KR20190035933A - SiC 복합 세라믹을 제조하기 위한 공정 - Google Patents

SiC 복합 세라믹을 제조하기 위한 공정 Download PDF

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KR20190035933A
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Abstract

세라믹 복합 구조체를 제조하기 위한 방법이 설명된다. 방법은 적어도 하나의 폼의 외부 표면(28) 주위에 SiC 섬유와 같은 세라믹 섬유(22)를 래핑하는 것을 포함한다. 방법은 래핑 섬유(22)를 제 1 온도 이하의 온도로 가열하는 것, 제 1 온도에 있는 제 1 용기(12) 내에서, 래핑 섬유(22) 내의 공극(24)을 세라믹 복합체로 침윤시키는 것, 침윤된 래핑 섬유를 제 1 용기(12)로부터, 제 1 용기(12)와는 별개인 제 2 용기(14)로 이송하는 것, 및 제 1 온도보다 높은 제 2 온도에 있는 제 2 용기(14) 내에서, 침윤된 래핑 섬유를 세라믹 복합체로 코팅하는 것을 추가로 포함한다.

Description

SiC 복합 세라믹을 제조하기 위한 공정
정부 권리에 관한 진술
본 발명은 미국 에너지부에 의해 수여된 계약 번호 DE-NE0008222 하의 정부 지원으로 이루어졌다. 미국 정부는 본 발명에 있어서 소정의 권리를 갖는다.
본 발명은 SiC 복합 재료의 제조에 관한 것이며, 더 구체적으로는 SiC 복합체 연료봉을 제조하는 방법에 관한 것이다.
전형적인 원자로에서, 노심(reactor core)은 다수의 핵연료 집합체(fuel assembly)를 포함하며, 이들 각각은 연료 핵분열성 재료를 수용하는 복수의 기다란 연료봉 또는 유사한 요소로 구성된다. 연료봉은 핵분열성 재료를 위한 격납부(containment)로서의 역할을 하는 클래딩(cladding)에 넣어진다. 예시적인 클래딩 재료는 예를 들어 지르코늄 합금 및 세라믹 복합 재료를 포함한다. 예시적인 Zr 합금이 미국 특허 제 3,427,222 호; 제 5,075,075 호; 및 제 7,139,360 호에 개시된다. 사고 시에 연료봉이 고온 증기 환경에서 기능하기 때문에, 클래딩에 부식력이 가해진다. 해결책으로서, 외부 부식을 방지하기 위해 연료봉 클래딩이 코팅되었다. 탄화규소(SiC)와 같은 세라믹-함유 코팅 재료가 바람직한 안전 특성을 갖는 것으로 나타났다. SiC 모놀리스(monolith), 섬유 및 이들의 조합과 같은 실험적인 세라믹 타입 재료가 미국 특허 제 6,246,740 호; 제 5,391,428 호; 제 5,338,576 호; 제 5,182,077 호, 및 미국 특허 출원 공개 제 2006/0039524 호, 제 2007/0189952 호; 및 제 2015/0078505 호에 교시되어 있으며, 그것의 관련 부분은 본 명세서에 참고로 포함된다.
SiC 복합체는 흔히 연료봉 클래딩을 형성하기 위해 맨드릴(mandrel) 또는 SiC 튜브 위의 SiC 섬유의 래핑(wrapping) 또는 브레이딩(braiding)의 형태이다. SiC 섬유 래핑 또는 브레이드는 이어서 섬유 내의 그리고 섬유 사이의 공극(void)을 충전하기 위해 SiC 입자로 침윤되고 이어서 화학 기상 침윤(chemical vapor infiltration, CVI)을 사용하여 SiC로 침윤된다. 대안적으로, 침윤은 오로지 CVI에서의 것과 같은 저온 조건 세트만을 사용해 행해질 수 있다. 와인딩(winding)의 침윤 후에 화학 증착(chemical vapor deposition, CVD)과 같은 더 높은 온도의 공정을 이용해 배리어 코트(barrier coat)를 형성하기 위해 침윤된 섬유를 코팅하는 것이 뒤따를 수 있다. 과도한 처리를 회피하기 위해 그리고 비용 및 제조 시간을 감소시키기 위해, 2가지 공정, 즉 CVI와 CVD는 보통 단일 용기(vessel) 또는 장치 내에서 순차적으로 수행된다. 그러나, 온도가 더 낮은 온도 CVI 공정으로부터 더 높은 온도 CVD 공정으로 변화하고 있는 시간 동안, 비결정성 재료가 SiC 섬유 내에 그리고 그 주위에 증착(depositing)되며, 이는 CVI 공정 또는 CVD 공정 중 어느 쪽에도 최적이 아님이 밝혀졌다.
동일한 용기 내에서 둘 모두의 CVI 작업 및 CVD 작업을 수행하는 종래의 방법에서 겪게 되는 문제는 본 명세서에 설명되는 개선된 방법에 의해 해결된다. 본 명세서에 더 완전히 설명되는 바와 같이, 본 방법은 침윤 공정과 코팅 공정을 분리한다. 침윤은 제 1 온도에 있는 제 1 용기 내에서 수행되고, 코팅은 제 1 온도보다 높은 제 2 온도에 있는 제 2 용기 내에서 수행된다.
세라믹 복합 구조체를 제조하기 위한 방법이 본 명세서에 설명된다. 방법은 다양한 태양에서 적어도 하나의 폼(form)의 외부 표면 주위에, 예를 들어 브레이딩 또는 와인딩에 의해, 세라믹 복합체 섬유를 래핑하는 것을 포함하며, 래핑 섬유는 래핑 섬유 사이에 공극을 한정한다. 방법은 래핑 섬유를 제 1 온도 이하의 온도로 가열하는 것, 제 1 온도에 있는 제 1 용기 내에서, 래핑 섬유 내의 공극을 세라믹 복합체로 침윤시키는 것, 침윤된 래핑 섬유를 제 1 용기로부터, 제 1 용기와는 별개인 제 2 용기로 이송하는 것, 및 제 1 온도보다 높은 제 2 온도에 있는 제 2 용기 내에서, 침윤된 래핑 섬유를 세라믹 복합체로 코팅하는 것을 추가로 포함한다. 다양한 태양에서, 방법은 래핑 섬유 내의 공극을 세라믹 복합체로 침윤시키기 전에 별개의 용기 내에서 가열된 래핑 섬유에 탄소 또는 붕소 질화물과 같은 인터페이스 코팅(interface coating)을 도포하는 것을 추가로 포함할 수 있다.
섬유가 그것의 주위에 래핑되는 폼은 복합 구조체의 일체형 부분을 형성할 수 있으며, 그렇기 때문에 바람직하게는 SiC와 같은 세라믹 복합체로 제조된다. 폼은, 다양한 태양에서, 대안적으로, 예를 들어 흑연으로 제조된, 제거가능한 폼일 수 있다. 제거가능한 폼은 섬유가 폼에 의해 제공되는 구조적 지지에 대한 필요성 없이 공정을 계속하기에 충분히 강건한, 방법 내의 임의의 단계에서 제거될 수 있다. 예를 들어, 폼은 침윤 단계 전에 또는 후에, 또는 코팅 단계 후에 제거될 수 있다.
침윤 단계는 제 1 캐리어 가스(carrier gas)에 담지된 제 1 전구체 가스(precursor gas)를 제 1 용기 내로 주입하고 전구체 가스 및 캐리어 가스를 가열된 래핑 섬유 위로 유동시키는 것을 포함할 수 있다. 제 1 전구체 가스는 래핑 섬유 내의 공극 전체에 걸쳐 세라믹 침윤물, 바람직하게는 SiC를 증착시킨다. 침윤 단계는 화학 기상 침윤 공정(chemical vapor infiltration process), 전기영동 증착 공정(electrophoretic deposition process), 또는 이들의 조합일 수 있다. 제 1 온도는 800℃ 내지 1,300℃일 수 있다.
코팅 단계 전에, 방법의 다양한 태양에서, 침윤된 래핑 섬유는 제 1 온도보다 높고 제 2 온도 이하인 온도로 가열될 수 있다. 다양한 태양에서, 코팅 단계는 제 2 용기의 벽을 냉각하는 것, 제 2 전구체 가스 및 제 2 캐리어 가스 - 각각 바람직하게는 제 2 온도에 있음 - 를 침윤된 래핑 섬유 위로 유동시켜, 침윤된 래핑 섬유 상에 조밀한 결정성 코팅을 증착시켜, 코팅된 세라믹 복합 구조체를 형성하는 것을 포함할 수 있다. 제 2 전구체 가스는 침윤된 래핑 섬유 위에 세라믹 코팅, 바람직하게는 SiC를 증착시킨다. 코팅 단계는 화학 증착 공정일 수 있다. 제 2 온도는, 방법의 다양한 태양에서, 1,200℃ 내지 1,800℃일 수 있다.
방법에 의해 제조되는 세라믹 복합 구조체는, 다양한 태양에서, SiC로 균일하게 침윤되고, 그것의 외측 표면 위에 조밀한 결정성 SiC 코팅을 갖는 SiC 섬유 래핑으로부터 형성되는 핵연료봉으로서 사용될 수 있다.
본 개시의 특징 및 이점이 첨부 도면을 참조하여 더 잘 이해될 수 있다.
도 1a 내지 도 1c는 섬유 래핑의 부분 단면을 예시하는 도면이며, (a)는 섬유 사이의 공극을 보여주는 입자의 CVI 침윤 전이고; (b)는 입자의 이상화된 CVI 침윤 후이고; (c)는 차단된 기공으로 인한 섬유 래핑 사이의 남아 있는 공극을 보여주는, 실제 종래 기술의 CVI 침윤 후이다.
도 2a 내지 도 2c는 본 명세서에 설명된 방법의 일 실시예의 섬유 래핑의 부분 단면을 예시하며, (a)는 섬유 사이의 공극 및 내측 가열 로드(heating rod)의 단면을 보여주는 입자의 CVI 침윤 전이고; (b) 섬유 사이의 공극 내의 입자의 부분 CVI 증착을 갖는 부분적으로 처리된 섬유 래핑이고; (c)는 완전히 침윤된 공극을 보여주는 입자의 최종 CVI 침윤이다.
도 3a 및 도 3b는 본 명세서에 설명된 방법의 일 실시예의 섬유 래핑의 부분 단면을 예시하며, (a)는 CVI 침윤 후, 그러나 침윤된 섬유 래핑을 코팅하기 위한 CVD 공정의 적용 전이고; (b)는 최종 CVD 증착을 보여주는 CVD 처리 후이다.
도 4는 CVI 챔버와 CVD 챔버를 연결하는 선택적인 인터페이스 챔버에 의해 별개의 CVD 챔버로부터 분리된 별개의 CVI 챔버를 보여주는, 본 명세서에 설명된 방법의 처리 시퀀스의 실시예의 개략적 예시이다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 부정관사("a" 및 "an") 및 정관사("the")의 단수 형태는 문맥이 명백하게 달리 지시하지 않는 한 복수의 지시 대상을 포함한다. 따라서, 관사("a" 및 "an")는 본 명세서에서 관사의 문법적 대상의 하나 또는 하나 초과(즉, 적어도 하나)를 지칭하는 데 사용된다. 예로서, "요소"는 하나의 요소 또는 하나 초과의 요소를 의미한다.
예를 들어 그리고 제한 없이 최상부, 저부, 좌측, 우측, 하부, 상부, 전방, 후방, 및 그것의 변형과 같은, 본 명세서에 사용된 방향 어구는 첨부 도면에 도시된 요소의 배향에 관련될 것이고, 명시적으로 달리 언급되지 않는 한 청구범위에 대한 제한이 아니다.
청구범위를 포함한 본 출원에서, 달리 지시되는 경우 외에, 양, 값 또는 특성을 표현하는 모든 수치는 모든 경우에 용어 "약"에 의해 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 이에 따라, 용어 "약"이 명시적으로 수치와 함께 나타나지 않을 수 있을지라도, 수치는 단어 "약"이 선행하는 것처럼 읽힐 수 있다. 따라서, 반대로 지시되지 않는 한, 하기의 설명에 기재된 임의의 수치 파라미터는 본 개시에 따른 조성물 및 방법에 있어서 얻고자 하는 소망되는 특성에 따라 달라질 수 있다. 최소한으로, 그리고 청구범위의 범위에 대한 균등론의 적용을 제한하려는 시도로서가 아니라, 본 설명에 기재된 각각의 수치 파라미터는 적어도 보고된 유효숫자의 개수의 관점에서 그리고 보통의 반올림 기법을 적용함으로써 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에 언급된 임의의 수치 범위는 그 안에 포함되는 모든 하위-범위를 포함하도록 의도된다. 예를 들어, "1 내지 10"의 범위는 언급된 1의 최소값과 언급된 10의 최대값 사이의(이들 값을 포함함), 즉 1 이상의 최소값 및 10 이하의 최대값을 갖는 모든 하위범위를 포함하도록 의도된다.
본 명세서에 사용된 바와 같은 용어 "세라믹 복합체"는 탄화규소(SiC) 및 SiC 섬유와 같은 다양한 세라믹 복합 재료를 지칭한다.
용어 섬유 래핑의 "공극" 또는 "공극들", "기공" 또는 "기공들" 또는 "틈(interstice)"은 섬유 및 섬유 토우(fiber tow)와 섬유 래핑 내의 그리고 그 사이의 비어 있는 또는 점유되지 않은 영역을 지칭한다. 공극은 필연적으로 형상 및 크기가 불일치할 것이고, 보통 불규칙 형상을 가질 것이다.
원자력 발전소용 연료봉을 제조하기 위한 개선된 방법이 본 명세서에서 제공된다. 개선된 방법에 의해 형성되는 세라믹 복합체 연료봉은 정상 작동과 트랜션트(transient) 둘 모두 동안 그리고 설계 기준 사고(design basis accident)를 넘어 원자력 설비의 내부식성 요건을 충족시키는 것으로 여겨진다.
도 1은 종래의 제조 방법에서 겪게 되는 문제의 일 예를 예시한다. 도 1a는 섬유 래핑(22) 사이에 존재하는 공극(24)을 충전하려는 임의의 시도 전의, 기재(substrate)(도시되지 않음)의 외부(28) 주위에 래핑 섬유(22)의 단면도를 예시한다. 고강도 세라믹 복합체를 형성하기 위해, 기재 표면을 덮는 데 사용된 섬유 래핑(22) 내의 공극(24)은 적합한 재료로 충전되어야 한다. 섬유(22)가 세라믹으로 제조되는 경우, 공극에 침윤하는 데 사용되는 재료는 바람직하게는 동일한 세라믹이다. 다양한 실시예에서, 섬유와 침윤물 둘 모두에 대해 사용되는 세라믹은 SiC이다. 세라믹 복합체를 사용하여 공극(24)을 충전함에 있어서의 목적은, 실질적으로 완전히, 그리고 바람직하게는, 완전히 공극(24)을 충전하는, 도 1b에 소망되는 구조로 도시된 것과 같은, 고밀도 복합체 침윤물(30)을 생성하는 것이다. 그러나, 종래의 관례에서, 도 1c에 도시된 바와 같이, 화학 기상 침윤(CVI) 처리에서 전형적인 더 낮은 온도에서 형성된 침윤 재료의 초기 증착물이 침윤물을 형성하는 전구체 가스의 추가 침윤을 차단하는 역할을 한다. 이러한 상황하에서, 전구체 가스는 섬유 래핑(22)의 내부에 도달하지 못해서, 공극(24)은 CVI 공정 동안 비충전된 또는 비결정성 재료 형태로 유지되어, 기재를 부식에 대한 내성이 덜하도록 만든다.
그 문제를 해결하기 위해, 바람직하게는 또한 세라믹 복합체로 제조되는, 그리고 더 바람직하게는 SiC로 제조되는 코팅(34)이 섬유 래핑(22) 및 침윤물(30)에 도포되지만, 경험을 통해 우수한 배리어(barrier)의 형성은 더 높은 온도에서 배리어를 형성하는 것에 의존한다는 것을 알게 되었다. 불행하게도, 화학 증착(CVD) 공정에서 전형적인 온도와 같은 더 높은 온도에서 형성되는 증착물은 섬유 래핑(22) 및 침윤물(30) 상에 형성된 복합체 층 내로의 침투는 최소인 상태로 CVD 공정이 수행되는 용기 벽 상에 증착물이 바람직하지 않게 형성되는 결과를 가져온다.
폼(form) 주위의 세라믹 복합체 래핑(22)의 공극(24)을 충전하고 침윤된 섬유 상에 배리어 층을 형성하는 개선된 방법이 본 명세서에 설명된다. 폼은 임의의 형상을 취할 수 있다. 다양한 태양에서, 폼은 최종 생산물이 사용될 환경에서 사용하기에 적절한 물리적 특성을 갖도록 결정된 튜브일 수 있다. 예를 들어, 튜브는 SiC 튜브일 수 있다. 튜브는 복합 구조체를 위한 내부 밀폐 시일을 제공한다. 대안적으로, 폼은 와인딩된 섬유질 구조체를 보강하고 강화시키는 침윤 단계 동안 그리고 부식에 대한 배리어를 추가하는 코팅 단계 동안 섬유(22)를 제 위치에 유지하기 위한 임의의 적합한 제거가능한 폼일 수 있어서, 코팅된, 침윤된 복합 구조체는 별도의 내부 튜브에 대한 필요성 없이 스스로 튜빙(tubing)으로서 기능할 수 있다. 폼은 침윤 및 코팅 단계에서의 열을 견딜 수 있는 흑연 또는 유사한 재료로 제조될 수 있다. 코팅 공정 후에, 폼은 제거되어, 비어 있는 내부를 남긴다. 솔리드 세라믹 복합체 튜빙이 핵분열성 재료를 유지하기 위한 핵연료봉으로서 사용될 수 있다. 당업자는 "튜브"가 단면이 원형 또는 비원형일 수 있고, 그렇기 때문에 용어 "튜브"가 원통으로 제한되는 것으로 해석되어서는 안된다는 것을 인식할 것이다.
공정을 시작하기 위해, 소망되는 형상의 폼 또는 튜브가 폼 또는 튜브의 외측 표면 주위에 섬유 토우를 브레이딩하는 것에 의해 또는 와인딩하는 것에 의해 세라믹 섬유 토우(22)로 래핑된다. 브레이딩 및 와인딩 기술은 당업자에게 잘 알려져 있다. 섬유는, 다양한 태양에서, 세라믹 섬유 또는 세라믹 복합체 섬유, 예컨대 SiC일 수 있으며, 바람직하게는 저산소 및 거의 화학량론 Si/C 비를 갖는 SiC 세라믹이다. 튜브의 바깥쪽에 형성되는 SiC 복합체는 미국 특허 출원 공개 제 2015/0078505 호 또는 문헌[Y. Katoh et al., "Continuous SiC fiber, CVI SiC matrix composites for nuclear applications: Properties and irradiation effects," Journal of Nuclear Materials, vol. 448, pp. 448-476 (2014)]에 개시된 바와 같이 연속 SiC 섬유-보강 SiC 매트릭스 복합체를 포함할 수 있다. 본 명세서에 설명된 방법에 사용될 수 있는 SiC 섬유의 타입은 예를 들어 문헌[Y. Katoh et al., Journal of Nuclear Materials, vol. 448 at 450]의 표 1에 열거된 하이-니칼론(Hi-Nicalon)™ 타입 S 섬유(일본 도쿄 소재의 니폰 카본(Nippon Carbon)에 의해 제조됨) 또는 티라노(Tyranno)™ SA3 섬유(일본 우베 소재의 우베 인더스트리(Ube Industry)에 의해 제조됨)일 수 있다.
본 명세서에 설명된 제조 방법은, 다양한 실시예에서, 세립 고결정성 베타 상 SiC의 외측 보호 층 및 베타 상 SiC로 침윤된 연속 베타 상 화학량론 SiC 섬유의 중심 층에 의해 덮인 고순도 베타 또는 알파 상 화학량론 SiC의 하나 이상의, 바람직하게는 2개 또는 3개의 층과 같은, 조밀한 모놀리스 SiC, SiC-SiC 복합체, SiC 섬유 보강 복합체를 포함한, SiC 재료의 다수의 층을 생성한다. 다양한 태양에서, 완성된 생산물은 SiC 연속 섬유-보강, SiC 매트릭스 복합체(SiC/SiC 복합체)를 포함할 수 있는데, 이는 거의 화학량론 SiC 섬유, 화학량론 및 완전 결정성 SiC 매트릭스, 및 섬유와 매트릭스 사이의 파이로카본 또는 다층 파이로카본/SiC 상간으로 이루어진다.
래핑은, 브레이딩에 의한 것이든지 또는 와인딩에 의한 것이든지 간에, 래핑되는 튜브 또는 폼의 두께와 비슷한 두께를 가질 수 있다. 예시적인 실시예에서, 래핑은 두께가 0.1 내지 2 mm일 수 있다. 소정의 실시예에서, SiC 섬유 토우는 약 0.1 mm 내지 2 mm의 두께로 래핑될 수 있고, 바람직하게는 약 0.4 mm 내지 1 mm의 두께로 래핑될 수 있다. 폼 또는 튜브 주위의 래핑은 일반적으로 약 45 내지 55%의 밀도를 가지며, 따라서 본질적으로 다공성이어서, 공극(24)을 형성한다.
튜브 또는 폼 주위에 섬유를 래핑한 후에, 방법은 침윤 및 코팅 단계를 추가로 포함한다. 개선된 방법은 각각의 공정을 상이한 온도에 있는 별개의 챔버 또는 용기 내에서 수행함으로써 침윤 공정을 코팅 공정과 분리한다. 침윤은 제 1 온도에 있는 제 1 용기 내에서 수행되고, 코팅은 제 1 온도보다 높은 제 2 온도에 있는 제 2 용기 내에서 수행된다. 제 1 및 제 2 온도는 임의의 적합한 수단에 의해 도달되고, 동일한 방법 또는 상이한 가열 방법에 의할 수 있다. 제 1 및 제 2 용기는 서로 분리된 별개의 용기일 수 있거나, 더 큰 장치 내의 별개의 챔버일 수 있지만, 여전히 서로 분리되어 하나의 챔버 내에 존재하는 조건이 다른 챔버 내에 존재하는 조건에 영향을 미치지 않는다. 그러한 조건은 예를 들어 챔버 또는 용기 벽 온도, 공기 온도, 압력, 가스 유동, 및 반응물의 종류와 상대 농도 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
방법의 침윤 단계에서, 튜브 또는 폼이 섬유(22)로 래핑된 후에, 섬유 래핑의 틈에 남아 있는 공극(24)은 개선된 방법의 다양한 태양에 따라, 화학 기상 침윤(CVI) 또는 전기영동 증착 단독 또는 CVI와의 조합과 같은 적합한 침윤 기술에 의해 충전된다.
개선된 방법은, 다양한 태양에서, 섬유질 재료(22)를 침윤 공정에서 사용되는 온도보다 높지 않은 온도로 가열하는 것을 포함한다. 섬유질 재료(22)는 균일하게 가열될 수 있거나, 바람직하게는 래핑의 외측 표면에서보다는 래핑의 내부에서 더 높은 온도로 가열될 수 있다. 다양한 태양에서, 래핑의 내부에서의 더 높은 온도는 침윤 공정에서 사용되는 온도보다 높지 않다.
섬유질 재료(22)는 다양한 방식으로 가열될 수 있다. 예를 들어, 섬유질 재료(22)는 용기(12)(즉, 용기 벽 및 그 안에 포함된 공기)를 침윤 증착물의 형성에 소망되는 온도에 가까운 온도(예를 들어, 약 25℃ 이내)로 가열함으로써 가열될 수 있다. 대안적으로, 용기 벽은 능동적으로 가열되지 않을 수 있고, 섬유질 재료(22) 및 공극(24)에 침윤하는 전구체 가스를 가열함으로써 섬유질 재료(22)가 대신에 가열될 수 있다.
섬유질 재료(22)를 가열하기 위한 다른 적합한 수단은 유도 가열, 마이크로파 가열 또는, 도 2에 도시된 바와 같이, 섬유 래핑의 내부에 위치되고 침윤 용기(12) 내에 배치된, 가열된 맨드릴과 같은, 내부 가열 요소(32)를 이용한 가열을 포함하지만, 이로 제한되지 않는다. 다양한 태양에서, SiC 튜브가 제거가능한 폼 대신에 사용되는 경우, 섬유 래핑(22)의 내부 부분에서 더 높은 온도를 제공하기 위해 전류가 SiC 튜브에 인가되어 그것을 가열할 수 있다. SiC 튜브는 흑연 맨드릴보다 더욱 조밀하고 따라서 더 많은 열을 유지할 것이다. 히터(32)는, 어떤 히터가 사용되는지에 무관하게, 히터(32) 주위의 내측 섬유(22)를 섬유 래핑(22)의 외측(26) 부근의 섬유의 온도보다 더 높은 온도로 가열하는 온도로 가열될 수 있다. 결과적인 복합 구조체는 더 높은 밀도를 가질 것인데, 왜냐하면 도 2b에 도시된 바와 같은 증착물이 가장 뜨거운 래핑, 이 경우에 히터(32)에 더 가까운 래핑 상에 형성되는 경향이 있고, 온도가 상대적으로 더 차가운 래핑의 외측에서 더 천천히 형성되는 경향이 있기 때문이다. 침윤 공정이 계속됨에 따라, 섬유 래핑(22)의 외측 표면(26)에의 침윤물(30)의 증착이 계속된다. 온도 차이 및 섬유 래핑의 중심 부근에서의 증착물 형성의 결과적인 밀도는 종래의 침윤 공정에서 침윤물 증착으로 방해받은 공극 영역(24)의 차단을 감소시킨다.
히터(32)는 임의의 적합한 수단에 의해, 예를 들어 히터를 통해 전달되는 전기 저항 가열에 의해 그 자체가 가열될 수 있다.
도 3을 참조하면, 침윤 공정은 균일하게 가열된 섬유 복합체를 갖는 제 1 용기(12)(도 3a) 내에서 수행될 수 있고, 코팅 공정은 제 2 용기(14)(도 3b) 내에서 수행될 수 있다. 침윤 공정은, 다양한 태양에서, 800℃ 내지 1,300℃, 그리고 바람직하게는 1,000℃ 내지 1,200℃의 범위의 온도에서 수행되는 CVI 공정일 수 있다. 이 온도 범위에서, 전구체 가스가 섬유 래핑(22) 내에 형성된 공극(24) 내로 확산된다. 가스 또는 가스들이 800 내지 1,300℃의 소망되는 온도로 가열될 수 있거나, 챔버 내의 공기가 소망되는 온도로 가열될 수 있거나, 둘 모두의 가열 방법의 조합이 이 공정 단계에서의 온도를 소망되는 온도에 이르게 하는 데 사용될 수 있다.
CVI는 소망되는 재료 또는 전구체의 화학 증기를 소망되는 재료에 증착시키거나, 증기에 의해 운반되는 소망되는 재료 또는 그것의 전구체의 입자를 다공성 사전형성된 구조체, 본 경우에, 섬유 래핑(22)의 내부 표면 상에 증착시키기 위한 공정을 제공한다. 반응물이 확산에 의해 또는 대류를 이용하여 강제로 다공성 사전형성된 섬유 래핑(22)의 공극(24) 내로 도입된다. 전구체 가스가 섬유 매트릭스 내로 확산됨에 따라, 증착된 침윤물(30)을 형성하기 위해 섬유 표면 상에서 일어나는 전구체 가스의 연속적인 분해가 존재한다. 침윤이 진행됨에 따라, 침윤물이 두꺼워져, 공극(24)을 충전하고 섬유 래핑(22)에 접합된다. 하나의 상업적으로 유용한 CVI 공정은 확산에 의한 침윤물의 증착을 위해 약 1 내지 10 kPa의 감소된 압력을 사용한다. 더 낮은 압력하에서 처리하는 이점은 SiC 침윤물의 증착이 일어나기 전에 가스가 천천히 섬유 공극에 침윤할 수 있게 하는 것이다. 다른 유용한 CVI 공정은 확산 공정보다 약간 더 신속한(수 시간 대 수 일) 강제식 유동 열 구배 기술(forced flow thermal gradient technique)이다. 당업자는 소망되는 침윤 속도, 침윤물의 밀도, 및 소망되는 전체적인 처리 시간에 도달하기 위해 온도 및 압력이 조정될 수 있다는 것을 인식할 것이다.
전구체 가스는 예를 들어 섬유 상에 그리고 섬유 사이에 탄화규소 증착물을 생성하는 동시에, 다음의 반응식에 의해 표현된, 염화수소 및 수소 가스를 방출하는, 수소에 담지된 메틸트라이클로로실란일 수 있다.
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다른 세라믹 복합체의 다른 전구체, 그리고 바람직하게는 SiC의 다른 전구체는, 침윤 온도에서 섬유 래핑(22)과의 접촉 시, 공극(24) 내에 침윤물을 증착시키는 가스로서 사용될 수 있다.
침윤 공정 후의 코팅 공정은 침윤 동안 사용된 제 1 온도보다 더 높은 제 2 온도로 가열된, 균일하게 가열된 복합 구조체를 갖는 별개의 제 2 용기(14) 내에서 수행된다. 본 방법의 다양한 태양에서, 코팅 공정은 침윤 단계에서 사용된 것보다 더 높은 압력 조건하에서 진행된다. 침윤물(30)로 침윤된 섬유 래핑(22)으로 구성된 복합 구조체는 매우 조밀한 결정성 코팅 층(34)의 복합 구조체의 외측 표면 상에의 증착을 촉진하기 위해 주위 용기(14)보다 더 높은 온도로 가열될 수 있다. 용기(14)의 벽(44)은 벽(14) 자체 상에의 증착을 최소화하기 위해 냉각될 수 있다. CVD 공정과 같은 전형적인 코팅 공정에서의 온도는 침윤 공정의 온도보다 더 높으며, 예를 들어 1,200℃ 내지 1,800℃ 그리고 바람직하게는 1,300℃ 내지 1,500℃일 수 있다. 이 온도 범위에서, 환경 조건에 대한 높은 저항력을 갖는 매우 결정성이고(10% 미만의 비결정성), 매우 조밀한(95% 초과의 이론 밀도) SiC가 형성된다. 용기(14) 상에의 과도한 증착을 회피하기 위해, 용기 벽(44)은 복합 구조체의 온도보다 더 낮은 온도로 냉각될 수 있는 반면, 복합 구조체는 마이크로파 또는 유도 가열과 같은 적합한 수단에 의해 요구되는 처리 온도로 가열된다.
본 방법의 침윤 및 코팅 부분에서 사용되는 가열 방법은 바람직하게는 상이하지만, 코팅 온도가 침윤 온도보다 더 높다면, 동일할 수 있다. 예를 들어, 침윤 공정에서, 가열 방법은 구조체의 중심 코어의 저항 가열일 수 있는 반면, 코팅 공정에서, 가열 방법은 복합 구조체의 외측 표면을 우선적으로 가열하는 마이크로파 가열일 수 있다. 대안적으로, 침윤 공정에서의 가열 방법은 유도 가열일 수 있고, 코팅 공정에서의 가열 방법은 마이크로파 가열일 수 있다. 또 다른 대안적인 태양에서, 침윤 및 코팅 가열 공정은 각각 저항 및 유도일 수 있거나, 동일할 수 있다.
CVD는 광범위한 재료를 증착시키는 데 널리 상업적으로 사용되고 있는 재료 공정이다. CVD는, 일반적으로, 코팅될 가열된 물체를 포함하고 있는 챔버 내로 전구체 가스 또는 가스들을 유동시키는 것을 수반한다. 본 명세서에 설명된 방법의 다양한 태양에서, 물체는 전술된 침윤 공정으로부터 기인하는 최고 밀도의 침윤된 섬유 래핑(22)이다. 섬유 래핑(22)은 코팅 단계 전에 제거가능한 폼으로부터 분리되었을 수 있거나, 여전히 폼 또는 튜브 주위에 래핑될 수 있다. 가열된 물체의 표면 상에서의 또는 그 부근에서의 화학 반응은 표면 상에 막을 생성하여, 물체를 코팅한다. 전구체 가스는 CVI 단계에서 사용된 동일한 가스, 즉 수소에 담지된 메틸트라이클로로실란 또는 SiC의 다른 전구체일 수 있다.
다양한 대안적인 태양에서, 방법은 래핑 섬유 내의 공극을 세라믹 복합체로 침윤시키기 위해 래핑 섬유를 제 1 용기로 이송하기 전에 별개의 용기 내에서 가열된 래핑 섬유에 인터페이스 코팅을 도포하는 것을 추가로 포함할 수 있다. 인터페이스 코팅은 탄소 또는 붕소 질화물일 수 있으며, 바람직하게는 11B를 갖는다. 가열된 섬유는 바람직하게는 가열 후에 별개의 용기로 이송되며, 여기서 인터페이스 가스가 분해되어 섬유 상에 인터페이스 코팅을 증착시킨다. 그 후에, 섬유는 침윤 공정을 위해 제 1 용기로 이송되어, 가열 단계로부터의 온도를 유지한다.
방법은 최대 공정 스루풋(throughput)에 부응하기 위해 도 4에 도시된 시스템(10)에서 수행될 수 있다. 다양한 태양에서, 단일 장치 내의 별개의 용기(12, 14) 또는 분리된 챔버(12/14)는 배치 처리(batch processing)에서 단일의 또는 다수의 섬유(22) 래핑된 구조체(20)를 동시에 수용하도록 크기설정될 수 있다. 다양한 태양에서, 용기(12)는 벽(42)을 갖고, 복합 구조체를 형성하기 위해 섬유 래핑(22) 내의 공극(24)을 침윤물(30)로 충전하기 위한 침윤 공정을 수행하는 데 사용되는 장비(도시되지 않음)를 포함한다. 그러한 장비는 구매가능하고 당업자에게 잘 알려져 있으며, 그렇기 때문에 본 명세서에서 상세히 설명될 필요가 없다. 다양한 태양에서, 용기(14)는 벽(44)을 갖고, 섬유 래핑(22)의 공극(24) 내로의 침윤물(30)의 증착 후에 복합 구조체를 코팅하기 위한 화학 증착 공정을 수행하는 데 사용되는 장비(도시되지 않음)를 포함한다. 그러한 장비는 구매가능하고 당업자에게 잘 알려져 있으며, 그렇기 때문에 본 명세서에서 상세히 설명될 필요가 없다. CVI 및 CVD의 단일 용기 응용은 적정한 출력을 달성하기 위해 다수의 튜브(20개 초과)를 유지하는 큰 고정구를 이용할 수 있지만, 다수의 용기 접근법은 소수의 튜브(20개 미만)를 유지하는 고정구를 이용할 수 있다. 이들 고정구는 롤러 상의 또는 그렇지 않은 장치 상에 장착될 것이지만, 작업물을 CVI 공정으로부터 CVD 공정으로 전진시키기 위해 다수의 챔버를 통해 밀어내지거나 끌릴 것이다. 더 적은 수의 튜브는 더 균일한 온도가 튜브 사이에서 달성될 수 있게 하고, 매우 많은 수의 튜브에 대해서는 실용적이지 않을 내부 저항 히터와 같은 혁신적인 가열 방법의 사용을 허용한다.
용기(12, 14) 내에서의 가열 공정은 전술된 바와 같이 래핑된 구조체(20)에 적용될 수 있거나, 래핑된 구조체(20)를 따라 이동되거나, 전술된 바와 같이 용기(12/14)에 또는 캐리어 가스에 적용될 수 있다. 예를 들어, 유도 히터가 트롤리 또는 스크류 구동식 장치를 사용하여 튜브를 유지하는 구조체의 바깥쪽을 따라 이동될 수 있으며, 그것은 이어서 튜브가 다음 챔버로 인덱싱되고 있는 동안 튜브의 그것의 스캔을 완료한 후에 챔버의 입구로 신속하게 다시 되돌아간다.
대안적인 시스템 또는 장치(10)에서, 제 2 챔버(14)에 들어가기 전에 구조체(20)가 제 1 챔버(12)로부터 이동할 때 구조체가 예열될 수 있게 함으로써 증가된 생산율을 제공하기 위해 중간 용기 또는 인터페이스 챔버(16)가 제 1 챔버와 제 2 챔버(12/14) 사이에 포함될 수 있다. 다수의 인터페이스 챔버 또는 용기가 공정에서 적절한 간격으로 사용될 수 있는데, 예를 들어 다음의 추가적인 별개의 챔버 중 하나 이상의 임의의 조합이 사용될 수 있다: 침윤 공정을 위해 제 1 챔버(12)에 들어가기 전에 섬유 래핑(22)을 제 1 온도 범위로 또는 그 부근으로 예열하기 위한 침윤 용기(12)에 앞서는 용기 또는 챔버, 가열된 래핑 섬유에 인터페이스 코팅을 도포하기 위한 가열 용기와 침윤 용기(12) 사이의 용기 또는 챔버, 코팅 공정의 적용을 위해 제 2 챔버(14)에 들어가기 전에 복합 구조체를 더 높은 제 2 온도 범위로 또는 그 부근으로 예열하기 위한 침윤 용기와 코팅 용기 사이의 용기 또는 챔버, 및 코팅된 복합 구조체를 능동적으로 또는 수동적으로 냉각하기 위한 코팅 공정 뒤에 위치된 용기 또는 챔버.
다양한 태양에서, 용기 또는 챔버(12/14)는 가스 상태의 전구체를 위한 입구 및 침윤 또는 코팅 공정의 부산물을 위한 출구를 갖는 고온 벽 또는 저온 벽 원자로일 수 있다. 전형적인 고온 벽 원자로에서, 벽은 전구체 가스 또는 가스들의 도입 전에 용기 내부를 소망되는 온도로 가열하는 노(furnace) 또는 다른 열원에 의해 둘러싸인다. 전형적인 저온 벽 원자로에서, 용기는 수냉식 벽에 의해 둘러싸일 수 있다. 각각의 경우에, 전구체 가스의 도입을 위한 가스 입구, 및 배출 출구가 존재한다.
섬유(22)가 그것 주위에 래핑되는 폼 또는 튜브는 용기(12, 14) 및 완성된 세라믹 복합체 튜브의 제조에 사용되는 임의의 예비, 중간, 또는 후처리 용기를 통해 하나의 또는 다수의 생산물을 이동시키기 위해 컨베이어 상에 또는 트롤리, 슬레드(sled), 또는 임의의 바람직한 종류의 홀더 내에 수직으로 또는 수평으로 위치될 수 있다.
복합 구조체에 도포되는 코팅은 고도로 결정성이고 부식에 대해 저항력이 있어서, 예를 들어 원자로 내의 혹독한 환경에 대한 강력한 배리어를 제공한다.
본 명세서에 설명된 공정은 단일 용기 또는 챔버 내에서 수행되는 배치 프로세스(batch process)에서 생산되는 클래딩(cladding)보다 우수한 클래딩을 생성한다. 침윤물은 조밀하고 섬유 래핑을 통해 균일하게 분포되며, 코팅은, 강력한 코팅의 부존재 시에, 밑에 있는 구조체의 부식으로 이어질 수분 침투와 같은 외부 환경 조건에 대한 더 높은 저항력을 갖는 더 강력한 배리어를 형성한다.
본 명세서에서 언급된 모든 특허, 특허 출원, 간행물, 또는 다른 개시 자료는 이에 의해 전체적으로 참고로 포함되는데, 본 명세서에 참고로 포함되는 것으로 언급되는 모든 참고 문헌, 및 임의의 자료, 또는 그것의 부분이 포함되는 자료가 기존의 정의, 진술, 또는 본 개시에 명시적으로 기재된 다른 개시 자료와 상충하지 않는 경우에만 본 명세서에 포함되는 것은 제외한다. 그렇기 때문에, 그리고 필요한 범위에서, 본 명세서에 기재된 바와 같은 개시 내용은 본 명세서에 참고로 포함되는 임의의 상충하는 자료 및 본 출원의 대조군에 명시적으로 기재된 개시 내용을 대신한다.
본 발명은 다양한 예증적이고 예시적인 실시예와 관련하여 설명되었다. 본 명세서에 설명된 실시예는 개시된 발명의 다양한 실시예의 다양한 세부 사항의 예시적인 특징부를 제공하는 것으로 이해되며; 이에 따라, 달리 명시되지 않는 한, 가능한 범위에서, 개시된 실시예의 하나 이상의 특징부, 요소, 구성요소, 구성성분, 성분, 구조, 모듈, 및/또는 태양은 개시된 발명의 범위로부터 벗어남이 없이 개시된 실시예의 하나 이상의 다른 특징부, 요소, 구성요소, 구성성분, 성분, 구조, 모듈, 및/또는 태양과 또는 그에 대해 조합, 분리, 상호교환, 및/또는 재배열될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 예시적인 실시예 중 임의의 것의 다양한 치환, 수정 또는 조합이 본 발명의 범위로부터 벗어남이 없이 이루어질 수 있다는 것이 당업자에 의해 인식될 것이고, 또한 당업자는 본 명세서의 검토 시에 본 명세서에 설명된 발명의 다양한 실시예에 대한 많은 등가물을 인식하거나, 단지 정형적인 실험을 사용하여 확인할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 다양한 실시예의 설명에 의해 제한되는 것이 아니라, 오히려 청구범위에 의해 제한된다.

Claims (30)

  1. 세라믹 복합 구조체(ceramic composite structure)를 제조하는 방법에 있어서,
    적어도 하나의 폼(form)의 외부 표면(28) 주위에 세라믹 섬유(22)를 래핑(wrapping)하는 것 ― 래핑 섬유(22)는 상기 래핑 섬유(22) 사이에 공극(void)(24)을 한정함 ―;
    상기 래핑 섬유(22)를 제 1 온도 이하의 온도로 가열하는 것;
    상기 제 1 온도에 있는 제 1 용기(vessel)(12) 내에서, 상기 래핑 섬유(22) 내의 공극(24)을 세라믹 복합체로 침윤(infiltrating)시키는 것;
    침윤된 래핑 섬유를 상기 제 1 용기(12)로부터, 상기 제 1 용기(12)와는 별개인 제 2 용기(14)로 이송하는 것; 및
    상기 제 1 온도보다 높은 제 2 온도에 있는 상기 제 2 용기(14) 내에서, 상기 침윤된 래핑 섬유를 세라믹 복합체로 코팅하는 것을 포함하는
    세라믹 복합 구조체 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 래핑 섬유(22)는 상기 제 1 온도의 25℃ 이내로 가열되는
    세라믹 복합 구조체 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 래핑 섬유(22)는 상기 래핑 섬유(22)를 가열된 용기 내에 배치함으로써 가열되는
    세라믹 복합 구조체 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 래핑 섬유(22)는 가스를 상기 제 1 온도로 가열하고 상기 가스를 상기 래핑 섬유(22) 위로 유동시킴으로써 가열되는
    세라믹 복합 구조체 제조 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 래핑 섬유(22)는 상기 폼에 인접한 내측 부분 및 외측 부분(26)을 한정하기에 충분한 단면 두께로 래핑되고;
    상기 방법은 상기 섬유(22)가 주위에 래핑된 상기 폼을 가열하는 것을 더 포함하는
    세라믹 복합 구조체 제조 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 폼은 상기 래핑 섬유의 내측 부분의 온도를 상기 래핑 섬유(22)의 외측 부분(26)의 온도보다 높은 온도로 상승시키도록 가열되는
    세라믹 복합 구조체 제조 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 섬유는, 상기 래핑 섬유(22) 내에 가열 요소(32)를 삽입하고, 상기 래핑 섬유(22)의 내측 부분을 상기 래핑 섬유(22)의 외측 부분(26)의 온도보다 높은 온도로 가열함으로써 가열되는
    세라믹 복합 구조체 제조 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 침윤하는 것의 단계는 제 1 캐리어 가스(carrier gas)에 담지된 제 1 전구체 가스(precursor gas)를 상기 제 1 용기(12) 내로 주입하는 것, 및 상기 전구체 가스 및 캐리어 가스를 가열된 래핑 섬유(22) 위로 유동시키는 것을 포함하는
    세라믹 복합 구조체 제조 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 전구체 가스는 메틸트라이클로로실란이고, 상기 캐리어 가스는 수소인
    세라믹 복합 구조체 제조 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 침윤하는 것의 단계는 화학 기상 침윤(chemical vapor infiltration), 전기영동 증착(electrophoretic deposition), 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는
    세라믹 복합 구조체 제조 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 온도는 800℃ 내지 1,300℃인
    세라믹 복합 구조체 제조 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 온도는 1,000℃ 내지 1,200℃인
    세라믹 복합 구조체 제조 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 침윤하는 것의 단계 전에 별개의 용기 내에서 인터페이스 코팅(interface coating)을 도포하는 것을 더 포함하는
    세라믹 복합 구조체 제조 방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 침윤된 래핑 섬유(22)를 상기 제 2 용기(14)로 이송하는 것은 중간 용기(16)로의 이송을 포함하는
    세라믹 복합 구조체 제조 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 침윤된 래핑 섬유(22)는 상기 중간 용기(16) 내에서 상기 제 1 온도보다 높고 상기 제 2 온도 이하인 온도로 가열되는
    세라믹 복합 구조체 제조 방법.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 코팅하는 것의 단계 전에, 상기 침윤된 래핑 섬유(22)를 상기 제 1 온도보다 높고 상기 제 2 온도 이하인 온도로 균일하게 가열하는 것을 더 포함하는
    세라믹 복합 구조체 제조 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 코팅하는 것의 단계는,
    상기 제 2 용기(14)의 벽(44)을 냉각하는 것;
    제 2 전구체 가스 및 제 2 캐리어 가스를 상기 침윤된 래핑 섬유(22) 위로 유동시켜, 상기 침윤된 래핑 섬유 상에 조밀한 결정성 코팅(34)을 증착시켜, 코팅된 세라믹 복합 구조체(20)를 형성하는 것을 더 포함하는
    세라믹 복합 구조체 제조 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 전구체 가스는 메틸트라이클로로실란이고, 상기 캐리어 가스는 수소이고, 상기 코팅(34)은 SiC인
    세라믹 복합 구조체 제조 방법.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 코팅하는 것의 단계는,
    상기 제 2 용기(14)의 벽(44)을 냉각하는 것;
    제 2 전구체 가스 및 캐리어 가스를 상기 제 2 온도로 가열하는 것;
    상기 전구체 가스 및 캐리어 가스를 상기 침윤된 래핑 섬유(22) 위로 유동시켜, 상기 침윤된 래핑 섬유 상에 조밀한 결정성 코팅(34)을 증착시켜, 코팅된 세라믹 복합 구조체(20)를 형성하는 것을 더 포함하는
    세라믹 복합 구조체 제조 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 전구체 가스는 메틸트라이클로로실란이고, 상기 캐리어 가스는 수소이고, 상기 코팅은 SiC인
    세라믹 복합 구조체 제조 방법.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 코팅된 복합 구조체(20)는 코팅 공정 후에 냉각되는
    세라믹 복합 구조체 제조 방법.
  22. 제 1 항에 있어서,
    상기 코팅하는 것의 단계는 화학 증착 공정(chemical vapor deposition process)을 포함하는
    세라믹 복합 구조체 제조 방법.
  23. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 온도는 1,200℃ 내지 1,800℃인
    세라믹 복합 구조체 제조 방법.
  24. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 온도는 1,300℃ 내지 1,500℃인
    세라믹 복합 구조체 제조 방법.
  25. 제 1 항에 있어서,
    상기 세라믹 복합체는 SiC인
    세라믹 복합 구조체 제조 방법.
  26. 제 1 항에 있어서,
    상기 래핑하는 것의 단계는 상기 폼 주위에 상기 세라믹 섬유(22)를 브레이딩(braiding)하는 것 및 와인딩(winding)하는 것으로부터 선택되는
    세라믹 복합 구조체 제조 방법.
  27. 제 1 항에 있어서,
    상기 방법은 복수의 섬유(22) 래핑된 폼을 포함하는 배치 프로세스(batch process)인
    세라믹 복합 구조체 제조 방법.
  28. 제 1 항에 있어서,
    상기 폼은 상기 침윤하는 것의 단계 후에 제거되는 제거가능한 폼인
    세라믹 복합 구조체 제조 방법.
  29. 제 1 항에 있어서,
    상기 폼은 상기 래핑 섬유(22)의 내측 부분을 밀폐식으로 밀봉하는 SiC 튜브인
    세라믹 복합 구조체 제조 방법.
  30. 제 1 항에 있어서,
    상기 세라믹 복합 구조체(20)는, SiC로 균일하게 침윤되고, 외측 표면(26) 위에 조밀한 결정성 SiC 코팅(34)을 갖는 SiC 섬유 래핑(22)으로 형성되는 핵연료봉인
    세라믹 복합 구조체 제조 방법.
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