燃料被覆管及燃料被覆管中的开口部的闭塞方法技术

本发明专利技术的实施方式涉及由长纤维强化碳化硅材料形成的容器中的开口部的闭塞技术。本发明专利技术的容器(1)具备容器主体(2)和盖(3)，上述容器主体(2)由将碳化硅的长纤维与碳化硅的基体复合化而得到的长纤维强化碳化硅材料形成、将内外隔开的壁部分(5)的壁厚B为特定尺寸，上述盖(3)由至少包含碳化硅的材料形成、将内外隔开的壁部分(6)的壁厚为特定尺寸的1倍以上且3倍以下、且将容器主体(2)的开口部闭塞。

【技术实现步骤摘要】
燃料被覆管及燃料被覆管中的开口部的闭塞方法本申请是申请日为2018年8月14日、专利技术名称为“容器及容器中的开口部的闭塞方法”的中国申请号为201810919845.9的分案申请。
本专利技术的实施方式涉及由长纤维强化碳化硅材料(longfiberreinforcesiliconcarbidematerial)形成的容器中的开口部的闭塞技术。
技术介绍
由陶瓷(ceramics)材料碳化硅(siliconcarbide)形成的构件在高温环境下强度的降低小，与金属构件相比硬度高，进而，耐磨性、耐热性、耐氧化性、耐腐蚀性及轻量性等特性优异。因此，作为重电设备部件、飞机部件、汽车部件、电子设备、精密机械部件或半导体装置等的构件在广泛的领域被使用。为了提高该碳化硅构件的韧性，开发了将碳化硅的长纤维(连续纤维)与碳化硅的基体(matrix)(母材)复合化而得到的长纤维强化碳化硅材料。长纤维强化碳化硅材料由于从低温区域到高温区域具有优异的耐蚀性，耐环境性优异，所以可期待作为用于保存固体、液体或气体的容器的材料使用。例如，有通过长纤维强化碳化硅材料来形成容纳核燃料的燃料被覆管、和将该燃料被覆管的端部的开口闭塞的端塞的容器。作为这样的容器，有世界上公开的国际公开第2016/084146号(以下为专利文献1)。
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题在使用了长纤维强化碳化硅材料的情况下，若端塞那样的实心的构件被接合于壁厚薄的燃料被覆管上，则存在下述课题：在因制造时或使用时的温度变化而发生膨胀或收缩时，端塞部变得容易开裂。本专利技术的实施方式是考虑这样的情况而完成的，目的是提供能够提高对温度变化的耐受性的由长纤维强化碳化硅材料形成的容器中的开口部的闭塞技术。用于解决技术问题的手段本专利技术的实施方式的容器具备容器主体和盖，上述容器主体由将碳化硅的长纤维与碳化硅的基体复合化而得到的长纤维强化碳化硅材料形成、将内外隔开的壁部分的壁厚为特定尺寸，上述盖由至少包含碳化硅的材料形成、将内外隔开的壁部分的壁厚为上述特定尺寸的1倍以上且3倍以下，并且将上述容器主体的开口部闭塞。专利技术效果根据本专利技术的实施方式，可提供能够提高对温度变化的耐受性的由长纤维强化碳化硅材料形成的容器中的开口部的闭塞技术。附图说明图1是表示容器主体和盖的立体图。图2是表示用实施例1的盖将容器主体的开口部闭塞的状态的截面图。图3是表示用实施例2的盖将容器主体的开口部闭塞的状态的截面图。图4是表示用实施例3的盖将容器主体的开口部闭塞的状态的截面图。图5是表示用实施例4的盖将容器主体的开口部闭塞的状态的截面图。图6是表示用比较例1的盖将容器主体的开口部闭塞的状态的截面图。图7是表示用实施例5的盖将容器主体的开口部闭塞的状态的截面图。图8是表示用实施例6的盖将容器主体的开口部闭塞的状态的截面图。图9是表示用实施例7的盖将容器主体的开口部闭塞的状态的截面图。图10是表示用比较例2的盖将容器主体的开口部闭塞的状态的截面图。图11是表示用盖将容器主体的开口部闭塞的工序，(A)表示闭塞前的截面图，(B)是表示闭塞后的截面图。图12是表示容器中的开口部的闭塞方法的流程图(flowchart)。图13是表示各实施例的试验结果的表。图14是表示变形例1的容器主体和盖的立体图。图15是表示变形例2的容器主体和盖的立体图。图16是表示热冲击试验的试验结果的表。符号的说明1(1L，1M)容器、2(2L，2M)容器主体、3(3A，3B，3C，3D，3E，3F，3G，3H，3K，3L，3M)盖、4(4L，4M)开口部、5容器主体的壁部分、6盖的壁部分、7重叠的部分、8间隙、9中间材、10空心部、13圆筒形状的部分、B容器主体的壁部分的壁厚、E进入范围、L盖的壁部分的壁厚、Q重叠的部分的壁厚。具体实施方式以下，基于所附附图对本实施方式进行说明。首先，对于本实施方式的容器及容器中的开口部的闭塞方法，使用图1到图13进行说明。另外，图2到图11为了帮助理解作为端面图(elevationview)而描绘。图1的符号1是本实施方式的容器。该容器1具备容器主体2和盖3。如图1中所示的那样，容器主体2形成圆筒形状。本实施方式的容器1例如可以用于容纳各种核反应堆的核燃料的燃料被覆管、封入熔融盐蓄热材的胶囊(capsule)或集装箱(container)等。进而，容器1可以用于封入各种废弃物的胶囊或集装箱等。另外，也可以将核燃料以外的物质容纳于容器1中。成为容纳的对象的物质可以是固体、液体或气体中的任一种物质。另外，除了原子能关联技术以外，容器1还可以在发电关联技术、军事技术、航空宇宙技术、电子(electronics)技术等广泛的领域使用。在容器主体2的端部设置有圆形状的开口部4。本实施方式中，将容器主体2的形状以在一个端部设置有开口部4、另一个端部被闭塞的有底圆筒形状进行例示。并且，将一个端部的开口部4用盖3闭塞。另外，容器主体2也可以是在其两个端部设置有开口部4的形状。在该情况下，将各个开口部4用盖3闭塞。另外，容器主体2、盖3及螺纹(screw)11、12的边缘(edge)部(端部)为了缓和应力集中而进行了C倒角或R加工。容器主体2及盖3由将碳化硅的长纤维与碳化硅的基体(母材)复合化而得到的长纤维强化碳化硅材料形成。若像这样操作，则能够提高容器主体2及盖3的韧性(ductility)。特别是在仅由碳化硅(碳化硅整块材料)形成构件的情况下，在产生龟裂时，有可能产生脆性断裂。于是，通过由长纤维强化碳化硅材料形成构件，韧性提高，所以能够抑制脆性断裂。在使用长纤维强化碳化硅来制造容器主体2或盖3时，例如，首先通过将直径为约10μm的碳化硅的长纤维500～3000根左右捆扎而形成纤维束(纱线(yarn))。然后，在该纤维束的表面形成界面材料。之后，使用形成有界面材料的纤维束，形成筒形状的预成型体(纤维预成型体(preform))。该预成型体通过长丝缠绕法(filamentwindingmethod)或编织法(bradingmethod)而形成。另外，预成型体通过将纤维束在二维方向或三维方向上进行排列而形成。此外，也可以通过将纤维束纺织而形成。接着，通过在预成型体的内部形成基体，从而完成长纤维强化碳化硅的容器主体2和盖3。本实施方式中，使用化学气相蒸镀法和化学气相渗透法中的至少任一种方法来形成容器主体2或盖3。若像这样操作，则能够提高容器主体2或盖3的制造性。本实施方式中，例如使用化学气相渗透(CVI；ChemicalVaporInfiltration)法来形成基体。该基体的形成通过利用浇铸成型法在预成型体的内部填充粉末后进行反应烧结来执行。然本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃料被覆管，其具备燃料被覆管主体和端塞，/n所述燃料被覆管主体收容核燃料，且其由将碳化硅的长纤维与碳化硅的基体复合化而得到的长纤维强化碳化硅材料形成，将内外隔开的壁部分的壁厚为特定尺寸，/n所述端塞由至少包含碳化硅的材料形成，将内外隔开的壁部分的壁厚为所述特定尺寸的1倍以上且3倍以下，且所述端塞将所述燃料被覆管主体的开口部闭塞。/n

【技术特征摘要】
20170925 JP 2017-183669;20180615 JP 2018-1147461.一种燃料被覆管，其具备燃料被覆管主体和端塞，
所述燃料被覆管主体收容核燃料，且其由将碳化硅的长纤维与碳化硅的基体复合化而得到的长纤维强化碳化硅材料形成，将内外隔开的壁部分的壁厚为特定尺寸，
所述端塞由至少包含碳化硅的材料形成，将内外隔开的壁部分的壁厚为所述特定尺寸的1倍以上且3倍以下，且所述端塞将所述燃料被覆管主体的开口部闭塞。


2.根据权利要求1所述的燃料被覆管，其中，在将所述开口部利用所述端塞闭塞的状态下，所述燃料被覆管主体与所述端塞重叠的部分的壁厚为所述特定尺寸的1倍以上且3倍以下。


3.根据权利要求1或权利要求2所述的燃料被覆管，其中，在所述燃料被覆管主体和所述端塞各自上形成有螺纹，所述端塞与所述燃料被覆管主体螺合。


4.根据权利要求1或权利要求2所述的燃料被覆管，其中，在将所述开口部利用所述端塞闭塞的状态下，所述燃料被覆管主体与所述端塞重叠的部分的间隙被中间材密封。


5.根据权利要求1或权利要求2所述的燃料被覆管，其中，对所述燃料被覆管主体与所述端塞重叠的部分的相向面实施金属化，在将所述开口部利用所述端塞闭塞的状态下将所述燃料被覆管主体与所述端塞重叠的部分的间隙密封的中间材进入到实施了该金属化的范围内。


6.根据权利要求1或权利要求2所述的燃料被覆管，其中，所述燃料被覆管主体的形状形成筒形状，所述燃料被覆管主体的设置于一个端部或两个端部的所述开口部被所述端塞闭塞。


7.根据权利要求6所述的燃料被覆管，其中，所述端塞的形状为覆盖所述燃料被覆管主体的端部的外周的外塞形状、设置于比所述开口部更靠内侧的内塞形状、和覆盖所述开口部的端部的中塞形状中的至少任一者。


8.根据权利要求1或权利要求2所述的燃料被覆管，其中，在将所述开口部利用所述端塞闭塞的状态下将所述燃料被覆管主体与所述端塞重叠的部分的间...

【专利技术属性】
技术研发人员：须山章子，鹈饲胜，内桥正幸，垣内一雄，
申请(专利权)人：株式会社东芝，东芝能源系统株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP