JP6491990B2 - Tubular body and method for producing tubular body - Google Patents
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Description
本発明は、管状体および管状体の製造方法に関し、特には核燃料を挿入して使用する被覆管として用いることができる管状体および管状体の製造方法に関する。 The present invention relates to a tubular body and a method for producing the tubular body, and more particularly, to a tubular body that can be used as a cladding tube that is inserted and used with nuclear fuel and a method for producing the tubular body.
今日、多くの原子炉では、密閉金属チューブからなる被覆管に核燃料が収納されて用いられている。大部分の被覆管は、ジルコニウム合金、または鋼合金で製造されている。被覆管は、原子炉の稼動時、あるいは事故の際であっても放射性ガス、核分裂生成物が被覆管内に保持され、外部に放出されないように設計されている。 Today, in many nuclear reactors, nuclear fuel is contained in a cladding tube made of a sealed metal tube. Most cladding tubes are made of zirconium alloy or steel alloy. The cladding tube is designed so that radioactive gas and fission products are retained in the cladding tube and are not released to the outside even when the reactor is in operation or in the event of an accident.
しかしながら、沸騰水型の原子炉であっても稼働中に水を喪失すると、発熱した核燃料の冷却が追いつかず、被覆管を溶融させ、さらには金属と水との反応により水素を発生させる。 However, even if it is a boiling water reactor, if water is lost during operation, the generated nuclear fuel cannot be cooled, the cladding tube is melted, and hydrogen is generated by the reaction between the metal and water.
このような課題を解決するため、特許文献1では、ワインディング法あるいは組紐法で形成されたSiC繊維からなる骨材と該SiC繊維間に充填された熱分解炭素とからなる管状の繊維強化炭素質基材と、該繊維強化炭素質基材の少なくとも外表面に形成されたSiC層と、からなる核燃料被覆管であって、該SiC層は、該繊維強化炭素質基材表面の熱分解炭素を反応転化し形成されたCVR−SiC層と、該CVR−SiC層上に形成されたCVD−SiC層と、からなり、該核燃料被覆管は、該繊維強化炭素質基材の該SiC層との境界領域から該繊維強化炭素質基材の内部に向かってケイ素原子が拡散してなることを特徴とする核燃料被覆管が記載されている。 In order to solve such a problem, Patent Document 1 discloses a tubular fiber-reinforced carbonaceous material composed of an aggregate made of SiC fibers formed by a winding method or a braided string method, and pyrolytic carbon filled between the SiC fibers. A nuclear fuel cladding tube comprising: a base material; and a SiC layer formed on at least an outer surface of the fiber-reinforced carbonaceous base material, wherein the SiC layer is used to decompose pyrolytic carbon on the surface of the fiber-reinforced carbonaceous base material. A reaction-converted CVR-SiC layer; and a CVD-SiC layer formed on the CVR-SiC layer. The nuclear fuel cladding tube is formed with the SiC layer of the fiber-reinforced carbonaceous substrate. A nuclear fuel cladding tube is described in which silicon atoms are diffused from the boundary region toward the inside of the fiber reinforced carbonaceous substrate.
このような核燃料被覆管によれば、セラミック繊維の表面が炭素質に接しているため、熱応力により発生するクラックを、セラミック繊維表面で止めることができるので、管状体の内外を貫通するクラックが発生しにくい。その上、個々のセラミック繊維に被覆を設ける前処理が必要ないため工程が簡略化でき、性能向上によりさらには原子炉をより高温で運転できるため、エネルギー効率の高い原子炉を提供することができると共に使用寿命が長期化可能であることが記載されている。 According to such a nuclear fuel cladding tube, since the surface of the ceramic fiber is in contact with the carbonaceous material, cracks caused by thermal stress can be stopped at the surface of the ceramic fiber, so that there are cracks penetrating the inside and outside of the tubular body. Hard to occur. In addition, since no pretreatment is required to provide coating on individual ceramic fibers, the process can be simplified, and the reactor can be operated at a higher temperature by improving the performance, so that an energy efficient nuclear reactor can be provided. In addition, it is described that the service life can be extended.
しかしながら、上記記載された発明では、SiCよりなる部分は、核燃料被覆管の胴部のみであり、両端の開口部分の構造には、何の検討もなされていない。このため、核燃料被覆管の有効な端部の封止方法は提供されず、一般的な接続構造を適用するより他に方法がない。 However, in the above-described invention, the portion made of SiC is only the trunk portion of the nuclear fuel cladding tube, and no investigation has been made on the structure of the opening portions at both ends. For this reason, an effective method for sealing the end of the nuclear fuel cladding tube is not provided, and there is no other method than applying a general connection structure.
本発明では、前記課題を鑑み、高い強度と耐熱性を有し、管状体の端部から内部に固体、液体、ガスなどを封入した後、閉鎖し、密閉する気密構造を形成可能な管状体および管状体の製造方法を提供することを目的とする。 In the present invention, in view of the above problems, a tubular body having high strength and heat resistance and capable of forming an airtight structure in which a solid, liquid, gas or the like is sealed from the end of the tubular body and then closed and sealed. And it aims at providing the manufacturing method of a tubular body.
(1)前記課題を解決するための本発明の管状体は、セラミック繊維からなる筒状の組紐体と前記組紐体を覆うセラミックマトリックスとからなる筒部材と、前記筒部材の第一端部に挿入された第一の端栓と、前記筒部材の第二端部に挿入され貫通孔を有する第二の端栓と、からなり、前記組紐体は、前記第一の端栓および/または前記第二の端栓の外表面に沿って前記筒部材の末端側が狭窄した狭窄部を有するとともに、前記セラミックマトリックスは前記第一の端栓および前記第二の端栓と接合している。 (1) A tubular body according to the present invention for solving the above-described problems is a tubular member composed of a tubular braid body made of ceramic fibers and a ceramic matrix that covers the braid body, and a first end portion of the tubular member. The inserted first end plug and the second end plug inserted into the second end of the cylindrical member and having a through hole, and the braided body includes the first end plug and / or the The ceramic member has a narrowed portion narrowed on the distal end side of the cylindrical member along the outer surface of the second end plug, and the ceramic matrix is joined to the first end plug and the second end plug.
本発明の管状体によれば、セラミック繊維からなる筒状の組紐体と、組紐体を覆うマトリックスとからなる筒部材を有しているので、筒部材は、セラミック/セラミック複合材であり、高い強度と耐熱性を有し、過酷な環境下でも使用することができる。
また、筒部材の第一端部に挿入された第一の端栓と、筒部材の第二端部に挿入された第二の端栓とを有しているので、管状体を密閉したり、第一の端栓または第二の端栓に管などを接続したりして使用することができ、気密構造を有する管状体を得ることができる。
According to the tubular body of the present invention, the tubular member is made of a ceramic / ceramic composite material because the tubular member is made of a cylindrical braid made of ceramic fibers and a matrix covering the braided body. It has strength and heat resistance and can be used in harsh environments.
Moreover, since it has the 1st end plug inserted in the 1st end part of the cylinder member, and the 2nd end plug inserted in the 2nd end part of the cylinder member, a tubular body is sealed. A tube or the like can be connected to the first end plug or the second end plug, and a tubular body having an airtight structure can be obtained.
また、組紐体は、第一の端栓および/または第二の端栓の外表面に沿って筒部材の末端側が狭窄した狭窄部を有しているので、筒部材の内圧が高まっても第一の端栓または第二の端栓が筒部材から抜けない構造をとることができ、第一の端栓または第二の端栓と筒部材との接続信頼性を高めることができる。
また、セラミックマトリックスは第一の端栓および第二の端栓と接合しているので、筒部材と第一の端栓および第二の端栓との間の気密性を確保することができる。
さらに、第二の端栓に、貫通孔を有しているので、管状体の内部に固体、液体、ガスなどを封入した後、閉鎖し、密閉することができる。例えば、核燃料、パージガスなどを封入することができる。
In addition, the braided body has a narrowed portion in which the distal end side of the cylindrical member is narrowed along the outer surface of the first end plug and / or the second end plug, so even if the internal pressure of the cylindrical member increases, The structure in which one end plug or the second end plug cannot be removed from the cylindrical member can improve the connection reliability between the first end plug or the second end plug and the cylindrical member.
Moreover, since the ceramic matrix is joined to the first end plug and the second end plug, airtightness between the cylindrical member and the first end plug and the second end plug can be secured.
Furthermore, since the second end plug has a through hole, it can be closed and sealed after a solid, liquid, gas or the like is sealed inside the tubular body. For example, nuclear fuel, purge gas, etc. can be enclosed.
さらに、本発明の管状体は、以下の態様であることが望ましい。
(2)前記第一の端栓および/または前記第二の端栓は、前記筒部材の狭窄部に沿ったテーパ面を有する。
第一の端栓および/または第二の端栓と筒部材の狭窄部とは、テーパ面で接しているので、筒部材を構成するセラミック繊維にかかる曲げ応力を緩和する。さらに、テーパ面で接するので、第一の端栓または第二の端栓と筒部材との接する面積を大きく取ることができ、接続信頼性を高めることができる。
Furthermore, it is desirable that the tubular body of the present invention has the following aspect.
(2) The first end plug and / or the second end plug have a tapered surface along the narrowed portion of the cylindrical member.
Since the first end plug and / or the second end plug and the constricted portion of the cylindrical member are in contact with each other at the tapered surface, the bending stress applied to the ceramic fibers constituting the cylindrical member is relieved. Furthermore, since it contacts with a taper surface, the area which a 1st end plug or a 2nd end plug and a cylindrical member contact can be taken large, and connection reliability can be improved.
(3)前記第一の端栓および/または前記第二の端栓は、SiC、Ti3SiC2、Mo、W、ジルカロイまたはFeCrAlのいずれかからなる。
これらの素材は、高い耐熱性を有するとともに、高強度、耐食性を有しているので管状体の第1の端栓または第二の端栓として好適に利用することができる。SiCまたはTi3SiC2は、セラミックであるので特に高い耐熱性を有するとともに、高強度、耐食性を有しているので、好適に利用することができる。Mo、W、ジルカロイまたはFeCrAlは、高い耐熱性を有するとともに、高強度、耐食性を有する金属であるとともに、容易に溶接、ロウ付けすることができ、好適に利用することができる。
(3) The first end plug and / or the second end plug is made of any one of SiC, Ti 3 SiC 2 , Mo, W, Zircaloy, or FeCrAl.
Since these materials have high heat resistance and high strength and corrosion resistance, they can be suitably used as the first end plug or the second end plug of the tubular body. Since SiC or Ti 3 SiC 2 is a ceramic, it has particularly high heat resistance, and has high strength and corrosion resistance, so that it can be suitably used. Mo, W, Zircaloy, or FeCrAl is a metal having high heat resistance, high strength, and corrosion resistance, and can be easily welded and brazed and can be suitably used.
(4)前記セラミック繊維は、SiC繊維である。
SiC繊維は、高い耐熱性を有するとともに、高強度、耐食性を有するセラミック繊維であるので好適に利用することができる。
(4) The ceramic fiber is a SiC fiber.
The SiC fiber is a ceramic fiber having high heat resistance and high strength and corrosion resistance, and can be suitably used.
(5)前記セラミックマトリックスは、SiCである。
SiCは、高い耐熱性を有するとともに、高強度、耐食性を有するセラミック繊維であるので好適に利用することができる。
(5) The ceramic matrix is SiC.
SiC is a ceramic fiber having high heat resistance and high strength and corrosion resistance, and therefore can be suitably used.
(6)前記第一の端栓は、前記筒部材の開口端側が面取りされた円柱形状である。
第一の端栓は、筒部材の開口端側が面取りされた円柱形状であるので、筒部材は第一の端栓の面取りの部分まで筒部材と同じ内径で構成することができる。このため、応力集中の起こりやすい屈曲部を管状体の内部空間に接しないようにすることができ、高強度の管状体を得ることができる。
(6) The first end plug has a cylindrical shape in which the opening end side of the cylindrical member is chamfered.
Since the first end plug has a cylindrical shape in which the opening end side of the cylindrical member is chamfered, the cylindrical member can be configured with the same inner diameter as the cylindrical member up to the chamfered portion of the first end plug. For this reason, it is possible to prevent the bent portion where stress concentration easily occurs from coming into contact with the internal space of the tubular body, and to obtain a high-strength tubular body.
(7)前記第二の端栓は、両側にテーパ面を有し中央部が膨らんだ樽形状である。
第二の端栓は、両側にテーパ面を有し中央部が膨らんだ樽形状であるので、両側にテーパ面を有する。このため、内圧または外圧のいずれが端栓にかかっても、より強固に結合することができる。
(7) The second end plug has a barrel shape with tapered surfaces on both sides and a bulged central portion.
Since the second end plug has a barrel shape with a tapered surface on both sides and a bulged central portion, the second end plug has a tapered surface on both sides. For this reason, even if any of the internal pressure or the external pressure is applied to the end plug, it is possible to bond more firmly.
(8)前記第二の端栓は、前記貫通孔の内面と筒部材の中央側のテーパ面とが接するエッジを有し、前記筒部材は、前記エッジに接する。
第二の端栓は、貫通孔の内面と筒部材の中央側のテーパ面とが接するエッジを有するとともに、筒部材は、エッジに接する構造であるので、貫通孔の内径と、筒部材の内径とをほぼ同一にすることができる。これにより、固体を挿入する際に、貫通孔との干渉をなくすことができる。例えば、筒部材に挿入できる最大サイズの固体を貫通孔の大きさの影響なく、挿入することができる。これは、核燃料ペレットを挿入する際に好都合である。
(8) The second end plug has an edge where the inner surface of the through hole and the tapered surface on the center side of the cylindrical member are in contact, and the cylindrical member is in contact with the edge.
The second end plug has an edge in contact with the inner surface of the through hole and the taper surface on the center side of the cylindrical member, and the cylindrical member has a structure in contact with the edge. Therefore, the inner diameter of the through hole and the inner diameter of the cylindrical member Can be made substantially the same. Thereby, when inserting a solid, interference with a through-hole can be eliminated. For example, the maximum size solid that can be inserted into the cylindrical member can be inserted without being affected by the size of the through hole. This is advantageous when inserting nuclear fuel pellets.
(9)前記貫通孔には、さらに第三の端栓が挿入されている。
貫通孔に第三の端栓が挿入されているので、互いに高い寸法精度で勘合させることができ、高い気密性を確保することができる。
(9) A third end plug is further inserted into the through hole.
Since the third end plug is inserted into the through hole, the third end plugs can be fitted with each other with high dimensional accuracy, and high airtightness can be ensured.
次に、前記課題を解決するための本発明の被覆管について説明する。
(10)本発明の被覆管は、前記管状体を用いた原子炉用の被覆管である。
本発明の被覆管は、セラミック繊維からなる筒状の組紐体と、組紐体を覆うマトリックスからなる筒部材と、筒部材の第一端部に挿入された第一の端栓と、筒部材の第二端部に挿入された第二の端栓と、からなり、組紐体は、第一の端栓および/または第二の端栓の外表面に沿って筒部材の末端側が狭窄した狭窄部を有するとともに、セラミックマトリックスは第一の端栓および/または第二の端栓と接合している。このため、高い気密性を有するとともに、高い耐熱性、高強度、耐食性を備え、原子炉用の被覆管として好適に利用することができる。
Next, the cladding tube of this invention for solving the said subject is demonstrated.
(10) The cladding tube of the present invention is a cladding tube for a nuclear reactor using the tubular body.
The cladding tube of the present invention includes a cylindrical braided body made of ceramic fibers, a cylindrical member made of a matrix covering the braided body, a first end plug inserted into a first end of the cylindrical member, and a cylindrical member A second end plug inserted into the second end, and the braided body is a narrowed portion in which the distal end side of the tubular member is narrowed along the outer surface of the first end plug and / or the second end plug And the ceramic matrix is bonded to the first end plug and / or the second end plug. For this reason, while having high airtightness, it has high heat resistance, high strength, and corrosion resistance, and can be suitably used as a cladding tube for a nuclear reactor.
次に、前記課題を解決するための本発明の管状体の製造方法について説明する。
(11)本発明の管状体の製造方法は、マンドレルの第一端部に第一の端栓を組み合わせ、前記マンドレルの第二端部に貫通孔を有する第二の端栓を挿入し、マンドレル組立体を準備するマンドレル準備工程と、前記マンドレル組立体の表面にセラミック繊維を製織して組紐体を形成するブレーディング工程と、前記組紐体のセラミック繊維間にセラミックマトリックスを形成して筒部材を形成するマトリックス形成工程と、前記筒部材から前記第一の端栓および前記第二の端栓を残してマンドレルを抜き取るマンドレル抜取り工程と、からなり、前記筒部材には、前記第一の端栓および/または前記第二の端栓の外表面に沿って狭窄部を有する。
なお、別途作製した組紐体をマンドレル組立体に組み合わせてもよい。
Next, the manufacturing method of the tubular body of this invention for solving the said subject is demonstrated.
(11) In the method for manufacturing a tubular body of the present invention, a first end plug is combined with a first end portion of a mandrel, a second end plug having a through hole is inserted into a second end portion of the mandrel, and a mandrel is inserted. A mandrel preparation step for preparing an assembly, a braiding step for weaving ceramic fibers on the surface of the mandrel assembly to form a braided body, and a cylindrical member by forming a ceramic matrix between the ceramic fibers of the braided body A matrix forming step of forming, and a mandrel extraction step of removing the mandrel from the cylindrical member leaving the first end plug and the second end plug, and the cylindrical member includes the first end plug And / or having a constriction along the outer surface of the second end plug.
A separately manufactured braid may be combined with the mandrel assembly.
本発明の管状体の製造方法によれば、マンドレルの第一端部に第一の端栓を組み合わせ、貫通孔を有する第二の端栓にマンドレルの第二端部を挿入して、マンドレル組立体を準備するマンドレル準備工程を有しているので、管状体の両端に第一の端栓および第二の端栓を正確に配置することができる。
また、マンドレル組立体の表面にセラミック繊維を製織して組紐体を形成するブレーディング工程を有しているので、第一の端栓から第二の端栓に及ぶ筒部材を寸法精度よく形成することができる。
According to the method for manufacturing a tubular body of the present invention, the first end plug is combined with the first end of the mandrel, the second end of the mandrel is inserted into the second end plug having a through hole, and the mandrel assembly is assembled. Since it has the mandrel preparation process which prepares a solid | solid, a 1st end plug and a 2nd end plug can be arrange | positioned correctly at the both ends of a tubular body.
In addition, since it has a braiding step of weaving ceramic fibers on the surface of the mandrel assembly to form a braided body, a cylindrical member extending from the first end plug to the second end plug is formed with high dimensional accuracy. be able to.
さらに、組紐体のセラミック繊維間にセラミックマトリックスを形成して筒部材を形成するマトリックス形成工程を有しているので、強度の高いセラミック繊維強化セラミック複合材を得ることができる。
マトリックス形成工程は、どのようなプロセスでもよく特に限定されない。
マトリックス形成工程では、セラミック前駆体を液中に浸漬し、セラミック前駆体を焼成してセラミックマトリックスを形成する前駆体法を用いることができる。
またマトリックス形成工程では、CVD炉中で、原料ガスを導入してCVD被膜を形成するCVD法を用いることができる。
さらに、CVD法、前駆体法を組み合わせて用いることもできる。
Furthermore, since it has the matrix formation process which forms a ceramic member between the ceramic fibers of a braid body, and forms a cylindrical member, a ceramic fiber reinforced ceramic composite material with high intensity | strength can be obtained.
The matrix forming step may be any process and is not particularly limited.
In the matrix forming step, a precursor method in which the ceramic precursor is immersed in a liquid and the ceramic precursor is fired to form a ceramic matrix can be used.
In the matrix forming step, a CVD method in which a source gas is introduced to form a CVD film in a CVD furnace can be used.
Furthermore, a CVD method and a precursor method can be used in combination.
また、筒部材から第一の端栓および第二の端栓を残してマンドレルを抜き取るマンドレル抜取り工程を有しているので、管状体の内部に固体、液体、ガスなどを封入した後、閉鎖し、密閉構造を形成することができる。なお、第二の端栓は貫通孔を有しているので、マンドレルを容易に抜き取ることができる。
筒部材には、第一の端栓および/または第二の端栓の外表面に沿って狭窄部を有する。
In addition, since it has a mandrel extraction process that leaves the first end plug and the second end plug from the cylindrical member, it is closed after the solid, liquid, gas, etc. are sealed inside the tubular body. A sealed structure can be formed. In addition, since the 2nd end plug has a through-hole, a mandrel can be extracted easily.
The cylindrical member has a narrowed portion along the outer surface of the first end plug and / or the second end plug.
また、こうして得られた管状体は、セラミック繊維からなる筒状の組紐体と、組紐体を覆うマトリックスとからなる筒部材を有しているので、筒部材は、セラミック/セラミック複合材であり、高い強度と耐熱性を有し、過酷な環境下でも使用することができる。
また、筒部材の第一端部に挿入された第一の端栓と、筒部材の第二端部に挿入された第二の端栓とを有しているので、管状体を密閉したり、第一の端栓または第二の端栓に管などを接続したりして使用することができ、気密構造を有する管状体を得ることができる。
また組紐体は、第一の端栓および/または第二の端栓の外表面に沿って筒部材の末端側が狭窄した狭窄部を有しているので、第一の端栓または第二の端栓が筒部材から抜けない構造をとることができ、第一の端栓または第二の端栓と筒部材との接続信頼性を高めることができる。
また、セラミックマトリックスは第一の端栓および第二の端栓と接合しているので、筒部材と第一の端栓および第二の端栓との間の気密性を確保することができる。
さらに、第二の端栓に、貫通孔を有しているので、管状体の内部に固体、液体、ガスなどを封入した後、閉鎖し、密閉することができる。例えば、核燃料、パージガスなどを封入することができる。
Moreover, since the tubular body obtained in this way has a tubular member made of a cylindrical braid made of ceramic fibers and a matrix covering the braided body, the tubular member is a ceramic / ceramic composite material, It has high strength and heat resistance and can be used in harsh environments.
Moreover, since it has the 1st end plug inserted in the 1st end part of the cylinder member, and the 2nd end plug inserted in the 2nd end part of the cylinder member, a tubular body is sealed. A tube or the like can be connected to the first end plug or the second end plug, and a tubular body having an airtight structure can be obtained.
Further, the braided body has a narrowed portion in which the distal end side of the tubular member is narrowed along the outer surface of the first end plug and / or the second end plug, so that the first end plug or the second end plug A structure in which the plug does not come off from the cylindrical member can be taken, and the connection reliability between the first end plug or the second end plug and the cylindrical member can be improved.
Moreover, since the ceramic matrix is joined to the first end plug and the second end plug, airtightness between the cylindrical member and the first end plug and the second end plug can be secured.
Furthermore, since the second end plug has a through hole, it can be closed and sealed after a solid, liquid, gas or the like is sealed inside the tubular body. For example, nuclear fuel, purge gas, etc. can be enclosed.
さらに、本発明の管状体の製造方法は、以下の態様であることが望ましい。
(12)前記第一の端栓および/または前記第二の端栓は、前記筒部材の狭窄部に沿ったテーパ面を有する。
第一の端栓および/または第二の端栓と筒部材の狭窄部とは、テーパ面で接しているので、筒部材を構成するセラミック繊維にかかる曲げ応力を緩和する。さらに、テーパ面で接するので、第一の端栓または第二の端栓と筒部材との接する面積を大きく取ることができ、接続信頼性を高めることができる。
Furthermore, it is desirable that the method for manufacturing a tubular body of the present invention is as follows.
(12) The first end plug and / or the second end plug have a tapered surface along the narrowed portion of the cylindrical member.
Since the first end plug and / or the second end plug and the constricted portion of the cylindrical member are in contact with each other at the tapered surface, the bending stress applied to the ceramic fibers constituting the cylindrical member is relieved. Furthermore, since it contacts with a taper surface, the area which a 1st end plug or a 2nd end plug and a cylindrical member contact can be taken large, and connection reliability can be improved.
(13)前記第一の端栓および/または前記第二の端栓は、SiC、Ti3SiC2、Mo、W、ジルカロイまたはFeCrAlのいずれかからなる。
これらの素材は、高い耐熱性を有するとともに、高強度、耐食性を有しているので管状体の第1の端栓または第二の端栓として好適に利用することができる。SiCまたはTi3SiC2は、セラミックであるので特に高い耐熱性を有するとともに、高強度、耐食性を有しているので、好適に利用することができる。Mo、W、ジルカロイまたはFeCrAlは、高い耐熱性を有するとともに、高強度、耐食性を有する金属であるとともに、容易に溶接、ロウ付けすることができ、好適に利用することができる。
(13) The first end plug and / or the second end plug is made of any one of SiC, Ti 3 SiC 2 , Mo, W, Zircaloy, or FeCrAl.
Since these materials have high heat resistance and high strength and corrosion resistance, they can be suitably used as the first end plug or the second end plug of the tubular body. Since SiC or Ti 3 SiC 2 is a ceramic, it has particularly high heat resistance, and has high strength and corrosion resistance, so that it can be suitably used. Mo, W, Zircaloy, or FeCrAl is a metal having high heat resistance, high strength, and corrosion resistance, and can be easily welded and brazed and can be suitably used.
(14)前記セラミック繊維は、SiC繊維である。
SiC繊維は、高い耐熱性を有するとともに、高強度、耐食性を有するセラミック繊維であるので好適に利用することができる。
(14) The ceramic fiber is a SiC fiber.
The SiC fiber is a ceramic fiber having high heat resistance and high strength and corrosion resistance, and can be suitably used.
(15)前記セラミックマトリックスは、SiCである。
SiCは、高い耐熱性を有するとともに、高強度、耐食性を有するセラミック繊維であるので好適に利用することができる。
(15) The ceramic matrix is SiC.
SiC is a ceramic fiber having high heat resistance and high strength and corrosion resistance, and therefore can be suitably used.
(16)前記第一の端栓は、前記筒部材の開口端側が面取りされた円柱形状である。
第一の端栓が、筒部材の開口端側が面取りされた円柱形状であるので、筒部材は第一の端栓の面取りの部分まで筒部材と同じ内径で構成することができる。このため、応力集中の起こりやすい屈曲部を管状体の内部空間に接しないようにすることができ、高強度の管状体を得ることができる。
(16) The first end plug has a cylindrical shape in which the opening end side of the cylindrical member is chamfered.
Since the first end plug has a cylindrical shape in which the opening end side of the cylindrical member is chamfered, the cylindrical member can be configured with the same inner diameter as the cylindrical member up to the chamfered portion of the first end plug. For this reason, it is possible to prevent the bent portion where stress concentration easily occurs from coming into contact with the internal space of the tubular body, and to obtain a high-strength tubular body.
(17)前記第二の端栓は、両側にテーパ面を有し中央部が膨らんだ樽形状である。
第二の端栓が、両側にテーパ面を有し中央部が膨らんだ樽形状であるので、両側にテーパ面を有している。このため、内圧または外圧のいずれが端栓にかかっても、より強固に結合することができる。
(17) The second end plug has a barrel shape with tapered surfaces on both sides and a bulged central portion.
Since the 2nd end plug is a barrel shape which has a taper surface on both sides and the center part swelled, it has a taper surface on both sides. For this reason, even if any of the internal pressure or the external pressure is applied to the end plug, it is possible to bond more firmly.
(18)前記第二の端栓は、貫通孔の内面と筒部材の中央側のテーパ面とが接するエッジを有し、前記筒部材は、前記エッジに接する。
第二の端栓は、貫通孔の内面と筒部材の中央側のテーパ面とが接するエッジを有し、筒部材は、エッジに接する構造であるので、貫通孔の内径と、筒部材の内径とをほぼ同一にすることができ、固体を挿入する際に、貫通孔との干渉をなくすことができる。例えば、筒部材に挿入できる最大サイズの固体を貫通孔の大きさの影響なく、挿入することができる。これは、核燃料ペレットを挿入する際に好都合である。
また、第二の端栓と筒部材の内径を同一にすることができるので、ストレートのマンドレルを用いても筒部材の内面を精度よく保持することができる。このため、得られる管状体の寸法精度を高めることができる。
(18) The second end plug has an edge where the inner surface of the through hole and the tapered surface on the center side of the cylindrical member are in contact, and the cylindrical member is in contact with the edge.
Since the second end plug has an edge where the inner surface of the through hole and the taper surface on the center side of the cylindrical member are in contact, and the cylindrical member is in contact with the edge, the inner diameter of the through hole and the inner diameter of the cylindrical member Can be made substantially the same, and interference with the through-hole can be eliminated when the solid is inserted. For example, the maximum size solid that can be inserted into the cylindrical member can be inserted without being affected by the size of the through hole. This is advantageous when inserting nuclear fuel pellets.
In addition, since the inner diameters of the second end plug and the cylindrical member can be made the same, the inner surface of the cylindrical member can be accurately held even if a straight mandrel is used. For this reason, the dimensional accuracy of the obtained tubular body can be improved.
(19)前記貫通孔には、さらに第三の端栓が挿入されている。
貫通孔に第三の端栓が挿入されているので、互いに高い寸法精度で勘合させることができ、高い気密性を確保することができる。
(19) A third end plug is further inserted into the through hole.
Since the third end plug is inserted into the through hole, the third end plugs can be fitted with each other with high dimensional accuracy, and high airtightness can be ensured.
次に、前記課題を解決するための本発明の被覆管の製造方法について説明する。
(20)本発明の被覆管の製造方法では、前記管状体を用いて原子炉用の被覆管を製造する。
本発明の被覆管の製造方法で製造される被覆管は、セラミック繊維からなる筒状の組紐体と、組紐体を覆うマトリックスからなる筒部材と、筒部材の第一端部に挿入された第一の端栓と、筒部材の第二端部に挿入された第二の端栓と、を有する。組紐体は、第一の端栓および/または第二の端栓の外表面に沿って筒部材の末端側が狭窄した狭窄部を有するとともに、セラミックマトリックスは第一の端栓および/または第二の端栓と接合しているので、高い気密性を有するとともに、高い耐熱性、高強度、耐食性を備え、原子炉用の被覆管として好適に利用することができる。
Next, the manufacturing method of the cladding tube of this invention for solving the said subject is demonstrated.
(20) In the cladding tube manufacturing method of the present invention, a reactor cladding tube is manufactured using the tubular body.
A cladding tube manufactured by the method for manufacturing a cladding tube of the present invention includes a cylindrical braided body made of ceramic fibers, a cylindrical member made of a matrix covering the braided body, and a first inserted into the first end of the cylindrical member. One end plug and a second end plug inserted into the second end of the cylindrical member. The braided body has a narrowed portion in which the distal end side of the tubular member is narrowed along the outer surface of the first end plug and / or the second end plug, and the ceramic matrix has the first end plug and / or the second end plug. Since it is joined to the end plug, it has high airtightness, high heat resistance, high strength, and corrosion resistance, and can be suitably used as a cladding tube for a nuclear reactor.
本発明の管状体によれば、セラミック繊維からなる筒状の組紐体と、組紐体を覆うマトリックスとからなる筒部材を有しているので、筒部材は、セラミック/セラミック複合材であり、高い強度と耐熱性を有し、過酷な環境下でも使用することができる。また、筒部材の第一端部に挿入された第一の端栓と、筒部材の第二端部に挿入された第二の端栓とを有しているので、管状体を密閉したり、第一の端栓または第二の端栓に管などを接続したりして使用することができ、気密構造を有する管状体を得ることができる。また、組紐体は、第一の端栓および/または第二の端栓の外表面に沿って筒部材の末端側が狭窄した狭窄部を有しているので、第一の端栓または第二の端栓が筒部材から抜けない構造をとることができ、第一の端栓または第二の端栓と筒部材との接続信頼性を高めることができる。また、セラミックマトリックスは第一の端栓および第二の端栓と接合しているので、筒部材と第一の端栓および第二の端栓との間の気密性を確保することができる。さらに、第二の端栓に、貫通孔を有しているので、管状体の内部に固体、液体、ガスなどを封入した後、閉鎖し、密閉することができ、例えば、核燃料、パージガスなどを封入することができる。 According to the tubular body of the present invention, the tubular member is made of a ceramic / ceramic composite material because the tubular member is made of a cylindrical braid made of ceramic fibers and a matrix covering the braided body. It has strength and heat resistance and can be used in harsh environments. Moreover, since it has the 1st end plug inserted in the 1st end part of the cylinder member, and the 2nd end plug inserted in the 2nd end part of the cylinder member, a tubular body is sealed. A tube or the like can be connected to the first end plug or the second end plug, and a tubular body having an airtight structure can be obtained. Further, since the braided body has a narrowed portion where the distal end side of the cylindrical member is narrowed along the outer surface of the first end plug and / or the second end plug, the first end plug or the second end plug A structure in which the end plug does not come off from the cylindrical member can be taken, and the connection reliability between the first end plug or the second end plug and the cylindrical member can be improved. Moreover, since the ceramic matrix is joined to the first end plug and the second end plug, airtightness between the cylindrical member and the first end plug and the second end plug can be secured. Furthermore, since the second end plug has a through-hole, it can be closed and sealed after sealing solid, liquid, gas, etc. inside the tubular body, for example, nuclear fuel, purge gas, etc. Can be encapsulated.
本発明の管状体について説明する。
本発明の管状体は、例えば円筒形状の筒部材を有する。筒部材は、例えばSiC繊維等のセラミック繊維からなる筒状の組紐体と、組紐体を覆う例えばSiC等のセラミックマトリックスとを有する。
The tubular body of the present invention will be described.
The tubular body of the present invention has, for example, a cylindrical tube member. The cylindrical member has a cylindrical braided body made of ceramic fibers such as SiC fibers, and a ceramic matrix such as SiC covering the braided bodies.
組紐体は、長手方向に沿って中空部を有し、一方の端部である第一端部および他方の端部である第二端部において開口している。組紐体の第一端部は、長手方向外側に向かって縮径する円錐台形状のテーパ面で形成される狭窄部を有する。また、組紐体の第二端部は、長手方向外側に向かって一旦拡径する第一のテーパと、第一のテーパに連続し中空部と同心円状の平行部と、平行部に連続して縮径する第二のテーパを有する。従って、第二端部は、中央部が膨らんだ樽形状を呈している。 The braided body has a hollow portion along the longitudinal direction, and is open at a first end that is one end and a second end that is the other end. The first end portion of the braided body has a constricted portion formed of a truncated cone-shaped tapered surface that decreases in diameter toward the outside in the longitudinal direction. In addition, the second end of the braided body is continuous with the first taper that is once expanded in the longitudinal direction, the first taper, the concentric parallel part with the hollow part, and the parallel part. A second taper having a reduced diameter is provided. Therefore, the second end portion has a barrel shape in which the central portion is swollen.
筒部材は、このように形成された組紐体をセラミックマトリックスにより覆って形成されているので、筒部材の長手方向両端部は、組紐体の第一端部および第二端部と同様の形状をしている。 Since the tubular member is formed by covering the braided body thus formed with a ceramic matrix, both longitudinal ends of the tubular member have the same shape as the first end and the second end of the braided body. doing.
筒部材の第一端部には、第一の端栓が挿入されている。
第一端部は長手方向外側に向かって縮径する狭窄部を有するので、第一の端栓の先端部は狭窄部に対応した形状となっている。すなわち、第一の端栓の先端には、狭窄部のテーパ面に沿ったテーパ面を有する。また、第一の端栓の内側端部(先端部と反対側端部)には、先端部側に凹んだ凹部が設けられている。第一の端栓は、セラミックマトリックスと接合している。
なお、第一の端栓は、SiC、Ti3SiC2、Mo、W、ジルカロイまたはFeCrAlのいずれかからなることが望ましい。
A first end plug is inserted into the first end of the cylindrical member.
Since the first end portion has a stenosis portion whose diameter decreases toward the outside in the longitudinal direction, the tip end portion of the first end plug has a shape corresponding to the stenosis portion. That is, the tip of the first end plug has a tapered surface along the tapered surface of the narrowed portion. Moreover, the recessed part dented in the front-end | tip part side is provided in the inner side edge part (end part on the opposite side to a front-end | tip part) of a 1st end plug. The first end plug is joined to the ceramic matrix.
The first end plug is preferably made of any one of SiC, Ti 3 SiC 2 , Mo, W, Zircaloy, or FeCrAl.
筒部材の第二端部には、第二の端栓が挿入されている。
第二端部は中央部が膨らんだ樽形状を呈しており、第二の端栓は第二端部に対応した樽形状となっている。すなわち、第二の端栓は、組紐体の第二端部の第一のテーパに沿った第一のテーパ面と、組紐体の平行部に沿った平行部と、組紐体の第二のテーパに沿った第二のテーパ面を有する。そして、第二の端栓は、中央部を貫通する貫通孔を有する。貫通孔の内面の長手方向中央側端部(エッジ)は、筒部材の第一のテーパに接している。ここでは、エッジは、筒部材の第一のテーパと中空部の内面との接合点に一致しており、中空部と貫通孔とは、スムーズに連続している。なお、第二の端栓は、セラミックマトリックスと接合している。
なお、第二の端栓は、SiC、Ti3SiC2、Mo、W、ジルカロイまたはFeCrAlのいずれかからなることが望ましい。
A second end plug is inserted into the second end of the cylindrical member.
The second end portion has a barrel shape in which the central portion swells, and the second end plug has a barrel shape corresponding to the second end portion. That is, the second end plug includes a first tapered surface along the first taper of the second end of the braided body, a parallel part along the parallel part of the braided body, and a second taper of the braided body. Having a second tapered surface. And a 2nd end plug has a through-hole which penetrates a center part. The longitudinal direction center side edge (edge) of the inner surface of the through hole is in contact with the first taper of the cylindrical member. Here, the edge coincides with the joint point between the first taper of the cylindrical member and the inner surface of the hollow portion, and the hollow portion and the through hole are smoothly continuous. The second end plug is bonded to the ceramic matrix.
The second end plug is preferably made of any one of SiC, Ti 3 SiC 2 , Mo, W, Zircaloy, or FeCrAl.
第二の端栓の貫通孔には、第三の端栓が取り付けられる。第三の端栓は着脱可能であり、且つ、貫通孔に取り付けられて筒部材の中空部を密閉することができる。
なお、第三の端栓は、SiC、Ti3SiC2、Mo、W、ジルカロイまたはFeCrAlのいずれかからなることが望ましい。
A third end plug is attached to the through hole of the second end plug. The third end plug is detachable and attached to the through hole to seal the hollow portion of the cylindrical member.
The third end plug is preferably made of any one of SiC, Ti 3 SiC 2 , Mo, W, Zircaloy, or FeCrAl.
このような筒部材は、原子炉用の被覆管として用いることができる。 Such a cylindrical member can be used as a cladding tube for a nuclear reactor.
次に、本発明の管状体の製造方法について説明する。
管状体の製造方法は、マンドレル準備工程と、ブレーディング工程と、マトリックス形成工程と、マンドレル抜取り工程とを有する。
マンドレル準備工程では、マンドレルの第一端部側に第一の端栓を組み合わせる。このとき、マンドレルの第一端部側の端面に、第一の端栓に設けられている凹部に嵌合する凸部を設けておき、凸部を凹部に嵌合させて組み合わせる。さらに、マンドレルの第二端部側に第二の端栓を組み合わせる。このとき、第二の端栓の貫通孔にマンドレルの第二端部側を挿入してマンドレル組立体を作製する。
Next, the manufacturing method of the tubular body of this invention is demonstrated.
The manufacturing method of a tubular body has a mandrel preparation process, a braiding process, a matrix formation process, and a mandrel extraction process.
In the mandrel preparation step, a first end plug is combined with the first end of the mandrel. At this time, a convex portion that fits into the concave portion provided in the first end plug is provided on the end surface on the first end portion side of the mandrel, and the convex portion is fitted into the concave portion and combined. Further, a second end plug is combined with the second end side of the mandrel. At this time, the mandrel assembly is manufactured by inserting the second end side of the mandrel into the through hole of the second end plug.
ブレーディング工程では、組紐体形成装置を用いてマンドレル組立体の表面にセラミック繊維を製織して組紐体を形成する。組紐体形成装置では、水平な円盤上を走行する複数のボビンから組糸(セラミック繊維)をマンドレル組立体上に交絡させて配列させると同時に、円盤の中心孔を通過するタテ糸(セラミック繊維)をマンドレル組立体の軸心方向に沿うように配列させて、三軸織りの組紐体を形成する。
なお、マンドレル組立体の周面に糸状のセラミック繊維を編み込むようにして組紐体を形成したが、予めセラミック繊維を筒状に編み込んだものをマンドレル組立体に被せて組紐体を形成することも可能である。
In the braiding process, the braided body is formed by weaving ceramic fibers on the surface of the mandrel assembly using the braided body forming apparatus. In a braided body forming device, braided yarns (ceramic fibers) are entangled and arranged on a mandrel assembly from a plurality of bobbins that run on a horizontal disc, and at the same time, warp yarns (ceramic fibers) that pass through the center hole of the disc Are arranged along the axial direction of the mandrel assembly to form a triaxial weave braid.
Although the braided body is formed by weaving thread-like ceramic fibers on the peripheral surface of the mandrel assembly, it is also possible to form a braided body by covering the mandrel assembly with ceramic fibers previously knitted into a cylindrical shape. is there.
マトリックス形成工程では、組紐体のセラミック繊維間にセラミックマトリックスを形成して筒部材を形成する。
そして、マンドレル抜取り工程では、セラミックマトリックスを形成した筒部材から、第一の端栓および第二の端栓を残してマンドレルを抜き取る。さらに筒部材の両端の不要部分を適宜カットする。
以上の工程により、管状体が製造される。管状体は、原子炉用の被覆管として用いられる。
In the matrix forming step, a ceramic matrix is formed between the ceramic fibers of the braided body to form a cylindrical member.
In the mandrel extraction step, the mandrel is extracted from the cylindrical member on which the ceramic matrix is formed, leaving the first end plug and the second end plug. Further, unnecessary portions at both ends of the cylindrical member are appropriately cut.
A tubular body is manufactured by the above process. The tubular body is used as a cladding tube for a nuclear reactor.
以下、発明を実施するための形態を説明する。
図1(A)に示すように、本実施形態の管状体10は、例えば円筒形状の筒部材20を有する。図1(B)および図1(C)に示すように、筒部材20は、例えばSiC繊維等のセラミック繊維からなる筒状の組紐体21と、組紐体21を覆う例えばSiC等のセラミックマトリックス22とを有する。
Hereinafter, modes for carrying out the invention will be described.
As shown in FIG. 1 (A), the tubular body 10 of the present embodiment includes, for example, a cylindrical tube member 20. As shown in FIGS. 1B and 1C, the cylindrical member 20 includes a cylindrical braid body 21 made of ceramic fibers such as SiC fibers, and a ceramic matrix 22 such as SiC covering the braid bodies 21. And have.
組紐体21は、長手方向に沿って中空部211を有し、一方の端部(図1(A)において右端)である第一端部23および他方の端部(図1(A)において左端)である第二端部24において開口している。組紐体21の第一端部23は、長手方向外側に向かって縮径する円錐台形状のテーパ面251で形成される狭窄部25を有する。また、組紐体21の第二端部24は、長手方向外側に向かって一旦拡径する第一のテーパ241と、第一のテーパ241に連続し中空部211と同心円状の平行部242と、平行部242に連続して縮径する第二のテーパ243を有する。従って、第二端部24は、中央部が膨らんだ樽形状を呈している。 The braided body 21 has a hollow portion 211 along the longitudinal direction. The first end portion 23 is one end portion (the right end in FIG. 1A) and the other end portion (the left end in FIG. 1A). The second end 24 is open. The first end portion 23 of the braided body 21 has a constricted portion 25 formed by a truncated cone-shaped tapered surface 251 whose diameter decreases toward the outside in the longitudinal direction. Further, the second end portion 24 of the braided body 21 has a first taper 241 that is once expanded in diameter in the longitudinal direction, a parallel portion 242 that is continuous with the first taper 241 and is concentric with the hollow portion 211, A second taper 243 that continuously reduces the diameter of the parallel portion 242 is provided. Therefore, the 2nd end part 24 is exhibiting the barrel shape which the center part swelled.
筒部材20は、このように形成された組紐体21をセラミックマトリックス22により覆って形成されているので、筒部材20の長手方向両端部は、組紐体21の第一端部23および第二端部24と同様の形状をしている。
なお、以後の説明においては、組紐体21の第一端部23および第二端部24の表示を、筒部材20の第一端部23および第二端部24と共通して使用することとする。また、組紐体21の狭窄部25の表示も、筒部材20の狭窄部25と共通して使用することとする。
Since the tubular member 20 is formed by covering the braided body 21 formed in this way with the ceramic matrix 22, both longitudinal ends of the tubular member 20 are connected to the first end 23 and the second end of the braided body 21. The shape is the same as that of the portion 24.
In the following description, the indication of the first end 23 and the second end 24 of the braided body 21 is used in common with the first end 23 and the second end 24 of the tubular member 20. To do. In addition, the display of the narrowed portion 25 of the braided body 21 is also used in common with the narrowed portion 25 of the tubular member 20.
図1(C)に示すように、筒部材20の第一端部23には、第一の端栓31が挿入されている。
第一端部23は長手方向外側に向かって縮径する狭窄部25を有するので、第一の端栓31の先端部は狭窄部25に対応した形状となっている。すなわち、第一の端栓31の先端には、狭窄部25のテーパ面251に沿ったテーパ面311を有する。また、第一の端栓31の内側端部(先端部と反対側端部)には、先端部側に凹んだ凹部312が設けられている。第一の端栓31は、セラミックマトリックス22と接合している。
なお、第一の端栓31は、SiC、Ti3SiC2、Mo、W、ジルカロイまたはFeCrAlのいずれかからなることが望ましい。
As shown in FIG. 1C, a first end plug 31 is inserted into the first end portion 23 of the cylindrical member 20.
Since the first end portion 23 has a constricted portion 25 whose diameter decreases toward the outside in the longitudinal direction, the distal end portion of the first end plug 31 has a shape corresponding to the constricted portion 25. That is, the tip of the first end plug 31 has a tapered surface 311 along the tapered surface 251 of the narrowed portion 25. In addition, a concave portion 312 that is recessed toward the distal end portion side is provided on the inner end portion (end portion opposite to the distal end portion) of the first end plug 31. The first end plug 31 is joined to the ceramic matrix 22.
The first end plug 31 is preferably made of any one of SiC, Ti 3 SiC 2 , Mo, W, Zircaloy, or FeCrAl.
図1(B)に示すように、筒部材20の第二端部24には、第二の端栓32が挿入されている。
第二端部24は中央部が膨らんだ樽形状を呈しており、第二の端栓32は第二端部24に対応した樽形状となっている。すなわち、第二の端栓32は、組紐体21の第二端部24の第一のテーパ241に沿った第一のテーパ面321と、組紐体21の平行部242に沿った平行部322と、組紐体21の第二のテーパ243に沿った第二のテーパ面323を有する。そして、第二の端栓32は、中央部を貫通する貫通孔324を有する。貫通孔324の内面の長手方向中央側端部(エッジ325)は、筒部材20の第一のテーパ241に接している。ここでは、エッジ325は、筒部材20の第一のテーパ241と中空部211の内面212との接合点に一致しており、中空部211と貫通孔324とは、スムーズに連続している。なお、第二の端栓32は、セラミックマトリックス22と接合している。
なお、第二の端栓32は、SiC、Ti3SiC2、Mo、W、ジルカロイまたはFeCrAlのいずれかからなることが望ましい。
As shown in FIG. 1B, a second end plug 32 is inserted into the second end portion 24 of the cylindrical member 20.
The second end portion 24 has a barrel shape in which the central portion swells, and the second end plug 32 has a barrel shape corresponding to the second end portion 24. That is, the second end plug 32 includes a first tapered surface 321 along the first taper 241 of the second end 24 of the braided body 21, and a parallel part 322 along the parallel part 242 of the braided body 21. The second taper surface 323 extends along the second taper 243 of the braid body 21. And the 2nd end plug 32 has the through-hole 324 which penetrates a center part. A longitudinal center side end (edge 325) of the inner surface of the through hole 324 is in contact with the first taper 241 of the cylindrical member 20. Here, the edge 325 coincides with the joint point between the first taper 241 of the cylindrical member 20 and the inner surface 212 of the hollow portion 211, and the hollow portion 211 and the through hole 324 are smoothly continuous. The second end plug 32 is bonded to the ceramic matrix 22.
The second end plug 32 is preferably made of any one of SiC, Ti 3 SiC 2 , Mo, W, Zircaloy, or FeCrAl.
第二の端栓32の貫通孔324には、第三の端栓33が取り付けられる。第三の端栓33は着脱可能であり、且つ、貫通孔324に取り付けられて筒部材20の中空部211を密閉することができる。
なお、第三の端栓33は、SiC、Ti3SiC2、Mo、W、ジルカロイまたはFeCrAlのいずれかからなることが望ましい。
A third end plug 33 is attached to the through hole 324 of the second end plug 32. The third end plug 33 is detachable and can be attached to the through hole 324 to seal the hollow portion 211 of the cylindrical member 20.
The third end plug 33 is preferably made of any one of SiC, Ti 3 SiC 2 , Mo, W, Zircaloy, or FeCrAl.
このような筒部材20は、原子炉用の被覆管として用いることができる。 Such a cylindrical member 20 can be used as a cladding tube for a nuclear reactor.
次に、本実施形態の管状体10の製造方法について説明する。
図2に示すように、管状体10の製造方法は、マンドレル準備工程S1と、ブレーディング工程S2と、マトリックス形成工程S3と、マンドレル抜取り工程S4とを有する。
図3(A)および図3(B)に示すように、マンドレル準備工程S1では、マンドレル41の第一端部23側に第一の端栓31を組み合わせる。このとき、マンドレル41の第一端部23側の端面に、第一の端栓31に設けられている凹部312に嵌合する凸部42を設けておき、凸部42を凹部312に嵌合させて組み合わせる。さらに、マンドレル41の第二端部24側に第二の端栓32を組み合わせる。このとき、第二の端栓32の貫通孔324にマンドレル41の第二端部24側を挿入してマンドレル組立体43を作製する。
Next, the manufacturing method of the tubular body 10 of this embodiment is demonstrated.
As shown in FIG. 2, the method for manufacturing the tubular body 10 includes a mandrel preparation step S1, a braiding step S2, a matrix formation step S3, and a mandrel extraction step S4.
As shown in FIGS. 3A and 3B, in the mandrel preparation step S <b> 1, the first end plug 31 is combined on the first end portion 23 side of the mandrel 41. At this time, a convex portion 42 that fits into the concave portion 312 provided in the first end plug 31 is provided on the end surface of the mandrel 41 on the first end portion 23 side, and the convex portion 42 is fitted into the concave portion 312. Let them combine. Furthermore, the second end plug 32 is combined with the second end 24 side of the mandrel 41. At this time, the mandrel assembly 43 is manufactured by inserting the second end 24 side of the mandrel 41 into the through hole 324 of the second end plug 32.
図4(A)に示すように、ブレーディング工程S2では、マンドレル組立体43の表面にセラミック繊維44を製織して組紐体21を形成する。図4(B)には、組紐体21を形成する組紐体形成装置45の一例が示されている。この組紐体形成装置45では、水平な円盤46上を走行する複数のボビン47から組糸441(セラミック繊維44)をマンドレル組立体43上に交絡させて配列させると同時に、円盤46の中心孔461を通過するタテ糸442(セラミック繊維44)をマンドレル組立体43の軸心方向に沿うように配列させて、三軸織りの組紐体21(図4(C)参照)を形成する。
なお、図4においては、マンドレル組立体43の周面に糸状のセラミック繊維44を編み込むようにして組紐体21を形成したが、予めセラミック繊維を筒状に編み込んだものをマンドレル組立体43に被せて組紐体21を形成することも可能である。
As shown in FIG. 4A, in the braiding step S2, the braided body 21 is formed by weaving ceramic fibers 44 on the surface of the mandrel assembly 43. FIG. 4B shows an example of a braid body forming apparatus 45 that forms the braid body 21. In this braided body forming apparatus 45, braided yarns 441 (ceramic fibers 44) are entangled and arranged on a mandrel assembly 43 from a plurality of bobbins 47 running on a horizontal disk 46, and at the same time, a central hole 461 of the disk 46. The warp yarns 442 (ceramic fibers 44) passing through are arranged along the axial direction of the mandrel assembly 43 to form a triaxial weave braid 21 (see FIG. 4C).
In FIG. 4, the braided body 21 is formed by weaving the thread-like ceramic fibers 44 on the peripheral surface of the mandrel assembly 43, but the mandrel assembly 43 is covered with a braided ceramic fiber in advance. It is also possible to form the braided body 21.
図5に示すように、マトリックス形成工程S3では、組紐体21のセラミック繊維44間にセラミックマトリックス22を形成して筒部材20を形成する。
そして、図6に示すように、マンドレル抜取り工程S4では、セラミックマトリックス22を形成した筒部材20から、第一の端栓31および第二の端栓32を残してマンドレル41を抜き取る。さらに筒部材の両端の不要部分を適宜カットする。
以上の工程により、管状体10が製造される。管状体10は、原子炉用の被覆管として用いられる。
As shown in FIG. 5, in the matrix forming step S <b> 3, the cylindrical matrix 20 is formed by forming the ceramic matrix 22 between the ceramic fibers 44 of the braided body 21.
As shown in FIG. 6, in the mandrel extraction step S <b> 4, the mandrel 41 is extracted from the cylindrical member 20 on which the ceramic matrix 22 is formed, leaving the first end plug 31 and the second end plug 32. Further, unnecessary portions at both ends of the cylindrical member are appropriately cut.
The tubular body 10 is manufactured by the above process. The tubular body 10 is used as a cladding tube for a nuclear reactor.
次に、本実施形態の管状体10の作用・効果について説明する。
本実施形態の管状体10によれば、セラミック繊維44からなる筒状の組紐体21と、組紐体21を覆うセラミックマトリックス22とからなる筒部材20を有している。筒部材20は、セラミック/セラミック複合材であり、高い強度と耐熱性を有するので、過酷な環境下でも使用することができる。
また、筒部材20の第一端部23に挿入された第一の端栓31と、筒部材20の第二端部24に挿入された第二の端栓32とを有しているので、管状体10を密閉したり、第一の端栓31または第二の端栓32に管などを接続したりして使用することができ、気密構造を有する管状体10を得ることができる。
Next, operations and effects of the tubular body 10 of the present embodiment will be described.
According to the tubular body 10 of this embodiment, it has the cylindrical member 20 which consists of the cylindrical braid body 21 which consists of ceramic fibers 44, and the ceramic matrix 22 which covers the braid body 21. FIG. Since the cylindrical member 20 is a ceramic / ceramic composite material and has high strength and heat resistance, it can be used even in harsh environments.
Moreover, since it has the 1st end plug 31 inserted in the 1st end part 23 of the cylinder member 20, and the 2nd end plug 32 inserted in the 2nd end part 24 of the cylinder member 20, The tubular body 10 can be sealed or used by connecting a tube or the like to the first end plug 31 or the second end plug 32, and the tubular body 10 having an airtight structure can be obtained.
また、組紐体21は、第一の端栓31の外表面に沿って筒部材20の末端側が狭窄した狭窄部25を有しているので、筒部材20の内圧が高まっても第一の端栓31が筒部材20から抜けない構造をとることができ、第一の端栓31と筒部材20との接続信頼性を高めることができる。
また、セラミックマトリックス22は第一の端栓31および第二の端栓32と接合しているので、筒部材20と第一の端栓31および第二の端栓32との間の気密性を確保することができる。
さらに、第二の端栓32に、貫通孔324を有しているので、管状体10の内部に固体、液体、ガスなどを封入した後、閉鎖し、密閉することができる。例えば、核燃料、パージガスなどを封入することができる。
Further, the braided body 21 has the narrowed portion 25 in which the distal end side of the cylindrical member 20 is narrowed along the outer surface of the first end plug 31, so that even if the internal pressure of the cylindrical member 20 increases, the first end A structure in which the plug 31 does not come off from the cylindrical member 20 can be taken, and the connection reliability between the first end plug 31 and the cylindrical member 20 can be improved.
Further, since the ceramic matrix 22 is joined to the first end plug 31 and the second end plug 32, the airtightness between the cylindrical member 20 and the first end plug 31 and the second end plug 32 is improved. Can be secured.
Furthermore, since the second end plug 32 has the through-hole 324, after the solid, liquid, gas or the like is sealed inside the tubular body 10, it can be closed and sealed. For example, nuclear fuel, purge gas, etc. can be enclosed.
本実施形態の管状体10によれば、第一の端栓31と筒部材20の狭窄部25とは、テーパ面251で接しているので、筒部材20を構成するセラミック繊維44にかかる曲げ応力を緩和する。さらに、テーパ面251で接するので、第一の端栓31と筒部材20との接する面積を大きく取ることができ、接続信頼性を高めることができる。 According to the tubular body 10 of the present embodiment, the first end plug 31 and the narrowed portion 25 of the cylindrical member 20 are in contact with each other at the tapered surface 251, so that the bending stress applied to the ceramic fibers 44 constituting the cylindrical member 20. To ease. Furthermore, since it contacts with the taper surface 251, the contact area of the 1st end plug 31 and the cylinder member 20 can be taken large, and connection reliability can be improved.
本実施形態の管状体10によれば、第一の端栓31および第二の端栓32は、SiC、Ti3SiC2、Mo、W、ジルカロイまたはFeCrAlのいずれかからなる。これらの素材は、高い耐熱性を有するとともに、高強度、耐食性を有しているので、管状体10の第一の端栓31または第二の端栓32として好適に利用することができる。SiCまたはTi3SiC2は、セラミックであるので特に高い耐熱性を有するとともに、高強度、耐食性を有しているので、好適に利用することができる。Mo、W、ジルカロイまたはFeCrAlは、高い耐熱性を有するとともに、高強度、耐食性を有する金属であるとともに容易に溶接、ロウ付けすることができ、好適に利用することができる。 According to the tubular body 10 of the present embodiment, the first end plug 31 and the second end plug 32 are made of any one of SiC, Ti 3 SiC 2 , Mo, W, Zircaloy, or FeCrAl. Since these materials have high heat resistance and high strength and corrosion resistance, they can be suitably used as the first end plug 31 or the second end plug 32 of the tubular body 10. Since SiC or Ti 3 SiC 2 is a ceramic, it has particularly high heat resistance, and has high strength and corrosion resistance, so that it can be suitably used. Mo, W, Zircaloy or FeCrAl is a metal having high heat resistance, high strength and corrosion resistance, and can be easily welded and brazed, and can be suitably used.
本実施形態の管状体10によれば、セラミック繊維44は、SiC繊維である。SiC繊維は、高い耐熱性を有するとともに、高強度、耐食性を有するセラミック繊維44であるので好適に利用することができる。 According to the tubular body 10 of the present embodiment, the ceramic fiber 44 is a SiC fiber. Since the SiC fiber is a ceramic fiber 44 having high heat resistance and high strength and corrosion resistance, it can be suitably used.
本実施形態の管状体10によれば、セラミックマトリックス22は、SiCである。SiCは、高い耐熱性を有するとともに、高強度、耐食性を有するセラミック繊維44であるので好適に利用することができる。 According to the tubular body 10 of the present embodiment, the ceramic matrix 22 is SiC. Since SiC is a ceramic fiber 44 having high heat resistance, high strength and corrosion resistance, it can be suitably used.
本実施形態の管状体10によれば、第一の端栓31が、筒部材20の開口端側が面取りされた円柱形状であるので、筒部材20は第一の端栓31の面取りの部分まで筒部材20と同じ内径で構成することができる。このため、応力集中の起こりやすい屈曲部を管状体10の中空部211に接しないようにすることができ、高強度の管状体10を得ることができる。 According to the tubular body 10 of the present embodiment, the first end plug 31 has a cylindrical shape in which the opening end side of the cylindrical member 20 is chamfered, so that the cylindrical member 20 extends to the chamfered portion of the first end plug 31. It can be configured with the same inner diameter as the cylindrical member 20. For this reason, it is possible to prevent the bent portion where stress concentration easily occurs from coming into contact with the hollow portion 211 of the tubular body 10, and to obtain the high-strength tubular body 10.
本実施形態の管状体10によれば、第二の端栓32は、両側にテーパ面251を有し中央部が膨らんだ樽形状であるので、両側に第一のテーパ241および第二のテーパ243を有する。このため、内圧または外圧のいずれが第二の端栓32にかかってもより強固に結合することができ、筒部材20から抜けない構造をとることができるので、第二の端栓32と筒部材20との接続信頼性を高めることができる。 According to the tubular body 10 of the present embodiment, the second end plug 32 has a barrel shape with tapered surfaces 251 on both sides and an inflated central portion, so the first taper 241 and the second taper on both sides. 243. For this reason, even if any of the internal pressure and the external pressure is applied to the second end plug 32, the second end plug 32 and the cylinder can be more firmly coupled and can be structured so as not to come off the cylinder member 20. Connection reliability with the member 20 can be improved.
本実施形態の管状体10によれば、第二の端栓32は、貫通孔324の内面と筒部材20の中央側のテーパ面251とが接するエッジ325を有するとともに、筒部材20は、エッジ325に接する構造であるので、貫通孔324の内径と、筒部材20の内径とをほぼ同一にすることができる。これにより、固体を挿入する際に、貫通孔324との干渉をなくすことができる。例えば、筒部材20に挿入できる最大サイズの固体を貫通孔324の大きさの影響なく、挿入することができる。これは、核燃料ペレットを挿入する際に好都合である。 According to the tubular body 10 of the present embodiment, the second end plug 32 has the edge 325 where the inner surface of the through hole 324 and the tapered surface 251 on the center side of the cylindrical member 20 are in contact with each other, and the cylindrical member 20 Since the structure is in contact with 325, the inner diameter of the through hole 324 and the inner diameter of the cylindrical member 20 can be made substantially the same. Thereby, when inserting solid, interference with the through-hole 324 can be eliminated. For example, the maximum size solid that can be inserted into the cylindrical member 20 can be inserted without being affected by the size of the through hole 324. This is advantageous when inserting nuclear fuel pellets.
本実施形態の管状体10によれば、貫通孔324に第三の端栓33が挿入されているので、互いに高い寸法精度で勘合させることができ、高い気密性を確保することができる。 According to the tubular body 10 of the present embodiment, since the third end plug 33 is inserted into the through hole 324, they can be fitted with each other with high dimensional accuracy, and high airtightness can be ensured.
本実施形態の被覆管は、管状体10を用いている。従って、セラミック繊維44からなる筒状の組紐体21と、組紐体21を覆うセラミックマトリックス22からなる筒部材20と、筒部材20の第一端部23に挿入された第一の端栓31と、筒部材20の第二端部24に挿入された第二の端栓32と、を有する。組紐体21は、第一の端栓31の外表面に沿って筒部材20の末端側が狭窄した狭窄部25を有するとともに、第二の端栓32は樽形状を呈している。また、セラミックマトリックス22は第一の端栓31および第二の端栓32と接合している。このため、高い気密性を有するとともに、高い耐熱性、高強度、耐食性を備え、原子炉用の被覆管として好適に利用することができる。 A tubular body 10 is used for the cladding tube of this embodiment. Accordingly, the tubular braid body 21 made of the ceramic fiber 44, the tubular member 20 made of the ceramic matrix 22 covering the braid body 21, and the first end plug 31 inserted into the first end portion 23 of the tubular member 20; And a second end plug 32 inserted into the second end 24 of the cylindrical member 20. The braided body 21 has a narrowed portion 25 in which the distal end side of the cylindrical member 20 is narrowed along the outer surface of the first end plug 31, and the second end plug 32 has a barrel shape. The ceramic matrix 22 is joined to the first end plug 31 and the second end plug 32. For this reason, while having high airtightness, it has high heat resistance, high strength, and corrosion resistance, and can be suitably used as a cladding tube for a nuclear reactor.
本実施形態の管状体10の製造方法によれば、マンドレル準備工程S1を有している。マンドレル準備工程S1では、マンドレル41の第一端部23に第一の端栓31を組み合わせ、貫通孔324を有する第二の端栓32にマンドレル41の第二端部24を挿入して、マンドレル組立体43を準備する。このため、管状体10の両端に第一の端栓31および第二の端栓32を正確に配置することができる。
また、マンドレル組立体43の表面にセラミック繊維44を製織して組紐体21を形成するブレーディング工程S2を有しているので、第一の端栓31から第二の端栓32に及ぶ筒部材20を寸法精度よく形成することができる。
According to the manufacturing method of the tubular body 10 of this embodiment, it has mandrel preparation process S1. In the mandrel preparation step S1, the first end plug 31 is combined with the first end portion 23 of the mandrel 41, the second end portion 24 of the mandrel 41 is inserted into the second end plug 32 having the through hole 324, and the mandrel An assembly 43 is prepared. For this reason, the first end plug 31 and the second end plug 32 can be accurately arranged at both ends of the tubular body 10.
Moreover, since it has the braiding process S2 which weaves the ceramic fiber 44 on the surface of the mandrel assembly 43 and forms the braided body 21, the cylindrical member extending from the first end plug 31 to the second end plug 32 20 can be formed with high dimensional accuracy.
さらに、組紐体21のセラミック繊維44間にセラミックマトリックス22を形成して筒部材20を形成するマトリックス形成工程S3を有しているので、強度の高いセラミック繊維強化セラミック複合材を得ることができる。
マトリックス形成工程S3は、どのようなプロセスでもよく特に限定されない。
マトリックス形成工程では、セラミック前駆体を液中に浸漬し、セラミック前駆体を焼成してセラミックマトリックス22を形成する前駆体法を用いることができる。またマトリックス形成工程では、CVD炉中で、原料ガスを導入してCVD被膜を形成するCVD法を用いることができる。さらに、CVD法、前駆体法を組み合わせて用いることもできる。
Furthermore, since it has the matrix formation process S3 which forms the cylindrical member 20 by forming the ceramic matrix 22 between the ceramic fibers 44 of the braided body 21, a ceramic fiber reinforced ceramic composite material having high strength can be obtained.
The matrix forming step S3 may be any process and is not particularly limited.
In the matrix formation step, a precursor method in which the ceramic precursor is immersed in a liquid and the ceramic precursor is fired to form the ceramic matrix 22 can be used. In the matrix forming step, a CVD method in which a source gas is introduced to form a CVD film in a CVD furnace can be used. Furthermore, a CVD method and a precursor method can be used in combination.
また、筒部材20から第一の端栓31および第二の端栓32を残してマンドレル41を抜き取るマンドレル抜取り工程S4を有しているので、管状体10の内部に固体、液体、ガスなどを封入した後、閉鎖し、密閉構造を形成することができる。なお、第二の端栓32は貫通孔324を有しているので、マンドレル41を容易に抜き取ることができる。
筒部材20は、第一端部23に第一の端栓31の外表面に沿って狭窄部25を有するので、マンドレル41を第二端部24側に引き抜くことができる。
Further, since the mandrel extraction step S4 for extracting the mandrel 41 from the cylindrical member 20 while leaving the first end plug 31 and the second end plug 32 is provided, solids, liquids, gases, and the like are placed inside the tubular body 10. After encapsulating, it can be closed to form a sealed structure. In addition, since the 2nd end plug 32 has the through-hole 324, the mandrel 41 can be extracted easily.
Since the cylindrical member 20 has the narrowed portion 25 along the outer surface of the first end plug 31 at the first end portion 23, the mandrel 41 can be pulled out toward the second end portion 24 side.
また、こうして得られた管状体10は、セラミック繊維44からなる筒状の組紐体21と、組紐体21を覆うセラミックマトリックス22とからなる筒部材20を有しているので、筒部材20は、セラミック/セラミック複合材であり、高い強度と耐熱性を有し、過酷な環境下でも使用することができる。
また、筒部材20の第一端部23に挿入された第一の端栓31と、筒部材20の第二端部24に挿入された第二の端栓32とを有しているので、管状体10を密閉したり、第一の端栓31または第二の端栓32に管などを接続したりして使用することができ、気密構造を有する管状体10を得ることができる。
Moreover, since the tubular body 10 obtained in this way has the cylindrical braided body 21 made of the ceramic fibers 44 and the cylindrical member 20 made of the ceramic matrix 22 covering the braided body 21, the tubular member 20 is It is a ceramic / ceramic composite, has high strength and heat resistance, and can be used in harsh environments.
Moreover, since it has the 1st end plug 31 inserted in the 1st end part 23 of the cylinder member 20, and the 2nd end plug 32 inserted in the 2nd end part 24 of the cylinder member 20, The tubular body 10 can be sealed or used by connecting a tube or the like to the first end plug 31 or the second end plug 32, and the tubular body 10 having an airtight structure can be obtained.
また、組紐体21は、第一の端栓31の外表面に沿って筒部材20の末端側が狭窄した狭窄部25を有しているので、第一の端栓31が筒部材20から抜けない構造をとることができ、第一の端栓31と筒部材20との接続信頼性を高めることができる。
また、第二の端栓32は、両側にテーパ面251を有し中央部が膨らんだ樽形状であるので、両側に第一のテーパ241および第二のテーパ243を有する。このため、内圧または外圧のいずれが第二の端栓32にかかってもより強固に結合することができ、筒部材20から抜けない構造をとることができるので、第二の端栓32と筒部材20との接続信頼性を高めることができる。
また、セラミックマトリックス22は第一の端栓31および第二の端栓32と接合しているので、筒部材20と第一の端栓31および第二の端栓32との間の気密性を確保することができる。
さらに、第二の端栓32に、貫通孔324を有しているので、管状体10の内部に固体、液体、ガスなどを封入した後、閉鎖し、密閉することができる。例えば、核燃料、パージガスなどを封入することができる。
Further, the braided body 21 has the narrowed portion 25 in which the distal end side of the cylindrical member 20 is narrowed along the outer surface of the first end plug 31, so that the first end plug 31 does not come out of the cylindrical member 20. A structure can be taken and the connection reliability of the 1st end plug 31 and the cylinder member 20 can be improved.
Moreover, since the 2nd end plug 32 is the barrel shape which has the taper surface 251 on both sides and the center part swelled, it has the 1st taper 241 and the 2nd taper 243 on both sides. For this reason, even if any of the internal pressure and the external pressure is applied to the second end plug 32, the second end plug 32 and the cylinder can be more firmly coupled and can be structured so as not to come off the cylinder member 20. Connection reliability with the member 20 can be improved.
Further, since the ceramic matrix 22 is joined to the first end plug 31 and the second end plug 32, the airtightness between the cylindrical member 20 and the first end plug 31 and the second end plug 32 is improved. Can be secured.
Furthermore, since the second end plug 32 has the through-hole 324, after the solid, liquid, gas or the like is sealed inside the tubular body 10, it can be closed and sealed. For example, nuclear fuel, purge gas, etc. can be enclosed.
なお、本発明の管状体10は、前述した実施形態に限定されるものでなく、適宜な変形,改良等が可能である。
例えば、本実施形態においては、管状体10の第一端部23に狭窄部25を設けたが、第二端部24に設けることもできる。さらに、第一端部23および第二端部24の両側に設けることも可能である。
The tubular body 10 of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and appropriate modifications and improvements can be made.
For example, in the present embodiment, the narrowed portion 25 is provided at the first end portion 23 of the tubular body 10, but may be provided at the second end portion 24. Further, it can be provided on both sides of the first end portion 23 and the second end portion 24.
また、第一の端栓31および第二の端栓32の形状も、前述の実施形態の形状に限定するものではない。
以下に、管状体10の第一端部23および第一の端栓31の変形例を示す。
図7(A)に示す管状体101では、第一端部23の形状は前述した実施形態と変わらないが、第一の端栓31Aの内側端面に凹部312(図1(C)参照)が設けられず平坦となっている。このようにしても、前述した実施形態の管状体10と同様の作用・効果を得ることができる。
Further, the shapes of the first end plug 31 and the second end plug 32 are not limited to the shapes of the above-described embodiments.
Below, the modification of the 1st end part 23 and the 1st end plug 31 of the tubular body 10 is shown.
In the tubular body 101 shown in FIG. 7A, the shape of the first end portion 23 is the same as that of the above-described embodiment, but a recess 312 (see FIG. 1C) is formed on the inner end surface of the first end plug 31A. It is not provided and is flat. Even if it does in this way, the effect | action and effect similar to the tubular body 10 of embodiment mentioned above can be acquired.
また、図7(B)に示す管状体102では、第一端部23Aの外周面に、外側に突出する拡径部231が設けられており、筒部材20の内面には凹部232が設けられている。前述した狭窄部25(図1(C)参照)は設けられていない。これに対応して、第一の端栓31Bには、凹部232に嵌合する凸部313が設けられている。このようにしても、前述した実施形態の管状体10と同様の作用・効果を得ることができるとともに、さらに、第一の端栓31Bを筒部材20の中心側へ押す力が作用しても、移動するのを防止できる。 Further, in the tubular body 102 shown in FIG. 7B, an enlarged diameter portion 231 that protrudes outward is provided on the outer peripheral surface of the first end portion 23 </ b> A, and a concave portion 232 is provided on the inner surface of the tubular member 20. ing. The narrowed portion 25 (see FIG. 1C) described above is not provided. Correspondingly, the first end plug 31B is provided with a convex portion 313 that fits into the concave portion 232. Even if it does in this way, while being able to acquire the effect | action and effect similar to the tubular body 10 of embodiment mentioned above, even if the force which pushes the 1st end plug 31B to the center side of the cylinder member 20 acts further. , Can be prevented from moving.
また、図7(C)に示す管状体103は前述した実施形態の管状体10と同様の形状をしているが、第一の端栓31Cの中心部に管状体103の内部と外部とを連通する連通孔314が設けられている。先端に突起421を有するマンドレル41を用いる場合に適する。
さらに、図7(D)に示す管状体104では、第一の端栓31Dの内面に、前述した凹部312(図1(C)参照)に代わって凸部315が設けられている。
The tubular body 103 shown in FIG. 7C has the same shape as the tubular body 10 of the above-described embodiment, but the inside and outside of the tubular body 103 are connected to the center of the first end plug 31C. A communication hole 314 that communicates is provided. This is suitable when a mandrel 41 having a protrusion 421 at the tip is used.
Further, in the tubular body 104 shown in FIG. 7D, a convex portion 315 is provided on the inner surface of the first end plug 31D in place of the concave portion 312 (see FIG. 1C).
次に、管状体10の第二端部24および第二の端栓32の変形例を示す。
図8(A)に示す管状体105では、第二の端栓32Aの貫通孔324の大きさが、筒部材20の中空部211(図1(B)参照)の内径に比べて小さい。この場合、第二の端栓32Aを製造する際に、第二の端栓32Aの厚さに相当する部分213に例えば可燃物や砂等を充填しておき、中心に貫通孔324の大きさに相当する棒部材34を挿入して第二の端栓32Aを製造することができる。第二の端栓32Aを製造した後、棒部材34を抜取り、可燃物や砂等を除去する。
Next, a modification of the second end 24 and the second end plug 32 of the tubular body 10 will be shown.
In the tubular body 105 shown in FIG. 8A, the size of the through hole 324 of the second end plug 32A is smaller than the inner diameter of the hollow portion 211 of the cylindrical member 20 (see FIG. 1B). In this case, when the second end plug 32A is manufactured, the portion 213 corresponding to the thickness of the second end plug 32A is filled with, for example, combustible material or sand, and the size of the through hole 324 is centered. It is possible to manufacture the second end plug 32A by inserting a bar member 34 corresponding to the above. After the second end plug 32A is manufactured, the bar member 34 is extracted, and combustible materials, sand, and the like are removed.
図8(B)に示す管状体106では、第二の端栓32Bの断面形状が、前述した実施形態における樽形状の第二の端栓32に比べて扁平である。 In the tubular body 106 shown in FIG. 8B, the cross-sectional shape of the second end plug 32B is flat compared to the barrel-shaped second end plug 32 in the above-described embodiment.
図8(C)に示す管状体107では、第二の端栓32Cの貫通孔324の内面に、ねじ部326が形成されている。ねじ部326は、図8(A)の棒部材34にねじ山を設けることにより設けることができる。あるいは、第二の端栓32Cの作成後にねじ部326を形成することも可能である。
これにより、他部材を容易に第二の端栓32Cに着脱することができる。
In the tubular body 107 shown in FIG. 8C, a threaded portion 326 is formed on the inner surface of the through hole 324 of the second end plug 32C. The threaded portion 326 can be provided by providing a thread on the rod member 34 of FIG. Alternatively, the threaded portion 326 can be formed after the second end plug 32C is formed.
Thereby, another member can be easily attached to and detached from the second end plug 32C.
本発明は、例えば核燃料を挿入して使用する被覆管として用いることができる管状体に適用可能である。 The present invention is applicable to a tubular body that can be used, for example, as a cladding tube to which nuclear fuel is inserted.
10 管状体
20 筒部材
21 組紐体
22 セラミックマトリックス
23 第一端部
24 第二端部
25 狭窄部
251 テーパ面
31 第一の端栓
32 第二の端栓
321 第一のテーパ面(テーパ面)
323 第二のテーパ面(テーパ面)
324 貫通孔
325 エッジ
33 第三の端栓
41 マンドレル
43 マンドレル組立体
44 セラミック繊維
S1 マンドレル準備工程
S2 ブレーディング工程
S3 マトリックス形成工程
S4 マンドレル抜取り工程
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Tubular body 20 Tubular member 21 Braided body 22 Ceramic matrix 23 1st end part 24 2nd end part 25 Constriction part 251 Tapered surface 31 1st end plug 32 2nd end plug 321 1st taper surface (taper surface)
323 Second taper surface (taper surface)
324 Through hole 325 Edge 33 Third end plug 41 Mandrel 43 Mandrel assembly 44 Ceramic fiber S1 Mandrel preparation step S2 Braiding step S3 Matrix formation step S4 Mandrel extraction step
Claims (20)
前記組紐体は、前記第一の端栓および/または前記第二の端栓の外表面に沿って前記筒部材の末端側が狭窄した狭窄部を有するとともに、前記セラミックマトリックスは前記第一の端栓および前記第二の端栓と接合していることを特徴とする管状体。 A cylindrical member made of a ceramic braid made of ceramic fiber and a ceramic matrix covering the braided body, a first end plug inserted into a first end of the cylindrical member, and a second end of the cylindrical member A second end plug inserted into the part and having a through hole,
The braided body has a narrowed portion in which a distal end side of the cylindrical member is narrowed along an outer surface of the first end plug and / or the second end plug, and the ceramic matrix is formed of the first end plug. And a tubular body characterized by being joined to the second end plug.
前記マンドレル組立体の表面にセラミック繊維を製織して組紐体を形成するブレーディング工程と、
前記組紐体のセラミック繊維間にセラミックマトリックスを形成して筒部材を形成するマトリックス形成工程と、
前記筒部材から前記第一の端栓および前記第二の端栓を残してマンドレルを抜き取るマンドレル抜取り工程と、からなり、
前記筒部材には、前記第一の端栓および/または前記第二の端栓の外表面に沿って狭窄部を有することを特徴とする管状体の製造方法。 Combining a first end plug with the first end of the mandrel, inserting a second end plug having a through-hole into the second end of the mandrel, and preparing a mandrel assembly; and
A braiding step of weaving ceramic fibers on the surface of the mandrel assembly to form a braided body;
A matrix forming step of forming a cylindrical member by forming a ceramic matrix between ceramic fibers of the braided body;
And a mandrel extraction step for extracting the mandrel from the cylindrical member leaving the first end plug and the second end plug.
The tubular member has a narrowed portion along an outer surface of the first end plug and / or the second end plug.
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