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JP2019215301A - Fuel cladding tube and method for manufacturing fuel cladding tube - Google Patents

Fuel cladding tube and method for manufacturing fuel cladding tube Download PDF

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JP2019215301A JP2018113702A JP2018113702A JP2019215301A JP 2019215301 A JP2019215301 A JP 2019215301A JP 2018113702 A JP2018113702 A JP 2018113702A JP 2018113702 A JP2018113702 A JP 2018113702A JP 2019215301 A JP2019215301 A JP 2019215301A
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Abstract

【課題】通常運転時および事故時において耐環境性を有する燃料被覆管を提供する。【解決手段】実施形態によれば、核燃料を収納するための燃料被覆管100は筒状であって、炭化ケイ素の長繊維と炭化ケイ素のマトリックスとが複合化した第1の複合材料層110と、第1の複合材料層110の径方向外側に第1の複合材料層110を覆うように第1の複合材料層110と直接に接して積層され、炭素の長繊維と炭化ケイ素のマトリックスとが複合化した第2の複合材料層120とを有する。あるいは、燃料被覆管100は、第1の複合材料層110と、第1の複合材料層110の径方向外側に第1の複合材料層110を覆うように積層された中間層と、中間層の径方向外側に中間層を覆うように積層された第2の複合材料層120と、を有することでもよい。【選択図】図2PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cladding tube having environment resistance during normal operation and accident. According to an embodiment, a fuel cladding tube (100) for accommodating a nuclear fuel has a tubular shape, and a first composite material layer (110) in which long fibers of silicon carbide and a matrix of silicon carbide are composited. , The first composite material layer 110 is laminated directly outside the first composite material layer 110 so as to cover the first composite material layer 110, and the long carbon fibers and the silicon carbide matrix are laminated. And a second composite material layer 120 that is composited. Alternatively, the fuel cladding tube 100 includes a first composite material layer 110, an intermediate layer that is laminated radially outside the first composite material layer 110 to cover the first composite material layer 110, and an intermediate layer. The second composite material layer 120 laminated so as to cover the intermediate layer on the outer side in the radial direction may be included. [Selection diagram] Figure 2

Description

本発明の実施形態は、燃料被覆管および燃料被覆管の製造方法に関する。   Embodiments of the present invention relate to a fuel cladding tube and a method for manufacturing a fuel cladding tube.

加圧水型原子力発電プラント(PWR)は、原子炉で核燃料の核分裂反応から発生する熱エネルギーを、一次冷却系に設けられた蒸気発生器を介して、蒸気タービンサイクルに供給し、発電機により発電を行う。また、沸騰水型原子力発電プラント(BWR)においては、原子炉が、PWRの蒸気発生器に相当する部分を兼ね、原子炉から直接にタービンサイクルに熱が供給される。   A pressurized water nuclear power plant (PWR) supplies thermal energy generated from fission reactions of nuclear fuel in a nuclear reactor to a steam turbine cycle via a steam generator provided in a primary cooling system, and generates electricity by a generator. Do. In a boiling water nuclear power plant (BWR), a nuclear reactor also serves as a portion corresponding to a steam generator of a PWR, and heat is supplied directly from the nuclear reactor to a turbine cycle.

ここで、核燃料として一般に用いられているウランは、酸化ウランの焼結体(燃料ペレット)として、燃料被覆管に収納されており、燃料被覆管の周囲を冷却水が流れている。複数の燃料被覆管とその周囲を覆うチャンネルボックスは燃料集合体を構成する。燃料集合体内は、燃料被覆管の周囲に効率的に冷却水が流れる構成となっている。   Here, uranium generally used as nuclear fuel is contained in a fuel cladding tube as a sintered body of uranium oxide (fuel pellet), and cooling water flows around the fuel cladding tube. A plurality of fuel cladding tubes and a channel box surrounding the fuel cladding tubes constitute a fuel assembly. In the fuel assembly, the cooling water efficiently flows around the fuel cladding tube.

PWRおよびBWRにおいては、一般に、燃料被覆管には、ジルコニウム基合金が使用されている。すなわち、ジルコニウムは、優れた耐食性を有し、また、中性子吸収断面積が小さいことから、PWRでは、ジルカロイ−4と呼ばれるSn−Fe−Cr−Zr合金、また、BWRではジルカロイ−2と呼ばれるSn−Fe−Cr−Ni−Zr合金が使用されている。これらのジルコニウム基合金中のジルコニウムは、高温において、周囲の水分と次の反応式(1)に示すように、水素を発生させる反応を生じる。
Zr + 2HO → ZrO + 2H …(1)
In PWRs and BWRs, zirconium-based alloys are generally used for fuel cladding tubes. That is, zirconium has excellent corrosion resistance and a small neutron absorption cross-sectional area. Therefore, in PWR, a Sn—Fe—Cr—Zr alloy called Zircaloy-4, and in BWR, a Sn—Fe—Cr—Zr alloy called Zircaloy-2. -An Fe-Cr-Ni-Zr alloy is used. The zirconium in these zirconium-based alloys causes a reaction at ambient temperature to generate hydrogen with ambient moisture as shown in the following reaction formula (1).
Zr + 2H 2 O → ZrO 2 + 2H 2 (1)

ここで、反応式(1)で示した反応は発熱反応であり、ジルコニウム基合金は自身の発した熱により反応式(1)の酸化反応を促進し、およそ1000℃以上の高温になると劇的に水素の発生が増加する。   Here, the reaction represented by the reaction formula (1) is an exothermic reaction, and the zirconium-based alloy promotes the oxidation reaction of the reaction formula (1) by the heat generated by the alloy itself, and dramatically increases at a high temperature of about 1000 ° C. or more. And the generation of hydrogen increases.

原子炉内に水分が存在する環境のもとで、ジルコニウム基合金がこのような高温にさらされると、短時間に多量の水素が発生する。この水素が格納容器から漏洩した場合には、水素が原子炉建屋内に滞留して、水素爆発を引き起こすおそれがある。   When a zirconium-based alloy is exposed to such a high temperature in an environment where moisture is present in a nuclear reactor, a large amount of hydrogen is generated in a short time. If this hydrogen leaks from the containment vessel, the hydrogen may stay in the reactor building and cause a hydrogen explosion.

このような理由から、燃料被覆管の材料として、その優れた耐熱・耐酸化性と小さな中性子吸収断面積から、炭化ケイ素セラミックス材料の使用が検討されている。   For these reasons, the use of a silicon carbide ceramic material as a material for a fuel cladding tube has been studied because of its excellent heat and oxidation resistance and small neutron absorption cross section.

米国特許第6226342号明細書U.S. Pat. No. 6,226,342

炭化ケイ素セラミックス材料の場合、脆性破壊を示す。このため、破壊に対する抵抗が必ずしも大きくない。また、炭化ケイ素繊維が複合化された炭化ケイ素セラミックス材料の場合、炭化ケイ素繊維が複合化されていないものに比べて、破壊エネルギーは高くなるが、強度、熱伝導率、気密性、耐環境性が低下するという問題がある。   In the case of a silicon carbide ceramic material, it exhibits brittle fracture. For this reason, resistance to destruction is not always large. In addition, in the case of a silicon carbide ceramic material in which silicon carbide fibers are compounded, the breaking energy is higher than that in a case where silicon carbide fibers are not compounded, but strength, thermal conductivity, airtightness, and environmental resistance are high. Is reduced.

燃料被覆管としては、水分との反応による水素の発生が抑制でき、強度および破壊エネルギーが高次元で両立され、高熱伝導性、ヘリウムガスを通さない高気密性など、通常運転時および事故時のいずれにおいても耐環境性を有する必要がある。   As a fuel cladding tube, generation of hydrogen due to reaction with moisture can be suppressed, strength and breaking energy are compatible at a high level, high thermal conductivity, high airtightness that does not pass helium gas, etc. during normal operation and accidents In any case, it is necessary to have environmental resistance.

そこで、本発明の実施形態は、通常運転時および事故時において耐環境性を有する燃料被覆管を提供することを目的とする。   Therefore, an embodiment of the present invention aims to provide a fuel cladding tube having environmental resistance during normal operation and during an accident.

上述の目的を達成するため、本実施形態は、核燃料を収納するための筒状の燃料被覆管であって、炭化ケイ素の長繊維と炭化ケイ素のマトリックスとが複合化した第1の複合材料層と、前記第1の複合材料層の径方向外側に前記第1の複合材料層を覆うように前記第1の複合材料層と直接に接して積層され、炭素の長繊維と炭化ケイ素のマトリックスとが複合化した第2の複合材料層と、を有することを特徴とする。   In order to achieve the above object, the present embodiment is directed to a cylindrical fuel cladding tube for storing nuclear fuel, wherein a first composite material layer in which long fibers of silicon carbide and a matrix of silicon carbide are compounded. A layer of carbon long fiber and a matrix of silicon carbide, which are laminated directly on the first composite material layer so as to cover the first composite material layer on the radial outside of the first composite material layer; And a second composite material layer that has been composited.

また、本実施形態は、核燃料を収納するための筒状の燃料被覆管であって、炭化ケイ素の長繊維と炭化ケイ素のマトリックスとが複合化した第1の複合材料層と、前記第1の複合材料層の径方向外側に前記第1の複合材料層を覆うように前記第1の複合材料層と直接に接して積層された中間層と、前記中間層の径方向外側に前記中間層を覆うように前記中間層と直接に接して積層され、炭素の長繊維と炭化ケイ素のマトリックスとが複合化した第2の複合材料層と、を有することを特徴とする。   Further, the present embodiment is a tubular fuel cladding tube for storing nuclear fuel, wherein the first composite material layer in which long fibers of silicon carbide and a matrix of silicon carbide are compounded, An intermediate layer laminated directly in contact with the first composite material layer so as to cover the first composite material layer on a radially outer side of the composite material layer, and the intermediate layer on a radially outer side of the intermediate layer. A second composite material layer laminated directly in contact with the intermediate layer so as to cover the composite layer and comprising a carbon long fiber and a silicon carbide matrix.

また、本実施形態は、核燃料を収納するための筒状の燃料被覆管を製造する燃料被覆管の製造方法であって、炭化ケイ素のマトリックスに炭化ケイ素の長繊維を複合化させることによって第1の複合材料層を形成する第1複合材料層形成ステップと、前記第1複合材料層形成ステップの後に、炭化ケイ素のマトリックスに炭素の長繊維を複合化させることによって前記第1の複合材料層の径方向外側に第2の複合材料層を形成する第2複合材料層形成ステップと、を有し、前記第1の複合材料層の形成および前記第2の複合材料層のそれぞれの形成は、化学気相蒸着法および化学気相浸透法の少なくとも一方を用いる、ことを特徴とする。   Further, the present embodiment is a method for manufacturing a fuel cladding tube for manufacturing a cylindrical fuel cladding tube for storing nuclear fuel, wherein the first fiber is formed by compounding a silicon carbide matrix with a silicon carbide long fiber. A first composite material layer forming step of forming a composite material layer of the following, and after the first composite material layer forming step, by combining long fibers of carbon with a matrix of silicon carbide, the first composite material layer A second composite material layer forming step of forming a second composite material layer on a radially outer side, wherein the formation of the first composite material layer and the formation of each of the second composite material layers are performed chemically. At least one of a vapor deposition method and a chemical vapor infiltration method is used.

また、本実施形態は、核燃料を収納するための筒状の燃料被覆管を製造する燃料被覆管の製造方法であって、炭化ケイ素のマトリックスに炭化ケイ素の長繊維を複合化させることによって第1の複合材料層を形成する第1複合材料層形成ステップと、前記第1複合材料層形成ステップの後に、前記第1の複合材料層の径方向の外側に単体の材料による中間層を形成する中間層形成ステップと、前記中間層形成ステップの後に、炭化ケイ素のマトリックスに炭素の長繊維を複合化させることによって前記中間層の径方向外側に第2の複合材料層を形成する第2複合材料層形成ステップと、を有し、前記第1の複合材料層の形成および前記第2の複合材料層のそれぞれの形成には、化学気相蒸着法および化学気相浸透法の少なくとも一方を用いる、ことを特徴とする。   Further, the present embodiment is a method for manufacturing a fuel cladding tube for manufacturing a cylindrical fuel cladding tube for storing nuclear fuel, wherein the first fiber is formed by compounding a silicon carbide matrix with a silicon carbide long fiber. A first composite material layer forming step of forming the first composite material layer, and an intermediate step of forming an intermediate layer of a single material outside the first composite material layer in the radial direction after the first composite material layer forming step. A second composite material layer forming a second composite material layer radially outside of the intermediate layer by forming a layer of carbon and compounding long fibers of carbon in a silicon carbide matrix after the intermediate layer forming step And forming at least one of a chemical vapor deposition method and a chemical vapor infiltration method for forming the first composite material layer and for forming each of the second composite material layers. It is characterized in.

本発明の実施形態によれば、通常運転時および事故時において耐環境性を有する燃料被覆管を提供することができる。   According to the embodiment of the present invention, it is possible to provide a fuel cladding tube having environmental resistance during normal operation and during an accident.

第1の実施形態に係る燃料被覆管を有する燃料棒の構成を示す分解図である。FIG. 2 is an exploded view showing a configuration of a fuel rod having a fuel cladding tube according to the first embodiment. 第1の実施形態に係る燃料被覆管の構成を示す横断面図である。It is a cross-sectional view showing the configuration of the fuel cladding tube according to the first embodiment. 第1の実施形態に係る燃料被覆管の製造方法の手順を示すフロー図である。It is a flow figure showing the procedure of the manufacturing method of the fuel cladding tube concerning a 1st embodiment. 第1の実施形態に係る燃料被覆管の製造方法の第1の複合材料層の形成における第1の複合材用長繊維の配列を示す平面図である。It is a top view showing arrangement of the 1st long fiber for composite materials in formation of the 1st composite material layer of the manufacturing method of the fuel cladding tube concerning a 1st embodiment. 第1の実施形態に係る燃料被覆管の製造方法の第2の複合材料層の形成における第2の複合材用長繊維の配列を示す平面図である。It is a top view showing arrangement of the 2nd long fiber for composite materials in formation of the 2nd composite material layer of a manufacturing method of a fuel cladding tube concerning a 1st embodiment. 第1の実施形態に係る燃料被覆管の製造方法の第1の複合材料層の形成における第1の例による予備成形体の形成後の状態を示す斜視図である。It is a perspective view showing the state after forming the preform by the 1st example in formation of the 1st composite material layer of the manufacturing method of the fuel cladding tube concerning a 1st embodiment. 第1の実施形態に係る燃料被覆管の製造方法の第1の複合材料層の形成における第2の例による予備成形体の形成後の状態を示す斜視図である。It is a perspective view showing the state after formation of the preform by the 2nd example in the formation of the 1st composite material layer of the manufacturing method of the fuel cladding tube concerning a 1st embodiment. 第2の実施形態に係る燃料被覆管の構成を示す横断面図である。It is a cross-sectional view showing a configuration of a fuel cladding tube according to a second embodiment. 第2の実施形態に係る燃料被覆管の製造方法の手順を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the procedure of the manufacturing method of the fuel cladding tube which concerns on 2nd Embodiment. 第3の実施形態に係る燃料被覆管の構成を示す横断面図である。It is a cross-sectional view showing a configuration of a fuel cladding tube according to a third embodiment. 第3の実施形態に係る燃料被覆管の製造方法の手順を示すフロー図である。It is a flow figure showing the procedure of the manufacturing method of the fuel cladding tube concerning a 3rd embodiment. 第4の実施形態に係る燃料被覆管の構成を示す横断面図である。It is a cross-sectional view showing a configuration of a fuel cladding tube according to a fourth embodiment. 第4の実施形態に係る燃料被覆管の製造方法の手順を示すフロー図である。It is a flow figure showing the procedure of the manufacturing method of the fuel cladding tube concerning a 4th embodiment. 第5の実施形態に係る燃料被覆管の構成を示す横断面図である。It is a cross-sectional view showing a configuration of a fuel cladding tube according to a fifth embodiment. 第5の実施形態に係る燃料被覆管の製造方法の手順を示すフロー図である。It is a flow figure showing the procedure of the manufacturing method of the fuel cladding tube concerning a 5th embodiment.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る燃料被覆管、および燃料被覆管の製造方法について説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には、共通の符号を付して、重畳する説明は省略する。   Hereinafter, a fuel cladding tube and a method for manufacturing the fuel cladding tube according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Here, the same or similar portions are denoted by the same reference numerals, and overlapping description will be omitted.

[第1の実施形態]
図1は、第1の実施形態に係る燃料被覆管を有する燃料棒の構成を示す分解図である。燃料棒10は、本実施形態に係る燃料被覆管100と、その上下の開放部に取り付けられる上部端栓3および下部端栓4と、核燃料であるたとえば長手方向に積層された複数の円柱状の燃料ペレット1およびその振動を抑制するためのスプリング2を有する。
[First Embodiment]
FIG. 1 is an exploded view showing a configuration of a fuel rod having a fuel cladding tube according to the first embodiment. The fuel rod 10 includes a fuel cladding tube 100 according to the present embodiment, an upper end plug 3 and a lower end plug 4 attached to upper and lower open portions thereof, and a plurality of columnar fuel cells, for example, which are stacked in a longitudinal direction and are nuclear fuel. It has a fuel pellet 1 and a spring 2 for suppressing its vibration.

燃料被覆管100は、円筒状の管であり、上部端栓3および下部端栓4と相俟って密閉空間を形成する。この密閉空間内に、核燃料を収納する。なお、本実施形態との関係においては、燃料ペレット1および燃料被覆管100の断面形状は、円形に限定されない。たとえば正方形や三角形に近い形状であってもよい。   The fuel cladding tube 100 is a cylindrical tube, and forms a closed space together with the upper end plug 3 and the lower end plug 4. Nuclear fuel is stored in this closed space. Note that, in relation to the present embodiment, the cross-sectional shapes of the fuel pellet 1 and the fuel cladding tube 100 are not limited to circular shapes. For example, the shape may be close to a square or a triangle.

図2は、第1の実施形態に係る燃料被覆管の構成を示す横断面図である。燃料被覆管100は、円筒状に形成された第1の複合材料層110と、第1の複合材料層110の径方向外側に形成された円筒状の第2の複合材料層120とを有する。図2に示すように、第1の複合材料層110と第2の複合材料層120は、径方向に積層されて、第1の複合材料層110の外面と第2の複合材料層120の内面とは互いに接している。   FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the fuel cladding tube according to the first embodiment. The fuel cladding tube 100 has a first composite material layer 110 formed in a cylindrical shape, and a second cylindrical composite material layer 120 formed radially outside the first composite material layer 110. As shown in FIG. 2, the first composite material layer 110 and the second composite material layer 120 are laminated in the radial direction, and the outer surface of the first composite material layer 110 and the inner surface of the second composite material layer 120 are stacked. Are in contact with each other.

第1の複合材料層110は、複数の炭化ケイ素の第1の複合材用長繊維111(図4)と、炭化ケイ素の第1のマトリックス(母材)112(図4)とを有する。複数の第1の複合材用長繊維111はマトリックス112中に複合化している。   The first composite material layer 110 has a plurality of first composite material long fibers 111 of silicon carbide (FIG. 4) and a first matrix (base material) 112 of silicon carbide (FIG. 4). The plurality of first composite long fibers 111 are composited in a matrix 112.

第2の複合材料層120は、複数の炭素の第2の複合材用長繊維121(図5)と、炭化ケイ素の第2のマトリックス(母材)122(図5)とを有する。複数の第2の複合材用長繊維121は第2のマトリックス122中に複合化している。   The second composite material layer 120 has a plurality of second composite long fibers 121 of carbon (FIG. 5) and a second matrix (base material) 122 of silicon carbide (FIG. 5). The plurality of second long fibers for composite material 121 are composited in the second matrix 122.

燃料被覆管100は、たとえば、外径が10mm前後である。燃料被覆管100の厚みは、腐食代を考慮した構造強度上の必要厚さと、核分裂生成物を含む核燃料から外部への熱除去の上での厚みの上限値等を考慮して決定されるが、0.7mm以上、1.2mm以下程度が好ましい。   The outer diameter of the fuel cladding tube 100 is, for example, about 10 mm. The thickness of the fuel cladding tube 100 is determined in consideration of the required thickness for structural strength in consideration of the corrosion allowance and the upper limit value of the thickness in removing heat from nuclear fuel containing fission products to the outside. , 0.7 mm or more and about 1.2 mm or less.

第1の複合材料層110の厚みは、燃料被覆管100における機械的特性や耐環境性の面から0.2mm以上で、かつ、損傷時に長繊維による強化機構が十分に発現されるために1.0mm以下であることが好ましい。   The thickness of the first composite material layer 110 is 0.2 mm or more in terms of mechanical properties and environmental resistance of the fuel cladding tube 100, and is 1 0.0 mm or less is preferable.

また、第2の複合材料層120の厚みは、燃料被覆管100における機械的特性や耐環境性の面から0.2mm以上で、かつ、損傷時に長繊維による強化機構が十分に発現されるために0.6mm以下であることが好ましい。   In addition, the thickness of the second composite material layer 120 is 0.2 mm or more from the viewpoint of mechanical properties and environmental resistance in the fuel cladding tube 100, and a reinforcing mechanism by long fibers at the time of damage is sufficiently exhibited. Is preferably 0.6 mm or less.

すなわち、第1の複合材料層110の厚みが0.2mm以上、1.0mm以下で、かつ、第2の複合材料層120の厚みが0.2mm以上、0.6mm以下で、かつ、第1の複合材料層110と第2の複合材料層120により形成された燃料被覆管の厚みが0.7mm以上、1.2mm以下となるように、第1の複合材料層110の厚みおよび第2の複合材料層120の厚みを選定することが好ましい。   That is, the thickness of the first composite material layer 110 is 0.2 mm or more and 1.0 mm or less, and the thickness of the second composite material layer 120 is 0.2 mm or more and 0.6 mm or less and the first The thickness of the first composite material layer 110 and the second composite material layer 110 are set such that the thickness of the fuel cladding tube formed by the composite material layer 110 and the second composite material layer 120 is 0.7 mm or more and 1.2 mm or less. It is preferable to select the thickness of the composite material layer 120.

図3は、第1の実施形態に係る燃料被覆管の製造方法の手順を示すフロー図である。   FIG. 3 is a flowchart illustrating a procedure of a method of manufacturing a fuel cladding tube according to the first embodiment.

第1の複合材料層110の径方向外側に第2の複合材料層120を形成する場合は、まず、第1の複合材料層110を形成し(ステップS101)、その後に第2の複合材料層120を形成する(ステップS201)。   When forming the second composite material layer 120 radially outside of the first composite material layer 110, first, the first composite material layer 110 is formed (Step S101), and then the second composite material layer is formed. 120 are formed (step S201).

第1の複合材料層110の形成(ステップS101)については、まず、炭化ケイ素の長繊維である第1の複合材用長繊維111(図4)の繊維束を用いて、第1の予備成形体115(図4)を形成する(ステップS111)。詳細には、まず、炭化ケイ素の長繊維を複数束ねた繊維束(ヤーン)を準備する。このとき、繊維束内の長繊維の本数は100本以上、500本以下であることが好ましい。その繊維束を用いて、たとえば炭素系材料で製作した円筒状の予備成形体形成用ガイド50(図6、7)を用いて、この周囲に円筒形状の第1の予備成形体(繊維プリフォーム)115を形成する。   Regarding the formation of the first composite material layer 110 (step S101), first, the first preforming is performed using a fiber bundle of the first long fibers 111 for composite material (FIG. 4), which are long fibers of silicon carbide. The body 115 (FIG. 4) is formed (step S111). Specifically, first, a fiber bundle (yarn) in which a plurality of long fibers of silicon carbide are bundled is prepared. At this time, the number of long fibers in the fiber bundle is preferably 100 or more and 500 or less. Using the fiber bundle, for example, using a cylindrical preform forming guide 50 (FIGS. 6 and 7) made of a carbon-based material, a cylindrical first preform (fiber preform) ) 115 is formed.

図4は、第1の複合材料層の形成における第1の複合材用長繊維の配列を示す平面図である。第1の複合材用長繊維111は、第1の方向に向けて配された第1方向長繊維111aと第2の方向に向けて配された第2方向長繊維111bを有する。第1方向長繊維111aのそれぞれのグループが互いに並列に配された上に、すなわち径方向外側に第2方向長繊維111bのそれぞれのグループが互いに並列に配されている。なお、図4は、第1方向長繊維111aのそれぞれのグループ間、および第2方向長繊維111bのそれぞれのグループ間に間隔が設けられている例を示しているが、この間隔を設けなくともよい。   FIG. 4 is a plan view showing an arrangement of first composite material long fibers in the formation of the first composite material layer. The first composite material long fiber 111 has a first direction long fiber 111a arranged in a first direction and a second direction long fiber 111b arranged in a second direction. Each group of the first direction long fibers 111a is arranged in parallel with each other, that is, each group of the second direction long fibers 111b is arranged in parallel with each other on the radial outside. Note that FIG. 4 shows an example in which an interval is provided between each group of the first directional long fibers 111a and between each group of the second directional long fibers 111b. Good.

第1の方向と第2の方向とは、互いに交差角Φをもって交差している。2つの方向に配列させることにより、燃料被覆管100の軸方向および周方向それぞれについての応力を負担させ、それぞれの方向について強度を向上させることができる。なお、第1の方向が周方向で第2の方向が軸方向、あるいは両者が同じ角度だけずれている場合は、第1の方向と第2の方向とは直交、すなわちΦが90度となる。   The first direction and the second direction intersect with each other at an intersection angle Φ. By arranging the fuel cladding tubes 100 in two directions, it is possible to bear the stress in the axial direction and the circumferential direction of the fuel cladding tube 100, and to improve the strength in each direction. When the first direction is the circumferential direction and the second direction is the axial direction, or when the two directions are displaced by the same angle, the first direction is orthogonal to the second direction, that is, Φ is 90 degrees. .

なお、図4では、第1方向長繊維111aのそれぞれのグループが互いに並列に配された上に、すなわち径方向外側に第2方向長繊維111bのそれぞれのグループが互いに並列に配されており、両者はいわゆる編み目状には形成されていない。ただし、燃料被覆管100は長尺であることから、第1の予備成形体115の形成過程において、複数の第1方向長繊維111aおよび複数の第2方向長繊維111bの中での互いの結合部分を形成する等のために、一部において編み目を設けることがあってもよい。   In FIG. 4, each group of the first direction long fibers 111a is arranged in parallel with each other, that is, each group of the second direction long fibers 111b is arranged in parallel with each other outside in the radial direction, Both are not formed in a so-called stitch shape. However, since the fuel cladding tube 100 is long, in the process of forming the first preform 115, the plurality of first directional long fibers 111a and the plurality of second directional long fibers 111b are bonded to each other. A stitch may be provided in a part to form a part or the like.

図4は、第1方向長繊維111aと第2方向長繊維111bの組み合わせが1層の場合を示している。第1の予備成形体115は、第1方向長繊維111aと第2方向長繊維111bの組み合わせの層が、1層あるいは径方向に複数の層を積層することにより形成される。   FIG. 4 shows a case where the combination of the first direction long fibers 111a and the second direction long fibers 111b is one layer. The first preform 115 is formed by laminating one layer or a plurality of layers in the radial direction with a combination of the first long fibers 111a and the second long fibers 111b.

図5は、第2の複合材料層の形成における第2の複合材用長繊維の配列を示す平面図である。第2の複合材用長繊維121は、第1の方向に向けて配された第1方向長繊維121aと第2の方向に向けて配された第2方向長繊維121bを有する。第1方向長繊維121aのそれぞれのグループが互いに並列に配された上に、すなわち径方向外側に第2方向長繊維121bのそれぞれのグループが互いに並列に配されている。第2の予備成形体125についても第1の予備成形体と同様である。ただし、必ずしも、第1の予備成形体と同一の成形方法をとらなくともよい。   FIG. 5 is a plan view showing the arrangement of second composite material long fibers in the formation of the second composite material layer. The second composite material long fiber 121 has a first direction long fiber 121a arranged in the first direction and a second direction long fiber 121b arranged in the second direction. Each group of the first direction long fibers 121a is arranged in parallel with each other, that is, each group of the second direction long fibers 121b is arranged in parallel with each other on the radial outside. The second preform 125 is the same as the first preform. However, it is not always necessary to use the same molding method as that of the first preform.

図6は、第1の複合材料層の形成における第1の例による予備成形体の形成後の状態を示す斜視図である。この第1の例においては、第1の方向は、燃料被覆管100の周方向であり、第2の方向は、燃料被覆管100の軸方向である。   FIG. 6 is a perspective view showing a state after the formation of the preform according to the first example in the formation of the first composite material layer. In the first example, the first direction is the circumferential direction of the fuel cladding tube 100, and the second direction is the axial direction of the fuel cladding tube 100.

周方向である第1の方向については、たとえばフィラメントワインディング法を用いて、スパイラルの傾斜角を小さくとることにより実現することができる。あるいは、完全に周方向に形成する、すなわち、傾斜角を0度とするためには、軸方向に第1の方向用すなわち周方向用の繊維束を並列に並べ、第2の方向用すなわち軸方向用の繊維束を挟み込みながら、周方向用の繊維束を巻きつける方法でもよい。この場合は、この操作により多層の構成を一回で実現するので、何周巻くことでどの程度の厚さになるかを事前に把握しておく必要がある。   The first direction, which is the circumferential direction, can be realized by reducing the inclination angle of the spiral using, for example, a filament winding method. Alternatively, in order to form the fiber bundle completely in the circumferential direction, that is, to set the inclination angle to 0 degree, fiber bundles for the first direction, that is, for the circumferential direction are arranged in parallel in the axial direction, and the fiber bundle for the second direction, that is, for the shaft, A method of winding the fiber bundle for the circumferential direction while sandwiching the fiber bundle for the direction may be used. In this case, since a multilayer structure is realized at one time by this operation, it is necessary to know in advance how many turns will increase the thickness.

なお、第1の方向は、周方向に対してプラスマイナス30度の範囲に、第2の方向は、軸方向に対してプラスマイナス30度の範囲にすることが好ましい。30度であれば、30度の余弦は約0.86であり、ほぼ所期の方向の強度を確保することができる。すなわち、この範囲で複合化できると、燃料被覆管用構造部材に求められる強度特性を十分に発現することが可能となる。   Preferably, the first direction is within a range of ± 30 degrees with respect to the circumferential direction, and the second direction is within a range of ± 30 degrees with respect to the axial direction. If it is 30 degrees, the cosine of 30 degrees is about 0.86, and it is possible to secure the strength in almost the desired direction. That is, if the composite can be formed in this range, the strength characteristics required for the fuel cladding structural member can be sufficiently exhibited.

第1方向長繊維111aと第2方向長繊維111bのそれぞれの長繊維の強化方向が周方向と軸方向とに同一層に配置されることにより、繊維束間のマトリックスも、厚み方向に連続して形成される。これにより、燃料被覆管の厚み方向の熱伝導率は、マトリックスの炭化ケイ素の優れた熱伝導率を活かした構造を提供できる。   Since the reinforcing directions of the long fibers of the first direction long fibers 111a and the second direction long fibers 111b are arranged in the same layer in the circumferential direction and the axial direction, the matrix between the fiber bundles is also continuous in the thickness direction. Formed. Thereby, the thermal conductivity in the thickness direction of the fuel cladding tube can provide a structure utilizing the excellent thermal conductivity of silicon carbide in the matrix.

図7は、第1の複合材料層の形成における第2の例による予備成形体の形成後の状態を示す斜視図である。この第2の例においては、第1の方向は、燃料被覆管100の周方向に対して角度を持った方向である。すなわち、予備成形体形成用ガイド50の外表面に沿ってスパイラル状に巻かれている。また、第2の方向は、燃料被覆管100の周方向に対して角度を持った方向であるが、周方向に見て第1の方向とは反対側に向かう方向である。すなわち、予備成形体形成用ガイド50の外表面に沿って、周方向に見て第1の方向とは反対側に向かってスパイラル状に巻かれている。すなわち、第1方向長繊維111aと第2方向長繊維111bとは、図4に示すように、ある交差角Φをもって交差している。   FIG. 7 is a perspective view showing a state after the formation of the preform according to the second example in the formation of the first composite material layer. In the second example, the first direction is a direction having an angle with respect to the circumferential direction of the fuel cladding tube 100. That is, it is spirally wound along the outer surface of the preformed body forming guide 50. The second direction is a direction having an angle with respect to the circumferential direction of the fuel cladding tube 100, but is a direction facing the opposite side to the first direction when viewed in the circumferential direction. That is, it is spirally wound along the outer surface of the preformed body forming guide 50 toward the side opposite to the first direction when viewed in the circumferential direction. That is, the first direction long fibers 111a and the second direction long fibers 111b intersect at a certain intersection angle Φ as shown in FIG.

なお、繊維プリフォームの製造方法としては、フィラメントワインディング法、ブレーディング法を用いることができる。   In addition, as a manufacturing method of the fiber preform, a filament winding method and a braiding method can be used.

円柱状の予備成形体形成ガイド50の周囲に、炭化ケイ素の長繊維の繊維束を、方向をそろえて配列し所定の厚みになるまで巻いた後に固化させる。この後、予備成形体形成ガイド50は、たとえば、第1の予備成形体115の形成の後、あるいは、第1の複合材料層110の形成の後に取り外す。   A fiber bundle of long fibers of silicon carbide is arranged around a cylindrical preformed body forming guide 50 in a uniform direction, wound up to a predetermined thickness, and then solidified. Thereafter, the preform forming guide 50 is removed, for example, after the formation of the first preform 115 or after the formation of the first composite material layer 110.

この結果、第1の複合材用長繊維111は、第1方向長繊維111aと第2方向長繊維111bの組み合わせの層を、単一あるいは複数を積層することにより、径方向に所定の厚みを有する第1の予備成形体115が形成される。この径方向の所定の厚みは、第1の複合材料層110の最終の厚みと、第1の予備成形体115の径方向内外へのマトリックス材の付着の厚み等を考慮して設定する。   As a result, the first composite material long fiber 111 has a predetermined thickness in the radial direction by laminating a single layer or a plurality of layers of the combination of the first direction long fiber 111a and the second direction long fiber 111b. Is formed. The predetermined thickness in the radial direction is set in consideration of the final thickness of the first composite material layer 110, the thickness of the matrix material attached to the inside and outside of the first preform 115 in the radial direction, and the like.

次に、ステップS111で形成した第1の予備成形体115に第1のマトリックス112を形成する(ステップS121)。第1のマトリックス112は、炭化ケイ素を材料とする。   Next, the first matrix 112 is formed on the first preform 115 formed in step S111 (step S121). The first matrix 112 is made of silicon carbide.

第1のマトリックス112の形成は、化学気相蒸着法と化学気相浸透法との少なくとも一方の方法で行われ、両者を用いてもよい。たとえば、第1の予備成形体115を構成する第1の複合材用長繊維111の間に、化学気相浸透法で第1のマトリックス112を形成するものとし、必要に応じて、第1の予備成形体115の周囲をマトリックスが覆うように、化学気相蒸着法でマトリックスを形成することでもよい。   The formation of the first matrix 112 is performed by at least one of a chemical vapor deposition method and a chemical vapor infiltration method, and both may be used. For example, the first matrix 112 is formed between the first composite material long fibers 111 constituting the first preform 115 by a chemical vapor infiltration method, and if necessary, the first matrix 112 is formed. The matrix may be formed by a chemical vapor deposition method so that the periphery of the preform 115 is covered with the matrix.

なお、プリカーサ含浸焼成法(PIP)でマトリックスの形成を行う場合には、焼成による収縮などに起因して、マトリックスに微細なクラックが発生する。また、形成される炭化ケイ素マトリックスはアモルファス炭化ケイ素(Si−C−O)であり、酸素を含有してしまう。このため、燃料被覆管100において気密性および高熱伝導性を確保するためには、プリカーサ含浸焼成法(PIP)でなく、化学気相蒸着法、化学気相浸透法でマトリックスの形成を行う方が好ましい。   When the matrix is formed by the precursor impregnation firing method (PIP), fine cracks occur in the matrix due to shrinkage due to firing. Further, the formed silicon carbide matrix is amorphous silicon carbide (Si-CO) and contains oxygen. For this reason, in order to secure airtightness and high thermal conductivity in the fuel cladding tube 100, it is better to form the matrix by a chemical vapor deposition method or a chemical vapor infiltration method instead of the precursor impregnation firing method (PIP). preferable.

以上のように、第1の予備成形体115に第1のマトリックス112を形成することにより、第1の複合材料層110が形成される。   As described above, by forming the first matrix 112 on the first preform 115, the first composite material layer 110 is formed.

次に、第2の複合材料層120の形成(ステップS201)については、まず、炭素の長繊維の繊維束を用いて、第2の予備成形体125(図5)を形成する(ステップS211)。詳細には、炭素の長繊維を複数束ねた繊維束(ヤーン)を準備する。このとき、繊維束内の長繊維の本数は100本以上、500本以下であることが好ましい。その繊維束を用いて、第1の複合材料層110の外表面に、第1の複合材料層110を覆うようにかつ第1の複合材料層110に接触して、円筒形状の第2の予備成形体(繊維プリフォーム)125を形成する。   Next, regarding the formation of the second composite material layer 120 (Step S201), first, a second preform 125 (FIG. 5) is formed using a fiber bundle of carbon long fibers (Step S211). . Specifically, a fiber bundle (yarn) in which a plurality of carbon long fibers are bundled is prepared. At this time, the number of long fibers in the fiber bundle is preferably 100 or more and 500 or less. By using the fiber bundle, a cylindrical second preparatory layer is formed on the outer surface of the first composite material layer 110 so as to cover the first composite material layer 110 and contact the first composite material layer 110. A molded body (fiber preform) 125 is formed.

第2の予備成形体125についても、第1の予備成形体115と同様に、第1の方向と第2の方向に配列された長繊維の単一あるいは径方向に積層された複数の層により形成する。   Similarly to the first preformed body 115, the second preformed body 125 includes a single layer of long fibers arranged in the first direction and the second direction or a plurality of layers laminated in the radial direction. Form.

次に、ステップS211で形成した第2の予備成形体125に第2のマトリックス122を形成する(ステップS221)。第2のマトリックス122は、炭化ケイ素を材料とする。第2のマトリックス122の形成は、第1の複合材料層110の場合と同様な方法で行う。   Next, the second matrix 122 is formed on the second preform 125 formed in step S211 (step S221). The second matrix 122 is made of silicon carbide. The formation of the second matrix 122 is performed in the same manner as in the case of the first composite material layer 110.

炭化ケイ素の長繊維は、炭素の長繊維に比べて、たとえば、400℃を超えるような大気中温度が高い環境下における耐性が高い。また、炭化ケイ素の長繊維は、引張強度が2〜4GPaであって、引張弾性率が150〜400GPaである。したがって、炭化ケイ素の長繊維である第1の複合材用長繊維111を用いた第1の複合材料層110は、特に、事故時のような高温条件において効果を発揮する。   Silicon carbide long fibers have higher resistance in an environment having a high atmospheric temperature, for example, exceeding 400 ° C., than carbon long fibers. The long fibers of silicon carbide have a tensile strength of 2 to 4 GPa and a tensile modulus of 150 to 400 GPa. Therefore, the first composite material layer 110 using the first long fiber for composite material 111, which is a long fiber of silicon carbide, is particularly effective under high temperature conditions such as at the time of an accident.

一方、炭素の長繊維は、炭化ケイ素の長繊維に比べて、400℃程度以下の水に曝される環境下での耐性が高い。また、炭素の長繊維は、引張強度が1〜7GPaであって、引張弾性率が30〜950GPaである。したがって、炭素の長繊維である第2の複合材用長繊維121を用いた第2の複合材料層120は、特に、通常運転時を中心にした運転条件において効果を発揮する。   On the other hand, carbon long fibers have higher resistance in an environment exposed to water at about 400 ° C. or lower than silicon carbide long fibers. The long fibers of carbon have a tensile strength of 1 to 7 GPa and a tensile modulus of 30 to 950 GPa. Therefore, the second composite material layer 120 using the second long fiber for composite material 121, which is a long fiber of carbon, exhibits an effect particularly under operating conditions mainly in normal operation.

前述のように、第1の複合材料層110の厚みが0.2mm以上、1.0mm以下で、かつ、第2の複合材料層120の厚みが0.2mm以上、0.6mm以下で、かつ、第1の複合材料層110と第2の複合材料層120により形成される燃料被覆管100の厚みの合計値が0.7mm以上、1.2mm以下となるような第1の複合材料層110の厚みおよび第2の複合材料層120の厚みを選定することが好ましい。   As described above, the thickness of the first composite material layer 110 is 0.2 mm or more and 1.0 mm or less, and the thickness of the second composite material layer 120 is 0.2 mm or more and 0.6 mm or less, and The first composite material layer 110 has a total thickness of the fuel cladding tube 100 formed by the first composite material layer 110 and the second composite material layer 120 of 0.7 mm or more and 1.2 mm or less. And the thickness of the second composite material layer 120 are preferably selected.

このような条件のもとで、通常運転時および事故時においての耐環境性および機械的特性をどのようにバランスさせるかという方針に応じて、第1の複合材料層110と第2の複合材料層120のそれぞれの厚みを適宜設定して積層させることができる。また、マトリックスの形成に、化学気相蒸着法および化学気相浸透法の少なくともいずれかを用いることにより、気密性および高熱伝導性を確保することができる。   Under such conditions, the first composite material layer 110 and the second composite material can be used in accordance with a policy of how to balance environmental resistance and mechanical properties during normal operation and accident. The layers 120 can be laminated by appropriately setting the thickness of each layer. In addition, by using at least one of the chemical vapor deposition method and the chemical vapor infiltration method to form the matrix, airtightness and high thermal conductivity can be ensured.

このように、炭化ケイ素の第1のマトリックス112に炭化ケイ素の第1の複合材用長繊維111が複合化した第1の複合材料層110と、炭化ケイ素の第2のマトリックス122に炭素の第2の複合材用長繊維121が複合化した第2の複合材料層120との積層構造で、燃料被覆管100を構成することによって、広い環境条件にわたって、耐環境性および機械的特性の向上を実現することができる。   In this manner, the first composite material layer 110 in which the first composite material long fiber 111 of silicon carbide is compounded with the first matrix 112 of silicon carbide, and the second matrix 122 of silicon carbide is formed with the second matrix 122 of silicon carbide. By constructing the fuel cladding tube 100 with a laminated structure of the second composite material layer 120 in which the composite long fibers 121 are composited, the environmental resistance and mechanical properties can be improved over a wide range of environmental conditions. Can be realized.

本実施形態による燃料被覆管100の製造に用いる長繊維強化炭化ケイ素部材は、燃料集合体を構成するチャンネルボックスや燃料棒を固定するタイプレート、制御棒の構造材料などの材料に利用することができる。   The long fiber reinforced silicon carbide member used for manufacturing the fuel cladding tube 100 according to the present embodiment can be used for materials such as a channel box constituting a fuel assembly, a tie plate for fixing a fuel rod, and a structural material for a control rod. it can.

以上のように、本実施形態における燃料被覆管および燃料被覆管の製造方法により、通常運転時および事故時において耐環境性を有する燃料被覆管を提供することができる。   As described above, the fuel cladding tube and the method for manufacturing the fuel cladding tube according to the present embodiment can provide a fuel cladding tube having environmental resistance during normal operation and during an accident.

[第2の実施形態]
図8は、第2の実施形態に係る燃料被覆管101の構成を示す横断面図である。本第2の実施形態は、第1の実施形態の変形である。本第2の実施形態においては、第1の複合材料層110の径方向外側であって第2の複合材料層120の径方向内側に、中間層130が設けられている。第1の複合材料層110と中間層130、および中間層130と第2の複合材料層120は、互いに密着している。それ以外は、第1の実施形態と同様である。
[Second Embodiment]
FIG. 8 is a cross-sectional view showing the configuration of the fuel cladding tube 101 according to the second embodiment. The second embodiment is a modification of the first embodiment. In the present second embodiment, an intermediate layer 130 is provided radially outside the first composite material layer 110 and radially inside the second composite material layer 120. The first composite material layer 110 and the intermediate layer 130 and the intermediate layer 130 and the second composite material layer 120 are in close contact with each other. Other than that, it is the same as the first embodiment.

中間層130は、たとえば、炭素、チタンアルミニウムカーバイド、バナジウムアルミニウムカーバイド、クロムアルミニウムカーバイド、ニオブアルミニウムカーバイド、タンタルアルミニウムカーバイド、チタンケイ素カーバイドからなる群より選択される材料のいずれかの単体で形成されている。   The intermediate layer 130 is formed of, for example, any one of a material selected from the group consisting of carbon, titanium aluminum carbide, vanadium aluminum carbide, chromium aluminum carbide, niobium aluminum carbide, tantalum aluminum carbide, and titanium silicon carbide. .

中間層130は、厚みが0.01mm以上、0.1mm以下であることが好ましい。第1の複合材料層110と第2の複合材料層120との間において異なる機械的特性を十分発現させるためには、中間層130が上記範囲の下限値以上であることが好ましい。また、燃料被覆管100の機械的強度特性の観点からは、中間層130が上記範囲の上限値以下であることが好ましい。このため、中間層130の厚みは、特に、0.02mm以上、0.05mm以下の範囲にあることが、より好ましい。   The intermediate layer 130 preferably has a thickness of 0.01 mm or more and 0.1 mm or less. In order to sufficiently exhibit different mechanical properties between the first composite material layer 110 and the second composite material layer 120, it is preferable that the intermediate layer 130 be equal to or more than the lower limit of the above range. In addition, from the viewpoint of the mechanical strength characteristics of the fuel cladding tube 100, it is preferable that the intermediate layer 130 has an upper limit of the above range or less. For this reason, the thickness of the intermediate layer 130 is more preferably in the range of 0.02 mm or more and 0.05 mm or less.

中間層130は、燃料被覆管101において、長さ方向(軸方向)と周方向とで強度が異なる異方性を備えた層である。中間層130は、結晶形態が六方晶形または擬六方晶形を示す単斜晶形であることが更に好ましい。この場合には、中間層130を構成する六方晶形の結晶において、結晶面の滑りが生ずる。このため、第1の複合材料層110と第2の複合材料層120とのそれぞれにおいてクラックが進展することを抑制することができる。その結果、燃料被覆管101の機械的特性を更に向上することができる。特に、三元の炭化物(たとえば、チタンアルミニウムカーバイド、バナジウムアルミニウムカーバイド、クロムアルミニウムカーバイド、ニオブアルミニウムカーバイド、タンタルアルミニウムカーバイド、チタンケイ素カーバイド)について、結晶形態が六方晶形であることが更に好ましい。   The intermediate layer 130 is a layer having anisotropy in which the strength differs in the length direction (axial direction) and the circumferential direction in the fuel cladding tube 101. The intermediate layer 130 is more preferably a monoclinic crystal having a hexagonal or pseudo-hexagonal crystal form. In this case, the crystal face of the hexagonal crystal constituting the intermediate layer 130 slips. For this reason, it is possible to suppress the crack from developing in each of the first composite material layer 110 and the second composite material layer 120. As a result, the mechanical characteristics of the fuel cladding tube 101 can be further improved. In particular, for ternary carbides (for example, titanium aluminum carbide, vanadium aluminum carbide, chromium aluminum carbide, niobium aluminum carbide, tantalum aluminum carbide, titanium silicon carbide), the crystal form is more preferably hexagonal.

なお、中間層130は、上記した特定の材料の単体層が一つである場合の他に、その単体層を複数積層することで構成してもよい。たとえば、炭素の単体層とチタンケイ素カーバイドの単体層とを順次積層することによって、中間層130を構成してもよい。   The intermediate layer 130 may be configured by stacking a plurality of the single layers, in addition to the case where the single layer of the specific material is one. For example, the intermediate layer 130 may be formed by sequentially laminating a single layer of carbon and a single layer of titanium silicon carbide.

図9は、第2の実施形態に係る燃料被覆管101の製造方法の手順を示すフロー図である。本実施形態による燃料被覆管101の製造方法においては、第1の複合材料層の形成ステップS101の後で、かつ、第2の複合材料層の形成ステップS202の前に、中間層の形成ステップS301を行う。   FIG. 9 is a flowchart illustrating a procedure of a method of manufacturing the fuel cladding tube 101 according to the second embodiment. In the method for manufacturing the fuel cladding tube 101 according to the present embodiment, after the first composite material layer forming step S101 and before the second composite material layer forming step S202, an intermediate layer forming step S301 is performed. I do.

第1の複合材料層の形成ステップS101については、第1の実施形態と同様である。   Step S101 of forming the first composite material layer is the same as in the first embodiment.

中間層の形成ステップS301においては、第1の複合材料層110の径方向外側に、所定の材料の単体層を形成する(ステップS311)。1種類の単体層で、あるいは複数種類の単体層を積層することにより、中間層130を形成する。   In the formation step S301 of the intermediate layer, a single layer of a predetermined material is formed on the outer side in the radial direction of the first composite material layer 110 (step S311). The intermediate layer 130 is formed by one kind of single layer or by stacking a plurality of kinds of single layers.

中間層130の形成は、真空蒸着(Vacuum Vapor Deposition)法、イオンプレーティング法、スパッタリング法、プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)法、熱CVD法、光CVD法、有機金属気相成長(Metal Organic CVD)法などの成膜方法で行う。このうち、熱CVD法は、原料ガスを切り替えることによって、第1の複合材料層110の成膜と中間層130の成膜とを連続的に行うことができるので、好適である。   The intermediate layer 130 is formed by a vacuum vapor deposition (Vacuum Vapor Deposition) method, an ion plating method, a sputtering method, a plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) method, a thermal CVD method, an optical CVD method, and a metal organic chemical vapor deposition (Metal Organic CVD) method. The film formation method such as the method is performed. Among them, the thermal CVD method is preferable because the formation of the first composite material layer 110 and the formation of the intermediate layer 130 can be continuously performed by switching the source gas.

つぎに、第2の複合材料層120を形成する(ステップS202)。まず、中間層130の外周面に第2の予備成形体125を形成する(ステップS212)。次に、ステップS212で形成した第2の予備成形体125に第2のマトリックス122を形成する(ステップS222)。具体的には、第1の実施形態の場合と同様な方法で行う。以上のようにして、本実施形態の燃料被覆管101を完成させる。   Next, the second composite material layer 120 is formed (Step S202). First, the second preform 125 is formed on the outer peripheral surface of the intermediate layer 130 (Step S212). Next, the second matrix 122 is formed on the second preform 125 formed in step S212 (step S222). Specifically, it is performed in the same manner as in the first embodiment. As described above, the fuel cladding tube 101 of the present embodiment is completed.

本実施形態においては、この特定材料で形成した中間層130が長さ方向と周方向と厚み方向で強度が異なることを利用した材料設計により、長繊維による強化方向の機械的特性をさらに向上させることができる。   In the present embodiment, the mechanical properties in the reinforcing direction by the long fibers are further improved by material design utilizing the fact that the intermediate layer 130 formed of this specific material has different strengths in the length direction, the circumferential direction, and the thickness direction. be able to.

[第3の実施形態]
図10は、第3の実施形態に係る燃料被覆管102の構成を示す横断面図である。本第3の実施形態は、第1の実施形態の変形である。本実施形態においては、第2の複合材料層120の径方向外側に、さらに、炭化ケイ素セラミックスの外側表面材料層140を有している。これに関連する点を除き、本実施形態は、第1実施形態の場合と同様である。
[Third Embodiment]
FIG. 10 is a cross-sectional view showing the configuration of the fuel cladding tube 102 according to the third embodiment. The third embodiment is a modification of the first embodiment. In the present embodiment, an outer surface material layer 140 of silicon carbide ceramic is further provided radially outside the second composite material layer 120. The present embodiment is the same as the first embodiment except for the points related to this.

外側表面材料層140は、厚みが0.2mm以上、0.4mm以下であることが好ましい。外側表面材料層140が上記範囲の下限値よりも薄い場合には、燃料被覆管102において十分に耐環境性、気密性を保持できない場合があると共に、強度的に安定した設計強度の確保上、初期強度の機械的特性が不十分になる場合がある。また、外側表面材料層140が上記範囲の上限値よりも厚い場合には、燃料被覆管102全体における第1の複合材用長繊維111および第2の複合材用長繊維121の存在割合が相対的に減少するため、燃料被覆管102の破壊エネルギーに関する機械的特性が不十分になる場合がある。   The outer surface material layer 140 preferably has a thickness of 0.2 mm or more and 0.4 mm or less. If the outer surface material layer 140 is thinner than the lower limit of the above range, the fuel cladding tube 102 may not be able to maintain sufficient environmental resistance and airtightness, and in order to ensure a stable design strength in strength. The mechanical properties of the initial strength may be insufficient. When the outer surface material layer 140 is thicker than the upper limit of the above range, the proportion of the first composite long fiber 111 and the second composite long fiber 121 in the entire fuel cladding tube 102 is relatively small. Therefore, the mechanical properties of the fuel cladding tube 102 with respect to the breaking energy may be insufficient.

図11は、第3の実施形態に係る燃料被覆管102の製造方法の手順を示すフロー図である。第1の複合材料層110を形成するステップS101の後に第2の複合材料層120を形成するステップS201を実施する部分は、第1の実施形態と同様である。   FIG. 11 is a flowchart illustrating a procedure of a method of manufacturing the fuel cladding tube 102 according to the third embodiment. The step in which the step S201 for forming the second composite material layer 120 is performed after the step S101 for forming the first composite material layer 110 is the same as in the first embodiment.

本実施形態においては、第2の複合材料層120を形成するステップS201の後に、外側表面材料層140を形成する(ステップS401)。具体的には、化学気相蒸着法により、炭化ケイ素セラミックス材料の単体で、外側表面材料層140を形成する(ステップS411)。   In the present embodiment, the outer surface material layer 140 is formed after the step S201 of forming the second composite material layer 120 (step S401). Specifically, the outer surface material layer 140 is formed of a single substance of the silicon carbide ceramic material by a chemical vapor deposition method (Step S411).

以上のように形成された本実施形態による燃料被覆管102は、その径方向外側の表面が外側表面材料層140で被覆された状態であるので、腐食減肉量が少なくなり、耐環境性の向上を更に容易に実現することができる。さらに、化学気相蒸着法により緻密質な炭化ケイ素を形成していることから、ヘリウムガスの通過も抑制する高気密性が実現できる。   The fuel cladding tube 102 according to the present embodiment formed as described above has a radially outer surface covered with the outer surface material layer 140, so that the corrosion thinning amount is reduced and the environmental resistance is reduced. The improvement can be realized more easily. Further, since dense silicon carbide is formed by a chemical vapor deposition method, high airtightness that suppresses passage of helium gas can be realized.

[第4の実施形態]
図12は、第4の実施形態に係る燃料被覆管103の構成を示す横断面図である。本実施形態は、第3の実施形態の変形である。第3の実施形態では、第2の複合材料層120の径方向外側に外側表面材料層140が形成されている。一方、本第4の実施形態では、第1の複合材料層110の径方向内側に内側表面材料層150が形成されている。
[Fourth Embodiment]
FIG. 12 is a cross-sectional view showing the configuration of the fuel cladding tube 103 according to the fourth embodiment. This embodiment is a modification of the third embodiment. In the third embodiment, an outer surface material layer 140 is formed radially outside the second composite material layer 120. On the other hand, in the fourth embodiment, an inner surface material layer 150 is formed radially inside the first composite material layer 110.

すなわち、第3の実施形態における燃料被覆管102においては、径方向の外側の表面に外側表面材料層140が形成されているのに対して、本第4の実施形態における燃料被覆管103においては、径方向の内側の表面に炭化ケイ素セラミックスの内側表面材料層150が形成されている。   That is, in the fuel cladding tube 102 in the third embodiment, the outer surface material layer 140 is formed on the outer surface in the radial direction, whereas in the fuel cladding tube 103 in the fourth embodiment, An inner surface material layer 150 of silicon carbide ceramic is formed on a radially inner surface.

図13は、第4の実施形態に係る燃料被覆管103の製造方法の手順を示すフロー図である。本実施形態による燃料被覆管103の製造方法においては、まず、内側表面材料層150を形成する(ステップS501)。具体的には、化学気相蒸着法により、炭化ケイ素セラミックス材料の単体で、内側表面材料層150を形成する(ステップS511)。   FIG. 13 is a flowchart illustrating a procedure of a method of manufacturing the fuel cladding tube 103 according to the fourth embodiment. In the method of manufacturing the fuel cladding tube 103 according to the present embodiment, first, the inner surface material layer 150 is formed (Step S501). More specifically, the inner surface material layer 150 is formed of a single silicon carbide ceramic material by a chemical vapor deposition method (step S511).

その後、第1の複合材料層110の形成を行う(ステップS102)。すなわち、内側表面材料層150の径方向外側に第1の予備成形体115を形成(ステップS112)し、その第1の予備成形体115に第1のマトリック112を形成する(ステップs122)。その後、さらに、第2の複合材料層120を形成する(ステップS201)。   After that, the first composite material layer 110 is formed (Step S102). That is, the first preform 115 is formed radially outside the inner surface material layer 150 (step S112), and the first matrix 112 is formed in the first preform 115 (step s122). After that, the second composite material layer 120 is further formed (Step S201).

以上のように、本実施形態においては、燃料被覆管103の最内層が内側表面材料層150である。すなわち、燃料被覆管103の内面が内側表面材料層150に被覆されていることから、燃料ペレット1から放出された核分裂生成物であるアウトガスに対する耐性を高め、高気密性を確保することができる。   As described above, in the present embodiment, the innermost layer of the fuel cladding tube 103 is the inner surface material layer 150. That is, since the inner surface of the fuel cladding tube 103 is covered with the inner surface material layer 150, the resistance to outgas, which is a fission product released from the fuel pellet 1, is increased, and high airtightness can be secured.

[第5の実施形態]
図14は、第5の実施形態に係る燃料被覆管104の構成を示す横断面図である。本第5の実施形態は、第2の実施形態と第3の実施形態の組み合わせである。すなわち、本第5の実施形態に係る燃料被覆管104においては、径方向内側から径方向外側に向かって、第1の複合材料層110、中間層130、第2の複合材料層120、および外側表面材料層140の順に積層されている。
[Fifth Embodiment]
FIG. 14 is a cross-sectional view showing the configuration of the fuel cladding tube 104 according to the fifth embodiment. The fifth embodiment is a combination of the second embodiment and the third embodiment. That is, in the fuel cladding tube 104 according to the fifth embodiment, the first composite material layer 110, the intermediate layer 130, the second composite material layer 120, and the outside are arranged from the radial inside to the radial outside. The surface material layers 140 are stacked in this order.

図15は、第5の実施形態に係る燃料被覆管の製造方法の手順を示すフロー図である。まず、第1の複合材料層110を形成する(ステップS101)。次に、第1の複合材料層110の径方向の外側表面に中間層130を形成する(ステップS301)。具体的な単体層の形成(ステップS311)については、第2の実施形態と同様である。   FIG. 15 is a flowchart illustrating a procedure of a method of manufacturing a fuel cladding tube according to the fifth embodiment. First, the first composite material layer 110 is formed (Step S101). Next, the intermediate layer 130 is formed on the radially outer surface of the first composite material layer 110 (Step S301). The formation of a specific single layer (step S311) is the same as in the second embodiment.

次に、中間層130の径方向の外側表面に第2の複合材料層120を形成する(ステップS202)。そして、第2の複合材料層120を形成するステップS20の後に、外側表面材料層140を形成する(ステップS401)。   Next, the second composite material layer 120 is formed on the radially outer surface of the intermediate layer 130 (Step S202). Then, after the step S20 of forming the second composite material layer 120, the outer surface material layer 140 is formed (step S401).

以上のように形成された本実施形態による燃料被覆管104においては、第1の実施形態、第2の実施形態および第3の実施形態のそれぞれにおける燃料被覆管100、101、および102に関する作用、効果を有する。   In the fuel cladding tube 104 according to the present embodiment formed as described above, the operation relating to the fuel cladding tubes 100, 101, and 102 in the first embodiment, the second embodiment, and the third embodiment, respectively, Has an effect.

すなわち、炭化ケイ素の第1のマトリックス112に炭化ケイ素の第1の複合材用長繊維111が複合化した第1の複合材料層110と、炭化ケイ素の第2のマトリックス122に炭素の第2の複合材用長繊維121が複合化した第2の複合材料層120との積層構造で、燃料被覆管104を構成することによって、広い環境条件にわたって、耐環境性および機械的特性の向上を実現することができる。また、特定材料で形成した中間層130が長さ方向と周方向と厚み方向で強度が異なることを利用した材料設計により、長繊維による強化方向の機械的特性をさらに向上させることができる。さらに、径方向外側の表面が外側表面材料層140で被覆された状態であるので、腐食減肉量が少なくなり、耐環境性の向上を更に容易に実現することができる。また、化学気相蒸着法により緻密質な炭化ケイ素を形成していることから、ヘリウムガスも通さない高気密性が実現できる。   That is, the first composite material layer 110 in which the first composite material long fiber 111 of silicon carbide is compounded with the first matrix 112 of silicon carbide, and the second matrix 122 of carbon is formed with the second matrix 122 of silicon carbide. By constructing the fuel cladding tube 104 in a laminated structure with the second composite material layer 120 in which the composite long fibers 121 are composited, the environmental resistance and the mechanical properties are improved over a wide range of environmental conditions. be able to. In addition, the material design utilizing the fact that the intermediate layer 130 formed of a specific material has different strengths in the length direction, the circumferential direction, and the thickness direction can further improve the mechanical properties in the reinforcing direction of the long fibers. Furthermore, since the outer surface in the radial direction is covered with the outer surface material layer 140, the amount of corrosion loss is reduced, and the improvement of environmental resistance can be more easily realized. In addition, since dense silicon carbide is formed by a chemical vapor deposition method, high airtightness that does not pass helium gas can be realized.

[その他の実施形態]
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。たとえば、実施形態では、燃料被覆管100が、核燃料としてウラン燃料を収納している場合を例にとって示したが、これに限定されるものではない。たとえば、プルトニウム燃料、ウランとプルトニウムの混合酸化物燃料、あるいは、酸化物以外のたとえば炭化物あるいは窒化物のような形態の場合であってもよい。また、実施形態では、燃料被覆管100が、冷却材が軽水である場合を例にとって示したが、これに限定されるものではない。たとえば、ヘリウムガス、炭酸ガスのようなガス冷却炉の場合、さらにはナトリウムや鉛等を含む液体金属冷却炉の場合であってもよい。
[Other Embodiments]
While some embodiments of the present invention have been described above, these embodiments have been presented by way of example only, and are not intended to limit the scope of the inventions. For example, in the embodiment, the case where the fuel cladding tube 100 contains uranium fuel as nuclear fuel has been described as an example, but the invention is not limited to this. For example, it may be a plutonium fuel, a mixed oxide fuel of uranium and plutonium, or a case other than an oxide such as a carbide or a nitride. Moreover, in the embodiment, the case where the coolant is light water in the fuel cladding tube 100 has been described as an example, but the fuel cladding tube 100 is not limited to this. For example, a gas cooling furnace such as helium gas or carbon dioxide gas, or a liquid metal cooling furnace containing sodium or lead may be used.

また、各実施形態の特徴を組み合わせてもよい。たとえば、第3の実施形態および第4の実施形態を組み合わせてもよい。   Further, the features of each embodiment may be combined. For example, the third embodiment and the fourth embodiment may be combined.

さらに、これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。   Furthermore, these embodiments can be implemented in other various forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

以下に、5つの実施例と、これらとの比較例を挙げて、本発明の実施形態を具体的に説明するが、本発明の実施形態は、これらの例によって限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to five examples and comparative examples thereof, but the embodiments of the present invention are not limited to these examples.

なお、以下に示す実施例1ないし5は、それぞれ第1の実施形態1ないし5に対応する。   Examples 1 to 5 described below correspond to the first to fifth embodiments, respectively.

[実施例1]
実施例1においては、燃料被覆管100について作製に際して、最初に、第1の複合材料層110を構成する第1の予備成形体(プリフォーム)115の形成を行った。本工程では、まず、直径が12μmである炭化ケイ素の長繊維(商品名:ハイニカロン(登録商標) タイプS,日本カーボン製)の表面に、カーボンをCVD法で被覆した。そして、その第1の複合材用長繊維111を500本束ねた繊維束(ヤーン)を用いて、フィラメントワインディング法によって、円筒形状の予備成形体(厚みが0.5mm)を作製した。
[Example 1]
In Example 1, when producing the fuel cladding tube 100, first, a first preform 115 (preform) constituting the first composite material layer 110 was formed. In this step, first, carbon was coated on the surface of a long fiber of silicon carbide having a diameter of 12 μm (trade name: Hynicalon (registered trademark) type S, manufactured by Nippon Carbon) by CVD. Then, a cylindrical preform (thickness: 0.5 mm) was produced by a filament winding method using a fiber bundle (yarn) obtained by bundling 500 first composite material long fibers 111.

つぎに、第1の複合材料層110の予備成形体、すなわち第1の予備成形体115にマトリックス、すなわち第1のマトリックス112を形成した。本工程では、上記の第1の予備成形体115を化学気相反応炉内のカーボンモールド内部にセットした後に、温度が1300〜1400℃であって圧力が4〜100kPaである条件の下で、原料ガス(四塩化ケイ素ガス、プロパンガス、水素ガス)を反応炉の内部に導入した。これによって、炭化ケイ素を主成分とする第1のマトリックス112を第1の予備成形体115において形成して、厚みが0.5mmである第1の複合材料層110を準備した。ここでは、第1の複合材料層110の第1の予備成形体115を構成する1の複合材用長繊維111の間に化学気相浸透法で第1のマトリックス112を形成するとともに、第1の予備成形体115の周囲を第1のマトリックス112が覆うように、化学気相蒸着法で第1のマトリックス112を形成した。   Next, a matrix, that is, a first matrix 112 was formed on the preformed body of the first composite material layer 110, that is, the first preformed body 115. In this step, after the first preform 115 is set inside a carbon mold in a chemical vapor reactor, the temperature is 1300 to 1400 ° C. and the pressure is 4 to 100 kPa. Source gases (silicon tetrachloride gas, propane gas, hydrogen gas) were introduced into the reactor. Thus, a first matrix 112 containing silicon carbide as a main component was formed in the first preform 115 to prepare a first composite material layer 110 having a thickness of 0.5 mm. Here, the first matrix 112 is formed by the chemical vapor infiltration method between one composite long fiber 111 constituting the first preform 115 of the first composite material layer 110, and the first matrix 112 is formed. The first matrix 112 was formed by a chemical vapor deposition method so that the periphery of the preform 115 was covered with the first matrix 112.

つぎに、第2の複合材料層120を構成する第2の予備成形体(プリフォーム)125の形成を行った。本工程では、まず、直径が10μmである炭素の長繊維(商品名:トレカ(登録商標) M60,東レ製)の表面に、カーボンをCVD法で被覆した。そして、その第2の複合材用長繊維121を3000本束ねた繊維束(ヤーン)を分繊し、500本にした繊維束を用いて、フィラメントワインディング法によって、円筒形状で厚みが0.5mmの第2の予備成形体125を第1の複合材料層110の外周面に作製した。   Next, a second preform 125 that forms the second composite material layer 120 was formed. In this step, first, carbon was coated on the surface of carbon long fiber having a diameter of 10 μm (trade name: Torayca (registered trademark) M60, manufactured by Toray) by CVD. Then, a fiber bundle (yarn) obtained by bundling 3000 second long fibers 121 for a composite material is separated, and a fiber bundle having 500 fibers is formed into a cylindrical shape having a thickness of 0.5 mm by a filament winding method. Was formed on the outer peripheral surface of the first composite material layer 110.

つぎに、第2の複合材料層120の第2の予備成形体125に第2のマトリックス122を形成した。本工程では、上記の第2の予備成形体125を化学気相反応炉内のカーボンモールド内部にセットした後に、温度が1300〜1400℃であって圧力が4〜100kPaである条件の下で、原料ガス(四塩化ケイ素ガス、プロパンガス、水素ガス)を反応炉の内部に導入した。これによって、炭化ケイ素を主成分とする第2のマトリックス122を第2の予備成形体125に形成することで、厚みが0.5mmである第2の複合材料層120を形成した。ここでは、第1の複合材料層110の場合と同様に、第2の複合材料層120の第2の予備成形体125を構成する第2の複合材用長繊維121の間に化学気相浸透法で第2のマトリックス122を形成するとともに、第2の予備成形体125の周囲を第2のマトリックス122が覆うように、化学気相蒸着法で第2のマトリックス122を形成した。これにより、実施例1の燃料被覆管100を完成させた。   Next, a second matrix 122 was formed on the second preform 125 of the second composite material layer 120. In this step, after setting the second preform 125 in a carbon mold in a chemical vapor reactor, the temperature is 1300 to 1400 ° C. and the pressure is 4 to 100 kPa, Source gases (silicon tetrachloride gas, propane gas, hydrogen gas) were introduced into the reactor. As a result, the second composite material layer 120 having a thickness of 0.5 mm was formed by forming the second matrix 122 mainly containing silicon carbide on the second preform 125. Here, similarly to the case of the first composite material layer 110, the chemical vapor infiltration between the second composite material long fibers 121 constituting the second preform 125 of the second composite material layer 120 is performed. The second matrix 122 was formed by a chemical vapor deposition method so that the second matrix 122 was formed so as to cover the periphery of the second preform 125 by the method. Thus, the fuel cladding tube 100 of Example 1 was completed.

[実施例2]
実施例2においては、実施例1の場合と同様に、第1の複合材料層110を準備した後に、第1の複合材料層110の外周面に中間層130を形成した。ここでは、炭素(C)の単体層(厚みが0.1mm)を成膜することによって、中間層130の形成を行った。その後、実施例1の場合と同様に、第1の複合材料層110の外周面に、中間層130を介して、第2の複合材料層120を形成した。これにより、実施例2の燃料被覆管101を完成させた。
[Example 2]
In Example 2, as in Example 1, after preparing the first composite material layer 110, the intermediate layer 130 was formed on the outer peripheral surface of the first composite material layer 110. Here, the intermediate layer 130 was formed by forming a single layer of carbon (C) (having a thickness of 0.1 mm). After that, as in the case of Example 1, the second composite material layer 120 was formed on the outer peripheral surface of the first composite material layer 110 via the intermediate layer 130. Thus, the fuel cladding tube 101 of Example 2 was completed.

[実施例3]
実施例3では、実施例1の場合と同様に、厚み0.4mmの第1の複合材料層110を準備した後に、第1の複合材料層110の外周面に厚み0.4mmの第2の複合材料層120を形成した。その後、第2の複合材料層120の外周面に外側表面材料層140を形成した。化学気相蒸着法で、炭化ケイ素の単体層(厚みが0.2mm)を成膜することによって、外側表面材料層140の形成を行った。これにより、実施例3の燃料被覆管102を完成させた。
[Example 3]
In the third embodiment, similarly to the first embodiment, after preparing the first composite material layer 110 having a thickness of 0.4 mm, the second composite material layer 110 having a thickness of 0.4 mm is formed on the outer peripheral surface of the first composite material layer 110. A composite material layer 120 was formed. Thereafter, an outer surface material layer 140 was formed on the outer peripheral surface of the second composite material layer 120. The outer surface material layer 140 was formed by forming a single layer of silicon carbide (thickness: 0.2 mm) by chemical vapor deposition. Thus, the fuel cladding tube 102 of Example 3 was completed.

[実施例4]
実施例4においては、実施例1の場合の前に、内側表面材料層150を、化学気相蒸着法により炭化ケイ素の単体層(厚みが0.2mm)を成膜することによって形成した。その上に、実施例1の場合と同様に、厚み0.4mmの第1の複合材料層110を形成した後に、第1の複合材料層110の外周面に厚み0.4mmの第2の複合材料層120を形成した。これにより、実施例4の燃料被覆管103を完成させた。
[Example 4]
In Example 4, before the case of Example 1, the inner surface material layer 150 was formed by depositing a single layer (thickness: 0.2 mm) of silicon carbide by a chemical vapor deposition method. After forming a first composite material layer 110 having a thickness of 0.4 mm thereon as in the case of Example 1, a second composite material having a thickness of 0.4 mm was formed on the outer peripheral surface of the first composite material layer 110. A material layer 120 was formed. Thus, the fuel cladding tube 103 of Example 4 was completed.

[実施例5]
実施例5においては、実施例3の場合と同様に、厚み0.4mmの第1の複合材料層110を形成した後に、第1の複合材料層110の外周面に中間層130を形成した。ここでは、チタンケイ素カーバイド(TiSiC)の単体層(厚みが0.1mm)を成膜することによって、中間層130の形成を行った。そして、実施例1の場合と同様に、第1の複合材料層110の外周面に、中間層130を介して、厚み0.3mmの第2の複合材料層120を形成した。その後、第2の複合材料層120の外周面に外側表面材料層140を厚み0.2mm形成した。これにより、実施例5の燃料被覆管104を完成させた。
[Example 5]
In Example 5, similarly to Example 3, after forming the first composite material layer 110 having a thickness of 0.4 mm, the intermediate layer 130 was formed on the outer peripheral surface of the first composite material layer 110. Here, the intermediate layer 130 was formed by forming a single layer (thickness: 0.1 mm) of titanium silicon carbide (Ti 3 SiC 2 ). Then, as in the case of Example 1, the second composite material layer 120 having a thickness of 0.3 mm was formed on the outer peripheral surface of the first composite material layer 110 via the intermediate layer 130. Thereafter, an outer surface material layer 140 was formed on the outer peripheral surface of the second composite material layer 120 to a thickness of 0.2 mm. Thus, the fuel cladding tube 104 of Example 5 was completed.

[比較例]
比較例においては、実施例1の場合と同様に、第1の複合材料層110の形成を行ったが、第2の複合材料層120の形成については行わなかった。これにより、厚み1mmの第1の複合材料層110のみからなる燃料被覆管を比較例として準備した。
[Comparative example]
In the comparative example, the first composite material layer 110 was formed as in the case of Example 1, but the formation of the second composite material layer 120 was not performed. Thus, a fuel cladding tube having only the first composite material layer 110 having a thickness of 1 mm was prepared as a comparative example.

なお、実施例1ないし実施例5および比較例において、第1の複合材料層110の第1の予備成形体115の第1方向長繊維111aと第2方向長繊維111bの方向は、それぞれ、第1の実施形態で説明した周方向および軸方向に組み合わせたケースであり、第2の複合材料層120の第2の予備成形体125についても同様である。   In Examples 1 to 5 and Comparative Example, the directions of the first direction long fibers 111a and the second direction long fibers 111b of the first preform 115 of the first composite material layer 110 are respectively the same as the first direction. This is the case where the combination is performed in the circumferential direction and the axial direction described in the first embodiment, and the same applies to the second preform 125 of the second composite material layer 120.

[試験内容]
実施例および比較例の各サンプルについて、気密性試験、熱的特性試験、耐環境性試験(通常運転時、事故時)と機械的特性試験とを行った。
[contents of the test]
Each sample of the examples and the comparative examples was subjected to an airtightness test, a thermal property test, an environmental resistance test (during normal operation and accident) and a mechanical property test.

それぞれの実施例の条件を表1に、またそれぞれの実施例についての評価結果を表2に示す。   Table 1 shows the conditions of each example, and Table 2 shows the evaluation results of each example.

Figure 2019215301
Figure 2019215301

Figure 2019215301
Figure 2019215301

気密性試験では、ヘリウムリーク試験を実施した。熱的特性試験は、レーザフラッシュ法による熱伝導率測定試験を実施した。   In the airtightness test, a helium leak test was performed. In the thermal property test, a thermal conductivity measurement test by a laser flash method was performed.

また、耐環境性試験として、通常運転時を想定して中温水熱試験と、事故時を想定して高温水蒸気試験を行った。中温水熱試験については、オートクレーブを用いて、下記試験条件で行った。試験前の重量と試験後の重量とを測定し、両者の差分値から、減肉量を換算した。表1では、各例について求めた値を、比較例の値で割った割合を示している。つまり、各実施例の値について比較例の値を「1」とした場合の割合を示している。
(中温水熱試験の条件)
・温度:360℃
・圧力:18MPa
・保持時間:1週間(高温水蒸気試験)
・温度:1200℃
・水蒸気量:100%
・保持時間:72時間
As environmental resistance tests, a medium-temperature hydrothermal test was performed assuming normal operation, and a high-temperature steam test was performed assuming an accident. The medium temperature hydrothermal test was performed using an autoclave under the following test conditions. The weight before the test and the weight after the test were measured, and the thinning amount was converted from the difference between the two. Table 1 shows the ratio obtained by dividing the value obtained for each example by the value of the comparative example. That is, the ratio when the value of the comparative example is set to “1” with respect to the value of each example is shown.
(Medium-temperature hydrothermal test conditions)
・ Temperature: 360 ° C
・ Pressure: 18MPa
・ Retention time: 1 week (high temperature steam test)
・ Temperature: 1200 ° C
・ The amount of water vapor: 100%
・ Holding time: 72 hours

また、各例のサンプルについて、機械的特性試験を実施した。ここでは、機械的特性試験として、室温で引張強度試験を実施することで、初期破壊強度と破壊エネルギーとのそれぞれを測定した。試験方法は、ASTM C1793−15に準拠して実施した。初期破壊強度と破壊エネルギーとのそれぞれに関しても、表1では、各例について求めた値を、比較例の値で割った割合を示している。つまり、各実施例の値について比較例の値を「1」とした場合の割合を示している。   In addition, a mechanical property test was performed on the sample of each example. Here, each of the initial fracture strength and the fracture energy was measured by performing a tensile strength test at room temperature as a mechanical property test. The test method was implemented in accordance with ASTM C1793-15. Regarding each of the initial breaking strength and the breaking energy, Table 1 shows the ratio obtained by dividing the value obtained for each example by the value of the comparative example. That is, the ratio when the value of the comparative example is set to “1” with respect to the value of each example is shown.

[評価結果]
表2に示すように、実施例1は、ヘリウムリーク量は、比較例の100分の1以下、熱伝導率は1.5倍に向上した。耐環境性試験において比較例の100分の1以下となり、耐環境性に優れる。また、実施例1は、機械的特性試験において比較例よりも初期破壊強度および破壊エネルギーが高いため、機械的特性に優れる。実施例1は、炭化ケイ素のマトリックスに炭化ケイ素の長繊維が複合化した第1の複合材料層110と、炭化ケイ素のマトリックスに炭素の長繊維が複合化した第2の複合材料層120との積層構造で構成されている。これに対して、比較例は、第1の複合材料層110のみで構成されている。このように、炭化ケイ素のマトリックスに炭化ケイ素の長繊維が複合化した第1の複合材料層110に対して、炭化ケイ素のマトリックスに炭素の長繊維が複合化した第2の複合材料層120を積層させることで、材料自体の緻密性も向上し、気密性、熱伝導率、そして耐環境性および機械的特性の向上を実現することができる。
[Evaluation results]
As shown in Table 2, in Example 1, the helium leak amount was 1/100 or less of that of the comparative example, and the thermal conductivity was improved 1.5 times. In the environmental resistance test, the resistance is 1/100 or less of that of the comparative example, and the environmental resistance is excellent. Further, Example 1 is excellent in mechanical properties because the initial fracture strength and the fracture energy are higher in the mechanical property test than the comparative example. In Example 1, a first composite material layer 110 in which silicon carbide long fibers were composited in a silicon carbide matrix and a second composite material layer 120 in which carbon long fibers were composited in a silicon carbide matrix were used. It has a laminated structure. On the other hand, the comparative example includes only the first composite material layer 110. As described above, the first composite material layer 110 in which the silicon carbide long fiber is composited in the silicon carbide matrix is compared with the second composite material layer 120 in which the carbon long fiber is composited in the silicon carbide matrix. By laminating, the denseness of the material itself is also improved, and the airtightness, the thermal conductivity, the environmental resistance, and the mechanical properties can be improved.

実施例2は、さらに実施例1に比べて、破壊エネルギーが高くなり、機械的特性に優れる。実施例2は、炭化ケイ素のマトリックスに炭化ケイ素の長繊維が複合化した第1の複合材料層110と、炭化ケイ素のマトリックスに炭素の長繊維が複合化した第2の複合材料層120との間にさらに中間層130が形成された積層構造で構成されている。これに対して、比較例は、第1の複合材料層110のみで構成されている。   Example 2 has a higher breaking energy and is more excellent in mechanical properties than Example 1. In Example 2, a first composite material layer 110 in which silicon carbide long fibers were composited in a silicon carbide matrix and a second composite material layer 120 in which carbon long fibers were composited in a silicon carbide matrix were used. It has a laminated structure in which an intermediate layer 130 is further formed. On the other hand, the comparative example includes only the first composite material layer 110.

このように、炭化ケイ素のマトリックスに炭化ケイ素の長繊維が複合化した第1の複合材料層110に対して、炭化ケイ素のマトリックスに炭素の長繊維が複合化した第2の複合材料層120、中間層130を積層させることで、材料自体の緻密性も向上し、さらなる機械的特性の向上を実現することができる。   As described above, the first composite material layer 110 in which the silicon carbide long fiber is composited in the silicon carbide matrix, the second composite material layer 120 in which the carbon long fiber is composited in the silicon carbide matrix, By laminating the intermediate layer 130, the denseness of the material itself is also improved, and further improvement in mechanical properties can be realized.

実施例3は、緻密質な単体の外側表面材料層140が形成されるため、ヘリウムリーク量が検出限界以下となり、非常に優れた気密性を示す。さらに、耐環境性試験において、比較例よりも大幅に腐食減肉量が少なく、通常運転時および事故時ともに耐環境性に優れる。   In Example 3, since the dense single outer surface material layer 140 is formed, the helium leak amount is equal to or less than the detection limit, and extremely excellent airtightness is exhibited. Furthermore, in the environmental resistance test, the amount of corrosion thinning is significantly smaller than that of the comparative example, and the environmental resistance is excellent both during normal operation and during an accident.

また、実施例3および実施例5は、機械的特性試験において、比較例よりも初期破壊強度および破壊エネルギーが高く、機械的特性に優れる。特に、破壊エネルギーについては、実施例2および実施例5は、実施例1よりも高い。   Further, in the mechanical property test, the examples 3 and 5 have higher initial breaking strength and breaking energy than the comparative example, and are excellent in mechanical properties. In particular, with respect to the breaking energy, Example 2 and Example 5 are higher than Example 1.

実施例2は、第1の複合材料層110と第2の複合材料層120との間に、炭素(C)の単体層が中間層130として設けられている。実施例3は、チタンケイ素カーバイド(TiSiC)の単体層が、中間層130として設けられている。 In the second embodiment, a single layer of carbon (C) is provided as an intermediate layer 130 between the first composite material layer 110 and the second composite material layer 120. In the third embodiment, a single layer of titanium silicon carbide (Ti 2 SiC 2 ) is provided as the intermediate layer 130.

このように、特定の材料で形成された中間層130を、第1の複合材料層110と第2の複合材料層120との間に介在させることによって、破壊エネルギーが高くなるため、機械的特性を更に向上させることができる。   As described above, since the intermediate layer 130 formed of a specific material is interposed between the first composite material layer 110 and the second composite material layer 120, the breaking energy increases, so that the mechanical properties Can be further improved.

表1において実施例として列挙していないが、中間層130が、炭素またはチタンアルミニウムカーバイドの単体層である場合の他に、クロムアルミニウムカーバイド、バナジウムアルミニウムカーバイド、ニオブアルミニウムカーバイド、タンタルアルミニウムカーバイド、チタンケイ素カーバイドの単体層である場合においても同様に、耐環境性および機械的特性の向上を実現することができる。   Although not listed as an example in Table 1, in addition to the case where the intermediate layer 130 is a single layer of carbon or titanium aluminum carbide, chromium aluminum carbide, vanadium aluminum carbide, niobium aluminum carbide, tantalum aluminum carbide, titanium silicon Even in the case of a single layer of carbide, similarly, improvement in environmental resistance and mechanical properties can be realized.

1…燃料ペレット、2…スプリング、3…上部端栓、4…下部端栓、10…燃料棒、50…予備成形体形成用ガイド、100、101、102、103、104…燃料被覆管、110…第1の複合材料層、111…第1の複合材用長繊維、111a…第1方向長繊維、111b…第2方向長繊維、112…第1のマトリックス(母材)、115…第1の予備成形体、120…第2の複合材料層、121…第2の複合材用長繊維、121a…第1方向長繊維、121b…第2方向長繊維、122…第2のマトリックス(母材)、125…第2の予備成形体、130…中間層、140…外側表面材料層、150…内側表面材料層   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fuel pellet, 2 ... Spring, 3 ... Upper end plug, 4 ... Lower end plug, 10 ... Fuel rod, 50 ... Guide for forming a preform, 100, 101, 102, 103, 104 ... Fuel cladding tube, 110 ... first composite material layer, 111 ... first composite material long fiber, 111a ... first direction long fiber, 111b ... second direction long fiber, 112 ... first matrix (base material), 115 ... first Preform, 120 ... second composite material layer, 121 ... second composite long fiber, 121a ... first direction long fiber, 121b ... second direction long fiber, 122 ... second matrix (base material) ), 125: second preform, 130: intermediate layer, 140: outer surface material layer, 150: inner surface material layer

Claims (16)

核燃料を収納するための筒状の燃料被覆管であって、
炭化ケイ素の長繊維と炭化ケイ素のマトリックスとが複合化した第1の複合材料層と、
前記第1の複合材料層の径方向外側に前記第1の複合材料層を覆うように前記第1の複合材料層と直接に接して積層され、炭素の長繊維と炭化ケイ素のマトリックスとが複合化した第2の複合材料層と、
を有することを特徴とする燃料被覆管。
A tubular fuel cladding tube for storing nuclear fuel,
A first composite material layer in which silicon carbide long fibers and a silicon carbide matrix are composited,
Laminated directly in contact with the first composite material layer so as to cover the first composite material layer on the radially outer side of the first composite material layer, and a long carbon fiber and a silicon carbide matrix are combined. A second composite material layer,
A fuel cladding tube comprising:
核燃料を収納するための筒状の燃料被覆管であって、
炭化ケイ素の長繊維と炭化ケイ素のマトリックスとが複合化した第1の複合材料層と、
前記第1の複合材料層の径方向外側に前記第1の複合材料層を覆うように前記第1の複合材料層と直接に接して積層された中間層と、
前記中間層の径方向外側に前記中間層を覆うように前記中間層と直接に接して積層され、炭素の長繊維と炭化ケイ素のマトリックスとが複合化した第2の複合材料層と、
を有することを特徴とする燃料被覆管。
A tubular fuel cladding tube for storing nuclear fuel,
A first composite material layer in which silicon carbide long fibers and a silicon carbide matrix are composited,
An intermediate layer directly in contact with the first composite material layer so as to cover the first composite material layer on a radially outer side of the first composite material layer;
A second composite material layer laminated directly in contact with the intermediate layer so as to cover the intermediate layer on the radially outer side of the intermediate layer, and a composite of a long fiber of carbon and a matrix of silicon carbide;
A fuel cladding tube comprising:
前記中間層は、炭素、チタンアルミニウムカーバイド、バナジウムアルミニウムカーバイド、クロムアルミニウムカーバイド、ニオブアルミニウムカーバイド、タンタルアルミニウムカーバイド、チタンケイ素カーバイドからなる群より選択される材料の単体で形成されている、
ことを特徴とする請求項2に記載の燃料被覆管。
The intermediate layer is formed of a single substance of a material selected from the group consisting of carbon, titanium aluminum carbide, vanadium aluminum carbide, chromium aluminum carbide, niobium aluminum carbide, tantalum aluminum carbide, and titanium silicon carbide.
The fuel cladding tube according to claim 2, wherein:
前記中間層は、結晶形態が六方晶形であることを特徴とする請求項2または請求項3に記載の燃料被覆管。   The fuel cladding tube according to claim 2, wherein the intermediate layer has a hexagonal crystal form. 5. 前記中間層は、厚みが0.01mm以上、0.1mm以下であることを特徴とする請求項2ないし請求項4のいずれか一項に記載の燃料被覆管。   The fuel cladding tube according to any one of claims 2 to 4, wherein the intermediate layer has a thickness of 0.01 mm or more and 0.1 mm or less. 前記第1の複合材料層の内側から前記第1の複合材料層を覆うように前記第1の複合材料層と直接に接して配された内側表面材料層、および前記第2の複合材料層の外側から前記第2の複合材料層を覆うように前記第2の複合材料層と直接に接して配された外側表面材料層の少なくとも一方をさらに有することを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載の燃料被覆管。   An inner surface material layer disposed directly in contact with the first composite material layer so as to cover the first composite material layer from the inside of the first composite material layer; 6. The semiconductor device according to claim 1, further comprising at least one of an outer surface material layer disposed directly in contact with said second composite material layer so as to cover said second composite material layer from the outside. A fuel cladding tube according to any one of the preceding claims. 前記内側表面材料層および前記外側表面材料層は、厚みが0.2mm以上、0.4mm以下である、ことを特徴とする請求項6に記載の燃料被覆管。   The fuel cladding tube according to claim 6, wherein the inner surface material layer and the outer surface material layer have a thickness of 0.2 mm or more and 0.4 mm or less. 前記第1の複合材料層の厚みが0.2mm以上、1.0mm以下で、かつ、前記第2の複合材料層の厚みが0.2mm以上、0.6mm以下で、前記第1の複合材料層の厚みと前記第2の複合材料層の厚みの合計値が0.7mm以上、1.2mm以下となるような前記第1の複合材料層の厚みおよび前記第2の複合材料層の厚みを有することを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれか一項に記載の燃料被覆管。   The first composite material layer has a thickness of 0.2 mm or more and 1.0 mm or less, and the second composite material layer has a thickness of 0.2 mm or more and 0.6 mm or less; The thickness of the first composite material layer and the thickness of the second composite material layer such that the total value of the thickness of the layer and the thickness of the second composite material layer is 0.7 mm or more and 1.2 mm or less. The fuel cladding tube according to any one of claims 1 to 7, comprising: 前記第1の複合材料層における第1の複合材用長繊維は、第1方向に配列されたものと、前記第1方向と方向の異なる第2方向に配列されたものとが、径方向に積層され、
前記第2の複合材料層における第2の複合材用長繊維は、第1方向に配列されたものと、前記第1方向と方向の異なる第2方向に配列されたものとが、径方向に積層され、
ていることを特徴とする請求項1ないし請求項8のいずれか一項に記載の燃料被覆管。
The first composite material long fibers in the first composite material layer are arranged in the first direction and those arranged in the second direction different from the first direction in the radial direction. Laminated,
The second composite material long fibers in the second composite material layer are arranged in the first direction and those arranged in the second direction different from the first direction in the radial direction. Laminated,
The fuel cladding tube according to any one of claims 1 to 8, characterized in that:
前記第1方向は周方向であり、前記第2方向は軸方向であることを特徴とする請求項9に記載の燃料被覆管。   The fuel cladding tube according to claim 9, wherein the first direction is a circumferential direction, and the second direction is an axial direction. 前記第1の複合材料層における第1の複合材用長繊維は、第1方向に配列されたものと、前記第1方向と方向の異なる第2方向に配列されたものの複数の組み合わせが径方向に積層されており、前記積層された第1の複合材用長繊維の間に第1のマトリックスが厚み方向に連続して配置されており、
前記第2の複合材料層における第2の複合材用長繊維は、第1方向に配列されたものと、前記第1方向と方向の異なる第2方向に配列されたものの複数の組み合わせが径方向に積層されており、前記積層された第2の複合材用長繊維の間に第2のマトリックスが厚み方向に連続して配置されている、
ことを特徴とする請求項1ないし請求項10のいずれか一項に記載の燃料被覆管。
In the first composite material layer, a plurality of combinations of the first composite material long fibers arranged in a first direction and those arranged in a second direction different from the first direction have a radial direction. The first matrix is continuously arranged in the thickness direction between the laminated first composite material long fibers,
In the second composite material layer, a plurality of combinations of the second composite material long fibers arranged in a first direction and those arranged in a second direction different from the first direction are formed in a radial direction. The second matrix is continuously arranged in the thickness direction between the laminated second composite material long fibers,
The fuel cladding tube according to any one of claims 1 to 10, characterized in that:
核燃料を収納するための筒状の燃料被覆管を製造する燃料被覆管の製造方法であって、
炭化ケイ素のマトリックスに炭化ケイ素の長繊維を複合化させることによって第1の複合材料層を形成する第1複合材料層形成ステップと、
前記第1複合材料層形成ステップの後に、炭化ケイ素のマトリックスに炭素の長繊維を複合化させることによって前記第1の複合材料層の径方向外側に第2の複合材料層を形成する第2複合材料層形成ステップと、
を有し、
前記第1の複合材料層の形成および前記第2の複合材料層のそれぞれの形成は、化学気相蒸着法および化学気相浸透法の少なくとも一方を用いる、
ことを特徴とする燃料被覆管の製造方法。
A method for manufacturing a fuel cladding tube for manufacturing a tubular fuel cladding tube for storing nuclear fuel,
A first composite material layer forming step of forming a first composite material layer by complexing silicon carbide long fibers with a silicon carbide matrix;
Forming a second composite material layer radially outside the first composite material layer by compounding long fibers of carbon with a silicon carbide matrix after the first composite material layer forming step; Forming a material layer;
Have
The formation of the first composite material layer and the formation of each of the second composite material layers use at least one of a chemical vapor deposition method and a chemical vapor infiltration method.
A method for producing a fuel cladding tube, comprising:
核燃料を収納するための筒状の燃料被覆管を製造する燃料被覆管の製造方法であって、
炭化ケイ素のマトリックスに炭化ケイ素の長繊維を複合化させることによって第1の複合材料層を形成する第1複合材料層形成ステップと、
前記第1複合材料層形成ステップの後に、前記第1の複合材料層の径方向の外側に単体の材料による中間層を形成する中間層形成ステップと、
前記中間層形成ステップの後に、炭化ケイ素のマトリックスに炭素の長繊維を複合化させることによって前記中間層の径方向外側に第2の複合材料層を形成する第2複合材料層形成ステップと、
を有し、
前記第1の複合材料層の形成および前記第2の複合材料層のそれぞれの形成には、化学気相蒸着法および化学気相浸透法の少なくとも一方を用いる、
ことを特徴とする燃料被覆管の製造方法。
A method for manufacturing a fuel cladding tube for manufacturing a tubular fuel cladding tube for storing nuclear fuel,
A first composite material layer forming step of forming a first composite material layer by complexing silicon carbide long fibers with a silicon carbide matrix;
An intermediate layer forming step of forming an intermediate layer of a single material on a radially outer side of the first composite material layer after the first composite material layer forming step;
After the intermediate layer forming step, a second composite material layer forming step of forming a second composite material layer radially outside the intermediate layer by compounding long fibers of carbon with a silicon carbide matrix,
Have
The formation of the first composite material layer and the formation of each of the second composite material layers use at least one of a chemical vapor deposition method and a chemical vapor infiltration method.
A method for producing a fuel cladding tube, comprising:
前記中間層は、炭素、チタンアルミニウムカーバイド、バナジウムアルミニウムカーバイド、クロムアルミニウムカーバイド、ニオブアルミニウムカーバイド、タンタルアルミニウムカーバイド、チタンケイ素カーバイドからなる群より選択される材料の単体で形成されており、
前記中間層の形成は、化学気相蒸着法と化学気相浸透法との少なくとも一方で行う、
ことを特徴とする請求項13に記載の燃料被覆管の製造方法。
The intermediate layer is formed of a single material selected from the group consisting of carbon, titanium aluminum carbide, vanadium aluminum carbide, chromium aluminum carbide, niobium aluminum carbide, tantalum aluminum carbide, and titanium silicon carbide,
The formation of the intermediate layer is performed by at least one of a chemical vapor deposition method and a chemical vapor infiltration method,
The method for manufacturing a fuel cladding tube according to claim 13, wherein:
前記第1複合材料層形成ステップの前に、筒状の内側表面材料層の形成を行う内側表面材料層形成ステップをさらに有し、
前記内側表面材料層の形成には、化学気相蒸着法と化学気相浸透法との少なくとも一方を用いることを特徴とする請求項12ないし請求項14のいずれか一項に記載の燃料被覆管の製造方法。
Before the first composite material layer forming step, the method further includes an inner surface material layer forming step of forming a cylindrical inner surface material layer,
The fuel cladding tube according to any one of claims 12 to 14, wherein the inner surface material layer is formed by using at least one of a chemical vapor deposition method and a chemical vapor infiltration method. Manufacturing method.
前記第2複合材料層形成ステップの後に、筒状の外側表面材料層の形成を行う外側表面材料層形成ステップをさらに有し、
前記前記外側表面材料層の形成には、化学気相蒸着法と化学気相浸透法との少なくとも一方を用いることを特徴とする請求項12ないし請求項15のいずれか一項に記載の燃料被覆管の製造方法。
An outer surface material layer forming step of forming a cylindrical outer surface material layer after the second composite material layer forming step,
The fuel cladding according to any one of claims 12 to 15, wherein the outer surface material layer is formed by using at least one of a chemical vapor deposition method and a chemical vapor infiltration method. Pipe manufacturing method.
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T. NOZAWA ET AL.: "The effects of neutron irradiation on shear properties of monolayered PyC and multilayered PyC/SiC i", JOURNAL OF NUCLEAR MATERIALS, vol. Vol. 367-370, Part A, JPN6021051640, 24 March 2007 (2007-03-24), NL, pages 685 - 691, ISSN: 0004672380 *
ZHOU XIN-GUI ET AL.: "Progress of SiCf/SiC Composites for Nulcear Application", ADVANCED CERAMICS, vol. 37, no. 3, JPN7021005661, 10 March 2016 (2016-03-10), CN, pages 151 - 167, ISSN: 0004736633 *

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