JP2019006627A - Bonded member, bonded structure using the same, and method of producing bonded member - Google Patents

Bonded member, bonded structure using the same, and method of producing bonded member Download PDF

Info

Publication number
JP2019006627A
JP2019006627A JP2017123267A JP2017123267A JP2019006627A JP 2019006627 A JP2019006627 A JP 2019006627A JP 2017123267 A JP2017123267 A JP 2017123267A JP 2017123267 A JP2017123267 A JP 2017123267A JP 2019006627 A JP2019006627 A JP 2019006627A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sic
layer
fuel
bonding
base material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2017123267A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6850209B2 (en
Inventor
良 石橋
Makoto Ishibashi
良 石橋
博 高安
Hiroshi Takayasu
博 高安
重忠 田邊
Shigetada Tanabe
重忠 田邊
良 岩崎
Makoto Iwasaki
良 岩崎
近藤　貴夫
Takao Kondo
貴夫 近藤
曽根田　秀夫
Hideo Soneda
秀夫 曽根田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi GE Nuclear Energy Ltd
Original Assignee
Hitachi GE Nuclear Energy Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi GE Nuclear Energy Ltd filed Critical Hitachi GE Nuclear Energy Ltd
Priority to JP2017123267A priority Critical patent/JP6850209B2/en
Publication of JP2019006627A publication Critical patent/JP2019006627A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6850209B2 publication Critical patent/JP6850209B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Abstract

To provide a bonded member prepared by bonding a SiC-based base material using a bonding material, having excellent corrosion resistance under a moisture-containing oxidative environment, a steam environment, or a high-temperature water environment.SOLUTION: The bonded member according to the present invention comprising a SiC-based base material (1), a bonding material (2) that bonds base materials with each other, and a coating (5a) disposed on the surface of the bonded part including the bonding material and a part of the base material adjacent to the bonding material, is characterized in that the coating (5a) is of a layered structure consisting of a Cr-based interface layer (3) disposed on the surface of the bonded part and having Cr as the main component, and a surface layer (4) disposed on the surface of the interface layer (3) and having at least one of Cr, Ti, and Zr as the main component.SELECTED DRAWING: Figure 1A

Description

本発明は、接合部材、それを用いた接合構造体及び接合部材の製造方法に関する。   The present invention relates to a bonding member, a bonding structure using the bonding member, and a method for manufacturing the bonding member.

炭化珪素（ＳｉＣ）は、耐食性に優れ、熱伝導率も高く、高温まで安定であるため、しゅう動部材、シール材、熱処理治具などに使用されている。さらに、熱中性子吸収断面積も小さいことから、原子炉炉心の燃料集合体を構成する機器の有望な材料として研究開発が進んでいる。ＳｉＣをマトリックスとしＳｉＣ繊維で強化した複合材料（以下、「ＳｉＣ／ＳｉＣ複合材料」とも称する）は、セラミックスとしては高い靭性を示し、構造材料として適用が検討されている。   Silicon carbide (SiC) is excellent in corrosion resistance, has high thermal conductivity, and is stable up to a high temperature. Therefore, it is used for sliding members, sealing materials, heat treatment jigs, and the like. Furthermore, since the thermal neutron absorption cross-section is small, research and development is progressing as a promising material for the equipment that constitutes the fuel assembly of the reactor core. A composite material in which SiC is used as a matrix and is reinforced with SiC fibers (hereinafter also referred to as “SiC / SiC composite material”) exhibits high toughness as a ceramic, and its application as a structural material is being studied.

一般に、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）や加圧水型原子炉（ＰＷＲ）などの軽水炉の炉心内には、原子炉燃料として燃料集合体が装荷されている。燃料集合体は、ウラン燃料が装填された複数本の原子炉燃料棒（単に燃料棒とも言う）が、上部タイプレートおよび下部タイプレートにより整列・支持されているものである。   In general, a fuel assembly is loaded as nuclear fuel in the core of a light water reactor such as a boiling water reactor (BWR) or a pressurized water reactor (PWR). A fuel assembly is one in which a plurality of nuclear fuel rods (also simply referred to as fuel rods) loaded with uranium fuel are aligned and supported by an upper tie plate and a lower tie plate.

各原子炉燃料棒は、長さ約４ｍの燃料被覆管にウラン燃料ペレットが装填されており、その両端が端栓によって封じられている。燃料被覆管および端栓は、従来から、熱中性子吸収断面積が小さくかつ耐食性に優れたジルコニウム合金（ジルカロイ）がその材料として使用されており、中性子経済に優れるとともに通常の原子炉内環境において安全に使用されてきた。   Each reactor fuel rod is loaded with uranium fuel pellets in a fuel cladding tube having a length of about 4 m, and both ends thereof are sealed with end plugs. Zirconium alloy (Zircaloy), which has a small thermal neutron absorption cross section and excellent corrosion resistance, has been used as the material for fuel cladding tubes and end plugs. It has excellent neutron economy and is safe in a normal reactor environment. Has been used.

一方、水を冷却材として使用する軽水炉では、冷却水が原子炉内に流入できなくなる事故（いわゆる、冷却材喪失事故）が発生した場合、ウラン燃料の発熱により原子炉内の温度が上昇し、高温の水蒸気が発生する。また、冷却水不足により燃料棒が冷却水から露出すると、燃料棒の温度が上昇して１０００℃を優に超え、燃料被覆管のジルコニウム合金と水蒸気とが化学反応して（ジルコニウム合金が酸化して水蒸気が還元され）、水素が生成する。水素の大量発生は、爆発事故につながることから厳に避けるべき事象である。   On the other hand, in light water reactors that use water as a coolant, when an accident occurs that prevents coolant from flowing into the reactor (so-called coolant loss accident), the temperature inside the reactor rises due to the heat generated by uranium fuel, Hot water vapor is generated. Also, when the fuel rod is exposed from the cooling water due to the lack of cooling water, the temperature of the fuel rod rises and well exceeds 1000 ° C., and the zirconium alloy and water vapor in the fuel cladding tube chemically react (the zirconium alloy is oxidized) Steam is reduced) and hydrogen is produced. Massive hydrogen generation is an event that should be strictly avoided because it leads to an explosion.

冷却材喪失や爆発のような事故を回避するため、現在の原子炉では、非常用電源、非常用炉心冷却装置など多重の電源装置・冷却装置を設けるといった安全性を強化したシステム設計が施されており、更なる改良・改修も重ねられている。安全性強化の試みは、システム設計に留まらず、炉心を構成する材料に対しても検討されている。   In order to avoid accidents such as loss of coolant and explosions, current nuclear reactors are designed with enhanced safety such as multiple power supplies and cooling devices such as emergency power supplies and emergency core cooling devices. In addition, further improvements and improvements are being made. Attempts to enhance safety are not limited to system design, but are also being considered for materials that make up the core.

例えば、燃料被覆管や端栓の材料として、水素発生の原因となるジルコニウム合金の代わりにセラミックスを用いる検討が進められている。中でも、炭化ケイ素（ＳｉＣ）は、耐食性に優れ、熱伝導率も高く、熱中性子吸収断面積も小さいことから、燃料被覆管・端栓の有望な材料として研究開発が進んでいる。また、１３００℃を超えるような高温水蒸気環境におけるＳｉＣの酸化速度は、ジルコニウム合金のそれよりも２桁低いことから、万が一冷却材喪失事故が発生したとしても水素生成の大幅な低減が期待できる。   For example, as a material for fuel cladding tubes and end plugs, studies are underway to use ceramics instead of zirconium alloys that cause hydrogen generation. Among these, silicon carbide (SiC) is excellent in corrosion resistance, has high thermal conductivity, and has a small thermal neutron absorption cross-section, and therefore, research and development is progressing as a promising material for fuel cladding tubes and end plugs. Moreover, since the oxidation rate of SiC in a high-temperature steam environment exceeding 1300 ° C. is two orders of magnitude lower than that of the zirconium alloy, a significant reduction in hydrogen production can be expected even if a coolant loss accident occurs.

一方、ＳｉＣは耐食性に優れた材料であるが、酸化性の高い環境では耐食性に対する配慮が必要である。ＳｉＣは反応速度が低いものの酸化して酸化ケイ素を生成する。酸化ケイ素は水溶性であり、さらに、水分があると揮発性の水酸化珪素を生じることから、環境によっては保護皮膜としての機能が小さい場合がある。   On the other hand, SiC is a material having excellent corrosion resistance, but consideration must be given to corrosion resistance in an environment with high oxidation. Although SiC has a low reaction rate, it is oxidized to produce silicon oxide. Since silicon oxide is water-soluble, and when water is present, volatile silicon hydroxide is produced. Therefore, depending on the environment, the function as a protective film may be small.

ＳｉＣ／ＳｉＣ複合材料は、ＳｉＣ繊維とＳｉＣマトリックスとの間にパイロカーボンや窒化硼素が界面層に使用されており、ＳｉＣに先立って界面層が酸化する場合がある。さらに、ＳｉＣマトリックスは種々の方法で形成されており、酸化物等の焼結助剤を用いてＳｉＣを焼結する場合、または、ＳｉとＣを反応させてＳｉＣを生成している場合は、酸化物、もしくは、未反応のＳｉまたはＣが環境にさらされて、環境中への溶出または酸化によって消失する場合がある。ＳｉＣからの酸化珪素の溶出は、ＳｉＣを用いた機器を採用したプラントの管理や制御に影響を与える場合があり、例えば、原子力発電プラントでは、冷却水の水質管理において洗浄系に従来よりも負荷をかけることから望ましくなく、低減されるべきである。ＳｉＣ／ＳｉＣ複合材料が環境にさらされて，材料を構成する界面層やＳｉＣマトリックスが侵食されると、構造材料としての機能を失われる可能性があり、望ましくなく、防止すべきである。   In the SiC / SiC composite material, pyrocarbon or boron nitride is used for the interface layer between the SiC fiber and the SiC matrix, and the interface layer may be oxidized prior to SiC. Furthermore, the SiC matrix is formed by various methods. When SiC is sintered using a sintering aid such as an oxide, or when SiC is produced by reacting Si and C, Oxides or unreacted Si or C may be exposed to the environment and disappear due to elution into the environment or oxidation. The elution of silicon oxide from SiC may affect the management and control of a plant that employs equipment using SiC. For example, in a nuclear power plant, the washing system is more heavily loaded in the cleaning water quality management than before. Is undesirable and should be reduced. If the SiC / SiC composite material is exposed to the environment and the interfacial layer and the SiC matrix constituting the material are eroded, the function as a structural material may be lost, which is undesirable and should be prevented.

次に、燃料棒をはじめ機器の多くは、接合部を有する接合構造材である。接合プロセスの多くでは接合部に対して加熱を施すことから、加熱による劣化等を考慮して、接合部の構造とともに、対象の機器の一連のプロセスの中で適切な接合プロセス（加熱）の機会を折り込むプロセス設計が必要である。さらに、接合材、及び、接合材と基材との反応層に対しても、強度、耐食性などに配慮する必要がある。高融点を有するＳｉＣに対する接合材と接合方法として、Ｓｉ、Ｓｉ合金、酸化物等を用いたロウ付け、Ｍｏ、Ｔｉ等を用いた拡散接合、反応焼結法又は液相焼結法に形成するＳｉＣを使用した接合が検討されている。これらの接合材では、高温高圧純水に対して、接合材そのもの、ＳｉＣとの反応物の耐食性に課題があり、直接、接液面となることは望ましくなく、防止すべきである。   Next, many of the devices including the fuel rod are joining structure materials having joining portions. In many joining processes, the joints are heated, so considering the deterioration due to heating, etc., together with the structure of the joints, the opportunity for an appropriate joining process (heating) in the series of processes of the target equipment A process design that incorporates Furthermore, it is necessary to consider strength, corrosion resistance, and the like for the bonding material and the reaction layer between the bonding material and the base material. As a bonding material and bonding method for SiC having a high melting point, brazing using Si, Si alloy, oxide, etc., diffusion bonding using Mo, Ti, etc., reactive sintering method or liquid phase sintering method is used. Joining using SiC has been studied. These bonding materials have problems in the corrosion resistance of the bonding material itself and the reaction product with SiC against high-temperature high-pressure pure water, and it is not desirable to directly become a wetted surface and should be prevented.

上記のような弱点を克服するため、種々の技術が開発・提案されている。例えば、特許文献１には、モノリシック炭化珪素の内層と、炭化珪素繊維を炭化珪素マトリックスで囲んだ複合材である中間層と、モノリシック炭化珪素の外層とから成り、内層、中間層及び外層がいずれも中性子照射による損傷に抵抗する化学量論組成のβ相炭化珪素結晶から成ることを特徴とする核燃料被覆及び燃料格納容器用の多層セラミックチューブが、開示されている。   In order to overcome the above weak points, various techniques have been developed and proposed. For example, Patent Literature 1 includes an inner layer of monolithic silicon carbide, an intermediate layer that is a composite material in which silicon carbide fibers are surrounded by a silicon carbide matrix, and an outer layer of monolithic silicon carbide. Also disclosed is a multilayer ceramic tube for nuclear fuel cladding and fuel containment, characterized by comprising a stoichiometric β-phase silicon carbide crystal that resists damage by neutron irradiation.

例えば、特許文献２には、モノリシック炭化珪素、もしくは、炭化珪素繊維を炭化珪素マトリックスで囲んだ複合材の基材と、外界の酸化剤の拡散に対して透過性であって、安定化ジルコニア、アルミナ、珪酸アルミナ、又は、それらからなる混合物を含んだ熱遮蔽被膜、珪素の中間層からなる被覆構造が、開示されている。   For example, Patent Document 2 discloses monolithic silicon carbide or a composite base material in which silicon carbide fibers are surrounded by a silicon carbide matrix, and is permeable to diffusion of an oxidizing agent in the outside, and is stabilized zirconia, A heat shielding coating containing alumina, silicate alumina, or a mixture thereof, and a coating structure comprising an intermediate layer of silicon are disclosed.

特許文献３には、内面に燃料ペレットが挿入されるとともに外面が炉水と接触する燃料被覆管の端部に、端栓を接合して前記燃料ペレットを封印した燃料被覆管接合体であって、前記燃料被覆管及び前記端栓がいずれも炭化ケイ素長繊維で強化された炭化ケイ素繊維強化複合材料により形成され、かつ前記燃料被覆管と前記端栓とが接合する部分のうち少なくとも前記炉水と接触する部分が異種材料を介在せず直接接合していることを特徴とする燃料被覆管接合体が、開示されている。また、前記燃料被覆管と前記端栓とが接合する部分のうち前記炉水と接触する側が異種材料を介在せず直接接合し、前記炉水と接触しない側が異種材料（チタンシリコンカーバイドとチタンシリサイドの混合体、またはアルミニウムとイットリウムを含む炭化ケイ素）を介して接合していることを特徴とする燃料被覆管接合体が、開示されている。   Patent Document 3 discloses a fuel cladding tube assembly in which fuel pellets are inserted into the inner surface and the outer surface is in contact with the reactor water and an end plug is joined to the end portion of the fuel cladding tube to seal the fuel pellet. The fuel cladding tube and the end plug are both formed of a silicon carbide fiber reinforced composite material reinforced with long silicon carbide fibers, and at least the reactor water in the portion where the fuel cladding tube and the end plug are joined A fuel cladding tube assembly is disclosed in which a portion in contact with the fuel cell is directly bonded without a different material interposed therebetween. Further, of the portion where the fuel cladding tube and the end plug are joined, the side in contact with the reactor water is joined directly without intervening different materials, and the side not in contact with the reactor water is joined with different materials (titanium silicon carbide and titanium silicide). A fuel cladding tube assembly characterized in that it is bonded via a mixture of the above or silicon carbide containing aluminum and yttrium) is disclosed.

特許文献４には、軽水炉用の原子炉燃料棒であって、共に炭化ケイ素材料からなる燃料被覆管および端栓を有し、前記燃料被覆管と前記端栓との接合部は、固相線温度が１２００℃以上である所定の金属接合材を介したろう付けおよび／または拡散接合によって形成されており、前記接合部の外表面と該接合部外表面に隣接する前記燃料被覆管および前記端栓の外表面の一部とが、所定の被覆金属からなる接合部被覆で覆われており、前記所定の金属接合材および前記所定の被覆金属は、その平均線膨張係数が１０ｐｐｍ／Ｋ未満であることを特徴とする原子炉燃料棒が、開示されている。   Patent Document 4 discloses a nuclear fuel rod for a light water reactor, which has a fuel cladding tube and an end plug both made of a silicon carbide material, and a joint between the fuel cladding tube and the end plug is a solid line. The fuel cladding tube and the end plug that are formed by brazing and / or diffusion bonding via a predetermined metal bonding material having a temperature of 1200 ° C. or higher, and adjacent to the outer surface of the bonding portion A part of the outer surface of the metal is covered with a joint coating made of a predetermined coating metal, and the predetermined metal bonding material and the predetermined coating metal have an average linear expansion coefficient of less than 10 ppm / K. A nuclear reactor fuel rod is disclosed.

特許第４７６３６９９号公報Japanese Patent No. 4763699 特許第４８７７８８０号公報Japanese Patent No. 4877880 特許第５６７７１８４号公報Japanese Patent No. 5676184 国際公開第２０１６／０８４１４６号International Publication No. 2016/084146

ＳｉＣは耐食性に優れた材料であるが、酸化性の高い環境では耐食性に対する配慮が必要である。特に水分の含まれる燃焼ガス環境、水蒸気環境、高温水環境では、ＳｉＣは酸化して酸化珪素を生成したのち、水酸化珪素となって揮発、または、水中に溶解する場合がある。ＳｉＣ／ＳｉＣ複合材料は、ＳｉＣ繊維とＳｉＣマトリックスとの間の界面層、未反応のＳｉやＣ、又は、ＳｉＣマトリクスに含まれる酸化物が環境にさらされて、酸化や環境中への溶出によって消失する場合がある。ＳｉＣ又はＳｉＣ／ＳｉＣ複合材料の構成層の消失は，その構造材料としての強度を損なうだけでなく、たとえ消失自体が小さくても、溶出によって生じた酸化珪素が、例えば、原子炉冷却水の水質に影響を及ぼし、その管理のために洗浄系に大きな負荷をかけ、イオン交換樹脂の交換頻度が高くなるなどの経済的なデメリットを生じる場合がある。   Although SiC is a material with excellent corrosion resistance, consideration must be given to corrosion resistance in highly oxidizing environments. In particular, in a combustion gas environment containing water, a steam environment, or a high-temperature water environment, SiC is oxidized to produce silicon oxide, and then volatilizes or dissolves in water as silicon hydroxide. The SiC / SiC composite material has an interface layer between the SiC fiber and the SiC matrix, unreacted Si or C, or oxide contained in the SiC matrix is exposed to the environment, and is oxidized or eluted into the environment. May disappear. The disappearance of the constituent layers of SiC or SiC / SiC composite material not only impairs the strength of the structural material, but even if the disappearance itself is small, the silicon oxide produced by the elution may be, for example, the water quality of the reactor cooling water. There are cases in which economic demerits such as increasing the frequency of ion exchange resin exchange and increasing the load on the cleaning system for its management are caused.

特許文献１の技術は、基材のＳｉＣ／ＳｉＣ複合材料を原子炉内環境から遮蔽するため、化学蒸着によるモノリシックＳｉＣ層を外面に付与している。化学蒸着によるＳｉＣ層は、焼結助剤を含ます純度が高いことから、助剤を含んだＳｉＣ焼結材よりも、原子炉内の高温水環境での耐食性に優れている。しかしながら、化学蒸着によるＳｉＣも高温水環境では表面がわずかに酸化されて酸化珪素を生じ、その酸化珪素は高温水中に溶解する。ＳｉＣを燃料被覆管に適用する場合、出力によるが、原子炉内に数万から十万本の燃料被覆管を用いた燃料棒が装荷されることから、表面積も大きく、単位面積あたりではわずかな溶解量でも、燃料棒全体から炉水に溶出する酸化珪素の量は、炉水の水質管理に影響を与えうる可能性がある。そのため、水質を維持するのに洗浄系の負荷が増し、経済的に望ましくない。   In the technology of Patent Document 1, a monolithic SiC layer by chemical vapor deposition is applied to the outer surface in order to shield the SiC / SiC composite material of the base material from the environment inside the nuclear reactor. Since the SiC layer formed by chemical vapor deposition has a high purity including a sintering aid, it has better corrosion resistance in a high-temperature water environment in the reactor than a SiC sintered material containing an assistant. However, SiC by chemical vapor deposition is also slightly oxidized in the high-temperature water environment to form silicon oxide, which is dissolved in the high-temperature water. When SiC is applied to the fuel cladding tube, depending on the output, fuel rods with tens of thousands to 100,000 fuel cladding tubes are loaded in the reactor, so the surface area is large, and there is little per unit area. Even in the dissolved amount, the amount of silicon oxide eluted from the entire fuel rod into the reactor water may affect the water quality management of the reactor water. This increases the load on the cleaning system to maintain the water quality, which is not economically desirable.

特許文献２の技術は、モノリシックＳｉＣ、もしくは、ＳｉＣ／ＳｉＣ複合材料の基材と、外界の酸化剤の拡散に対して透過性であって、安定化ジルコニア、アルミナ、珪酸アルミナ、又は、それらからなる混合物を含んだ熱遮蔽被膜、珪素の中間層からなる被覆構造からなり、外部環境から熱遮蔽被膜を介して酸素が拡散してきても、中間層にある珪素は酸素と反応して非ガス状の生成物を形成し、それにより、ボイドの形成を減少させ、珪素含有基材と熱遮蔽被膜との結合力を損なうのを防ぐ。しかしながら、熱遮蔽被膜は酸化剤の拡散に対して透過性であることから、中間層の珪素の酸化は時間を経て進み酸化珪素が変化するとともに、熱遮蔽被膜が剥離すると、酸化珪素が直接環境にさらされて、水分を含んだ環境や高温水環境では酸化珪素が消失するので、好ましくない。   The technique of Patent Document 2 is permeable to diffusion of a monolithic SiC or SiC / SiC composite material and an external oxidizing agent, and is stabilized zirconia, alumina, alumina silicate, or from them. Even if oxygen diffuses through the heat shielding film from the external environment, the silicon in the intermediate layer reacts with oxygen and becomes non-gaseous. Product, thereby reducing void formation and preventing loss of bond strength between the silicon-containing substrate and the thermal barrier coating. However, since the heat shielding film is permeable to the diffusion of the oxidant, the oxidation of the silicon in the intermediate layer progresses over time and the silicon oxide changes. The silicon oxide disappears in an environment containing moisture or in a high-temperature water environment.

特許文献３の技術は、接液面となる接合部外面にはＳｉＣのみからなる構造となり、接合材に起因した耐食性の低下はないものの、ＳｉＣそのものに対する耐食性は改善されていない。そのため、特許文献１の技術と同じ課題が残る。   The technique of Patent Document 3 has a structure made of only SiC on the outer surface of the bonded portion serving as the wetted surface, and although the corrosion resistance is not lowered due to the bonding material, the corrosion resistance against SiC itself is not improved. Therefore, the same problem as the technique of Patent Document 1 remains.

特許文献４の技術は、接合部の外表面と接合部外表面に隣接する燃料被覆管および端栓の外表面の一部とを、軽水炉の通常運転環境下において耐食性の高いＴｉ、Ｔｉ合金、Ｚｒ、及びＺｒ合金といった被覆金属からなる接合部被覆で覆っていることから、接合材及び接合部近傍を腐食環境から遮蔽することができる。しかし、長期間の使用と使用期間での熱サイクルに対する被覆の信頼性をさらに高める必要がある。   The technology of Patent Document 4 is a technique in which the outer surface of the joint and a part of the outer surface of the fuel cladding tube and the end plug adjacent to the joint outer surface are highly corrosion-resistant in a normal operating environment of a light water reactor, Since it covers with the joint part coating | cover which consists of coating metals, such as Zr and a Zr alloy, a joining material and the junction part vicinity can be shielded from a corrosive environment. However, there is a need to further increase the reliability of the coating against long term use and thermal cycling over the period of use.

したがって、本発明の目的は、上記事情に鑑み、ＳｉＣを主成分とする基材を接合材を用いて接合した接合部材において、水分を含んだ酸化環境、水蒸気環境又は高温水環境において、高い耐食性を備える接合部材、それを用いた接合構造体及び接合部材の製造方法を提供することにある。   Therefore, in view of the above circumstances, the object of the present invention is to provide a high corrosion resistance in a water-oxidized environment, a water vapor environment, or a high-temperature water environment in a joining member obtained by joining a base material mainly composed of SiC using a joining material. It is providing the manufacturing method of a joining member provided with, a joining structure using the same, and a joining member.

上記目的を達成するため、本発明は、ＳｉＣを主成分とする基材と、基材同士を接合する接合材と、接合材及び前記接合材に隣接する基材の一部を含む接合部の表面に設けられた皮膜とを有し、上記皮膜は、接合部の表面に設けられたＣｒを主成分とする界面層と、界面層の表面に設けられ、Ｃｒ、Ｔｉ及びＺｒのうちの少なくとも１つを主成分とする表面層とが積層された構成を有することを特徴とする接合部材を提供する。   In order to achieve the above-described object, the present invention provides a base material composed mainly of SiC, a joint material that joins the base materials, and a joint portion that includes a joint material and a part of the base material adjacent to the joint material. A coating provided on the surface, and the coating is provided on the surface of the bonding portion, the interface layer mainly comprising Cr, and provided on the surface of the interface layer, and at least of Cr, Ti, and Zr Provided is a joining member having a structure in which a surface layer mainly composed of one layer is laminated.

また、本発明は、上記接合部材を含むことを特徴とする接合構造体を提供する。   Moreover, this invention provides the joining structure characterized by including the said joining member.

また、本発明は、ＳｉＣを主成分とする基材同士を接合材を用いて接合する接合工程と、接合材及び接合材に隣接する基材の一部を含む接合部の表面に皮膜を設ける成膜工程と、を有し、上記成膜工程は、基材の表面に、Ｃｒを主成分とする界面層と、Ｃｒ、Ｔｉ及びＺｒのうちの少なくとも１つを主成分とする表面層とを積層した膜を形成することを特徴とする接合部材の製造方法を提供する。   Further, the present invention provides a bonding step for bonding base materials mainly composed of SiC using a bonding material, and a coating is provided on the surface of the bonding portion including the bonding material and a part of the substrate adjacent to the bonding material. A film forming step, wherein the film forming step includes, on the surface of the substrate, an interface layer mainly composed of Cr, and a surface layer mainly composed of at least one of Cr, Ti, and Zr. The present invention provides a method for manufacturing a joining member, wherein a film is formed by laminating films.

本発明のより具体的な構成は、特許請求の範囲に記載される。   More specific configurations of the present invention are described in the claims.

本発明によれば、ＳｉＣを主成分とする基材を接合材を用いて接合した接合部材において、水分を含んだ酸化環境、水蒸気環境又は高温水環境において、高い耐食性を備える接合部材、それを用いた接合構造体及び接合部材の製造方法を提供することができる。   According to the present invention, in a joining member obtained by joining a base material containing SiC as a main component using a joining material, a joining member having high corrosion resistance in a moisture-containing oxidizing environment, steam environment or high-temperature water environment, The used joining structure and the manufacturing method of a joining member can be provided.

上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。   Problems, configurations, and effects other than those described above will become apparent from the following description of embodiments.

本発明の接合部材の第１の例を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows the 1st example of the joining member of this invention. 本発明の接合部材の第２の例を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows the 2nd example of the joining member of this invention. 本発明の接合部材の第３の例を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows the 3rd example of the joining member of this invention. 本発明の接合構造体の第１の例である原子炉燃料棒の断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the nuclear reactor fuel rod which is the 1st example of the joining structure of this invention. 図２Ａの横断面図である。It is a cross-sectional view of FIG. 2A. 図２Ａの端栓接合部を拡大する図である。It is a figure which expands the end plug junction part of FIG. 2A. 本発明の接合構造体の第２の例であるウォーターロッドの部分断面模式図である。It is a partial cross section schematic diagram of the water rod which is the 2nd example of the joined structure of the present invention. 本発明の接合構造体の第３の例である燃料チャンネルボックスを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the fuel channel box which is the 3rd example of the joining structure of this invention. 本発明の接合構造体の第４の例である沸騰水型原子炉の燃料集合体の縦断面図の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the longitudinal cross-sectional view of the fuel assembly of the boiling water reactor which is the 4th example of the joining structure of this invention. 図６ＡのＡ−Ａ´線断面図である。It is the sectional view on the AA 'line of Drawing 6A. 本発明の接合構造体の第５の例である加圧水型原子炉の燃料集合体の模式図である。It is a schematic diagram of the fuel assembly of the pressurized water reactor which is the 5th example of the junction structure of the present invention. 本発明の接合構造体の第６の例である沸騰水型原子炉のセルを示す横断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows the cell of the boiling water reactor which is the 6th example of the joining structure of this invention. 本発明の接合構造体の第７の例である加圧水型原子炉のセルを示す横断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows the cell of the pressurized water reactor which is the 7th example of the joining structure of this invention.

以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照しながらより具体的に説明する。なお、同義の部材や部位には同じ符号を付して、重複する説明を省略することがある。また、本発明は、ここで取り上げた実施形態に限定されることはなく、発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜組み合わせや改良が可能ある。   Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described more specifically with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol may be attached | subjected to the member and site | part which are synonymous, and the overlapping description may be abbreviate | omitted. Further, the present invention is not limited to the embodiments taken up here, and can be appropriately combined and improved without departing from the technical idea of the invention.

［接合部材及び接合部材の製造方法］
まず始めに、本発明の接合部材の構成について説明する。図１Ａは本発明の接合部材の第１の例を示す断面模式図である。図１Ａに示すように、本発明の接合部材は、基材１と、基材１同士を接合する接合材２と、接合部（接合材２と、接合材２に隣接する基材１の一部を含む部分）の表面に設けられた皮膜５ａを有する。基材１としては、上述したようにＳｉＣを主成分とする基材を用いる。具体的には、ＳｉＣ／ＳｉＣ複合材料（ＳｉＣからなるマトリックス中にＳｉＣからなる繊維を分散させたＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料）を用いることが好ましい。 [Jointing member and method for producing joining member]
First, the structure of the joining member of this invention is demonstrated. FIG. 1A is a schematic cross-sectional view showing a first example of the joining member of the present invention. As shown in FIG. 1A, the joining member of the present invention includes a base material 1, a joining material 2 that joins the base materials 1 to each other, a joining portion (a joining material 2, and one base material 1 adjacent to the joining material 2. A coating 5a provided on the surface of the portion including the portion. As the base material 1, as described above, a base material mainly composed of SiC is used. Specifically, it is preferable to use a SiC / SiC composite material (a SiC fiber reinforced SiC composite material in which SiC fibers are dispersed in a SiC matrix).

接合材２は、基材１同士を接合できるものであれば特に限定は無いが、例えば、基材１を構成するＳｉを用いることができる。   The bonding material 2 is not particularly limited as long as the base materials 1 can be bonded to each other. For example, Si constituting the base material 1 can be used.

皮膜５ａは、界面層３と表面層４が積層された構成を有する。界面層３は、Ｃｒを主成分とする層である。表面層４は、Ｃｒ、Ｔｉ及びＺｒのうちの少なくとも１つを主成分とする層である。   The film 5a has a configuration in which the interface layer 3 and the surface layer 4 are laminated. The interface layer 3 is a layer mainly composed of Cr. The surface layer 4 is a layer mainly composed of at least one of Cr, Ti, and Zr.

表面層４は、水分を含んだ酸化環境、水蒸気環境又は高温水環境に対する基材１の耐食性を高める効果を奏するものである。しかし、基材１に直接表面層４を設けた場合、基材１と表面層４の熱膨張の差によって、表面層４が剥離する可能性がある。そこで、本発明の接合部材は、基材１と表面層４との間に、両者の中間の熱膨張係数を有する界面層３を設けている。このような構成によって、基材１と表面層４の間の熱膨張の差によって生じる応力を緩和し、基材１から皮膜５ａが剥離することを防止できる構成としている。   The surface layer 4 has an effect of increasing the corrosion resistance of the substrate 1 against an oxidizing environment containing water, a water vapor environment, or a high temperature water environment. However, when the surface layer 4 is provided directly on the substrate 1, the surface layer 4 may be peeled off due to the difference in thermal expansion between the substrate 1 and the surface layer 4. Therefore, the bonding member of the present invention is provided with the interface layer 3 having a thermal expansion coefficient intermediate between the base material 1 and the surface layer 4. With such a configuration, the stress generated by the difference in thermal expansion between the base material 1 and the surface layer 4 is relaxed, and the coating 5a can be prevented from peeling off from the base material 1.

図１Ｂは本発明の接合部材の第２の例を示す断面模式図である。図１Ｂの接合部材の図１Ａと違う点は、皮膜５ｂが、界面層３と表面層４の間に中間層７を有する点にある。中間層７は、界面層３と表面層４を構成する元素を含むものである。言い換えると、中間層７は、界面層３と表面層４の間の組成を有し、界面層３と表面層４の間の熱膨張係数を有するものである。皮膜５ｂをこのような構成とすることで、基材１と表面層４との間の熱膨張の差によって生じる応力をさらに段階的に緩和することができ、基材１から皮膜５ｂが剥離することを防止する効果をより発揮できる。   FIG. 1B is a schematic cross-sectional view showing a second example of the joining member of the present invention. The difference from FIG. 1A of the joining member of FIG. 1B is that the coating 5 b has an intermediate layer 7 between the interface layer 3 and the surface layer 4. The intermediate layer 7 contains the elements constituting the interface layer 3 and the surface layer 4. In other words, the intermediate layer 7 has a composition between the interface layer 3 and the surface layer 4 and has a thermal expansion coefficient between the interface layer 3 and the surface layer 4. By setting the coating 5b to such a configuration, the stress caused by the difference in thermal expansion between the substrate 1 and the surface layer 4 can be further reduced in stages, and the coating 5b is peeled off from the substrate 1. The effect which prevents that can be exhibited more.

図１Ｃは本発明の接合部材の第３の例を示す断面模式図である。図１Ｃの接合部材の図１Ａと違う点は、皮膜５ｃが、接合部の表面と界面層３との間に反応層６を有する点にある。基材１に皮膜５ｃを設ける工程（成膜）において、加熱されることによって基材１と界面層３とが反応し、反応層６が形成される場合がある。この反応層６は、接合部及び界面層を構成する元素を含むものである。このような反応層６を有することで、基材１と皮膜５ｃとの密着性を更に高めることができる。   FIG. 1C is a schematic cross-sectional view showing a third example of the joining member of the present invention. 1C of the joining member of FIG. 1C is that the coating 5c has a reaction layer 6 between the surface of the joining portion and the interface layer 3. In the step of forming the coating 5c on the base material 1 (film formation), the base material 1 and the interface layer 3 may react with each other by heating to form the reaction layer 6. The reaction layer 6 contains elements that constitute the junction and the interface layer. By having such a reaction layer 6, the adhesion between the substrate 1 and the coating 5 c can be further enhanced.

皮膜の厚さは、１０〜１０００μｍであることが好ましい。１０μｍ未満であると、耐食性を向上する効果が少なくなり、１０００μｍより大きいと、基材１との密着性が低下し、剥離する恐れがある。後述する成膜方法によって成膜可能な膜厚が決定される。物理蒸着、化学蒸着、メッキ又は、粉末塗布による成膜では１０〜１００μｍ（１０μｍ以上１００μｍ以下）であり、溶射又はコールドスプレーによる成膜では１００〜１０００μｍである。   The thickness of the film is preferably 10 to 1000 μm. If it is less than 10 μm, the effect of improving the corrosion resistance is reduced, and if it is more than 1000 μm, the adhesion to the substrate 1 is lowered and there is a risk of peeling. The film thickness that can be formed is determined by the film forming method described later. The film thickness is 10 to 100 μm (10 μm or more and 100 μm or less) in physical vapor deposition, chemical vapor deposition, plating, or powder coating, and 100 to 1000 μm in thermal spraying or cold spraying.

基材１の表面には、皮膜を設ける前にＳｉＣ膜を形成してもよい。このように基材１表面をＳｉＣ膜で被覆することで、基材１に含まれる焼結助剤等が皮膜に拡散することを防ぎ、皮膜の性能を維持することができる。   A SiC film may be formed on the surface of the substrate 1 before providing a coating. By covering the surface of the base material 1 with the SiC film in this manner, the sintering aid contained in the base material 1 can be prevented from diffusing into the film, and the performance of the film can be maintained.

本発明の接合材は、接合材をＦＩＢ（Ｆｏｃｕｓｅｄ Ｉｏｎ Ｂｅａｍ）等で加工して断面を出し、オージェ電子分光法又はＸＰＳ（Ｘ−ｒａｙ Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）による組成分析、ＴＥＭ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）又はＸＲＤ（Ｘ‐ｒａｙ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）による構造解析によって同定することができる。   The bonding material of the present invention is obtained by processing the bonding material with FIB (Focused Ion Beam) or the like to obtain a cross-section, composition analysis by Auger electron spectroscopy or XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy), TEM (Transmission Electron Microscope) or TEM (Transmission Electron Microscope). It can be identified by structural analysis by (X-ray diffraction).

次に、本発明の接合部材の製造方法について説明する。本発明の接合部材の製造方法は、ＳｉＣを主成分とする基材同士を接合材を用いて接合する接合工程と、接合材及び接合材に隣接する基材の一部を含む接合部の表面に皮膜を設ける成膜工程と、を有する。   Next, the manufacturing method of the joining member of this invention is demonstrated. The manufacturing method of the joining member of the present invention includes a joining step of joining base materials mainly composed of SiC using a joining material, and a surface of a joining portion including the joining material and a part of the base material adjacent to the joining material. And a film forming step of forming a film on the substrate.

成膜工程は、物理蒸着（ＰＶＤ：Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、化学蒸着（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、溶射、コールドスプレー、メッキ又は粉末塗布法を用いることができる。物理蒸着として、具体的にはスパッタリング法を用いることができる。   For the film formation step, physical vapor deposition (PVD), chemical vapor deposition (CVD), thermal spraying, cold spraying, plating, or powder coating can be used. Specifically, a sputtering method can be used as the physical vapor deposition.

成膜工程後に、熱処理を行ってもよい。熱処理を行うことで、図３Ａに示したように、接合部と界面層３との間に拡散による反応層６を形成し、密着性を向上させることができる。具体的には、熱処理温度は９５０〜１０００℃、熱処理時間は３０分が好ましい。化学蒸着、溶射及びコールドスプレーに関しては、熱処理を行わなくても、成膜工程中の入熱や機械的な混合によって反応層が形成されることがある   Heat treatment may be performed after the film formation step. By performing the heat treatment, as shown in FIG. 3A, the reaction layer 6 by diffusion is formed between the bonding portion and the interface layer 3, and the adhesion can be improved. Specifically, the heat treatment temperature is preferably 950 to 1000 ° C., and the heat treatment time is preferably 30 minutes. For chemical vapor deposition, thermal spraying, and cold spraying, a reaction layer may be formed by heat input or mechanical mixing during the film-forming process without heat treatment.

［接合構造体］
次に、本発明の接合構造体の具体例について詳述する。 [Joint structure]
Next, specific examples of the bonded structure of the present invention will be described in detail.

（１）原子炉燃料棒
図２Ａは本発明の接合構造体の一例である原子炉燃料棒の断面模式図であり、図２Ｂは図２Ａの横断面図である。図２Ａに示すように、本発明の原子炉燃料棒１０は、燃料被覆管１１と、該燃料被覆管１１の両端に接合され燃料被覆管１１を封じる端栓１２（１２ａ，１２ｂ）とを有し、燃料被覆管１１内に複数の燃料ペレット１３が装填されている。燃料被覆管１１及び端栓１２が本発明の接合部材に該当する。燃料ペレット１３を固定するため、連装された燃料ペレット１３の一方の端部は、プレナムスプリング１５によって押圧されている。 (1) Reactor fuel rod FIG. 2A is a schematic cross-sectional view of a nuclear reactor fuel rod as an example of the bonded structure of the present invention, and FIG. 2B is a cross-sectional view of FIG. 2A. As shown in FIG. 2A, the nuclear fuel rod 10 of the present invention has a fuel cladding tube 11 and end plugs 12 (12a, 12b) that are joined to both ends of the fuel cladding tube 11 and seal the fuel cladding tube 11. In addition, a plurality of fuel pellets 13 are loaded in the fuel cladding tube 11. The fuel cladding tube 11 and the end plug 12 correspond to the joining member of the present invention. In order to fix the fuel pellets 13, one end of the fuel pellets 13 that are connected is pressed by a plenum spring 15.

図２Ｂに示したように、燃料被覆管１１は大きく３重の構造を呈しており、基材２００の表面に皮膜２０１が設けられ、内側に金属層２０２が設けられている。基材２００の内面に金属層２０２を設けることで、核***核種に対する閉じ込め性を担保している。また、基材２００の表面に皮膜２０１（Ｃｒ、Ｔｉ及びＺｒのうちの少なくとも１つを主成分とする皮膜）を設けることで、耐食性を担保している。   As shown in FIG. 2B, the fuel cladding tube 11 has a large triple structure. A coating 201 is provided on the surface of the substrate 200, and a metal layer 202 is provided on the inner side. By providing the metal layer 202 on the inner surface of the base material 200, the confinement property with respect to the fission nuclide is secured. Moreover, the corrosion resistance is ensured by providing the surface of the base material 200 with a coating 201 (a coating mainly composed of at least one of Cr, Ti and Zr).

図３は図２Ａの端栓接合部を拡大する図である。接合部２０は２箇所（２０ａ，２０ｂ）あり、製造工程において、燃料ペレットを装填する前に接合する接合部２０ａに対しては、基材及び接合材の表面に、物理蒸着、化学蒸着、溶射、コールドスプレー、メッキ又は粉末塗布等によって皮膜を成膜する。さらに、密着性を向上させるために成膜の後、９５０〜１０００℃に加熱し、拡散による反応層を形成させることができる。   FIG. 3 is an enlarged view of the end plug joint of FIG. 2A. There are two joint portions 20 (20a and 20b). In the manufacturing process, for the joint portion 20a to be joined before loading the fuel pellets, physical vapor deposition, chemical vapor deposition, and thermal spraying are performed on the surface of the base material and the joining material. A film is formed by cold spraying, plating or powder coating. Furthermore, in order to improve adhesiveness, it can heat to 950-1000 degreeC after film-forming, and can form the reaction layer by diffusion.

一方、燃料ペレットを装填した後に接合する接合部２０ｂに対しては、熱処理をする場合には、接合部近傍のみが加熱されるように、周辺に冷却機構を備えた局所加熱を施す。接合部２０ｂに対しては、熱処理を省略してもよい。上述したように、成膜を化学蒸着、溶射又はコールドスプレーによって行う場合、熱処理を施さなくても反応層を形成させることができる。   On the other hand, when the heat treatment is performed on the joint portion 20b to be joined after the fuel pellets are loaded, local heating having a cooling mechanism around the joint portion is performed so that only the vicinity of the joint portion is heated. You may abbreviate | omit heat processing with respect to the junction part 20b. As described above, when film formation is performed by chemical vapor deposition, thermal spraying, or cold spray, a reaction layer can be formed without performing heat treatment.

（２）ウォータロッド
図４は本発明の接合構造体の第２の例であるウォーターロッドの部分断面模式図である。図４に示すように、本発明のウォータロッド３３は、ウォータロッド本体３３と、ウォータロッド本体３３の両端に接合された端栓１２（１２ａ，１２ｂ）とを有し、内部に炉水が入るように設計されている。ウォータロッド本体３３及び端栓１２が本発明の接合部材に該当する。 (2) Water rod FIG. 4 is a partial cross-sectional schematic view of a water rod which is a second example of the joint structure of the present invention. As shown in FIG. 4, the water rod 33 of the present invention has a water rod body 33 and end plugs 12 (12a, 12b) joined to both ends of the water rod body 33, and reactor water enters inside. Designed to be The water rod main body 33 and the end plug 12 correspond to the joining member of the present invention.

（３）燃料チャンネルボックス
図５は本発明の接合構造体の第３の例である燃料チャンネルボックスを示す模式図である。図５に示すように、本発明の燃料チャンネルボックス３５は、正方形の角管であり、上部にクリップ３８部が設けられている。燃料チャンネルボックス３５が本発明の接合部材に該当する。図５では、Ｌ字形状の部材を４箇所の接合線３９により接合された構造だが、コの字形状の部材を２箇所で接合した構造であってもよい。 (3) Fuel Channel Box FIG. 5 is a schematic view showing a fuel channel box as a third example of the joint structure of the present invention. As shown in FIG. 5, the fuel channel box 35 of the present invention is a square square tube, and is provided with a clip 38 on the top. The fuel channel box 35 corresponds to the joining member of the present invention. In FIG. 5, the L-shaped member is joined by the four joining lines 39, but a U-shaped member may be joined at two places.

（４）燃料集合体
図６Ａは本発明の接合構造体の第４の例である沸騰水型原子炉の燃料集合体の縦断面図の一例を示す立て断面模式図であり、図６Ｂは図６ＡのＡ−Ａ´線の横断面図である。図６Ａ及びＢに示す燃料集合体３０は、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ：Ｂｏｉｌｉｎｇ Ｗａｔｅｒ Ｒｅａｃｔｏｒ）用の燃料集合体の一例であり、上部タイプレート３１と、下部タイプレート３２と、これらの上部・下部タイプレート３１，３２に両端が保持されている複数の燃料棒１０及びウォータロッド３３と、燃料棒１０及びウォータロッド３３を束ねる燃料支持格子（スペーサ）３４と、上部タイプレート３１に取り付けられ燃料棒束を取り囲むチャンネルボックス３５とを備えている。端的に言うと、横断面角筒状のチャンネルボックス３５内に、燃料棒１０（全長燃料棒とも言う）と部分長燃料棒３６とウォータロッド３３とが正方格子状に束ねられて収容されている（図６Ｂ参照）。 (4) Fuel assembly FIG. 6A is a schematic vertical sectional view showing an example of a longitudinal sectional view of a fuel assembly of a boiling water reactor as a fourth example of the joined structure of the present invention, and FIG. It is a cross-sectional view of the AA 'line of 6A. A fuel assembly 30 shown in FIGS. 6A and 6B is an example of a fuel assembly for a boiling water reactor (BWR), and includes an upper tie plate 31, a lower tie plate 32, A plurality of fuel rods 10 and water rods 33, both ends of which are held by the lower tie plates 31 and 32, a fuel support grid (spacer) 34 that bundles the fuel rods 10 and the water rods 33, and a fuel attached to the upper tie plate 31. And a channel box 35 surrounding the bundle of bars. In short, the fuel rods 10 (also referred to as full length fuel rods), the partial length fuel rods 36 and the water rods 33 are bundled and accommodated in a square lattice shape in a channel box 35 having a rectangular cross section. (See FIG. 6B).

なお、部分長燃料棒３６とは、原子炉燃料棒の一種であり、燃料棒１０（全長燃料棒）よりも内部の燃料有効長が短く高さが上部タイプレート３１まで達しない燃料棒である。また、上部タイプレート３１にはハンドル３７が締結されており、ハンドル３７を吊り上げると、燃料集合体３０全体を引き上げることができる。   The partial-length fuel rod 36 is a kind of nuclear reactor fuel rod, and is a fuel rod whose effective internal length is shorter than the fuel rod 10 (full length fuel rod) and whose height does not reach the upper tie plate 31. . A handle 37 is fastened to the upper tie plate 31. When the handle 37 is lifted, the entire fuel assembly 30 can be lifted.

本発明に係る燃料集合体３０において、ウォータロッド３３又は燃料チャンネルボックス３５は、従来技術と同じもの（ジルコニウム合金製のウォータロッド又は燃料チャンネルボックス）を用いてもよいが、冷却材喪失事故を想定すると、ウォータロッド３３も、本発明の燃料棒１０（接合部材）と同様の構成を有していることが好ましい。   In the fuel assembly 30 according to the present invention, the water rod 33 or the fuel channel box 35 may be the same as the prior art (water rod or fuel channel box made of zirconium alloy), but a coolant loss accident is assumed. Then, it is preferable that the water rod 33 also has the same configuration as the fuel rod 10 (joining member) of the present invention.

図７は本発明の接合構造体の第５の例である加圧水型原子炉の燃料集合体の模式図である。図７に示す燃料集合体５０は、加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Ｐｒｅｓｓｕｒｉｚｅｄ Ｗａｔｅｒ Ｒｅａｃｔｏｒ）用の燃料集合体の一例であり、複数の燃料棒１０と、複数の制御棒案内シンブル５１と、炉内計装用案内シンブル５２と、それらを束ねて支持する複数の支持格子（スペーサ）５３と、上部ノズル５４と、下部ノズル５５とを備えている。上部ノズル５４および下部ノズル５５は、燃料集合体５０の骨格の構成体であると同時に、炉心における燃料集合体５０の位置決めや冷却水の流路確保の役割を担う。   FIG. 7 is a schematic view of a fuel assembly of a pressurized water reactor that is a fifth example of the joint structure of the present invention. A fuel assembly 50 shown in FIG. 7 is an example of a fuel assembly for a pressurized water reactor (PWR), and includes a plurality of fuel rods 10, a plurality of control rod guide thimbles 51, a reactor internal meter. A wearing guide thimble 52, a plurality of support grids (spacers) 53 for bundling and supporting them, an upper nozzle 54, and a lower nozzle 55 are provided. The upper nozzle 54 and the lower nozzle 55 are components of the skeleton of the fuel assembly 50, and at the same time play a role in positioning the fuel assembly 50 in the core and securing a cooling water flow path.

（５）沸騰水型原子炉のセル
図８は本発明の接合構造体の第６の例である沸騰水型原子炉のセルを示す横断面模式図である。図８に示すように、ＢＷＲのセル４０は、４体の燃料集合体３０が正方状に配置され、その中央部に横断面が十字形の制御棒４１が配設されている。セル４０は、本発明に係る原子炉燃料棒１０および燃料集合体３０を利用することにより、通常運転環境下で従来と同等の長期信頼性を維持しつつ、非常事態（例えば、冷却材喪失事故）における安全性を向上することができる。 (5) Boiling Water Reactor Cell FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a boiling water reactor cell as a sixth example of the joined structure of the present invention. As shown in FIG. 8, in the BWR cell 40, four fuel assemblies 30 are arranged in a square shape, and a control rod 41 having a cross-shaped cross section is arranged at the center thereof. The cell 40 uses the nuclear reactor fuel rod 10 and the fuel assembly 30 according to the present invention to maintain the same long-term reliability as usual in a normal operating environment, while maintaining an emergency (for example, a coolant loss accident). ) Can be improved.

図９は、本発明の接合構造体の第７の例である加圧水型原子炉のセルを示す横断面模式図である。図９に示すように、ＰＷＲのセル６０は、燃料集合体５０の中に制御棒が配設されることから、４体の燃料集合体５０がそのまま正方状に配置される。当該セル６０も、本発明に係る原子炉燃料棒１０および燃料集合体５０を利用することにより、通常運転環境下で従来と同等の長期信頼性を維持しつつ、非常事態（例えば、冷却材喪失事故）における安全性を向上することができる。   FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing a cell of a pressurized water reactor that is a seventh example of the joint structure of the present invention. As shown in FIG. 9, in the PWR cell 60, since the control rods are arranged in the fuel assembly 50, the four fuel assemblies 50 are arranged in a square shape as they are. The cell 60 also uses the nuclear reactor fuel rod 10 and the fuel assembly 50 according to the present invention to maintain the same long-term reliability as that in the conventional operation environment and maintain an emergency (for example, loss of coolant). Safety in an accident) can be improved.

以上、まとめると、本発明の接合部材を用いることで、水分を含んだ酸化環境、水蒸気環境、又は、高温水環境に対する高い耐食性を付与し、基材への侵食を防ぎ、酸化珪素の溶出や蒸散を抑制し、さらに接合材及び接合材近傍の基材の溶解や腐食を抑制し、ＳｉＣ及び接合材と皮膜との密着性を高めて剥離を防止した、接合構造体を提供することができる。   As described above, by using the joining member of the present invention, it is possible to impart high corrosion resistance to moisture-containing oxidizing environment, water vapor environment, or high-temperature water environment, prevent erosion to the base material, It is possible to provide a bonded structure that suppresses transpiration, further suppresses dissolution and corrosion of the bonding material and the base material in the vicinity of the bonding material, and improves adhesion between SiC and the bonding material and the film to prevent peeling. .

例えば、原子力発電プラントにおいては、燃料棒、ウォータロッド、燃料チャンネルボックス等において、通常運転時での高い耐食性を付与し、基材及び接合材への侵食を防ぎ、シリカの溶出を抑制して水質維持に負担をかけず、ＳｉＣ及び接合材と皮膜との密着性を高めて剥離を防止した、燃料集合体を提供することができる。   For example, in a nuclear power plant, fuel rods, water rods, fuel channel boxes, etc. are provided with high corrosion resistance during normal operation, prevent erosion of the base material and bonding material, and suppress silica elution and water quality. It is possible to provide a fuel assembly in which the adhesion between SiC and the bonding material and the film is prevented and peeling is prevented without imposing a burden on maintenance.

以下、実施例により本発明を更に具体的に説明する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. The present invention is not limited to these examples.

（１）被覆例１〜４３の接合部材の作製
複数種の皮膜構成（被覆例１〜４３）の試験片（接合部材）を作製した。まず始めに、基材としてＳｉＣ／ＳｉＣ複合材料を準備し、基材の表面に化学蒸着によりＳｉＣ層を形成した。次に、基材同士を端部で突き合わせて、接合材としてＳｉを用いてロウ付け接合した。接合材のＳｉは、ＳｉＣ材の突き合わせ部に充填されているほか、接合部周辺の表面にも濡れのため広がっていた。 (1) Preparation of joining member of coating examples 1 to 43 Test pieces (joining members) having a plurality of types of coating configurations (covering examples 1 to 43) were prepared. First, a SiC / SiC composite material was prepared as a base material, and a SiC layer was formed on the surface of the base material by chemical vapor deposition. Next, the base materials were butted together at the ends, and brazed using Si as a bonding material. In addition to being filled in the butted portion of the SiC material, the bonding material Si spreads to the surface around the bonding portion due to wetting.

次に、基材の表面に皮膜を成膜した。成膜には、物理蒸着、化学蒸着、溶射及びコールドスプレーを用いた。皮膜を物理蒸着及び粉末塗布により成膜したものは、成膜後、基材毎に真空中で熱処理を施した。   Next, a film was formed on the surface of the substrate. For the film formation, physical vapor deposition, chemical vapor deposition, thermal spraying, and cold spray were used. In the case where the film was formed by physical vapor deposition and powder coating, the heat treatment was performed in vacuum for each substrate after film formation.

物理蒸着による成膜では、スパッタリング法を適用し、Ａｒガスを導入してチャンバ内圧力を１．３Ｐａ一定にした後、スパッタ電力１．５０ｋＷ、バイアス電圧１５０Ｖで実施した。純Ｃｒ、純Ｔｉ、純Ｚｒ及びＺｒ合金のスパッタ蒸発源（ターゲット）を切り替えることにより、多層膜や傾斜組成層を形成することができる。熱処理では、油拡散ポンプ又はターボ分子ポンプを用いて、１０−４Ｐａ以下の高真空中、９５０〜１０００℃で０．５〜１時間加熱し、熱処理中のＴｉ、Ｚｒ等といった活性な金属の皮膜の酸化を抑制した。さらに、熱処理後に剥離がないことを確認した。 In film formation by physical vapor deposition, sputtering was applied, Ar gas was introduced and the pressure in the chamber was kept constant at 1.3 Pa, and then the sputtering power was 1.50 kW and the bias voltage was 150 V. By switching the sputter evaporation source (target) of pure Cr, pure Ti, pure Zr and Zr alloy, a multilayer film or a gradient composition layer can be formed. In the heat treatment, using an oil diffusion pump or a turbo molecular pump, heating is performed at 950 to 1000 ° C. for 0.5 to 1 hour in a high vacuum of 10 −4 Pa or less, and active metals such as Ti and Zr during the heat treatment are heated. Oxidation of the film was suppressed. Furthermore, it was confirmed that there was no peeling after the heat treatment.

化学蒸着による成膜では、原料ガスを流して皮膜形成部にレーザ光又はヒータを用いて局所加熱、もしくは、レーザ光を用いた光分解を実施して化学蒸着を施工した。原料ガスには、Ｃｒ膜を生成するにはＣｒ（ＣＯ）６＋Ｈ２ガス、Ｔｉ膜を生成するにはＴｉＣｌ２ガス、Ｚｒ膜を生成するにはＺｒＣｌ２ガスを用いた。Ｃｒ層を形成した後に、原料ガスと加熱条件を変更することによって多層膜を形成した。 In film formation by chemical vapor deposition, chemical vapor deposition was performed by flowing a raw material gas and locally heating the film forming portion using a laser beam or a heater, or performing photolysis using a laser beam. As the source gas, Cr (CO) 6 + H 2 gas was used to produce a Cr film, TiCl 2 gas was used to produce a Ti film, and ZrCl 2 gas was used to produce a Zr film. After forming the Cr layer, a multilayer film was formed by changing the source gas and heating conditions.

溶射による成膜では、接合部を含む部位の周辺の空気を一旦パージした後、減圧下で不活性ガスとしてＡｒガスを導入した状態でプラズマ溶射により施工した。溶射プロセス中の原料粉末の酸化が抑制し、活性なＴｉ、Ｚｒ又はＺｒ合金の皮膜を形成することができる。原料粉末は、純Ｃｒ、純Ｔｉ、純Ｚｒ及びＺｒ合金の粉末（粒径１０〜６０μｍ）を用い、原料粉末を切り替えることにより多層膜を形成できるほか、原料粉末を混合することにより中間組成の膜を形成することができた。   In the film formation by thermal spraying, the air around the part including the joint portion was once purged, and then it was applied by plasma spraying with Ar gas introduced as an inert gas under reduced pressure. Oxidation of the raw material powder during the thermal spraying process is suppressed, and an active Ti, Zr or Zr alloy film can be formed. The raw material powder is a powder of pure Cr, pure Ti, pure Zr and Zr alloy (particle size 10 to 60 μm), and a multilayer film can be formed by switching the raw material powder. A film could be formed.

コールドスプレーによる成膜では、作動ガスにヘリウムを用いて皮膜形成部に原料粉末を吹き付けて施工した。コールドスプレーは作動ガス温度が原料粉末の融点より低いことが特徴であり、溶射法よりも酸化、熱影響、及び熱応力を抑制し緻密な皮膜の形成が可能である。原料粉末は、純Ｃｒ、純Ｔｉ、純Ｚｒ及びＺｒ合金の粉末（粒径数〜５０μｍ）を用い、原料粉末を切り替えることにより多層膜を形成できるほか、原料粉末を混合することにより中間組成の膜を形成することができた。   In the film formation by cold spray, helium was used as the working gas and the raw material powder was sprayed onto the film forming part. The cold spray is characterized in that the working gas temperature is lower than the melting point of the raw material powder, and it is possible to form a dense film by suppressing oxidation, thermal influence and thermal stress as compared with the thermal spraying method. The raw material powder uses pure Cr, pure Ti, pure Zr and Zr alloy powders (particle size number to 50 μm), and can form a multilayer film by switching the raw material powder. A film could be formed.

粉末塗布による成膜では、接合部を含む部位にＣｒ粉末塗布したのち９５０℃〜１０００℃で熱処理を実施し、続いてＴｉ，Ｚｒ又はＺｒ合金の粉末を塗布したのち９５０℃〜１１００℃で熱処理を実施した。一部の試験片では、Ｃｒ粉末塗布及びそれに続く熱処理の後、ＣｒめっきによりＣｒ層を厚くすることができた。   In film formation by powder coating, Cr powder is applied to the part including the joint, and then heat treatment is performed at 950 ° C. to 1000 ° C., and subsequently, Ti, Zr or Zr alloy powder is applied, and then heat treatment is performed at 950 ° C. to 1100 ° C. Carried out. In some specimens, the Cr layer could be thickened by Cr plating after Cr powder application and subsequent heat treatment.

表１〜３に、被覆例１〜４３の皮膜の諸元を示す。物理蒸着後、熱処理を施した皮膜と基材及び接合材との界面では、拡散反応層が形成されていることを確認した。化学蒸着、溶射及びコールドスプレーを施した皮膜と基材及び接合材との界面にも、反応層が形成されていることが確認された。これは、施工中の入熱又は機械的に合金化されて形成されたものと考えられる。   Tables 1 to 3 show the specifications of the coatings of Coating Examples 1 to 43. After physical vapor deposition, it was confirmed that a diffusion reaction layer was formed at the interface between the heat-treated film, the base material, and the bonding material. It was confirmed that a reaction layer was also formed at the interface between the film subjected to chemical vapor deposition, thermal spraying, and cold spraying, and the base material and the bonding material. This is considered to be formed by heat input during construction or mechanical alloying.

Figure 2019006627
Figure 2019006627

Figure 2019006627
Figure 2019006627

Figure 2019006627
Figure 2019006627

（２）被覆例１〜４３の耐食性評価
表１〜３に示す皮膜構造の試験片に対して、２８８℃、溶存酸素濃度８ｐｐｍに調整した高純度水中に５００時間浸漬することによる高温水腐食試験を実施して、皮膜の腐食状況（耐食性）を評価した。皮膜が単層の試験片（被覆例１〜１２）よりも、複数の層の積層体とした試験片（被覆例１３〜４３）の試験片は、皮膜の酸化は表面層付近に留まっており、高い耐食性を有することが確認された。これは、皮膜を多層構造としたことにより、耐食層（表面層）に存在する空隙が界面層の空隙と連続することが少なくなり、腐食環境との遮蔽性が高まったためであると考えられる。また、高温水腐食試験後での皮膜の剥離は確認されなかった。これは、基材と皮膜の熱膨張の差が小さくなったためであると考えられる。 (2) Corrosion resistance evaluation of coating examples 1 to 43 High-temperature water corrosion test by immersing for 500 hours in high-purity water adjusted to 288 ° C and dissolved oxygen concentration of 8 ppm for test pieces having the coating structures shown in Tables 1 to 3 The corrosion status (corrosion resistance) of the film was evaluated. The test piece of the test piece (Coating Examples 13 to 43) which is a laminate of a plurality of layers is more in the vicinity of the surface layer than the test piece of the single layer (Coating Examples 1 to 12). It was confirmed to have high corrosion resistance. This is considered to be due to the fact that since the coating has a multilayer structure, the voids present in the corrosion-resistant layer (surface layer) are less likely to be continuous with the voids in the interface layer, thereby improving the shielding property against the corrosive environment. Moreover, peeling of the film after the high temperature water corrosion test was not confirmed. This is considered to be because the difference in thermal expansion between the base material and the film is reduced.

以上、説明したように、本発明によれば、接合材を用いてＳｉＣを主成分とする基材を接合した接合部材において、水分を含んだ酸化環境、水蒸気環境又は高温水環境において、高い耐食性を備える接合部材、それを用いた接合構造体及び接合部材の製造方法を提供することが示された。   As described above, according to the present invention, in a joining member obtained by joining a base material composed mainly of SiC using a joining material, high corrosion resistance in a moisture-containing oxidizing environment, steam environment or high-temperature water environment. It has been shown to provide a joining member comprising: a joining structure using the joining member, and a method for manufacturing the joining member.

上述した実施形態は、本発明の理解を助けるために具体的に説明したものであり、本発明は、説明した全ての構成を備えることに限定されるものではない。例えば、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。さらに、各実施形態の構成の一部について、削除・他の構成に置換・他の構成の追加をすることが可能である。   The above-described embodiment has been specifically described to help understanding of the present invention, and the present invention is not limited to having all the configurations described. For example, a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. Furthermore, a part of the configuration of each embodiment can be deleted, replaced with another configuration, or added with another configuration.

１…基材、２…接合材、３…界面層、４…表面層、５ａ，５ｂ，５ｃ…皮膜、６…反応層、７…中間層、１０…原子炉燃料棒、１１…燃料被覆管、１２，１２ａ，１２ｂ…端栓、１３…燃料ペレット、１４…皮膜、１５…プレナムスプリング、２００…基材、２０１…皮膜、２０２…金属層、２０，２０ａ，２０ｂ…接合部、３０…燃料集合体、３１…上部タイプレート、３２…下部タイプレート、３３…ウォータロッド、３４…燃料支持格子、３５…燃料チャンネルボックス、３６…部分長燃料棒、３７…ハンドル、３８…クリップ、３９…接合線、４０…セル、４１…制御棒、５０…燃料集合体、５１…制御棒案内シンブル、５２…炉内計装用案内シンブル、５３…支持格子、５４…上部ノズル、５５…下部ノズル、６０…セル。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Base material, 2 ... Bonding material, 3 ... Interface layer, 4 ... Surface layer, 5a, 5b, 5c ... Film, 6 ... Reaction layer, 7 ... Intermediate layer, 10 ... Reactor fuel rod, 11 ... Fuel cladding tube 12, 12a, 12b ... end plug, 13 ... fuel pellet, 14 ... coating, 15 ... plenum spring, 200 ... base material, 201 ... coating, 202 ... metal layer, 20, 20a, 20b ... joint, 30 ... fuel Assembly, 31 ... Upper tie plate, 32 ... Lower tie plate, 33 ... Water rod, 34 ... Fuel support grid, 35 ... Fuel channel box, 36 ... Partial fuel rod, 37 ... Handle, 38 ... Clip, 39 ... Joining Lines 40 ... cells 41 ... control rods 50 ... fuel assemblies 51 ... control rod guide thimbles 52 ... guide thimbles for in-core instrumentation 53 ... support grids 54 ... upper nozzles 55 ... lower nozzles 60 ... cell.

Claims (11)

ＳｉＣを主成分とする基材と、
前記基材同士を接合する接合材と、
前記接合材及び前記接合材に隣接する前記基材の一部を含む接合部の表面に設けられた皮膜とを有し、
前記皮膜は、前記接合部の表面に設けられたＣｒを主成分とする界面層と、前記界面層の表面に設けられ、Ｃｒ、Ｔｉ及びＺｒのうちの少なくとも１つを主成分とする表面層とが積層された構成を有することを特徴とする接合部材。 A substrate mainly composed of SiC;
A bonding material for bonding the substrates together;
And having a coating provided on the surface of the bonding portion including a part of the base material adjacent to the bonding material and the bonding material,
The film is an interface layer mainly composed of Cr provided on the surface of the joint portion, and a surface layer mainly composed of at least one of Cr, Ti and Zr provided on the surface of the interface layer. And a laminated member. さらに、前記界面層と前記表面層との間に、前記界面層及び前記表面層を構成する元素を含む中間層を有することを特徴とする請求項１に記載の接合部材。   2. The joining member according to claim 1, further comprising an intermediate layer including an element constituting the interface layer and the surface layer between the interface layer and the surface layer. さらに、前記接合部と前記界面層との間に、前記接合部及び前記界面層を構成する元素を含む反応層を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の接合部材。   Furthermore, it has the reaction layer containing the element which comprises the said junction part and the said interface layer between the said junction part and the said interface layer, The joining member of Claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned. さらに、前記基材と前記界面層との間に、ＳｉＣからなる層を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の接合部材。   Furthermore, it has a layer which consists of SiC between the said base material and the said interface layer, The joining member of any one of Claim 1 thru | or 3 characterized by the above-mentioned. 前記基材は、ＳｉＣからなるマトリックス中にＳｉＣからなる繊維を分散させたＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか1項に記載の接合部材。   The joining member according to any one of claims 1 to 4, wherein the base material is a SiC fiber reinforced SiC composite material in which fibers made of SiC are dispersed in a matrix made of SiC. 請求項１乃至５のいずれか1項に記載の接合部材を含むことを特徴とする接合構造体。   A joining structure comprising the joining member according to any one of claims 1 to 5. 前記接合構造体は、原子炉を構成する燃料棒、燃料チャンネルボックス、ウォータロッド又は燃料集合体であることを特徴とする請求項６に記載の接合構造体。   The joining structure according to claim 6, wherein the joining structure is a fuel rod, a fuel channel box, a water rod, or a fuel assembly constituting a nuclear reactor. 前記接合構造体は原子炉を構成する燃料棒であり、前記基材及び前記界面層との間にモノリシックＳｉＣ又は金属からなる層を有する燃料被覆管を備えることを特徴とする請求項請求項６記載の接合構造体。   The said joining structure is a fuel rod which comprises a nuclear reactor, The fuel cladding which has a layer which consists of monolithic SiC or a metal between the said base material and the said interface layer is provided. The joint structure according to the description. ＳｉＣを主成分とする基材同士を接合材を用いて接合する接合工程と、
前記接合材及び前記接合材に隣接する前記基材の一部を含む接合部の表面に皮膜を設ける成膜工程と、を有し、
前記成膜工程は、前記基材の表面に、Ｃｒを主成分とする界面層と、Ｃｒ、Ｔｉ及びＺｒのうちの少なくとも１つを主成分とする表面層とを積層した膜を形成することを特徴とする接合部材の製造方法。 A bonding step of bonding base materials mainly composed of SiC using a bonding material;
A film forming step of providing a film on a surface of the bonding portion including a part of the base material adjacent to the bonding material and the bonding material,
The film forming step forms a film in which an interface layer mainly composed of Cr and a surface layer mainly composed of at least one of Cr, Ti, and Zr are laminated on the surface of the base material. The manufacturing method of the joining member characterized by these. 前記成膜工程は、化学蒸着、溶射又はコールドスプレーによって実施されることを特徴とする請求項９に記載の接合部材の製造方法。   The method for manufacturing a joining member according to claim 9, wherein the film forming step is performed by chemical vapor deposition, thermal spraying, or cold spraying. 前記成膜工程は、物理蒸着、化学蒸着、溶射、コールドスプレー、メッキ又は粉末塗布によって実施され、
前記成膜工程の後に、９５０〜１０００℃で熱処理し、前記基材と前記界面層との間に拡散反応層を形成することを特徴とする請求項９に記載の接合部材の製造方法。 The film forming step is performed by physical vapor deposition, chemical vapor deposition, thermal spraying, cold spraying, plating or powder coating,
The method for manufacturing a joining member according to claim 9, wherein after the film formation step, heat treatment is performed at 950 to 1000 ° C. to form a diffusion reaction layer between the base material and the interface layer.
JP2017123267A 2017-06-23 2017-06-23 Joining member, joining structure using it, and manufacturing method of joining member Active JP6850209B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017123267A JP6850209B2 (en) 2017-06-23 2017-06-23 Joining member, joining structure using it, and manufacturing method of joining member

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017123267A JP6850209B2 (en) 2017-06-23 2017-06-23 Joining member, joining structure using it, and manufacturing method of joining member

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019006627A true JP2019006627A (en) 2019-01-17
JP6850209B2 JP6850209B2 (en) 2021-03-31

Family

ID=65025772

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017123267A Active JP6850209B2 (en) 2017-06-23 2017-06-23 Joining member, joining structure using it, and manufacturing method of joining member

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6850209B2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020114349A (en) * 2019-01-18 2020-07-30 株式会社大一商会 Game machine
JP2020114350A (en) * 2019-01-18 2020-07-30 株式会社大一商会 Game machine
JP2020114342A (en) * 2019-01-18 2020-07-30 株式会社大一商会 Game machine
JP2021024758A (en) * 2019-08-05 2021-02-22 国立大学法人京都大学 Joining member and joint structure including the same

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6345193A (en) * 1986-08-13 1988-02-26 株式会社日立製作所 Silicon carbide base ceramic sintered body with metallized surface and manufacture
JP2008501977A (en) * 2004-06-07 2008-01-24 ウエスチングハウス・エレクトリック・カンパニー・エルエルシー Multilayer ceramic tubes used for fuel containment barriers in nuclear power plants
WO2014199459A1 (en) * 2013-06-12 2014-12-18 株式会社日立製作所 Tubular body and method for manufacturing tubular body
JP2015523231A (en) * 2012-04-26 2015-08-13 コミサーリャ ア レナジー アトミック エー オー エナジー アルタナティブＣｏｍｍｉｓｓａｒｉａｔ Ａｌ’Ｅｎｅｒｇｉｅ Ａｔｏｍｉｑｕｅ Ｅｔ Ａｕｘ Ｅｎｅｒｇｉｅｓａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅｓ Multilayer materials that are oxidation resistant in a nuclear environment
WO2016084146A1 (en) * 2014-11-26 2016-06-02 株式会社日立製作所 Nuclear reactor fuel rods and fuel assembly in which same are bundled
WO2017033276A1 (en) * 2015-08-25 2017-03-02 株式会社日立製作所 Light-water-reactor fuel rod, and fuel assembly

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6345193A (en) * 1986-08-13 1988-02-26 株式会社日立製作所 Silicon carbide base ceramic sintered body with metallized surface and manufacture
JP2008501977A (en) * 2004-06-07 2008-01-24 ウエスチングハウス・エレクトリック・カンパニー・エルエルシー Multilayer ceramic tubes used for fuel containment barriers in nuclear power plants
JP2015523231A (en) * 2012-04-26 2015-08-13 コミサーリャ ア レナジー アトミック エー オー エナジー アルタナティブＣｏｍｍｉｓｓａｒｉａｔ Ａｌ’Ｅｎｅｒｇｉｅ Ａｔｏｍｉｑｕｅ Ｅｔ Ａｕｘ Ｅｎｅｒｇｉｅｓａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅｓ Multilayer materials that are oxidation resistant in a nuclear environment
WO2014199459A1 (en) * 2013-06-12 2014-12-18 株式会社日立製作所 Tubular body and method for manufacturing tubular body
WO2016084146A1 (en) * 2014-11-26 2016-06-02 株式会社日立製作所 Nuclear reactor fuel rods and fuel assembly in which same are bundled
WO2017033276A1 (en) * 2015-08-25 2017-03-02 株式会社日立製作所 Light-water-reactor fuel rod, and fuel assembly

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020114349A (en) * 2019-01-18 2020-07-30 株式会社大一商会 Game machine
JP2020114350A (en) * 2019-01-18 2020-07-30 株式会社大一商会 Game machine
JP2020114342A (en) * 2019-01-18 2020-07-30 株式会社大一商会 Game machine
JP2021024758A (en) * 2019-08-05 2021-02-22 国立大学法人京都大学 Joining member and joint structure including the same
JP7350254B2 (en) 2019-08-05 2023-09-26 国立大学法人京都大学 Fuel rod with end plug attached

Also Published As

Publication number Publication date
JP6850209B2 (en) 2021-03-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3010024B1 (en) Tubular body and method for manufacturing tubular body
Koo et al. KAERI’s development of LWR accident-tolerant fuel
JP6300953B2 (en) Reactor fuel rods and bundled fuel assemblies
JP6850209B2 (en) Joining member, joining structure using it, and manufacturing method of joining member
KR102312043B1 (en) Double-sealed fuel rod end plug for ceramic-containing cladding
JP4763699B2 (en) Multilayer ceramic tubes used for fuel containment barriers in nuclear power plants
KR102572043B1 (en) Multilayer composite fuel clad system with high temperature tightness and accident resistance
CN108140434B (en) Corrosion and wear resistant coating on zirconium alloy cladding
JP6314254B2 (en) Fuel rod and fuel assembly for light water reactor
KR20210093991A (en) Coatings and surface modifications to alleviate SiC cladding during operation of light water reactors
US4445942A (en) Method for forming nuclear fuel containers of a composite construction and the product thereof
JP6632931B2 (en) Structural member and manufacturing method thereof, fuel rod, fuel channel box, water rod, fuel assembly
US4659540A (en) Composite construction for nuclear fuel containers
JP7350254B2 (en) Fuel rod with end plug attached
JP7397739B2 (en) Bonding material, bonding method, and bonding structure
Sartowska et al. ACCIDENT TOLERANT MATERIALS: IDEAS AND RESEARCH DIRECTIONS

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200310

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20210128

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210224

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210305

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6850209

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150