[发明专利]陶瓷结构体

说明书

技术领域

本发明涉及陶瓷结构体。

背景技术

从防止全球变暖的观点出发，核聚变、核裂变等原子能由于每单位重量燃料的能量密度高，不产生二氧化碳，因而是受到期待的能源。对于用于获得原子能的反应堆，从耐热性、吸收中子、强度、化学稳定性、长期可靠性等观点考虑，所使用的结构材料受到限定，根据用途使用例如铝合金、锆合金、不锈钢、低合金钢镍基/铁基合金等。

例如专利文献1中，燃料包覆管被设计成在反应堆正常运转时或可想到的事故时任何放射性气体和固体核裂变产物都被可靠地保持在管内而不释放至冷却材料。其中记载了如果燃料覆层损伤，热、氢、甚至核裂变产物有可能被释放至冷却材料。此外作为与以往的燃料覆层相关的问题点，记载了例如金属制的覆层相对软质，有可能在某些情况下与有可能流入冷却系统中与燃料接触的碎片接触而发生磨损或者腐蚀。因此，为了能够用于在反应堆内存放核裂变燃料、提供改善的安全性和性能，专利文献1中提出了一种多层陶瓷管(反应堆用SiC部件)，其由整体式(Monolithic)碳化硅的内层、作为利用碳化硅基质包覆碳化硅纤维而成的复合材料的中间层、和整体式碳化硅的外层构成。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特表2008-501977号公报

发明内容

发明要解决的问题

了解到在陶瓷结构体中所使用的SiC在耐热性、化学稳定性、吸收中子、强度方面具有高性能。然而，SiC是处于研究开发过程中的原材料，关于长期可靠性的验证尚不充分。

本发明的目的在于提供具有长期可靠性的陶瓷结构体。

用于解决问题的手段

本发明的陶瓷结构体由碳化硅(SiC)构成，所述碳化硅由碳和与天然丰度比相比²⁸Si被浓缩后的硅形成。

作为本发明的陶瓷结构体的一个实施方式，例如上述碳化硅中的²⁸Si的浓缩度为99％以上。

作为本发明的陶瓷结构体的一个实施方式，例如上述碳化硅由SiC烧结体、CVD-SiC、SiC纤维、SiC/SiC复合材料任一种中的至少一种形态构成。

发明效果

根据本发明，构成碳化硅的硅主要由²⁸Si构成，因此受到中子照射后难以被变换成磷等其它原子。因此，可以防止中子照射所导致的碳化硅的变质，即使在反应堆、核聚变堆等受中子照射的环境下使用也不变质、变形，可以维持形状、强度，可以提供具有长期可靠性的陶瓷结构体。

附图说明

图1为表示将本发明的陶瓷结构体应用于包覆管中的包覆管立体图。

图2为用于说明³⁰Si变成³¹P的示意图。

图3为表示本发明的SiC烧结体、CVD-SiC、SiC纤维、SiC/SiC复合材料等的形成过程的示意图。

具体实施方式

下面，基于图1～图3详细描述本发明涉及的陶瓷结构体的优选实施方式的一个示例。

本发明的实施方式的陶瓷结构体1由碳化硅(SiC)构成，该碳化硅由碳和与天然丰度比相比²⁸Si被浓缩后的硅形成。另外，陶瓷结构体1中，碳化硅中的²⁸Si的浓缩度为99％以上，以SiC烧结体、CVD-SiC、SiC纤维、SiC/SiC复合材料等形态使用。

图1表示将陶瓷结构体1应用于在反应堆等中使用的包覆管2中的一个示例，用作包覆管2、或者包覆管2的外层或内层的保护层。

上面描述了陶瓷结构体1的用途的具体例，除此以外，也可以用于控制棒、控制棒导向装置、燃料包壳(cladding)、堆芯保持基座(保持ペデスタル)、芯块(炉心ブロック)、上部堆芯气腔、内部绝缘包覆、高温导管、热交换器或它们的组合等反应堆用部件中。

陶瓷结构体1使用碳化硅中的²⁸Si的浓缩度为99％以上的原材料，以SiC烧结体、CVD-SiC、SiC纤维、SiC/SiC复合材料等形态使用，而浓缩后的²⁸Si能够容易地获得。例如，大阳日酸株式会社制造的在稳定同位素综合目录III-148等中所记载的SiO₂中的²⁸Si的存在比例为99％。通过使用这种SiO₂进行制造，可以提供具有长期可靠性的陶瓷结构体，即使在反应堆、核聚变炉等受中子照射的环境下使用也不变质、变形，可以维持形状、强度。