KR20150086501A - 원자로용 부재 - Google Patents

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KR20150086501A
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reactor
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particulate matter
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KR1020157015951A
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밍슈 한
다카시 다카기
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이비덴 가부시키가이샤
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Abstract

원자로의 운전 조건, 장치에 개량을 가하는 것이 아니고, 중성자에 직접 노출되어도 스웰링, 크리프 변형 등이 일어나지 않고 안정되게 사용할 수 있는 원자로용 부재를 제공한다. 흑연 입자상 물질의 집합체를 포함하는 코어부와, 코어부를 덮는 세라믹 치밀체를 포함하는 피복층을 포함하는 원자력용 부재. 중성자 조사에 의해 영향을 받는 흑연은 입자상 물질의 집합체 상태로 사용되고, 서로 결합되어 있지 않으므로 스웰링, 크리프 변형 등이 일어나도 원자로용 부재의 형상, 치수에 영향을 주지 않는다. 또한, 본 발명의 원자로용 부재는 코어부를 덮는 세라믹 치밀체를 포함하는 피복층을 갖고 있다. 치밀체를 포함하는 피복층은 중성자 조사에 대하여 흑연보다도 내구성이 있으므로, 원자로용 부재의 형상, 치수에 영향을 주기 어렵다.

Description

원자로용 부재{MEMBER FOR NUCLEAR REACTORS}
본 발명은 비등수형, 가압수형 등의 경수로, 중수로, 고온 가스로, 초고온 가스로 등의 가스 냉각로, 용융 금속 냉각로, 고속 증식로 등의 원자로용 부재에 관한 것으로, 특히 중성자 감속용 부재 및 차폐체에 관한 것이다.
흑연 재료는 중성자의 흡수가 적고 중성자의 감속 능력도 비교적 크기 때문에, 원자로의 감속재로서 널리 사용되고 있는 것 이외에, 차폐체로서도 사용되고 있다.
흑연 재료의 감속재는 흑연 감속 원자로 외에, 연구 개발이 진행되고 있는 고온 가스로 등에서 사용되고 있다. 또한, 흑연 재료의 차폐체는 고속로 등의 분야에서 사용되고 있다.
그러나, 흑연의 벌크체는 조사에 의해 수축되어, 턴어라운드(TA)라고 불리는 극소값에 도달한 후, 팽창으로 전환하는 거동(이하 「스웰링」)을 나타낸다. 흑연 구조물의 라이프 엔드는 조사 치수 변화의 TA 조사량을 초과하지 않도록 설계되어 있다. 또한, 중성자 조사 하에서 크리프 변형(이하 「크리프 변형」)이 발생하고, 이 크리프 변형이 원자로의 운전에 수반하여 증가되어, 흑연 구조물의 기능에 지장을 초래하는 것도 알려져 있다.
또한, 흑연 재료는 메이커, 그레이드마다 그 크리프 변형 및 스웰링의 거동이 상이하기 때문에, 흑연 재료의 그레이드마다 중성자선 조사를 행하여, 크리프 변형 및 스웰링에 대하여 데이터 수집되고 데이터 베이스화되어 원자력용 재료의 설계에 반영되어 있다.
특허문헌 1에서는 크리프 변형의 발생을 억제하기 위한 원자로의 운전 방법이 기재되어 있다. 구체적으로는 원자로의 운전 모드를 바꿈으로써 원자로 내의 흑연 구조물의 온도를 변화시키고, 이에 의해 인장 응력이 발생하고 있는 부분에 반대의 압축 응력을, 또한 압축 응력이 발생하고 있는 부분에는 반대의 인장 응력을 발생시키고, 이에 의해 반전된 크리프 변형을 유발함으로써 흑연 구조물에 발생하고 있는 잔류 응력을 감소시켜, 흑연 구조물을 장수명화시키는 방법이 기재되어 있다.
일본 특허 공개 제2001-194481호 공보
그러나, 상기 기재된 방법은 흑연 구조물(흑연 재료) 그 자체의 크리프 변형을 억제하는 것이 아니고, 운전 방법에 의해 흑연 구조물을 장수명화하려고 하는 방법이다.
원자로의 운전 방법을 제약하므로, 원자로의 능력을 충분히 발휘할 수 없을 뿐만 아니라, 빈번히 원자로의 출력을 바꾸면서 운전하는 것은 원자로의 안정성을 유지하는 데 있어서는 바람직한 것이 아니다.
또한, 흑연 재료의 재질을 개량하여 크리프 변형 및 스웰링에 강한 재료를 개발하는 것은 원자력용 흑연 재료의 장수명화의 하나의 어프로치 방법이지만, 실제의 원자로에 사용할 수 있도록 하기 위해서는, 새롭게 흑연 재료에 중성자선 조사 시험을 행하여 스웰링, 크리프 변형에 관한 데이터를 취해야 한다. 중성자선 조사를 행한 흑연 재료는, 흑연 중에 1％보다 많이 포함되는 C-13이 중성자에 의해 방사화되어 반감기 5,730년의 방사성 C-14가 포함되게 되는 것 이외에, 다양한 물질이 생성되게 되므로, 이들 재료로부터 방사선의 발생이 가라앉을 때까지 기다리거나, 또는 완전히 방사선을 차폐한 환경 하에서 분석을 행하는 배려가 필요해진다. 이로 인해, 흑연 재료의 재질을 개량하여 크리프 변형에 강한 재료를 개발하는 것은 수고와 시간이 걸리는 것이 과제로 되어 있다.
본 발명에서는, 원자로의 운전 조건, 장치에 개량을 가하는 것은 아니고, 기존의 흑연 재료를 사용하면서, 중성자에 직접 노출되어도 스웰링, 크리프 변형 없이 안정되게 사용할 수 있는 원자로용 부재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 원자력 부재는,
(1) 흑연 입자상 물질의 집합체를 포함하는 코어부와, 코어부를 덮는 세라믹 치밀체를 포함하는 피복층을 포함한다.
또한 이하의 형태가 바람직하다.
(2) 상기 입자상 물질은 서로 결합되어 있지 않다.
(3) 상기 입자상 물질은 천연 흑연 또는 인조 흑연을 포함한다.
(4) 상기 피복층은 기상 증착층이다.
(5) 상기 피복층은 열분해 탄소, 탄화규소, 탄화지르코늄, 탄화탄탈로부터 선택되는 1 또는 2 이상의 피복층을 포함한다.
(6) 상기 기재된 원자로용 부재를 사용한 중성자 감속용 부재 및 차폐체.
본 발명의 원자로용 부재는 흑연 입자상 물질의 집합체를 포함하는 코어부와, 코어부를 덮는 세라믹 치밀체를 포함하는 피복층을 포함한다. 중성자 조사에 의해 영향을 받는 흑연은 입자상 물질의 집합체 상태로 사용되고 있으므로, 입자상 물질이 서로 결합되어 있지 않아, 크리프 현상, 팽창, 수축 등이 일어나도 원자로용 부재의 형상, 치수에 영향을 주지는 않는다. 또한, 흑연 입자상 물질의 집합체는, 특히 그의 재질은 한정되지 않으므로, 이미 중성자선 조사 시의 스웰링, 크리프 변형의 데이터를 갖는 범용의 흑연 재료를 사용할 수 있다. 이로 인해, 새롭게 이들 데이터를 수집할 필요는 없어, 수고와 시간을 들이지 않고 원자력용 부재로서 채용할 수 있다. 본 발명의 원자로용 부재는 코어부를 덮는 세라믹 치밀체를 포함하는 피복층을 갖고 있다. 치밀체를 포함하는 피복층은, 중성자 조사에 대하여 흑연보다도 내구성이 있으므로 원자로용 부재의 형상, 치수에 끼치는 영향이 작다. 이로 인해, 본 발명의 원자로용 부재에 의하면, 중성자에 직접 노출되어도 크리프 변형 등이 일어나지 않고 안정되게 사용할 수 있는 원자로용 부재를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1의 원자력용 부재의 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예 2의 원자력용 부재의 단면도.
본 발명의 원자로용 부재는 흑연 입자상 물질의 집합체를 포함하는 코어부와, 코어부를 덮는 세라믹 치밀체를 포함하는 피복층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 원자로용 부재의 흑연이란, 어떤 것이든 좋으며 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 천연 흑연, 인조 흑연, 키시 흑연 등 어떤 것이든 좋다. 특히, 이미 중성자선 조사에 의한 스웰링, 크리프 변형의 데이터베이스를 갖는 범용의 흑연 재료를 사용할 수 있으므로, 원자로용 부재로서 용이하게 채용할 수 있다. 스웰링, 크리프 변형의 데이터베이스를 갖는 범용의 흑연 재료로서는, 예를 들어 이비덴(주)제 ET-10 등이 있지만, 스웰링, 크리프 변형의 데이터베이스를 갖고 있으면 특별히 메이커, 그레이드는 한정되지 않는다.
본 발명의 코어부는 흑연 입자상 물질의 집합체를 포함한다. 흑연 입자상 물질의 집합체를 포함하므로, 개개의 입자상 물질이 크리프 또는 변형되어도 전체의 형상을 유지하는 피복층에 영향을 주는 일이 없으므로, 중성자에 직접 노출되어도 스웰링, 크리프 변형 없이 안정되게 사용할 수 있는 원자로용 부재를 제공할 수 있다.
또한, 중성자 감속용 부재로서 사용하는 경우, 흑연 입자상 물질의 집합체는 고순도의 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 흑연 입자상 물질 집합체의 바람직한 회분 함유량은 20중량ppm 이하이다. 20중량ppm을 초과하면, 불순물이 중성자를 흡수하여, 원자로의 출력을 올리기 어려워진다. 또한, 흑연 입자상 물질 집합체의 바람직한 붕소 함유량은 1.0중량ppm 이하이다. 붕소는 중성자를 흡수하기 쉬우므로, 1.0중량％를 초과하여 붕소를 함유하면, 특히 원자로의 출력을 올리기 어려워진다.
또한, 본 발명의 원자력용 부재를 제어 부재(예를 들어, 제어봉, 긴급 시 차폐재)로서 사용하는 경우에는, 붕소, B4C 등을 분체 또는 입체 형태로 흑연 입자상 물질의 집합체에 첨가할 수도 있다.
본 발명에 있어서 입자상 물질이란, 분체, 입체 및 그들의 혼합물을 포함한다. 흑연 입자상 물질의 입자 직경은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어 50％ 부피 입자 직경이 0.1㎛ 내지 1㎜인 분체 또는 입체를 이용할 수 있다. 또한, 입자상 물질의 집합체는, 상이한 입자 직경 분포의 분체 또는 입체를 입도 배합하여 사용할 수도 있다. 상이한 입자 직경 분포의 분체 또는 입체를 입도 배합하여 사용하면, 조립자의 간극에 미립자가 삽입되어, 입자상 물질의 집합체 전체적으로 벌크 밀도를 높일 수 있다. 흑연 입자상 물질 집합체의 바람직한 겉보기 밀도는 1.0 내지 2.0g·㎝-3이다. 겉보기 밀도가 1.0g·㎝-3 미만이면 공극이 많아지므로 중성자를 감속시키는 능력이 저하된다. 겉보기 밀도가 2.0g·㎝-3을 초과하면, 기상 증착에 의해 성막하는 과정에서, CVD 가스의 침입에 의해 굳어진 입자상 물질 집합체의 표면이 팽창되는 스프링백 현상이 일어나, 성막 도중의 얇은 피복층에 힘이 가해져 피막층이 깨지기 쉬워지기 때문에, 목적하는 형상의 원자력용 부재를 얻기 어려워진다.
흑연 입자상 물질 집합체의 50％ 부피 입자 직경은 레이저 회절식 입도 분포계로 측정할 수 있다. 또한, 입자 직경 2㎜를 초과하는 조립자를 함유하고 있는 경우, 레이저 회절식 입도 분포 직경의 회절 강도가 충분히 얻어지지 않으므로, 2㎜를 초과하는 영역을, 보조적으로 시험용 체를 사용하여 측정함으로써 전체의 50％ 부피 입자 직경을 얻을 수 있다.
흑연 입자상 물질 집합체의 겉보기 밀도란, 흑연 입자상 물질 집합체간의 공극을 포함한 채 측정한 밀도이다. 원자로용 부재의 형상이 복잡한 형상이며 겉보기 밀도의 측정이 곤란한 경우는, 원자로용 부재의 부피, 질량을 측정한 후에, 파괴하여 코어부를 제거하고 다시 부피, 질량을 측정한다. 코어부의 질량은 각각의 차를 산출함으로써 얻을 수 있다. 원자로용 부재 전체 및 코어부의 부피는 물 치환법에 의해 측정함으로써, 부정형의 형상이라도 용이하게 측정할 수 있다.
코어부를 덮는 세라믹 치밀체를 포함하는 피복층은 어떤 것이든 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 소결체를 쉘 형상으로 형성하고 내부 공간에 흑연 입자상 물질 집합체를 충전한 것, 흑연 입자상 물질 집합체를 프레스 성형하여 목적하는 형상을 얻은 후, 표면에 단단한 세라믹 막을 증착시키는 등의 방법이 있다. 세라믹 막의 증착 방법은 화학 기상 성장(CVD), 물리 기상 성장(PVD) 등의 방법을 이용할 수 있다. 그 중에서도 화학 기상 성장은, 원료 가스를 열분해함으로써 세라믹을 얻고 있으므로, 본 발명의 원자로용 부재의 치밀체를 포함하는 피복층을 용이하게 얻을 수 있다.
코어부를 덮는 세라믹 치밀체를 포함하는 피복층은 코어부 전체를 덮고 있는 것이 바람직하다. 코어부 전체를 덮고 있으면, 흑연 입자상 물질 집합체가 원자력 부재의 외부로 유출되기 어렵기 때문이다.
화학 기상 성장으로서는 열 CVD, 광 CVD, 레이저 CVD, 플라즈마 CVD 등의 방법을 이용할 수 있다. 흑연 입자상 물질 집합체는 프레스함으로써 일정한 형상을 부여할 수 있다. 프레스 방법은 CIP(냉간 정수압 프레스; Cold Isostatic Press), HIP(열간 정수압 프레스; Hot Isostatic Press), 1축 프레스 등 어떤 것이든 이용할 수 있다.
또한 흑연 입자상 물질에 희박한 결합제를 첨가하여, 피복층이 형성될 때까지 형상을 유지할 수 있도록 할 수도 있다. 결합제로서는 유기 결합제, 무기 결합제 등을 이용할 수 있어 특별히 한정되지 않지만, 유기 결합제를 사용하는 것이 바람직하다. 유기 결합제이면, 가열함으로써 탄화되거나 또는 열분해되어 휘산된다.
유기 결합제가 탄화된 경우에는 탄소로 되어 코어부에 잔류하고, 유기 결합제가 열분해되어 완전히 휘산된 경우에는 코어부에는 아무것도 남지 않고, 사용한 흑연 입자상 물질 집합체만으로 코어부를 형성할 수 있다.
또한, 코어부를, 흑연 입자상 물질에 용매를 첨가하고, 습식으로 성형할 수도 있다. 예를 들어, 흑연 입자상 물질에 알코올을 첨가하여 케이크상으로 한 후, 프레스 성형에 의해 목적하는 형상을 부여한 후 건조하여, 코어부를 얻을 수 있다. 또한, 흑연 입자상 물질에 알코올을 첨가한 슬러리를, 표면이 망상인 형에 유입하여 용매를 제거한 후, 건조하여 코어부를 얻을 수 있다.
흑연은, 미세하게 분쇄하면 공기를 혼입하여 벌크 밀도를 높이기 어려워지므로, 높은 압력을 가하여 프레스할 필요가 있지만, 습식으로 코어부를 형성한 경우는, 유체의 작용으로 흑연 입자가 이동하기 쉬워져, 큰 입자의 간극에 미립자가 충전되기 쉬워진다. 이 때문에 벌크 밀도를 높이기 쉬워져, 고밀도의 코어부를 용이하게 얻을 수 있다.
본 발명의 피복층의 재질은 특별히 한정되지 않는다. 탄화물계 세라믹스, 산화물계 세라믹스, 질화물계 세라믹스, 탄소질 재료 등을 들 수 있다. 예를 들어 열분해 탄소, 탄화규소, 탄화지르코늄, 탄화탄탈, 탄화티탄 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 탄화규소, 탄화지르코늄, 탄화탄탈, 탄화티탄은 산소, 물에 대하여 내식성을 갖고 있으므로, 장기간 사용해도 원자로 내에 존재하는 물, 산소에 의해 소모되기 어려워 적절하게 이용할 수 있다. 또한 이들 피복층은, 중성자 조사에 대하여 흑연보다도 내구성이 있으므로, 원자로용 부재의 형상, 치수에 끼치는 영향을 작게 할 수 있다.
피복층은 단층일 수도 있지만, 복수층으로 구성되어 있을 수도 있다. 복수층으로 구성하는 경우는, 상이한 종류의 피복층일 수도 있고 동일한 종류의 피복층일 수도 있고, 탄화물, 질화물 등의 화합물인 경우에는 그의 원소비가 상이할 수도 있다. 예를 들어, 탄화탄탈의 경우 Ta4C3, Ta2C, TaC의 조합 등을 들 수 있다.
피복층의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 10㎛ 이상, 5㎜ 이하인 것이 바람직하다. 피복층의 두께가 10㎛ 이상이면, 소모, 충격 등에 의해 피복층에 구멍이 뚫리기 어려워, 내부의 흑연 입자상 물질이 외부로 유출되기 어렵게 할 수 있다. 피복층의 두께가 5㎜ 이하이면 성막 속도 차에 따른 두께의 편차가 생기기 어려워, 치수 정밀도가 높은 원자로용 부재를 얻을 수 있다.
또한, 바람직한 피복층의 두께는 20㎛ 내지 3㎜이다. 피복층의 두께가 20㎛ 이상이면, 피복층이 높은 기계적 강도를 갖고 있으므로, 원자로 내에서 파손되기 어렵게 할 수 있다. 피복층의 두께가 3㎜ 이하이면, 성막 속도 차에 따른 두께의 편차의 영향을 작게 할 수 있다.
피복층 두께의 측정 방법은 원자력용 부재를 절단하여, 피복층의 단면을 노출시킨다. 단면을 SEM(주사 전자 현미경), 공구 현미경 등으로 측정함으로써 얻을 수 있다.
피복된 흑연 성형체는 초음파 장치를 사용하여 내부의 흑연분을 균등하게 분산시켜, 균일성을 도모할 수 있다.
원자로용 부재로서는, 형상, 크기, 용도는 특별히 한정되지 않는다. 내부에 흑연을 갖고 있는 점에서 중성자를 감속시키는 능력이 커서, 특히 중성자 감속용 부재로서 유용하다. 감속재로서는, 흑연로, 고온 가스로 등에서 적절하게 이용할 수 있다. 그 밖에, 방사선이 누설되는 것을 방지하기 위한 차폐체에도 이용할 수 있다.
중성자 감속용 부재의 형상은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 고온 가스로에서는 직경 30 내지 100㎜ 구상의 중성자 감속용 부재, 흑연로에서는 1변 20㎝의 육각형 저면을 갖는 높이 80㎝의 육각 기둥 형상의 중성자 감속용 부재 등을 적절하게 이용할 수 있다. 또한, 중성자 감속용 부재는 로의 구조, 사용 조건에 맞추어 형상, 크기를 적절히 변경하여 이용할 수 있다.
실시예
[실시예 1]
이하에 본 발명에 관한 실시예 1에 대하여 설명한다. 본 발명의 실시예 1의 원자력용 부재의 단면도이다. 실시예 1은 펠릿상의 코어부 표면이 탄화규소(SiC)의 피복층으로 덮인 구조이다.
<코어부 성형>
50％ 부피 입자 직경이 3.65㎛인 흑연 입자상 물질인 흑연분 3.1g을 φ25㎜의 개구를 갖는 금형에 충전하고, 19MPa로 가압했다. 금형으로부터, 흑연분이 성형된 코어부를 취출했다. φ25×6㎜의 물러서 부서지기 쉬운 평판상의 코어부가 형성되었다.
흑연분은 이비덴(주)제 등방성 흑연재 ET-10을 조분쇄 후, 제트 밀에 의해 분쇄함으로써 얻었다.
코어부의 벌크 밀도는 1.05g·㎝-3이었다.
<피복재 형성 공정>
상기 공정에서 얻어진 코어부를 부서지지 않도록 주의하면서 CVD로 내에 넣고, 열 CVD법으로 SiC층을 형성했다. 구체적으로는, 상압의 CVD로 중에 상기 공정에서 얻어진 코어부를 넣고, 1200℃로 가열한 후, 메틸트리클로로실란을 원료 가스, 수소를 캐리어 가스로 한 혼합 가스를 도입하여, 5시간 기상 증착을 계속한 후, 혼합 가스 및 가열을 멈추고 냉각함으로써 코어부의 표면에 SiC의 피복층을 형성시켰다.
형성된 SiC층의 두께는 40㎛이었다.
얻어진 원자로용 부재의 SiC층을 파괴하여 내부를 확인하면, 흑연 입자상 물질의 집합체는 결합하여 일체화되지 않고, 분상 또는 입상을 유지하고 있었다. 이로 인해, 흑연 입자상 물질의 집합체에 중성자가 조사되어 팽창, 수축되어도 전체 형상은 피복층에 의해 유지되어, 분상 또는 입상의 코어부가 원자로용 부재를 파손시키지 않고, 중성자에 직접 노출되어도 스웰링, 크리프 변형 등이 일어나지 않고 안정되게 사용할 수 있는 원자로용 부재를 얻을 수 있다.
[실시예 2]
이하에 본 발명에 관한 실시예 2에 대하여 설명한다. 본 발명의 실시예 2의 원자력용 부재의 단면도이다. 실시예 2는 펠릿상의 코어부 표면이 열분해 탄소의 피복층으로 덮이고, 추가로 탄화규소(SiC)의 피복층으로 덮인 구조이다.
<코어부 성형>
50％ 부피 입자 직경이 3.65㎛인 흑연 입자상 물질 집합체인 흑연분 3.1g을 φ25㎜의 개구를 갖는 금형에 충전하고, 19MPa로 가압했다. 금형으로부터, 흑연분이 성형된 코어부를 취출했다. φ25×6㎜의 물러서 부서지기 쉬운 평판상의 코어부가 형성되었다.
흑연분은 이비덴(주)제 등방성 흑연재 ET-10을 조분쇄 후, 제트 밀에 의해 분쇄함으로써 얻었다.
코어부의 벌크 밀도는 1.05g·㎝-3이었다.
<피복재 형성 공정>
본 실시예에서는, 실시예 1과는 달리, 먼저 열분해 탄소층을 형성하고, 그 후 SiC층을 형성했다.
상기 공정에서 얻어진 코어부를 부서지지 않도록 주의하면서 CVD로 내에 넣고, 열 CVD법으로 열분해 탄소층을 형성했다. 구체적으로는, CVD로 중에 상기 공정에서 얻어진 코어부를 넣고, 1500℃로 가열한 후, 메탄을 원재료로서 도입하고, 5시간 기상 증착을 계속한 후, 원료 가스 및 가열을 멈추고 냉각함으로써 코어부 표면에 열분해 탄소의 피복층을 형성시켰다.
형성된 SiC층의 두께는 40㎛이었다.
이어서, 다른 CVD로에 열분해 탄소의 피복된 코어부를 넣고, 열 CVD법으로 SiC층을 형성했다. 구체적으로는, 상압의 CVD로 중에 상기 공정에서 얻어진 코어부를 넣고, 1200℃로 가열한 후, 메틸트리클로로실란을 원료 가스, 수소를 캐리어 가스로 한 혼합 가스를 도입하고, 5시간 기상 증착을 계속한 후, 혼합 가스 및 가열을 멈추고 냉각함으로써 코어부 표면에 SiC의 피복층을 형성시켰다.
형성된 SiC층의 두께는 40㎛이었다.
얻어진 원자로용 부재의 피복층(열분해 탄소층과 SiC층)을 파괴하여 내부를 확인하면, 흑연 입자상 물질의 집합체는 결합하여 일체화되지 않고 분상 또는 입상을 유지하고 있었다. 이로 인해, 흑연 입자상 물질의 집합체에 중성자가 조사되어 팽창, 수축되어도 전체 형상은 피복층에 의해 유지되어, 분상 또는 입상의 코어부가 원자로용 부재를 파손시키지 않고, 중성자에 직접 노출되어도 크리프 변형 등이 일어나지 않고 안정되게 사용할 수 있는 원자로용 부재를 얻을 수 있다.
본 실시예에서 얻어진 원자력용 부재는 펠릿상이지만, 원자로의 형상, 형식에 따라 적절히 원자력용 부재의 형상을 변경할 수 있다. 또한, 복잡한 형상의 경우에는 희박한 결합제를 흑연 입자상 물질의 집합체에 첨가하여, 기상 증착이 개시될 때까지 형상을 유지할 수 있어, 어떤 형태의 원자력용 부재에도 대응할 수 있다.
1 코어부
2, 21, 22 피복층
10 원자력용 부재

Claims (6)

  1. 흑연 입자상 물질의 집합체를 포함하는 코어부와, 코어부를 덮는 세라믹 치밀체를 포함하는 피복층을 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로용 부재.
  2. 제1항에 있어서, 상기 입자상 물질은 서로 결합되어 있지 않은 것을 특징으로 하는 원자력용 부재.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 입자상 물질은 천연 흑연 또는 인조 흑연을 포함하는 것을 특징으로 하는 원자력용 부재.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피복층은 기상 증착층인 것을 특징으로 하는 원자로용 부재.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피복층은 열분해 탄소, 탄화규소, 탄화지르코늄, 탄화탄탈, 탄화티탄으로부터 선택되는 1 또는 2 이상의 피복층을 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로용 부재.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 원자로용 부재를 사용한, 중성자 감속용 부재 및 차폐체.
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