[發(fā)明專利]陶瓷結(jié)構(gòu)體

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510030159.2
• 申請日: 2015-01-21
• 公開（公告）號: CN104803684A
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發(fā)明（設計）人: 高木俊;丸山久明
• 申請（專利權）人: 揖斐電株式會社
• 主分類號: C04B35/565
• 分類號: C04B35/565
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權代理有限公司 11127
• 代理人: 丁香蘭;龐東成

技術領域

本發(fā)明涉及陶瓷結(jié)構(gòu)體。

背景技術

從防止全球變暖的觀點出發(fā)，核聚變、核裂變等原子能由于每單位重量燃料的能量密度高，不產(chǎn)生二氧化碳，因而是受到期待的能源。對于用于獲得原子能的反應堆，從耐熱性、吸收中子、強度、化學穩(wěn)定性、長期可靠性等觀點考慮，所使用的結(jié)構(gòu)材料受到限定，根據(jù)用途使用例如鋁合金、鋯合金、不銹鋼、低合金鋼鎳基/鐵基合金等。

例如專利文獻1中，燃料包覆管被設計成在反應堆正常運轉(zhuǎn)時或可想到的事故時任何放射性氣體和固體核裂變產(chǎn)物都被可靠地保持在管內(nèi)而不釋放至冷卻材料。其中記載了如果燃料覆層損傷，熱、氫、甚至核裂變產(chǎn)物有可能被釋放至冷卻材料。此外作為與以往的燃料覆層相關的問題點，記載了例如金屬制的覆層相對軟質(zhì)，有可能在某些情況下與有可能流入冷卻系統(tǒng)中與燃料接觸的碎片接觸而發(fā)生磨損或者腐蝕。因此，為了能夠用于在反應堆內(nèi)存放核裂變?nèi)剂稀⑻峁└纳频陌踩院托阅埽瑢＠墨I1中提出了一種多層陶瓷管(反應堆用SiC部件)，其由整體式(Monolithic)碳化硅的內(nèi)層、作為利用碳化硅基質(zhì)包覆碳化硅纖維而成的復合材料的中間層、和整體式碳化硅的外層構(gòu)成。

現(xiàn)有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特表2008-501977號公報

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明要解決的問題

了解到在陶瓷結(jié)構(gòu)體中所使用的SiC在耐熱性、化學穩(wěn)定性、吸收中子、強度方面具有高性能。然而，SiC是處于研究開發(fā)過程中的原材料，關于長期可靠性的驗證尚不充分。

本發(fā)明的目的在于提供具有長期可靠性的陶瓷結(jié)構(gòu)體。

用于解決問題的手段

本發(fā)明的陶瓷結(jié)構(gòu)體由碳化硅(SiC)構(gòu)成，所述碳化硅由碳和與天然豐度比相比²⁸Si被濃縮后的硅形成。

作為本發(fā)明的陶瓷結(jié)構(gòu)體的一個實施方式，例如上述碳化硅中的²⁸Si的濃縮度為99％以上。

作為本發(fā)明的陶瓷結(jié)構(gòu)體的一個實施方式，例如上述碳化硅由SiC燒結(jié)體、CVD-SiC、SiC纖維、SiC/SiC復合材料任一種中的至少一種形態(tài)構(gòu)成。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明，構(gòu)成碳化硅的硅主要由²⁸Si構(gòu)成，因此受到中子照射后難以被變換成磷等其它原子。因此，可以防止中子照射所導致的碳化硅的變質(zhì)，即使在反應堆、核聚變堆等受中子照射的環(huán)境下使用也不變質(zhì)、變形，可以維持形狀、強度，可以提供具有長期可靠性的陶瓷結(jié)構(gòu)體。

附圖說明

圖1為表示將本發(fā)明的陶瓷結(jié)構(gòu)體應用于包覆管中的包覆管立體圖。

圖2為用于說明³⁰Si變成³¹P的示意圖。

圖3為表示本發(fā)明的SiC燒結(jié)體、CVD-SiC、SiC纖維、SiC/SiC復合材料等的形成過程的示意圖。

具體實施方式

下面，基于圖1～圖3詳細描述本發(fā)明涉及的陶瓷結(jié)構(gòu)體的優(yōu)選實施方式的一個示例。

本發(fā)明的實施方式的陶瓷結(jié)構(gòu)體1由碳化硅(SiC)構(gòu)成，該碳化硅由碳和與天然豐度比相比²⁸Si被濃縮后的硅形成。另外，陶瓷結(jié)構(gòu)體1中，碳化硅中的²⁸Si的濃縮度為99％以上，以SiC燒結(jié)體、CVD-SiC、SiC纖維、SiC/SiC復合材料等形態(tài)使用。

圖1表示將陶瓷結(jié)構(gòu)體1應用于在反應堆等中使用的包覆管2中的一個示例，用作包覆管2、或者包覆管2的外層或內(nèi)層的保護層。

上面描述了陶瓷結(jié)構(gòu)體1的用途的具體例，除此以外，也可以用于控制棒、控制棒導向裝置、燃料包殼(cladding)、堆芯保持基座(保持ペデスタル)、芯塊(爐心ブロック)、上部堆芯氣腔、內(nèi)部絕緣包覆、高溫導管、熱交換器或它們的組合等反應堆用部件中。

陶瓷結(jié)構(gòu)體1使用碳化硅中的²⁸Si的濃縮度為99％以上的原材料，以SiC燒結(jié)體、CVD-SiC、SiC纖維、SiC/SiC復合材料等形態(tài)使用，而濃縮后的²⁸Si能夠容易地獲得。例如，大陽日酸株式會社制造的在穩(wěn)定同位素綜合目錄III-148等中所記載的SiO₂中的²⁸Si的存在比例為99％。通過使用這種SiO₂進行制造，可以提供具有長期可靠性的陶瓷結(jié)構(gòu)體，即使在反應堆、核聚變爐等受中子照射的環(huán)境下使用也不變質(zhì)、變形，可以維持形狀、強度。