multi-layered metal-ceramic composite fuel cladding tube and a method of manufacturing the same.
본 발명은The present invention
핵연료 피복관의 금속 외측부; The metal lateral portion of the fuel cladding;
상기 핵연료 피복관의 금속 외측부와 동축으로 배치되고 상기 핵연료 피복관의 금속 외측부보다 작은 직경을 갖는 핵연료 피복관의 금속 내측부; 및A metal inner side of the fuel cladding tube coaxially disposed with the metal outer side of the fuel cladding tube and having a smaller diameter than the metal outer side of the fuel cladding tube; And
상기 핵연료 피복관의 금속 외측부 및 핵연료 피복관의 금속 내측부 사이에 장입되는 탄화규소 복합체;A silicon carbide composite charged between the metal outer side of the fuel cladding tube and the metal inner side of the fuel cladding tube;
를 포함하는 다층구조 금속-세라믹 복합체 핵연료 피복관을 제공한다.
The present invention provides a multi-layer metal-ceramic composite fuel cladding.
또한, 본 발명은In addition,
탄화규소 복합체를 제조하는 단계(단계 1); 및Preparing a silicon carbide composite (step 1); And
상기 단계 1에서 제조된 탄화규소 복합체의 양면에 대하여 피복관의 내측부 및 외측부를 각각 도입하고, 이들을 확관 및 필거링하는 단계(단계 2);Introducing the inner side and outer side of the cladding to both sides of the silicon carbide composite prepared in the step 1 and expanding and peeling them (step 2);
를 포함하는 다층구조 금속-세라믹 복합체 핵연료 피복관의 제조방법을 제공한다.
Ceramic composite fuel cladding tube having a multi-layer structure.
나아가, 본 발명은 상기의 핵연료 피복관, 상기 피복관 내에 배치되는 핵연료심 및 상기 핵연료 피복관의 양 끝을 밀봉하는 봉단마개를 포함하는 핵연료봉을 제공한다.
Further, the present invention provides a nuclear fuel rod including the nuclear fuel cladding tube, the nuclear fuel core disposed in the cladding tube, and a sealing cap sealing both ends of the nuclear fuel cladding tube.
본 발명은 상기 핵연료 피복관의 금속 외측부 및 핵연료 피복관의 금속 내측부 사이에 탄화규소 복합체를 포함된 핵연료 피복관을 제공한다. 상기 탄화규소 복합체는 중성자 흡수 단면적이 낮고 고온에서 기계적 강도 및 융점이 높아, 상기 탄화규소 복합체를 포함하는 핵연료피복관을 제조하면 중성자 이용효율이 향상되고 원자력 발전소의 비정상운전 및 중대사고 시 안정성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명에 따른 핵연료 피복관은 상기 핵연료 피복관의 금속 외측부 및 핵연료 피복관의 금속 내측부가 구성되어, 냉각수 및 핵분열 생성물과 탄화규소 복합체의 직접적인 반응을 막을 수 있어 부식저항성이 향상될 수 있다.
The present invention provides a nuclear fuel cladding comprising a silicon carbide composite between the metal outer side of the fuel cladding tube and the metal inner side of the fuel cladding tube. The silicon carbide composite has a low neutron absorption cross-sectional area and a high mechanical strength and a high melting point at a high temperature. When the nuclear fuel cladding containing the silicon carbide composite is manufactured, the neutron utilization efficiency is improved and the stability in case of an abnormal operation and serious accidents of a nuclear power plant is improved There is an effect that can be. In addition, the fuel cladding tube according to the present invention can be formed of the metal outer side of the fuel cladding tube and the inner metal side of the fuel cladding tube to prevent the direct reaction between the cooling water and the fission product and the silicon carbide composite, thereby improving the corrosion resistance.
도 1은 본 발명에 따른 다층구조 금속-세라믹 복합체 핵연료 피복관의 단면도이고;
도 2는 본 발명에 따른 탄화규소 복합체 단면의 주사전자현미경 이미지이고;
도 3은 본 발명에 따른 확관 및 필거링 방법을 나타낸 모식도이다.1 is a cross-sectional view of a multi-layer metal-ceramic composite fuel cladding according to the present invention;
2 is a scanning electron microscope image of a cross section of a silicon carbide composite according to the present invention;
FIG. 3 is a schematic view showing a method of expanding and peeling a girdle according to the present invention.
본 발명은The present invention
핵연료 피복관의 금속 외측부; The metal lateral portion of the fuel cladding;
상기 핵연료 피복관의 금속 외측부와 동축으로 배치되고 상기 핵연료 피복관의 금속 외측부보다 작은 직경을 갖는 핵연료 피복관의 금속 내측부; 및A metal inner side of the fuel cladding tube coaxially disposed with the metal outer side of the fuel cladding tube and having a smaller diameter than the metal outer side of the fuel cladding tube; And
상기 핵연료 피복관의 금속 외측부 및 핵연료 피복관의 금속 내측부 사이에 장입되는 탄화규소 복합체;A silicon carbide composite charged between the metal outer side of the fuel cladding tube and the metal inner side of the fuel cladding tube;
를 포함하는 다층구조 금속-세라믹 복합체 핵연료 피복관을 제공한다.The present invention provides a multi-layer metal-ceramic composite fuel cladding.
본 발명에 따른 다층구조 금속-세라믹 복합체 핵연료 피복관의 일례를 도 1의 단면도를 통해 나타내었다. 이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 다층구조 금속-세라믹 복합체 핵연료 피복관을 구성요소별로 상세히 설명한다.
An example of a multi-layered metal-ceramic composite fuel cladding tube according to the present invention is shown in the sectional view of FIG. Hereinafter, the multi-layered metal-ceramic composite fuel cladding tube according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
핵연료 피복관은 원자로 내에서 핵분열 연료를 포함하기 위해 사용된 장치로서, 일반적으로 지르코늄 합금이나 강철 합금으로 구성될 수 있다. 이때, 핵연료 피복관에서는 방사성 가스 및 고체 핵분열 생성물이 존재할 수 있으며, 원자로가 정상적으로 동작하는 경우 및 비정상적으로 동작하는 경우 방사성 가스 및 고체 핵분열 생성물이 냉각제에 방출되지 않게 설계되어야 한다. 핵연료 피복관이 파괴되는 경우에는 열, 수소, 나아가 핵분열 생성물이 냉각제에 이를 수 있기 때문에, 핵연료 피복관의 설계는 매우 중요하다.
Nuclear fuel cladding is a device used to contain fission fuels in nuclear reactors and can generally consist of zirconium alloys or steel alloys. At this time, the nuclear fuel cladding may have radioactive gas and solid fission products, and should be designed so that the radioactive gas and solid fission products are not released to the coolant when the reactor is operating normally or abnormally. The design of a nuclear fuel cladding is very important, because heat, hydrogen, and even fission products can lead to coolant if the fuel cladding is destroyed.
또한, 핵연료 피복관은 상기한 바와 같이, 핵연료의 핵 분열시 발생하는 핵분열 생성물을 효과적으로 가두어 냉각재로 유출되는 것을 막는 역할을 할 뿐 아니라, 핵분열로부터 발생하는 열을 효과적으로 전달하는 기능을 갖는다. 따라서, 핵연료 피복관은 핵연료 및 냉각재와의 양립성이 우수할 뿐만 아니라, 고온에서의 기계적 강도와 열전달 효율이 높으며, 중성자 흡수단면적이 낮은 재료가 사용되어야 한다.
In addition, as described above, the fuel cladding tube effectively blocks the fission products generated during the nuclear cracking of the nuclear fuel to prevent the coolant from flowing out, and also has a function of effectively transferring heat generated from the fission. Therefore, the fuel cladding tube should not only have excellent compatibility with the fuel and coolant, but also have high mechanical strength and heat transfer efficiency at high temperature and low neutron absorption cross section.
이에, 본 발명에 따른 핵연료 피복관은 Accordingly, the fuel cladding tube according to the present invention
핵연료 피복관의 금속 외측부(400)와 상기 핵연료 피복관의 금속 외측부와 동축으로 배치되고 상기 핵연료 피복관의 금속 외측부보다 작은 직경을 갖는 핵연료 피복관의 금속 내측부(200)을 포함하고,And a metal inner side portion (200) of the fuel cladding tube which is coaxially disposed with the metal outer side portion of the fuel cladding tube and has a smaller diameter than the metal outer side portion of the nuclear fuel cladding tube,
탄화규소 복합체(300)를 상기 핵연료 피복관의 금속 외측부(400) 및 상기 핵연료 피복관의 금속 내측부(200) 사이에 포함한다. A
상기 탄화규소 섬유 및 탄화규소 기지상을 포함하는 탄화규소 복합체는 중성자 흡수단면적이 낮기 때문에, 중성자 이용효율의 향상이 예상되며, 또한 고온 기계적 강도 및 융점이 높기 때문에 원자력 발전소의 비정상운전 및 중대사고 시 안정성을 향상시킬 수 있다.
Since the silicon carbide composites including the silicon carbide fibers and the silicon carbide base phase have a low neutron absorption cross-sectional area, the neutron utilization efficiency is expected to be improved. Also, since the high temperature mechanical strength and melting point are high, Can be improved.
이때, 상기 핵연료 피복관의 금속 외측부 및 내측부는 지르코늄 합금인 것이 바람직하며, 지르코늄 합금은 Zicoloy, Zirlo, HANA 등의 지르코늄 합금을 사용할 수 있고, 상용 지르코늄 합금이라면 이에 특별히 한정되는 것은 아니다.
At this time, it is preferable that the outer and inner portions of the metal cladding tube are made of a zirconium alloy, and the zirconium alloy may be a zirconium alloy such as Zicoloy, Zirlo, and HANA, and is not particularly limited as long as it is a commercial zirconium alloy.
탄화규소를 비롯한 세라믹 재료는 취성파괴를 일으키는 재료로써, 탄화규소를 피복관 내측부로 사용할 경우 작은 변형에도 쉽게 균열이 발생할 수 있다. 이로 인하여 핵분열 생성물 등이 균열을 통하여 냉각수로 유출될 가능성이 크다. 그러나, 지르코늄의 경우 연성이 높기 때문에 피복관의 내층으로 사용할 경우 변형에 의한 균열 발생 가능성이 낮아, 핵분열 생성물의 담지능이 크게 향상될 수 있다. Ceramic materials, including silicon carbide, are materials that cause brittle fracture. When silicon carbide is used as a cladding inner side, cracks may easily occur even with small deformation. As a result, there is a high possibility that the fission product, etc., will flow out to the cooling water through cracks. However, zirconium has a high ductility, so that when it is used as an inner layer of a cladding tube, the possibility of cracking due to deformation is low, and the ability of the fission products to be supported can be greatly improved.
또한, 핵연료 피복관은 핵연료의 장입 후 봉단마개를 접합해야 하는데, 탄화규소는 접합이 어려울 뿐만 아니라 핵연료 피복관의 봉단마개 접합에 적용하기 위한 접합 방법에 제한이 많으며, 우수한 접합 성능을 얻기 어려운 문제점이 있다. 그러나, 지르코늄 합금을 사용하는 경우 접합이 용이하고, 핵연료 피복관 봉단마개 접합을 위한 충분한 기술이 축척되어 있으며, 우수한 접합 성능을 가지는 장점이 있다.
In addition, the fuel cladding tube is required to be bonded with the sealing plug after charging the fuel. However, silicon carbide is difficult to be bonded, and there are many limitations in the bonding method for applying to the sealing plug of a nuclear fuel cladding tube, . However, when a zirconium alloy is used, the joining is easy, sufficient technology is accumulated for bonding the plug of the nuclear fuel cladding tube, and there is an advantage of having excellent bonding performance.
또한, 지르코늄 합금 외측부는 정상가동 환경에서의 부식저항성을 향상시키기 위한 목적으로 사용되는 것으로, 탄화규소를 사용하는 경우 원자로의 정상운전 상태의 수화학 분위기에서 부식으로 인한 두께 감육 및 공식이 심각하게 발생할 수 있는 문제점이 있다. 이로 인해, 전체적인 피복관층의 기계적 특성이 감소하고, 가동환경에서 중성자 이용효율이 변할 뿐만 아니라, 부식에 의해 냉각수에 용해된 원소들에 의해 크러드(crud) 형성 및 또 다른 금속의 부식 거동에 영향을 미칠 수 있다. 또한, 부식으로 인한 탄화규소의 표면거칠기가 높아짐으로 인해 압력강하가 발생할 여지가 있다. The outer side of the zirconium alloy is used for the purpose of improving the corrosion resistance in a normal operating environment. When silicon carbide is used, the thickness thinning due to corrosion and the formula are seriously caused in the water- There is a problem. This reduces the mechanical properties of the overall cladding layer and not only changes the efficiency of neutron utilization in the operating environment but also affects the formation of crud and corrosion behavior of another metal by the elements dissolved in the cooling water by corrosion Lt; / RTI > In addition, the surface roughness of the silicon carbide due to the corrosion is increased, so that the pressure drop is likely to occur.
그러나, 지르코늄 합금을 외측부로 사용할 경우 정상운전 상태의 냉각수 환경에서 안정적인 산화막을 형성함으로 부식저항성이 뛰어나고, 검증된 지르코늄 합금을 사용함으로 인해 신뢰성을 높일 수 있는 장점이 있다.
However, when the zirconium alloy is used as the outer portion, it has a good corrosion resistance by forming a stable oxide film in a cooling water environment in a normal operation state, and has a merit that reliability can be improved by using a proved zirconium alloy.
본 발명에 따른 다층구조 금속-세라믹 복합체 핵연료 피복관에 있어서, 상기 탄화규소 복합체는 탄화규소 섬유, 탄화규소 섬유 표면에 증착된 열분해탄소층 및 탄화규소 기지물질을 포함하는 것이 바람직하다(도 2 참조).In the multi-layered metal-ceramic composite fuel cladding tube according to the present invention, the silicon carbide composite preferably includes a silicon carbide fiber, a pyrolytic carbon layer deposited on the surface of the silicon carbide fiber, and a silicon carbide base material (see FIG. 2) .
도 2는 본 발명에 따른 핵연료 피복관의 탄화규소 복합체 단면을 관찰하는 주사전자현미경 이미지로서, 상기 탄화규소 복합체는 탄화규소 섬유, 탄화규소 섬유 표면에 증착된 열분해탄소층 및 탄화규소 기지물질을 포함하는 구성을 가진다.
2 is a scanning electron microscope image of a silicon carbide composite cross-section of a nuclear fuel cladding tube according to the present invention, wherein the silicon carbide composite comprises a silicon carbide fiber, a pyrolytic carbon layer deposited on the surface of a silicon carbide fiber, .
상기 탄화규소 복합체는 장섬유 강화 세라믹 복합체(CFCC)의 일종으로 탄화규소 기지상이 탄화규소 섬유에 의해 강화된 복합체이다. 상기 탄화규소 섬유는 고순도의 결정화 섬유로써, 불순물을 다량 포함하고 있는 비결정질의 섬유에 비해 중성자 조사 저항성이 매우 우수한 장점이 있다. The silicon carbide composite is a kind of long fiber reinforced ceramic composite (CFCC), in which a silicon carbide base matrix is reinforced by silicon carbide fibers. The silicon carbide fiber is a high-purity crystallized fiber and has an advantage of extremely excellent neutron irradiation resistance as compared with an amorphous fiber containing a large amount of impurities.
또한, 탄화규소 섬유는 중성자 흡수단면적이 낮기 때문에, 중성자 이용효율의 향상이 예상되며, 상기 탄화규소 섬유를 포함하는 탄화규소 복합체는 고온 기계적 강도 및 융점이 높기 때문에 원자력 발전소의 비정상운전 및 중대사고 시 안정성을 향상시킬 수 있다. In addition, since the silicon carbide fiber has a low neutron absorption cross-sectional area, it is expected that neutron utilization efficiency is improved. The silicon carbide composite including the silicon carbide fiber has high mechanical strength and high melting point, The stability can be improved.
즉, 탄화규소 복합체는 냉각재 상실사고를 비롯한 비정상운전 및 중대사고시 고온의 냉각수에 의한 부식율이 기존의 지르코늄 합금보다 현격하게 낮기 때문에 외측부에 적용된 지르코늄 합금이 부식에 의해 완전히 제거된 후에도 탄화규소 복합체층과 지르코늄 합금 내층은 온전한 상태로 장시간 유지될 수 있는 장점이 있다. That is, since the corrosion rate of the silicon carbide composite is remarkably lower than that of the conventional zirconium alloy, the zirconium alloy applied to the outer side is completely removed by the corrosion, so that the silicon carbide composite layer And the inner layer of the zirconium alloy can be kept intact for a long time.
나아가, 상기 탄화규소 복합체는 잉여 탄소 및 규소가 거의 없고, 순도가 매우 높아 중성자 조사에 의한 체적변화량이 적고, 중성자 조사에 의한 기계적 강도의 저하가 거의 없다는 장점이 있다.
Further, the silicon carbide composite has little excess carbon and silicon, has a very high purity, has a small amount of volume change due to neutron irradiation, and has a merit that mechanical strength is hardly lowered by neutron irradiation.
이때, 상기 탄화규소 섬유는 전체적으로 또는 부분적으로 정렬될 수 있다. 또한, 섬유는 2차원 직조물(예를 들어, 브레이드(braid)), 유사 2차원 직조물(예를 들어, 후에 바느질되는 융직물(braided fabric)), 3차원 직조물, 니트 직물(knit fabric), 또는 펠트(felt)와 같은 형태를 가질 수 있다. 바람직하게는, 상기 탄화규소 섬유는 원주(hoop)법 또는 나선형(helical)법으로 권선(winding)되는 것이 좋다.
At this time, the silicon carbide fibers may be wholly or partly aligned. The fibers may also be fabricated from two-dimensional woven materials (e.g., braids), pseudo-two-dimensional woven materials (e.g., braided fabrics that are stitched back), three-dimensional woven materials, knit fabrics, It can have the same shape as a felt. Preferably, the silicon carbide fiber is wound by a hoop method or a helical method.
본 발명에 따른 다층구조 금속-세라믹 복합체 핵연료 피복관에 있어서, 상기 탄화규소 섬유의 직경은 1 ㎛ 내지 20 ㎛인 것이 바람직하다. 상기 탄화규소 섬유의 직경이 1 ㎛ 미만인 경우 섬유가 끊어질 수 있는 문제점이 있고, 20 ㎛를 초과하는 경우 섬유가 취성을 가지므로 작은 튜브 형태로 권선되면 섬유가 끊어질 수 있고, 이에 따라 복합체의 강도가 감소하는 문제점이 있다.
In the multi-layer metal-ceramic composite fuel cladding tube according to the present invention, it is preferable that the diameter of the silicon carbide fiber is 1 μm to 20 μm. If the diameter of the silicon carbide fiber is less than 1 탆, the fiber may be broken. If the diameter of the silicon carbide fiber is more than 20 탆, the fiber may become brittle. There is a problem that the strength is reduced.
본 발명에 따른 다층구조 금속-세라믹 복합체 핵연료 피복관에 있어서, 상기 탄화규소 섬유 표면에 증착된 열분해탄소층은 탄화규소 섬유와 탄화섬유 기지상 사이에 계면층으로 존재하며, 외부 응력에 의해 균열 발생 시 섬유가 기지상으로부터 원활히 뽑혀져 나오도록(pull-out) 함으로써 탄화섬유 복합체의 인성을 향상시킬 수 있다. In the multi-layered metal-ceramic composite fuel cladding tube according to the present invention, the pyrolytic carbon layer deposited on the surface of the silicon carbide fiber exists as an interfacial layer between the silicon carbide fiber and the carbonized fiber matrix, Can be pulled out smoothly from the matrix so that the toughness of the carbon fiber composite can be improved.
기지상으로부터 원활하게 섬유가 뽑혀져 나오기 위해서는 열분해탄소층은 섬유를 중심으로 배열되어 있는 적층형 구조를 가져야 한다. 만약, 계면상이 적용되지 않거나, 적층구조를 가지지 못할 경우, 또한 열분해탄소층이 최적의 두께로 적용되지 않을 경우 재료는 복합체로써의 역할을 적절히 수행하지 못하여 파괴인성이 크게 약화될 수 있는 문제점이 있다.
In order for the fibers to be drawn out smoothly from the matrix, the pyrolytic carbon layer should have a laminate structure arranged around the fibers. If the interfacial phase is not applied, the laminate structure is not used, and the pyrolytic carbon layer is not applied at an optimal thickness, the material can not properly perform its role as a composite, and the fracture toughness may be significantly weakened .
본 발명에 따른 다층구조 금속-세라믹 복합체 핵연료 피복관에 있어서, 상기 열분해탄소층은 100 nm 내지 300 nm의 두께로 증착되는 것이 바람직하다. 상기 열분해탄소층은 탄화규소 섬유에 증착되어, 탄화규소 복합체의 인성을 강화시킬 수 있다. 상기 열분해탄소층의 두께가 100 nm 미만인 경우 복합체가 파단될 때 탄화규소 섬유가 기지상으로부터 원활하게 뽑혀져 나오지 않기 때문에 파괴인성이 저하되는 문제점이 있고, 300 nm를 초과하는 경우 탄화규소 섬유가 탄화규소 복합체로부터 용이하게 뽑혀 나올 수 있어 파괴 강도가 저하될 수 있는 문제점이 있다.
In the multi-layer metal-ceramic composite fuel cladding tube according to the present invention, the pyrolytic carbon layer is preferably deposited to a thickness of 100 nm to 300 nm. The pyrolytic carbon layer may be deposited on the silicon carbide fiber to enhance the toughness of the silicon carbide composite. When the thickness of the pyrolytic carbon layer is less than 100 nm, there is a problem that the fracture toughness is lowered because the silicon carbide fiber is not smoothly pulled out from the matrix when the composite is fractured. When the thickness is more than 300 nm, So that the fracture strength can be lowered.
이때, 상기 탄화규소 복합체는 상기 핵연료 피복관의 전체 두께에 대하여 40 % 내지 70 %의 두께비율로 장입되는 것이 바람직하다. 상기 범위의 두께비율로 장입될 때, 상기 탄화규소 복합체의 장입 비율을 향상시킴으로써 핵연료 피복관의 금속 외측부 및 내측부의 장입 비율을 낮출 수 있다. 핵연료 피복관의 금속 외측부 및 내측부로 사용되는 지르코늄 합금은 고온에서 수증기와 반응하여 수소를 발생시킬 수 있는데, 본 발명에 따르면 탄화규소 복합체가 고비율로 장입됨에 따라 지르코늄 합금의 장입비율이 감소하여 수소 발생에 의한 폭발 위험성을 현저히 낮출 수 있는 장점이 있다. 또한 지르코늄 합금층의 두께를 얇게 함으로써 낮은 응력하에서 변형을 용이하게 하여 복합체층의 손상을 방지할 수 있다.
At this time, it is preferable that the silicon carbide composite is charged in a ratio of 40% to 70% of the total thickness of the nuclear fuel cladding tube. By increasing the charging ratio of the silicon carbide composite, the charging ratio of the metal outer side and the inner side of the fuel cladding tube can be lowered when charged with the thickness ratio in the above range. According to the present invention, as the silicon carbide composite is charged at a high ratio, the charging rate of the zirconium alloy is reduced and the hydrogen generation rate of the hydrogen- There is an advantage in that the risk of explosion by the explosion is remarkably reduced. Further, by thinning the thickness of the zirconium alloy layer, it is possible to easily deform under low stress, thereby preventing damage to the composite layer.
이때, 상기 핵연료 피복관의 금속 내측부(200) 내부로는 핵연료심(100)이 포함되어 관형 또는 환형의 핵연료봉으로 제작될 수 있다.
At this time, the fuel
또한, 본 발명은In addition,
탄화규소 복합체를 제조하는 단계(단계 1); 및Preparing a silicon carbide composite (step 1); And
상기 단계 1에서 제조된 탄화규소 복합체의 양면에 대하여 피복관의 내측부 및 외측부를 각각 도입하고, 이들을 확관 및 필거링하는 단계(단계 2);Introducing the inner side and outer side of the cladding to both sides of the silicon carbide composite prepared in the step 1 and expanding and peeling them (step 2);
를 포함하는 다층구조 금속-세라믹 복합체 핵연료 피복관의 제조방법을 제공한다.
Ceramic composite fuel cladding tube having a multi-layer structure.
이하, 본 발명을 단계별로 상세히 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail by steps.
본 발명에 따른 다층구조 금속-세라믹 복합체 핵연료 피복관의 제조방법에 있어서, 상기 단계 1은 탄화규소 복합체를 제조하는 단계이다.In the method for manufacturing a multi-layered metal-ceramic composite fuel clad tube according to the present invention, step 1 is a step of preparing a silicon carbide composite.
상기 탄화규소 섬유는 중성자 흡수단면적이 낮기 때문에, 중성자 이용효율의 향상이 예상되며, 탄화규소 복합체의 고온 기계적 강도 및 융점이 높기 때문에 원자력 발전소의 비정상운전 및 중대사고 시 안정성을 향상시킬 수 있다.
Since the silicon carbide fiber has a low neutron absorption cross-sectional area, neutron utilization efficiency is expected to be improved, and the high temperature mechanical strength and melting point of the silicon carbide composite can improve the stability of the nuclear power plant during abnormal operation and serious accidents.
본 발명에 따른 다층구조 금속-세라믹 복합체 핵연료 피복관의 제조방법에 있어서, 상기 단계 1에서 탄화규소 섬유의 표면에 열분해탄소를 증착하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다. In the method of manufacturing a multi-layered metal-ceramic composite fuel clad tube according to the present invention, it is preferable that the step (1) further comprises the step of depositing pyrolytic carbon on the surface of the silicon carbide fiber.
상기 탄화규소 복합체는 탄화규소 섬유, 탄화규소 섬유 표면에 증착된 열분해탄소층 및 탄화규소 기지물질을 포함하는 것이 바람직하다. The silicon carbide composite preferably includes a silicon carbide fiber, a pyrolytic carbon layer deposited on the surface of the silicon carbide fiber, and a silicon carbide base material.
상기 탄화규소 복합체는 장섬유 강화 세라믹 복합체(CFCC)의 일종으로 탄화규소 기지상이 탄화규소 섬유에 의해 강화된 복합체이다. 상기 탄화규소 섬유는 고순도의 결정화 섬유로써, 불순물을 다량 포함하고 있는 비결정질의 섬유에 비해 중성자 조사 저항성이 매우 우수한 장점이 있다. The silicon carbide composite is a kind of long fiber reinforced ceramic composite (CFCC), in which a silicon carbide base matrix is reinforced by silicon carbide fibers. The silicon carbide fiber is a high-purity crystallized fiber and has an advantage of extremely excellent neutron irradiation resistance as compared with an amorphous fiber containing a large amount of impurities.
또한, 탄화규소 섬유는 중성자 흡수단면적이 낮기 때문에, 중성자 이용효율의 향상이 예상되며, 상기 탄화규소 섬유를 포함하는 탄화규소 복합체는 고온 기계적 강도 및 융점이 높기 때문에 원자력 발전소의 비정상운전 및 중대사고 시 안정성을 향상시킬 수 있다. In addition, since the silicon carbide fiber has a low neutron absorption cross-sectional area, it is expected that neutron utilization efficiency is improved. The silicon carbide composite including the silicon carbide fiber has high mechanical strength and high melting point, The stability can be improved.
즉, 탄화규소 복합체는 냉각재 상실사고를 비롯한 비정상운전 및 중대사고시 고온의 냉각수에 의한 부식율이 기존의 지르코늄 합금보다 현격하게 낮기 때문에 외측부에 적용된 지르코늄 합금이 부식에 의해 완전히 제거된 후에도 탄화규소 복합체층과 지르코늄 합금 내층은 온전한 상태로 장시간 유지될 수 있는 장점이 있다. That is, since the corrosion rate of the silicon carbide composite is remarkably lower than that of the conventional zirconium alloy, the zirconium alloy applied to the outer side is completely removed by the corrosion, so that the silicon carbide composite layer And the inner layer of the zirconium alloy can be kept intact for a long time.
나아가, 상기 탄화규소 복합체는 잉여 탄소 및 규소가 거의 없고, 순도가 매우 높아 중성자 조사에 의한 체적변화량이 적고, 중성자 조사에 의한 기계적 강도의 저하가 거의 없다는 장점이 있다.
Further, the silicon carbide composite has little excess carbon and silicon, has a very high purity, has a small amount of volume change due to neutron irradiation, and has a merit that mechanical strength is hardly lowered by neutron irradiation.
이때, 상기 열분해 탄소는 화학기상증착법으로 증착되는 것이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니다. 이외에, 고순도 및 화학정량비를 가지는 탄화규소 제조방법이 적용될 수 있다.
At this time, the pyrolytic carbon is preferably deposited by a chemical vapor deposition method, but is not limited thereto. In addition, a silicon carbide manufacturing method having a high purity and a chemical quantitative ratio can be applied.
본 발명에 따른 다층구조 금속-세라믹 복합체 핵연료 피복관의 제조방법에 있어서, 상기 단계 2는 상기 단계 1에서 제조된 탄화규소 복합체의 양면에 대하여 피복관의 내측부 및 외측부를 각각 도입하고, 이들을 확관 및 필거링하는 단계이다.In the method for manufacturing a multi-layered metal-ceramic composite fuel clad tube according to the present invention, the step 2 is to introduce the inner and outer portions of the cladding on both sides of the silicon carbide composite prepared in the step 1, .
먼저, 탄화규소 복합체의 양면에 피복관의 내측부와 외측부를 도입한다.First, the inner and outer sides of the cladding tube are introduced on both sides of the silicon carbide composite.
만약, 핵연료 피복관의 금속 외측부 및 내측부로 사용되는 지르코늄 합금에 세라믹 또는 세라믹 복합체 코팅을 수행하는 경우, 고온 공정으로 인한 지르코늄 합금의 물성이 감소되는 단점이 발생할 수 있다. 그러나, 본 발명에서는 다층구조 금속-세라믹 복합체의 경우 세라믹 복합체의 제조 후, 핵연료 피복관의 금속 외측부 및 내측부를 형성시키기 때문에 고온 노출에 의한 지르코늄 합금의 물성감소가 발생하지 않는 장점이 있다.
If a ceramic or ceramic composite coating is applied to the zirconium alloy used as the metal outer and inner parts of the fuel cladding, the physical properties of the zirconium alloy due to the high temperature process may be reduced. However, in the case of the multilayered metal-ceramic composite according to the present invention, since the outer and inner portions of the metal cladding tube are formed after the ceramic composite body is manufactured, the properties of the zirconium alloy are not reduced due to the high temperature exposure.
다음으로, 탄화규소 복합체의 양면에 대하여 피복관의 내측부 및 외측부를 도입한 후, 이를 확관 및 필거링하는 단계를 거친다. 상기 확관 및 필거링의 일례를 도 3에 도시하였다.Next, the inner and outer portions of the cladding tube are introduced to both sides of the silicon carbide composite, and then the expansion and fillering are performed. An example of the expansion and fillering is shown in Fig.
도 3에 도시한 바와 같이, 상기 확관은 경사를 가지는 맨드렐(tapered mandrel)을 지르코늄 합금 튜브의 내측에 삽입하여 수행될 수 있으며, 상기 확관 단계를 수행함으로써 상온에서 지르코늄 합금 내측 튜브가 탄화규소 복합체와 접합될 수 있다. As shown in FIG. 3, the expansion can be performed by inserting a tapered mandrel inside the zirconium alloy tube, and by performing the expanding step, the zirconium alloy inner tube at room temperature can be made into a silicon carbide composite As shown in FIG.
또한, 상기 필거링은 한 쌍의 롤러에 의해 수행될 수 있으며, 상기 필거링 단계를 수행함으로써 얇은 지르코늄 합금 외층 튜브는 직경이 줄어들며 탄화규소 복합체와 접합될 수 있다. In addition, the fill gilling can be performed by a pair of rollers, and by performing the fill gelling step, the thin zirconium alloy outer layer tube can be reduced in diameter and bonded to the silicon carbide composite.
이와 같이, 상기 단계 2의 확관 및 냉간 필거링은 플러그 밀(plug mill) 절차에 의해 수행되는 것이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니며, 지르코늄 합금 층과 탄화규소 복합체가 접합될 수 있는 확관 및 필거링 방법을 적절히 선택하여 사용할 수 있다.
As described above, the expanding and cold-filing of the step 2 is preferably performed by a plug mill procedure, but not limited thereto, and the expansion and peeling method in which the zirconium alloy layer and the silicon carbide composite can be bonded Can be appropriately selected and used.
본 발명에 따른 다층구조 금속-세라믹 복합체 핵연료 피복관의 제조방법에 있어서, 상기 단계 2에서 제조된 피복관을 후처리하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.In the method of manufacturing a multi-layered metal-ceramic composite fuel clad tube according to the present invention, it is preferable that the method further comprises post-treating the clad tube manufactured in the step 2.
이때, 상기 후처리는 상기 단계에 따라 제조된 피복관을 470 내지 580 ℃의 온도범위 내에서 열처리함으로써 수행될 수 있다.At this time, the post-treatment may be performed by heat-treating the cladding manufactured according to the above step at a temperature ranging from 470 to 580 캜.
열처리가 수행되는 경우 확관 및 필거링 단계에서 발생한 잔류응력을 제거할 수 있다. When the heat treatment is performed, the residual stress generated in the expansion and filler stages can be removed.
만약, 470 ℃ 미만의 온도로 열처리가 수행되는 경우에는 잔류응력의 제거가 제대로 수행되지 않는 문제가 발생할 수 있고, 580 ℃ 초과의 온도로 열처리가 수행되는 경우에는 지르코늄 합금의 석출물 조대화로 인해 부식저항성이 감소하는 문제가 발생할 수 있다.
If the heat treatment is performed at a temperature lower than 470 캜, the residual stress may not be properly removed. If the heat treatment is performed at a temperature higher than 580 캜, corrosion due to precipitation of the zirconium alloy may cause corrosion There may arise a problem that the resistance is reduced.
나아가, 본 발명은Further,
상기의 핵연료 피복관, 상기 피복관 내에 배치되는 핵연료심 및 The nuclear fuel cladding tube, the nuclear fuel core disposed in the cladding tube,
상기 핵연료 피복관의 양 끝을 밀봉하는 봉단마개를 포함하는 핵연료봉을 제공한다.
And a sealing cap sealing both ends of the nuclear fuel cladding tube.
본 발명에 따른 핵연료봉은 핵연료 피복관 내부에 핵연료를 장입한 후 핵분열에 의해 발생하는 핵분열 생성물을 밀봉하기 위해 봉단마개를 접합함으로써 완성될 수 있다. 이때, 상기 핵연료봉은 관형 또는 환형으로 제조될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
The fuel rod according to the present invention can be completed by attaching a sealing cap to seal a nuclear fission product generated by nuclear fission after charging a nuclear fuel into a nuclear fuel cladding tube. At this time, the fuel rod may be manufactured in a tubular or annular shape, but is not limited thereto.
상기 핵연료봉은 본 발명에 따른 핵연료 피복관은 지르코늄 합금 내층 및 외층으로 구성되어, 냉각수 및 핵분열 생성물과 탄화규소 복합체의 직접적인 반응을 막을 수 있어 부식저항성이 향상될 수 있다. 또한, 탄화규소 복합체를 지르코늄 합금 사이에 포함하므로, 중성자 흡수 단면적이 낮고 고온에서 기계적 강도 및 융점이 높은 탄화규소 섬유로 인하여 중성자 이용효율이 향상되고 원자력 발전소의 비정상운전 및 중대사고 시 안정성을 향상시킬 수 있는 효과가 있는 핵연료봉을 제조할 수 있다.
The nuclear fuel bundle according to the present invention is composed of an inner layer and an outer layer of a zirconium alloy so that the direct reaction between the cooling water and the fission product and the silicon carbide composite can be prevented and corrosion resistance can be improved. In addition, since the silicon carbide composite is included between the zirconium alloys, the neutron absorption efficiency can be improved due to the silicon carbide fiber having a low neutron absorption cross-sectional area and high mechanical strength and melting point at a high temperature, and the stability during abnormal operation and serious accidents of the nuclear power plant It is possible to manufacture a nuclear fuel rod having an effect that can be achieved.
이하, 본 발명을 실시예를 통해 상세히 설명한다. 하기 실시예들은 본 발명을 설명하기 위한 것일 뿐 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples. The following examples are intended to illustrate the invention and are not intended to limit the invention thereto.
<실시예 1>≪ Example 1 >
단계 1: 7 ㎛ 및 10 ㎛의 직경을 가지는 탄화규소 섬유(Tyranno SA3)를 이용하여 흑연봉에 나선형(helical)으로 300 내지 350 ㎛의 두께가 되도록 권선(winding)을 수행하였다. 상기 탄화규소 섬유를 메탄 기체를 원료물질로 하여 1100 ℃의 증착온도 및 20 내지 90 torr의 압력하에서 화학기상증착장치(CVD)를 이용하여 탄화규소 섬유 표면을 150 nm의 두께로 코팅하였다.
Step 1: A silicon carbide fiber (Tyranno SA3) having diameters of 7 占 퐉 and 10 占 퐉 was wound on the black rods so as to have a helical thickness of 300 to 350 占 퐉. Using the methane gas as a raw material, the surface of the silicon carbide fiber was coated to a thickness of 150 nm at a deposition temperature of 1100 ° C and a pressure of 20 to 90 torr using a CVD (Chemical Vapor Deposition) apparatus.
단계 2: 상기 단계 1에서 열분해탄소가 증착된 탄화규소 섬유 사이에 메틸클로로실란(MTS, methylchlorosilane, CH3SiCl3)을 원료물질로 하여 수소 분위기의 1000℃, 20 torr에서 화학기상침착법으로 탄화수소 기지상을 형성하여 탄화규소 복합체를 제조하였다.
Step 2: In step 1, using methylchlorosilane (MTS, methylchlorosilane, CH 3 SiCl 3 ) as a raw material between the silicon carbide fibers deposited with the pyrolytic carbon, the hydrocarbons The matrix was formed to prepare a silicon carbide composite.
단계 3: 상기 단계 2에서 제조된 탄화규소 복합체는 300 ㎛로 균일한 두께를 가지도록 가공하였다. 세라믹 복합체 외경보다 약 0.01 mm 만큼 큰 내경을 가지는 약 150 ㎛ 두께의 얇은 지르코늄 합금 튜브와 약 0.01 mm 만큼 작은 외경을 가지는 약 150 ㎛ 두께의 얇은 지르코늄 합금 튜브를 제작한 후 탄화규소 복합체의 내부 및 외부에 삽입하였다. Step 3: The silicon carbide composite prepared in step 2 was processed to have a uniform thickness of 300 탆. Ceramic zirconium alloy tube having an inner diameter of about 0.01 mm greater than the outer diameter of the ceramic composite and a thickness of about 150 탆 of thin zirconium alloy tube having an outer diameter of about 0.01 mm, Lt; / RTI >
경사를 가지는 맨드렐(tapered mandrel)을 지르코늄 합금 튜브의 내측에 삽입하여, 상온에서 지르코늄 합금 내측 튜브는 확관에 의해 탄화규소 복합체와 접합이 되었다. 얇은 지르코늄 합금 외층 튜브는 한 쌍의 롤러를 이용한 필거링(pilgering)을 통해 직경이 줄어들며 접합이 되었다. A tapered mandrel having an inclination was inserted into the inner side of the zirconium alloy tube, and the zirconium alloy inner tube was joined to the silicon carbide composite by expansion at room temperature. The thin zirconium alloy outer tube was reduced in diameter and joined through pilgering using a pair of rollers.
최종적으로 3개의 층으로 구성된 다층구조 금속-세라믹 복합체 핵연료 피복관을 제조하였다.
Finally, a multilayered metal-ceramic composite fuel cladding consisting of three layers was fabricated.
100: 핵연료심
200: 핵연료피복관의 금속 내측부
300: 탄화규소 복합체
400: 핵연료피복관의 금속 외측부100: nuclear fuel core
200: Metallic inner side of the fuel cladding tube
300: silicon carbide complex
400: metal outer side of the fuel cladding
Claims (10)
상기 핵연료 피복관의 금속 외측부와 동축으로 배치되고 상기 핵연료 피복관의 금속 외측부보다 작은 직경을 갖는 핵연료 피복관의 금속 내측부; 및
상기 핵연료 피복관의 금속 외측부 및 핵연료 피복관의 금속 내측부 사이에 장입되는 탄화규소 복합체;
를 포함하는 다층구조 금속-세라믹 복합체 핵연료 피복관.
The metal lateral portion of the fuel cladding;
A metal inner side of the fuel cladding tube coaxially disposed with the metal outer side of the fuel cladding tube and having a smaller diameter than the metal outer side of the fuel cladding tube; And
A silicon carbide composite charged between the metal outer side of the fuel cladding tube and the metal inner side of the fuel cladding tube;
Wherein the metal-ceramic composite fuel cladding comprises a metal-ceramic composite.
상기 탄화규소 복합체는 탄화규소 섬유, 탄화규소 섬유 표면에 증착된 열분해탄소층 및 탄화규소 기지물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 다층구조 금속-세라믹 복합체 핵연료 피복관.
The method according to claim 1,
Wherein the silicon carbide composite comprises a silicon carbide fiber, a pyrolytic carbon layer deposited on the surface of the silicon carbide fiber, and a silicon carbide based material.
상기 탄화규소 섬유의 직경은 5 ㎛ 내지 20 ㎛인 것을 특징으로 하는 다층구조 금속-세라믹 복합체 핵연료 피복관.
3. The method of claim 2,
Wherein the silicon carbide fiber has a diameter of 5 to 20 占 퐉.
상기 열분해탄소층은 상기 탄화규소 섬유의 표면에서 직경방향으로 100 nm 내지 300 nm의 두께로 증착되는 것을 특징으로 하는 다층구조 금속-세라믹 복합체 핵연료 피복관.
3. The method of claim 2,
Wherein the pyrolytic carbon layer is deposited to a thickness of 100 nm to 300 nm in a radial direction on the surface of the silicon carbide fiber.
상기 탄화규소 섬유는 원주(hoop)법 또는 나선형(helical)법으로 권선(winding)된 것을 특징으로 하는 다층구조 금속-세라믹 복합체 핵연료 피복관.
3. The method of claim 2,
Wherein the silicon carbide fibers are wound by a hoop method or a helical method. ≪ Desc / Clms Page number 20 >
상기 단계 1에서 제조된 탄화규소 복합체의 양면에 대하여 피복관의 내측부 및 외측부를 각각 도입하고, 이들을 확관 및 필거링하는 단계(단계 2);
를 포함하는 다층구조 금속-세라믹 복합체 핵연료 피복관의 제조방법.
Preparing a silicon carbide composite (step 1); And
Introducing the inner side and outer side of the cladding to both sides of the silicon carbide composite prepared in the step 1 and expanding and peeling them (step 2);
Ceramic composite fuel fuel cladding.
상기 단계 1은 탄화규소 섬유의 표면에 열분해탄소를 증착한 후 탄화규소 기지물질을 도입하여 수행되는 것을 특징으로 하는 다층구조 금속-세라믹 복합체 핵연료 피복관의 제조방법.
The method according to claim 6,
Wherein the step (1) is performed by depositing pyrolytic carbon on the surface of the silicon carbide fiber and then introducing the silicon carbide base material into the surface of the silicon carbide fiber.
상기 단계 1에서 열분해탄소는 화학기상증착법으로 탄화규소 섬유 표면에 증착되는 것을 특징으로 하는 다층구조 금속-세라믹 복합체 핵연료 피복관의 제조방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the pyrolytic carbon is deposited on the surface of the silicon carbide fiber by chemical vapor deposition in the step 1.
상기 단계 2에서 압출된 피복관을 후처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다층구조 금속-세라믹 복합체 핵연료 피복관의 제조방법.
The method according to claim 6,
The method of claim 1, further comprising post-treating the cladding extruded in step (2).
상기 핵연료 피복관의 양 끝을 밀봉하는 봉단마개를 포함하는 핵연료봉.A fuel cladding tube of claim 1, a fuel core disposed within the cladding tube,
And a sealing cap sealing both ends of the nuclear fuel cladding tube.
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