SE536814C2 - Neutronabsorberande komponent och förfarande för framställning av en neutronabsorberande komponent - Google Patents

Neutronabsorberande komponent och förfarande för framställning av en neutronabsorberande komponent Download PDF

Info

Publication number
SE536814C2
SE536814C2 SE1050187A SE1050187A SE536814C2 SE 536814 C2 SE536814 C2 SE 536814C2 SE 1050187 A SE1050187 A SE 1050187A SE 1050187 A SE1050187 A SE 1050187A SE 536814 C2 SE536814 C2 SE 536814C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
layer
neutron
core
absorbing component
concentration
Prior art date
Application number
SE1050187A
Other languages
English (en)
Other versions
SE1050187A1 (sv
Inventor
Lars Hallstadius
Karin Backman
Björn Rebensdorff
Hans Widegren
Original Assignee
Westinghouse Electric Sweden
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Westinghouse Electric Sweden filed Critical Westinghouse Electric Sweden
Priority to SE1050187A priority Critical patent/SE536814C2/sv
Priority to EP11717051.4A priority patent/EP2543044B1/en
Priority to JP2012556037A priority patent/JP5947224B2/ja
Priority to KR1020127022273A priority patent/KR20130036179A/ko
Priority to ES11717051T priority patent/ES2696992T3/es
Priority to US13/581,714 priority patent/US20130051512A1/en
Priority to PCT/SE2011/050202 priority patent/WO2011108973A1/en
Publication of SE1050187A1 publication Critical patent/SE1050187A1/sv
Publication of SE536814C2 publication Critical patent/SE536814C2/sv

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C7/00Control of nuclear reaction
    • G21C7/06Control of nuclear reaction by application of neutron-absorbing material, i.e. material with absorption cross-section very much in excess of reflection cross-section
    • G21C7/08Control of nuclear reaction by application of neutron-absorbing material, i.e. material with absorption cross-section very much in excess of reflection cross-section by displacement of solid control elements, e.g. control rods
    • G21C7/10Construction of control elements
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21FPROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F1/00Shielding characterised by the composition of the materials
    • G21F1/02Selection of uniform shielding materials
    • G21F1/08Metals; Alloys; Cermets, i.e. sintered mixtures of ceramics and metals
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F7/00Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F7/00Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
    • B22F7/02Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite layers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F7/00Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
    • B22F7/06Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools
    • B22F7/08Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools with one or more parts not made from powder
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/56Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides
    • C04B35/563Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on boron carbide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/56Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides
    • C04B35/565Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on silicon carbide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B37/00Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C1/00Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C1/05Mixtures of metal powder with non-metallic powder
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C12/00Solid state diffusion of at least one non-metal element other than silicon and at least one metal element or silicon into metallic material surfaces
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C24/00Coating starting from inorganic powder
    • C23C24/02Coating starting from inorganic powder by application of pressure only
    • C23C24/06Compressing powdered coating material, e.g. by milling
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C24/00Coating starting from inorganic powder
    • C23C24/08Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat
    • C23C24/082Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat without intermediate formation of a liquid in the layer
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C19/00Arrangements for treating, for handling, or for facilitating the handling of, fuel or other materials which are used within the reactor, e.g. within its pressure vessel
    • G21C19/40Arrangements for preventing occurrence of critical conditions, e.g. during storage
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C21/00Apparatus or processes specially adapted to the manufacture of reactors or parts thereof
    • G21C21/18Manufacture of control elements covered by group G21C7/00
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C7/00Control of nuclear reaction
    • G21C7/06Control of nuclear reaction by application of neutron-absorbing material, i.e. material with absorption cross-section very much in excess of reflection cross-section
    • G21C7/24Selection of substances for use as neutron-absorbing material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2999/00Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/38Non-oxide ceramic constituents or additives
    • C04B2235/3817Carbides
    • C04B2235/3821Boron carbides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/38Non-oxide ceramic constituents or additives
    • C04B2235/3817Carbides
    • C04B2235/3826Silicon carbides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74Physical characteristics
    • C04B2235/75Products with a concentration gradient
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74Physical characteristics
    • C04B2235/77Density
    • C04B2235/775Products showing a density-gradient
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/80Phases present in the sintered or melt-cast ceramic products other than the main phase
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
    • C04B2235/9669Resistance against chemicals, e.g. against molten glass or molten salts
    • C04B2235/9684Oxidation resistance
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Particle Accelerators (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

Uppfinningen avser en neutronabsorberande komponent (1) ochett förfarande för framställning av en neutronabsorberande kom-ponent.. Den neutronabsorberande komponenten innefattar enkärna (2) bestående av ett första material, ett skikt (3) beståen-de av ett andra material. Skiktet innesluter åtminstone delviskärnan och är anpassat att skydda kärnan från en yttre omgiv-ning. Det första materialet har en högre neutronabsorptions-förmåga än det andra materialet. Den neutronabsorberandekomponenten är framstäítd genom sintring på så sätt att det bil-das ett intermediärt skikt (4) mellan kärnan och skiktet. Det in-termediära skiktet har en materialgradient som innefattar enminskning av koncentrationen av det första materialet från kär-nan till skiktet och en ökning av koncentrationen av det andramaterialet från kärnan till skiktet. (Fíg. 1)

Description

. kontamineras av 536 814 das för att säkerställa att nukleära material bibehåller sin under- kritiska status, exempelvis vid transport av kärnbränsle.
Neutronabsorberande komponenter används ofta i en yttre om- givning, så som den reaktiva miljön i en fissionsreak-tor. Den ytt- re omgivningen kan innefatta substanser som är kemiskt ag- gressiva vid höga temperaturer och tryck. Den yttre omgivningen kring de neutronabsorberande komponenterna kan exempelvis utgöras av moderator- och kylmediumet, vilket innefattar lättvat- ten i tryck- och kokvattenreaktorer. De aggressiva substanserna kan reagera med neutronabsorberande substans i de neutron- absorberande komponenterna. Därigenom kan komponenternas absorberande funktion försämras. Vidare kan den yttre omgiv- ningen i reaktorn kring de neutronabsorberande* komponenterna den neutronabsorberande substansen, och/eller av gasformiga substanser bildade vid neutronabsorp- .tion i den neutronabsorberande komponenten. Kontaminationen av den yttre omgivningen kan medföra osäkerhet och/eller oba- lans i reaktorns reaktivitet. Vid påverkan av de neutronabsorbe- rande komponenterna kan det krävas att reaktorn stopp-as och att komponenterna byts ut samt att den yttre omgivningen i reak- torn rengörs från den neutronabsorberande substansen eller gasformiga substanser bildade vid neutronabsorption. Detta medför stora förluster i form av utebliven energiproduktion vid driftstoppet samt kostnad för utbyte av de neutronabsorberande komponenterna.
Vid transporter av nukleära material, så som kärnbränslepatro- ner, är det av största vikt att materialet bibehåller sin underkri- tiska status. Ett exempel på transporter av nukteära material är transporter av kärnbränslepatroner. Obestrålade kärnbränslepa- troner transporteras från kärnbränsletiltverkare till kärnkraftsre- aktörer i därför avsedda transportbehållare, vilka innefattar neu- tronabsorberande komponenter. Vid en eventueil osannolik situ- ation där behållarna utsätts för höga temperaturer, är det viktigt 536 814 att de neutronabsorberande komponenternas funktion och posi- tion i transportbehållarna bibehålls.
En teknik för behandling av utbränt kärnbränsle för vidare förva- ring beskrivs i EP-1249844. I dokumentet behandlas utbränt kärnbränsle med pulver av aluminium och bor som pressas ge- nom Cold lsostatic Pressing (ClP) och sedan sintras samman med hjälp av plasmasintring.
SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Ändamålet med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en neutronabsorberande komponent med förbättrade egenskaper.
Detta ändamål uppnås med den inledningsvis angivna kompo- nenten som innefattar de särdrag som anges i kravets 1 känne- tecknande del.
Den neutronabsorberande komponenten uppnår ovan nämnda ändamål medelst det intermediära skiktet mellan kärnan och skiktet.
Det intermediära skiktet, som kan erhållas i samband med fram- ställning av komponenten genomsintring, är ett skikt mellan kär- nan och skiktet som ger en övergång av egenskaperna från det första materialet till det andra materialet. Det intermediära skik- tet innefattar en stegvis eller gradvis övergång av koncentratio- nen av det första och det andra materialet. Det intermediära skiktet har en materialgradient, med vilket menas att koncentra- tionen av det första materialet och det andra materialet i det in- termediära skiktet är större än noll. Materialgradienten innebär en koncentrationsförändring i jämförelse med kärnan och» i jäm- förelse med skiktet. Materialgradienten kan innefatta en homo- gen blandning av det första och det andra materialet. Material- gradienten kan också innefatta en förändring inom det interme- diära skiktet av förhållandet mellan koncentrationen av det för- sta och det andra materialet. Därigenom kan materialgradienten 536 814 anpassas efter materialegenskaperna, exempelvis med avseen- de på temperaturexpansion, hos det första och det andra mate- rialet för att uppnå goda materialegenskaper hos komponenten.
Genom materialgradienten skapas en övergång mellan det för- sta materialet i kärnan och det andra materialet i skiktet, vilket ger en stark vidhäftning mellan skiktet och kärnan. Materialgra- díenten i det intermediära skiktet medför att inre spänningar i komponenten skapade av termiska och elastiska skillnader mel- lan det första och det andra materialet reduceras. Därmed upp- kommer en förbättrad vidhäftning av skiktet vid kärnan, viket ger komponenten en förbättrad funktionalitet.
Komponenten är framställd genom ett lämpligt sintringsförfaran- de som ger komponenten en god sammansintring av det första materialet med det andra materialet. Sintringsförfarandet kan inbegripa eller kombineras med ett pålagt tryck ochleller en för- höjd temperatur. Sintringsförfarandet skall säkerställa att ett flertal materialegenskaper, såsom kornstorlek och porositet, hos den sintrade komponenten kan styras inom ett brett intervall.
Med den neutronabsorberande komponenten avses en kompo- nent som är anpassad för påverkan av reaktivitet och kriticitet hos nukleärt material. Den neutronabsorberande komponenten har en förmåga att fånga in neutroner. Då den neutronabsorbe- rande komponenten fångar in neutroner sänker den förhållandet mellan befintliga och bildade neutroner, och därigenom sjunker reaktiviteten, exempelvis i en fissionsreaktor. Den neutronab- sorberande komponenten kan exempeivis användas för reglering eller avstängning av reaktiviteten i fissionsreaktorer. Vidare kan den neutronabsorberande komponenten säkerställa underkritisk status hos nukleärt material.
Kärnan hos den neutronabsorberande komponenten består av det första materialet. Det första materialet har en högre neutron- absorptionsförmåga än det andra materialet. Genom kärnans neutronabsorptionsförmåga uppkommer huvudsakligen den neu- 536 814 tronabsorberande komponentens förmåga att påverka reaktivite- ten i fissionsreaktorer. i Skiktet hos de-n neutronabsorberande komponenten är anpassat att skydda kärnan från en yttre omgivning. Skiktet består av det andra materialet, vilket har egenskaper som är lämpliga för att skydda kärnan hos komponenten.
Den yttre omgivningen kan vara av olika slag beroende på an- vändningsområde. Exempelvis i en fissšonsreaktor utgörs den yttre omgivningen huvudsakligen av ett modererande och ett kylande medium. I en användning för säkerställande av under- kritisk status kan den yttre omgivningen exempelvis utgöras av luft eller betong. Vid reaktordrift bildas en reaktiv miljö som på- verkar bland annat de neutronabsorberande komponenterna i reaktorn. Med hjälp av skiktets skyddande verkan säkerställs att kärnan hos komponenten inte påverkas av den yttre omgivning- en, så som miljön i en fissionsreaktor. Genom att skiktet skyddar kärnan från den yttre omgivningen, undviks påverkan av funktio- nen hos den neutronabsorberande komponenten. Skyddet av kärnan gör även att den yttre omgivningen, exempelvis modera- torn hos en lättvattenfissionsreaktor, inte kontamineras av det första materialet eller av gasformiga substanser bildade i kärnan hos den neutronabsorberande komponenten. Genom att hindra den yttre omgivningen från att kontamineras, undviks osäkerhe- ter i reaktorns reaktivitet. Därmed kan styrningen och övervak- ningen av reaktorn ske noggrant och säkert. Skiktet kan även skydda den neutronabsorberande komponenten från påverkan vid en eventuell osannolik situation med mycket höga tempera- turer, exempelvis vid transporter. Därmed kan bibehållandet av komponentens neutronabsorberande funktion och dess position säkerställas.
Med ett materials neutronabsorptionsförmåga menas i vilken grad materialet har förmåga att infånga neutroner. Ett materials neutronabsorptionsförmåga varierar med neutronernas energi- 536 814 spektrum, och olika material har vid vissa neutronenergier så kallade resonanstoppar i neutronabsorptionstvärsnittet, där mycket hög neutronabsorptionsförmåga uppnås. Med neutron- abserptionsförmåga menas i detta sammanhang ett materials förmåga att, över tillämpligt neutronenergispektrum för en fis- sionsreaktor, fånga in neutroner, och därmed reducera reaktorns reaktivitet. Ett exempel på ett mått som avspeglar ett materials neutronabsorptionsförmåga i en fissionsreaktor är Equivalent Boron Concentration (EBC), där ett värde nära ett utgör ett ma- terial med hög neutronabsorptionsförmåga och ett värde nära noll utgör ett material med låg neutronabsorptionsförmäga.
Enligt en utföringsform av uppfinningen är den neutronabsorbe- rande komponenten anpassad att användas i fissionsreaktorer.
Därmed är komponentens egenskaper som ges av kärnan, skik- tet och det intermediära skiktets egenskaper utformade för att användas under de förhållanden och miljöer som finns i fissions- reaktorer, exempelvis i kokvatten- och tryckvattenreaktorer.
Enligt en utföringsform av uppfinningen innefattar materialgradi- enten en successiv minskning av koncentrationen av det första materialet från kärnan till skiktet och en successiv ökning av koncentrationen av det andra materialet från kärnan till skiktet.
Därmed är materialgradienten utformad för att ge en gradvis övergång av egenskaperna från -det första materialet till det andra materialet, och vice versa.
Enligt en utföringsform av uppfinningen är skiktet hos den neu- tronabsorberande komponenten väsentligen ogenomträngligt för gasformiga substanser, åtminstone helíum. Genom att skiktet är väsentligen ogenomträngligt kan gasformiga substanser som bildas vid infångningen av neutroner i det första materialet kvar- hållas i det inre av den neutronabsorberande komponenten. Där- igenom sker ingen kontamination av den yttre omgivningen med gasformiga substanser bildade i den neutronabsorberande kom- ponenten. 536 814 Enligt en utföringsform av uppfinningen är skiktet hos den neu- tronabsorberande komponenten väsentligen korrosions- beständigt i en miljö hos en fissionsreaktor. Med väsentligen korrosionsbeständigt menas att skiktet är kemiskt inert, eller vä- sentligen kemiskt inert, och att dess skyddande effekt därige- nom bibehålls vid exponering mot den yttre omgivningen i en fissionsreaktor. Genom skiktets korrosionsbeständighet skyddas kärnan hos den neutronabsorberande komponenten från att på- verkas av den yttre omgivningen. Därigenom säkerställs den neutronabsorberande komponentens integritet och funktion.
Enligt en utföringsform av uppfinningen är porv-olymen hos poro- siteten i skiktet hos den neutronabsorberande komponenten av- sevärt mindre än porvolymen hos po.rositeten i kärnan. Porosite- ten hos kärnan används för att åtminstone delvis kvarhålla bil- dade gaser inom kornen av materialstrukturen. Genom skiktets lägre porositet, uppnås önskvärda materialegenskaper hos skik- tet, så som en hög täthet, vilken ger skiktet en separerande ef- fekt som skyddar kärnan från den yttre omgivningen och hindrar gasformiga substanser bildade i kärnan från att tränga ut ur den neutronabsorberande komponenten. Därigenom säkerställs den neutronabsorberande komponentens integritet och funktion, samt risken minskas att den yttre omgivningen kontamineras av det första materialet eller av gasformiga substanser biídade i kärnan. ' Enligt en utföringsform av uppfinningen innefattar skiktet hos den neutronabsorberande komponenten åtminstone ett av ett metalliskt material och ett keramiskt material. Vissa materiaä från dessa grupper har egenskaper som är speciellt lämpliga i reaktormiljöer. Exempelvis har vissa keramiska material, så som SiC, en hög korrosionsbeständíghet, en hög hårdhet och är vär- mebeständiga. Exempelvis har vissa metalliska material, så som Zr, en hög korrosionsbeständíghet och goda mekaniska egen- skaper. 536 814 Enligt en utföringsform av-uppfinningen består skiktet hos den i neutronabsorberande komponenten av åtminstone en substans vald ur gruppen Ti, Zr, Al, Fe, Cr, Ni, SiC, SiN, ZrOg, Al2O3, blandningar därav, samt av eventuell balans. Substanser från denna grupp har egenskaper som är fördelaktiga för skíktet hos den neutronabsorberande komponenten.
Enligt en utföringsform av uppfinningen består kärnan hos den neutronabsorberande komponenten av en substans vald ur gruppen Hf, B, ln, Cd, Hg, Ag, Gd, Er, BXCy, BXNy, BXOy, bland- ningar därav, samt av eventuell balans. Substanser från denna grupp har egenskaper som är fördelaktiga för kärnan hos den neutronabsorberande komponenten. Inom ramen för uppfinning- en är det möjligt att kombinera vilken som helst av dessa sub- stanser hos kärnan med vilken som helst av ovan nämnda sub- stanser hos skiktet, exempelvis ett skikt av SiC och en kärna av BxCy, så som B4C.
Entigt en utföringsform av uppfinningen är den neutronabsorbe- rande komponenten avsedd att placeras i en styrstav, varvid skiktet helt innesluter kärnan. Genom att fylla styrstaven med en eller flera neutronabsorberande komponenter, vars kärna är full- ständigt innesluten och skyddad av skiktet, får styrstaven de förbättrade egenskaperna hos den neutronabsorberande kom- ponenten- Med fördel utgör komponenten åtminstone en del av en styrstav avsedd för påverkan av reaktiviteten i en fissionsreaktor. Där- med kan styrstaven sättas samman av en eller flera av neutron- absorberande komponenter i olika konfigurationer. Styrstaven anpassas därmed för användning i olika typer av reaktorer.
Enligt ytterligare en utföringsform av uppfinningen är styrstaven utformad att användas i en iättvattenfissionsreaktor av typen 536 814 kokvattenreaktor. Med fördel kan styrstaven vara uppbyggd av åtminstone en bladformad neutronabsorberande komponent.
Enlšgt ytterligare en utföringsform av uppfinningen är styrstaven utformad att användas i en lättvattenfissionsreaktor av typen tryckvattenreaktor. Med fördel kan styrstaven vara uppbyggd av åtminstone en cylinderformad neutronabsorberande komponent.
Ett ändamål med föreliggande uppfinning är också att tillhanda- hålla ett förfarande för framställning av en neutronabsorberande komponent.
Detta ändamål uppnås genom det förfarande som definieras i kravet 15.
Ett sådant förfarande innefattar tillförsel av det första materialet och det andra materialet till ett utrymme hos ett verktyg på så sätt att det andra materialet åtminstone delvis innesluter det för- sta materialet, följt av sammansintring av det första och det andra materialet till den neutronabsorberande komponenten, varvid det intermediära skikt mellan kärnan och skiktet bildas, och varvid det intermediära skiktet har en materialgradient.
Verktyget för förfarandet innefattar en verktygsdel med ett ut- rymme avsett att tillföras material för sintring. Eventuellt kan ett tryck och/etter en förhöjd temperatur appliceras för att öka för- tätningen vid sintringsförfarandet.
Enligt en utföringsform av uppfinningen är den neutronabsorbe- rande komponenten anpassad att användas i fissionsreaktorer.
Enligt en utföringsform av uppfinningen innefattar materialgradi- enten en successiv minskning av koncentrationen av det första materialet från kärnan till skiktet och en successiv ökning av koncentrationen av det andra materialet från kärnan till skiktet. 536 814 Enligt en utföringsform av uppfinningen bildas det vid tillförseln av det första materialet och det andra materialet en intermediär zon mellan en inre del av utrymmet och en yttre del av utrym- met, och varvid den intermediära zonen innefattar en minskning av koncentrationen av det första materialet från den inre delen av utrymmet till den yttre delen av utrymmet och en ökning av koncentrationen av det andra materialet från den inre delen av utrymmet till det yttre av utrymmet. Den intermediära zonen är placerad i en mellanliggande del av utrymmet mellan den inre delen av utrymmet och den yttre delen av utrymmet och består av det första materialet och det andra materialet. Den interme- diära zonen innefattar en materialgradient, vilket innebär att det första och det andra materialet stegvis eller gradvis övergår i varandra. Efter att materialen tillförts utrymmet sammanfogas det första materialet med det andra materialet genom sintring på så sätt att skiktet, kärnan och det intermediära skiktet bildas.
Enligt en utföringsform av uppfinningen vibreras utrymmet på så sätt att det första materialet och det andra materialet samman- förs och bildar den intermediära zonen. Utrymmet vibreras efter att det första materialet och det andra materialet tillförts utrym- met men före sintringen. Därmed uppstår en materiafgradient av det första materia-let och det andra materialet mellan den inre delen av utrymmet och den yttre delen av utrymmet.
Enligt en utföringsform av uppfinningen tillförs det första materi- alet i pulverform. Med ett material i pulverform menas ett mate- rial i fast tillstånd innefattande ett stort anta! partiklar med liten kornstorlek. Pulvret kan eventuellt flytta fritt, med vilket menas att pulvret deformeras lätt då det utsätts för mekaniska spän- ningar. Därigenom kan pulvret fylla ut utrymmet i verktyget för sintring. Genom att använda ett material i pulverform underiättas förfarandet då den intermediära zonen bildas.
Eniigt en utföringsform av uppfinningen tillförs det andra materi- alet i pulverform. 536 814 Enligt en utföringsforrn av uppfinningen avdelas utrymmet av ett inre rör som innefattar den inre delen, varvid utrymmet avdelas av ett yttre rör som innefattar den yttre delen, varvid en mellan- liggande del bildas mellan det yttre röret och det inre röret och varvid den mellanliggande delen tillförs en blandning av det för- sta materialet och det andra materialet för skapande av den in- termediära zonen. Den inre delen är anpassad för att tillföras - det första materialet som efter sintring bildar den neutronabsor- berande komponentens kärna. Den yttre delen är anpassad för att tillföras det andra materialet som efter sintring bildar den ne- utronabsorberande komponentens skikt. Den mellanliggande de- len bildar efter sintring den neutronabsorberande komponentens intermediära skikt.
Materialet i den mellanliggande delen bildar efter sintring den neutronabsorberande komponentens intermediära skikt.
Enligt en utföringsform av uppfinningen uppdelas den mellanlig- gande delen i avdelningar av åtminstone ett mellanliggande rör, varvid avdeiningarna tillförs blandningar av olika förhållande mellan koncentrationen av det första materialet och det andra materialet. Genom att dela upp den meilanliggande delen av ut- rymmet i två eller flera avdelningar kan sammansättningen av det första och det andra materialet i avdelningarna påverkas så att det efter sintring bildade intermediära skiktet får en materiat- gradient som ger skiktet god vidhäftning vid kärnan.
KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Uppfinningen ska nu förklaras närmare genom beskrivning av olika utföringsformer av uppfinningen och med hänvisning till de bifogade ritningarna.
Figur 1 visar ett tvärsnitt av en neutronabsorberande komponent enligt en utföringsform av uppfinningen i en vy sedd från sidan. 11 536 814 Figur 2 tiil 5 visar diagram med otika exempel på materialkon- centrationen hos ett tvärsnitt av neutronabsorberande kompo- nenter.
Figur 6 visar en perspektivvy av ett exempel på en styrstav i kokvattenreaktorer. - Figur 7 visar en perspektivvy av ett exempel på en styrstav i tryckvattenreaktorer.
Figur 8 visar ett tvärsnitt av ett verktyg för tillförsel av material för sintring.
DETALJERAD BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGS- FORMER AV UPPFINNENGEN Figur 1 visar ett exempel på en neutronabsorberande kompo- nent 1, i det följande benämnd komponenten, enligt en utf-örings- form av uppfinningen i ett tvärsnitts vy sedd från sidan. Kompo- nenten 1 i figur 1 har en cylindrisk form, med centrum hos cylin- derns bas i 0 och cylinderns mantelyta vid R, längs en x-axel. Även andra former på komponenten 1 är möjlig, så som rek- tanguiär, kvadratisk, sfärisk etcetera.
Komponenten 1 innefattar en kärna 2 bestående av ett första material och ett skikt 3 bestående av ett andra materiat. Kompo- nentens kärna 2 innefattar ett neutronabsorberande material av- sett att absorbera neutroner, exempelvis i syfte att påverka re- aktiviteten i en fissionsreaktor, så som kokvattenreaktorer och tryckvattenreaktorer. Komponentens skikt 3 innesluter i det i fi- guren 1 visade exemplet fultständigt kärnan och skyddar kärnan 2 från en yttre omgivning. Skiktet 3 innefattar det andra materia- let som har skyddande egenskaper, så som korrosionsbestän- dighet och täthet mot gasformiga substanser. Komponenten 1 är framställd genom sintring på så sätt att ett intermediärt skikt 4 12 536 814 bildas metlan kärnan 2 och skiktet 3. Det intermediära skiktet 4 innefattar både det första materialet och det andra materialet.
Det intermediära skiktet 4 har en materialgradient, vilken inne- fattar en minskning av koncentrationen av det första materialet från kärnan 2 till skiktet 3 och en ökning av koncentrationen av det andra materialet från kärnan 2 till skiktet 3. Det intermediära skiktet 4 bildar en övergång mellan kärnan 2 och skiktet 3, så att materialegenskaperna hos det första materialet övergår i egen- skaperna hos det andra materialet, och vice versa. Därigenom skapas en god vidhäftning mellan kärnan 2 och skiktet 3.
Figur 2 till 5 visar exempei på materialkoncentrationen hos ett tvärsnitt av en neutronabsorberande komponent. Figurernas x- axel är en dimensionsaxel, där 0 anger komponentens centrum och R anger komponentens ytterperiferi. Figurernas y-axel an- ger materialkoncentrationen för komponenten i procent för det första materialet, här med beteckning A och markerad med en streckad linje, och det andra materialet, här med beteckning B och markerad med en heldragen linje. I figurerna är kärnan 2, det intermediära skiktet 4 och skiktet 3 utmärkta längs figurens x-axel.
Figur 2 visar ett exempel på en materialkoncentrationsvariation inom en neutronabsorberande komponent, där det intermediära skiktet 4 mellan kärnan 2 och skiktet 3 har en materialgradient som innefattar en stegvis minskning av koncentrationen av ett första material från kärnan till skiktet, och en stegvis ökning av koncentrationen av ett andra material från kärnan till skiktet. I exemplet i figur 2 sker en minskning av koncentrationen av det första materialet från kärnan 2 till det intermediära skiktet 4 på ett stegvis sätt, där koncentrationen av det första materialet minskar från huvudsakligen 10-0 % i kärnan 2 till huvudsakligen 50 % i det intermediära skiktet 4. Koncentrationen av det första materialet är konstant inom det intermediära skiktet 4. Vidare sker en minskning av koncentrationen av det första materialet från det intermediära skiktet 4 till skiktet 3 stegvis från huvud- 13 536 814 sakligen 50 % till huvudsakligen 0 %. På omvänt sätt sker en ökning av koncentrationen av det andra materialet från kärnan 2 till det intermediära skiktet 4 på ett stegvis sätt, där koncentra- tionen. av det andra materialet ökar från huvudsakligen 0 % i kärna till huvudsakligen 50 % i det intermediära skiktet. Kon- icentrationen av det andra materialet är konstant inom det inter- mediära skiktet. Vidare sker en ökning av koncentrationen av det andra materialet från det intermediära skiktet tiil skiktet stegvis från huvudsakligen 50 % till huvudsakligen 100 %.
Figur 3 visar på s-amma sätt som figur 2 ett exempel på en- s-teg- vis materialkoncentrationsvariation inom en neutronabsorberan- de komponent, med skillnaden att det intermediära skiktet 4 in- nefattar två koncentrationsomràden, ett första koncentrations- område 41 och ett andra koncentrationsområde 42, med olika koncentrationer av det första materialet och det andra materia- let. Koncentrationen av det första materialet och det andra ma- terialet är konstant inom det första koncentrationsområdet 41 och det andra koncentrationsområdet 42. l exemplet i figur 3 sker en minskning av koncentrationen av det första materialet från kärnan 2 till det intermediära skiktet 4 på ett stegvis sätt, där koncentrationen av det första materialet minskar från huvud- sakligen 100 % i kärna 2 till huvudsakligen 70 % i det första koncentrationsområdet 41 hos det intermediära skiktet 4. Inom det intermediära skiktet 4 sker en stegvis minskning av koncent- rationen av det första materialet från det första koncentrations- området 41 till det andra koncentrationsområdet 42, från huvud- sakligen 70 % till huvudsakligen 30 %. Det sker en stegvis minskning av koncentrationen av det första materialet från det andra koncentrationsområdet 42 hos det intermediära skiktet 4 till skiktet 3, från huvudsakligen 30 % till huvudsakligen 0 %. På omvänt sätt sker en ökning av koncentrationen av det andra ma- terialet från kärnan 2 ti!! det intermediära skiktet 4.
Figur 4 visar ett exempel på en materialkoncentrationsvariation inom en neutronabsorberande komponent, där det intermediära 14 536 814 skiktet 4 mellan kärnan 2 och skiktet 3 har en materialgradient som innefattar en successiv minskning av koncentrationen av ett första material från kärnan till skiktet, och en successiv ökning av koncentrationen av ett andra material från kärnan till skiktet.
Inom det intermediära skiktet 4, från kärnan 2 till skiktet 3, sker en konstant proportionell minskning av koncentrationen av det första materialet, från huvudsakligen 100 % till huvudsakligen 0 %. På omvänt sätt sker en ökning av koncentrationen av det andra materialet inom det intermediära skiktet, från kärnan 2 till det skiktet 3, från huvudsakligen 0 % till huvudsakligen 100 %.
Figur 5 visar ett exempel på en materialkoncentrationsvariation inom en' neutronabsorberande komponent, där det intermediära skiktet 4 melían kärnan 2 och skiktet 3 har en materialgradient som innefattar en successiv minskning av koncentrationen av ett första material från kärnan 2 till skiktet 3, och en successiv ök- ning av koncentrationen av ett andra material från kärnan 2 till skiktet 3. I exemplet i figur 5 sker en minskning av koncentratio- nen av det första materialet från kärnan 2 till det intermediära skiktet 4 på ett successivt sätt. Inom det intermediära skiktet 4 sker en gradvis minskning av koncentrationen av det första ma- terialet, från huvudsakligen 100 % till huvudsakligen 0 %. Över- gången mellan kärnan 2 och skiktet 3 kan exempelvis ske på ett ickelinjärt sätt. På omvänt sätt sker en ökning av koncentratio- nen av det andra materialet från kärnan 2. I det visade exemplet utgör det intermediära skiktet 4 huvuddelen av komponenten, medan kärnan 2 och skiktet 3 utgör en mindre del av komponen- ten.
Figur 6 visar ett exempel på en styrstav 70 i en perspektivvy i kokvattenreaktorer. Styrstaven 70 kan vara uppbyggd av en eller flera bladformade neutronabsorberande komponenter 71 med en kärna 2 som är delvis innesluten av ett skikt 3. l det visade ex- emplet innefattar styrstaven 70 fyra bladformade neutronabsor- berande komponenter 71. Komponenterna 71 är fästa vid var- andra och bildar formen av ett kors som är fastsatt vid en fäst- 536 814 anordning 72. Regleranordningar i reaktorn, ej visade i figuren, fästes vid fästanordning 72 för att reglera i vilken grad styrsta- ven 70 är inskjuten i reaktorn.
Figur 7 visar ett exempel på en styrstav 80 i en perspektivvy i tryckvattenreaktorer. Styrstaven 80 kan vara uppbyggd av en eller flera cylindriska neutronabsorberande komponent-er 81 med en kärna 2 som är delvis innesluten av ett skikt 3. I det visade exemplet innefattar styrstaven 80 en cylindrisk neutronabsorbe- rande komponent 81. Den cylindriska komponenten 81 är fast- satt vid en fästanordning 82. Regleranordningar i reaktorn, ej visade i figuren, fästes vid fästanordning 82 för att kunna skjuta in styrstaven 80 i reaktorn.
Figur 8 visar ett tvärsnitt av ett exempel på ett verktyg för fram- ställning av den neutronabsorberande komponenten. Det visade verktyget kan användas i något lämpligt sintringsförfarande för framställning av den neutronabsorberande komponenten. Exem- pel på lämpliga sintringsförfaranden som kan användas för upp- finningen är klassisk sintringsteknik, sintring vid atmosfärstryck och förhöjd temperatur, Cold lsostatic Pressing, Hot lsostatic Pressing, Spark Plasma Sintering (gnistplasmasintring) etc.
Verktyget för förfarandet innefattar en verktygsdel med ett ut- rymme avsett att tillföras material för sintring. Verktygsdelen in- nefattar ett omgivande element 91. Det omgivande elementet 91 innesluter ovan nämnda utrymme. Utrymmet hos verktyget avde- las av ett inre rör 98 vilket skapar en inre del 99, i vilket det för- sta materialet tillförs som efter sintring bildar komponentens kärna 2. Utrymmet hos verktyget avdelas också av ett yttre rör 94 vilket skapar en yttre del 93, i vilket det andra materialet till- förs som efter sintring bildar komponentens skikt 3. Mellan det yttre röret 94 och det inre röret 98 bildas en mellanliggande del 95, i vilket en blandning av det första materialet och det andra materialet kan tillföras som efter sintring bildar komponentens intermediära skikt 4. Med en sådan utformning av verktyget kan 16 536 814 exempelvis en komponent med materialkoncentrationsvariatio- nen i figur 2 åstadkommas.
I exemplet i figur 8 uppdelas den mellanliggande delen 95 i av- delningar av ett mellanliggande rör 96. Avdelningarna i den mel- Ianliggande delen 95 tillförs blandningar av olika förhållanden mellan koncentrationen av det första materialet och det andra materialet. Bländningarna kan utformas på ett sådant sätt att det efter sintring bildade skiktet får en materialgradient som innefat- tar en minskning av koncentrationen av det första materialet från kärnan 2 till skiktet 3 och en ökning av koncentrationen' av det andra materialet från kärnan 2 till skiktet 3, exempelvis så som visas i figur 3.
Genom den ovan nämnda vibreringen av det första och det andra materialet kan medelst verktygsutformningen som visas i figur 8 materialkoncentrationsvariationen som visas i figur 4 och figur 5 även åstadkommas.
I ett utföringsexempel av uppfinningen dras de visade rören 94, 96, 98 I figur 8 ut ur utrymmet hos verktyget innan materialet i utrymmet hos verktyget sintras samman till den neutronabsorbe- rande komponenten. Alternativt kan materialet i utrymmet hos verktyget före sammansintringen ytterligare sammanföras ge- nom att utrymmet hos verktyget vibreras.
I ett utföringsexempel av uppfinningen innefattar de visade rören 94, 96, 98 i figur 8 av ett material som förgasas vid sintringsför- farandet. Därigenom kan rören 94, 96, 98 vara kvar i utrymmet hos verktyget under sintringsförfarandet utan att de påverkar den kemiska sammansättningen av den neutronabsorberande komponenten.
I ett utföringsexempel av uppfinningen positioneras de visade rören 94, 96, 98 i figur 8 så att ett avstånd bildas till botten av utrymmet hos verktyget. Därigenom kan det andra materialet till- 17 536 814 föras utrymrnet hos verktyget så att det fullständigt innesluter det första materialet.
Uppfinningen är inte begränsad till de visade utföringsformerna utan kan modifieras och varieras inom ramen för de efterföljan- de patentkraven. 18

Claims (19)

10 15 20 25 30 35 536 814 KRAV
1. Neutronabsorberande komponent (1), innefattande en kärna (2) bestående av ett första material och ett skikt (3) bestående av ett andra material, varvid skiktet (3) åtminstone delvis inne- sluter kärnan (2) och är anpassat att skydda kärnan (2) från en yttre omgivning, varvid det första materialet har en högre neu- tronabsorptionsförmåga än det andra materialet, varvid den neu- tronabsorberande komponenten (1) innefattar ett intermediärt skikt (4) mellan kärnan (2) och skiktet (3), kännetecknad av att det andra materialet hos skiktet (3) består av åtminstone en substans vald ur gruppen Ti, Zr, Al, Fe, Cr, Ni, SiC, SiN, AlzOs, och blandningar därav, samt av eventuell balans, att det intermediära skiktet (4) består av en blandning det första materialet och det andra materialet och att det intermediära skiktet har en materialgradient som innefat- tar en minskning av koncentrationen av det första materialet från kärnan (2) till skiktet (3) och en ökning av koncentrationen av det andra materialet från kärnan (2) till skiktet (3).
2. Neutronabsorberande komponent (1) enligt krav 1, känne- tecknad av att komponenten (1) är anpassad att användas i fiss- ionsreaktorer.
3. Neutronabsorberande komponent (1) enligt något av kraven 1 och 2, kännetecknad av att materialgradienten innefattar en successiv minskning av koncentrationen av det första materialet från kärnan (2) till skiktet (3) och en successiv ökning av kon- centrationen av det andra materialet från kärnan (2) till skiktet (3).
4. Neutronabsorberande komponent (1) enligt något av de före- gående kraven, kännetecknad av att skiktet (3) är väsentligen ogenomträngligt för gasformiga substanser, åtminstone helium. 19 10 15 20 25 30 35 536 814
5. Neutronabsorberande komponent (1) enligt något av de före- gående kraven, kännetecknad av att skiktet (3) är väsentligen korrosionsbeständigt i en miljö hos en fissionsreaktor.
6. Neutronabsorberande komponent (1) enligt något av de före- gående kraven, kännetecknad av att skiktet (3) har en porositet med en total porvolym som är större eller lika med noll, och att kärnan (2) har en porositet med en total porvolym som är större än noll, varvid porvolymen hos porositeten i skiktet (3) är avse- värt mindre än porvolymen hos porositeten i kärnan (2).
7. Neutronabsorberande komponent (1) enligt något av de före- gående kraven, kännetecknad av att skiktet (3) innefattar åt- minstone ett av ett metalliskt material och ett keramiskt material.
8. Neutronabsorberande komponent (1) enligt något av de före- gående kraven, kännetecknad av att kärnan (2) består av åt- minstone en substans vald ur gruppen Hf, B, ln, Cd, Hg, Ag, Gd, Er, BXCy, BXNy, BXOy, och blandningar därav, samt av eventuell balans.
9. Neutronabsorberande komponent (1) enligt något av de före- gående kraven, kännetecknad av att komponenten (1) är avsedd att placeras i en styrstav, varvid skiktet helt innesluter kärnan.
10. Neutronabsorberande komponent (1) enligt krav 9, känne- tecknad av att styrstaven är utformad att användas i en lättvat- tenfissionsreaktor av typen kokvattenreaktor.
11. Neutronabsorberande komponent (1) enligt krav 10, känne- tecknad av att styrstaven är uppbyggd av åtminstone en blad- formad neutronabsorberande komponent.
12. Neutronabsorberande komponent (1) enligt krav 9, känne- tecknad av att styrstaven är utformad att användas i en lättvat- tenfissionsreaktor av typen tryckvattenreaktor. 20 10 15 20 25 30 35 536 814
13. Neutronabsorberande komponent (1) enligt krav 12, känne- tecknad av att styrstaven är uppbyggd av åtminstone en cylin- derformad neutronabsorberande komponent.
14. Förfarande för framställning av en neutronabsorberande komponent enligt något av kraven 1 - 13, varvid förfarandet in- nefattar stegen: tillförsel av det första materialet och det andra materi- alet till ett utrymme hos ett verktyg på så sätt att det andra materialet åtminstone delvis innesluter det första materialet, varvid det vid tillförseln av det första materialet och det andra materialet bildas en intermediär zon mellan en inre del av ut- rymmet och en yttre del av utrymmet, och varvid den interme- diära zonen innefattar en minskning av koncentrationen av det första materialet från den inre delen av utrymmet till den yttre delen av utrymmet och en ökning av koncentrationen av det andra materialet från den inre delen av utrymmet till det yttre av utrymmet, sammansintring av det första och det andra materialet till den neutronabsorberande komponenten, så att det interme- diära skiktet mellan kärnan och skiktet bildas.
15. Förfarande enligt kravet 14, varvid utrymmet vibreras på så sätt att det första materialet och det andra materialet samman- förs och bildar den intermediära zonen.
16. Förfarande enligt något av kraven 14 och 15, varvid det första materialet som tillförs är i pulverform.
17. Förfarande enligt något av kraven 14-16, varvid det andra materialet som tillförs är i pulverform.
18. Förfarande enligt något av kraven 14-17, varvid utrymmet avdelas av ett inre rör som innefattar den inre delen, 21 10 536 814 utrymmet avdelas av ett yttre rör som innefattar den yttre delen, varvid en mellanliggande del bildas mellan det yttre röret och det inre röret, och den mellanliggande delen tillförs en blandning av det första materialet och det andra materialet för skapande av den inter- mediära zonen.
19. Förfarande enligt krav 18, varvid den mellanliggande delen uppdelas i avdelningar av åtminstone ett mellanliggande rör, varvid avdelningarna tillförs blandningar av olika förhållande mellan koncentrationen av det första materialet och det andra materialet. 22
SE1050187A 2010-03-01 2010-03-01 Neutronabsorberande komponent och förfarande för framställning av en neutronabsorberande komponent SE536814C2 (sv)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE1050187A SE536814C2 (sv) 2010-03-01 2010-03-01 Neutronabsorberande komponent och förfarande för framställning av en neutronabsorberande komponent
EP11717051.4A EP2543044B1 (en) 2010-03-01 2011-02-23 A neutron absorbing component and a method for producing of a neutron absorbing component
JP2012556037A JP5947224B2 (ja) 2010-03-01 2011-02-23 中性子吸収材および中性子吸収材の製造のための方法
KR1020127022273A KR20130036179A (ko) 2010-03-01 2011-02-23 중성자 흡수 컴포넌트 및 중성자 흡수 컴포넌트의 제조 방법
ES11717051T ES2696992T3 (es) 2010-03-01 2011-02-23 Un componente absorbente de neutrones y un método para producir un componente absorbente de neutrones
US13/581,714 US20130051512A1 (en) 2010-03-01 2011-02-23 Neutron absorbing component and a method for producing a neutron absorbing component
PCT/SE2011/050202 WO2011108973A1 (en) 2010-03-01 2011-02-23 A neutron absorbing component and a method for producing of a neutron absorbing component

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE1050187A SE536814C2 (sv) 2010-03-01 2010-03-01 Neutronabsorberande komponent och förfarande för framställning av en neutronabsorberande komponent

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SE1050187A1 SE1050187A1 (sv) 2011-09-02
SE536814C2 true SE536814C2 (sv) 2014-09-16

Family

ID=44148773

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE1050187A SE536814C2 (sv) 2010-03-01 2010-03-01 Neutronabsorberande komponent och förfarande för framställning av en neutronabsorberande komponent

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20130051512A1 (sv)
EP (1) EP2543044B1 (sv)
JP (1) JP5947224B2 (sv)
KR (1) KR20130036179A (sv)
ES (1) ES2696992T3 (sv)
SE (1) SE536814C2 (sv)
WO (1) WO2011108973A1 (sv)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013170863A (ja) * 2012-02-20 2013-09-02 Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd 制御棒
JP6296874B2 (ja) * 2014-04-21 2018-03-20 株式会社東芝 原子炉用制御棒
CN104228268B (zh) * 2014-08-19 2016-05-18 中兴能源装备有限公司 梯度式高分子基中子吸收栅板材料及其制备方法
CZ307396B6 (cs) * 2016-05-10 2018-07-25 ÄŚeskĂ© vysokĂ© uÄŤenĂ­ technickĂ© v Praze, Fakulta strojnĂ­, Ăšstav energetiky Povlak zirkonového pokrytí jaderného paliva
HU231202B1 (hu) 2018-05-09 2021-10-28 Mirrotron Kft. Betonfal neutronsugárzás elnyelésére, valamint eljárás ilyen betonfal előállítására
CN113192657B (zh) * 2021-04-29 2022-11-04 西南科技大学 一种具有反射层的非均匀控制棒

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU364674A1 (ru) * 1971-04-21 1972-12-28 Способ двухслойной загрузки шихты на агломерационную машину
SU735101A1 (ru) * 1978-12-15 1981-12-15 Ордена Ленина физико-технический институт им.А.Ф.Иоффе Кристалл-монохроматор тепловых нейтронов
JPS5896278A (ja) * 1981-12-04 1983-06-08 動力炉・核燃料開発事業団 被覆燃料粒子を充填した核燃料棒
JPS59163591A (ja) * 1983-03-08 1984-09-14 株式会社日立製作所 軽水原子炉用制御棒
JPS61191575A (ja) * 1985-02-19 1986-08-26 イビデン株式会社 多孔質炭化珪素焼結体とその製造方法
JPS62147396A (ja) * 1985-12-20 1987-07-01 三菱原子燃料株式会社 中性子吸収棒
US4707329A (en) * 1986-01-07 1987-11-17 Westinghouse Electric Corp. Nuclear reactor control rod with uniformly changeable axial worth
JPS62263979A (ja) * 1986-05-12 1987-11-16 Toshiba Corp 水素透過防止構造材
US4745033A (en) * 1987-03-24 1988-05-17 Amax Inc. Oxidation resistant coatings for molybdenum
JPH01312015A (ja) * 1988-06-10 1989-12-15 Toshiba Corp 熱膨張調整部材の製造方法
US5268235A (en) * 1988-09-26 1993-12-07 The United States Of America As Represented By The Secretary Of Commerce Predetermined concentration graded alloys
JPH02296189A (ja) * 1989-05-10 1990-12-06 Nippon Nuclear Fuel Dev Co Ltd 核燃料ペレットおよびその製造方法
JPH03249596A (ja) * 1990-02-28 1991-11-07 Mitsubishi Materials Corp 核燃料ペレットの製造方法
JP2939307B2 (ja) * 1990-07-10 1999-08-25 株式会社東芝 原子炉用制御棒
JP3080983B2 (ja) * 1990-11-21 2000-08-28 東芝タンガロイ株式会社 傾斜組成組織の硬質焼結合金及びその製造方法
JPH04326088A (ja) * 1991-04-26 1992-11-16 Nippon Nuclear Fuel Dev Co Ltd 核燃料ペレットの製造方法
JPH04337011A (ja) * 1991-05-15 1992-11-25 Toshiba Corp 傾斜組成材料の製造方法
JPH05188169A (ja) * 1991-11-15 1993-07-30 Mitsubishi Atom Power Ind Inc 減速材体積調整制御棒
US5279909A (en) * 1992-05-01 1994-01-18 General Atomics Compact multilayer ceramic-to-metal seal structure
WO1998053940A1 (de) * 1997-05-28 1998-12-03 Siemens Aktiengesellschaft Metall-keramik-gradientenwerkstoff, erzeugnis daraus und verfahren zur herstellung eines metall-keramik-gradientenwerkstoffes
JPH1112758A (ja) * 1997-06-25 1999-01-19 Asahi Glass Co Ltd サーメット焼結体被覆金属部品及びその製造方法
DE19834216A1 (de) * 1997-07-31 1999-02-04 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren zur Herstellung von Bauteilen aus Verbundwerkstoffen sowie deren Verwendung
JP3901338B2 (ja) * 1998-04-17 2007-04-04 電気化学工業株式会社 BN−AlN積層体及びその用途
JP3207833B2 (ja) 1999-10-15 2001-09-10 三菱重工業株式会社 使用済み燃料貯蔵部材の製造方法および混合粉末
JP4310883B2 (ja) * 2000-04-26 2009-08-12 株式会社Ihi 低放射化遮蔽容器
JP3637883B2 (ja) * 2000-08-31 2005-04-13 住友電気工業株式会社 表面被覆窒化硼素焼結体工具
JP3873275B2 (ja) * 2002-01-31 2007-01-24 三菱マテリアルPmg株式会社 摺動部品とその製造方法
AT6636U1 (de) * 2003-04-02 2004-01-26 Plansee Ag Verbundbauteil für fusionsreaktor
JP2008203196A (ja) * 2007-02-22 2008-09-04 Toshiba Corp 原子炉用制御棒およびその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP2543044A1 (en) 2013-01-09
ES2696992T3 (es) 2019-01-21
JP2013521492A (ja) 2013-06-10
US20130051512A1 (en) 2013-02-28
JP5947224B2 (ja) 2016-07-06
SE1050187A1 (sv) 2011-09-02
KR20130036179A (ko) 2013-04-11
WO2011108973A1 (en) 2011-09-09
EP2543044B1 (en) 2018-08-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SE536814C2 (sv) Neutronabsorberande komponent och förfarande för framställning av en neutronabsorberande komponent
KR102561185B1 (ko) 원자로 시스템용 복합 감속재
AU2021221888B2 (en) Fuel element with multi-smear density fuel
SE537113C2 (sv) Bränslekomponent och förfarande för framställning av en bränslekomponent
JP2013521492A5 (sv)
Umeda et al. Behavior of coated fuel particle of high-temperature gas-cooled reactor under reactivity-initiated accident conditions
JP6832248B2 (ja) 共鳴計算方法、解析装置及び共鳴計算プログラム
Kim et al. Irradiation device for irradiation testing of coated particle fuel at HANARO
JP5318312B2 (ja) 一体鋳造型燃料要素と前記要素を用いた高速スペクトル沸騰水型原子炉
Ekariansyah et al. Development of experimental power reactor (EPR) model for safety analyses using RELAP5
KR20080060802A (ko) 블리드 홀 개폐식 스위치를 내장한 균일한 안내관
SE1050188A1 (sv) Reaktorkomponent
Saragi Modeling of temperature distribution in TRISO fuel-based on finite element method
CN111801742A (zh) 用于核反应堆系统的复合慢化剂
Ueta et al. Study on plutonium burner high temperature gas-cooled reactor in Japan–Introduction scenario, reactor safety and fabrication tests of the 3S-TRISO fuel
Kim et al. The First Irradiation Testing of TRISO-Coated Particle Fuel and Graphite Specimens in HANARO
Kim et al. Irradiation Testing of Coated Particle Fuel at HANARO
Kim et al. Irradiation Testing of TRISO-Coated Particle Fuel in Korea
Piccinini Coated nuclear fuel particles
Chuanqi et al. Burnable poison design for supercritical water cooled reactor with annular fuel
Araya et al. Two-dimensional simulations of natural convection/radiation heat transfer for BWR assembly within isothermal enclosure
Kim et al. PIE Results of Irradiated TRISO-Coated Particle Fuel at HANARO
ATOMIC APR 5 196G
Cho et al. Safety analysis of TRISO fuel for an irradiation test in HANARO
Agung Neutronic Assessment on The Use of Advanced Coated Particles in a Fluidized Bed Nuclear Reactor