JPS5964568A - 原子炉用可燃性中性子吸収体の製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は原子炉用可燃性中性子吸収体の製へさらに詳し
くは中性子を吸収する部材または元素がホウ素化合物で
ある可燃性中性子吸収体に関する。

ラドフォード（Ｒａｄｆｏｒｄ　）らによる米国特許願
第３！２Ａｔ＆号（特願昭Ｓざ一３１６９９号）および
米国特許願第３！；２，７３／号（特願昭５ｇ−，２９
６１３号）に開示されているように、主な中性子吸収ホ
ウ素化合物は炭化ホウ素Ｂ４Ｃおよびホウ化ジＡ・コニ
ウムＺｒＢ、　　である。中性子吸収材はホウ素化合物
を高耐火性物質のマトリックス中に含んだセラミックペ
レットである。主な耐火性物質は酸化アルミニウムＡ４
０．および酸化ジルコニウムＺｒＯ２である。本発明は
、Ａｔ、　０３および／またはＺｒＯ，中にＢ４Ｃおよ
び／または４−□ｙ−が封入された中性子吸収セラミッ
クという点で独特な効果を奏する。他のホウ素化合物お
よび／または他のマトリックス材料を含む中性子吸収材
に本発明が応用できる範囲、或は中性子吸収元素がホウ
素以外の物質であるが、明らかにホウ素化合物と同じ膨
張特性をもつ場合、このような応用は本発明の同効物の
範囲である。この同効物の説は米国最高裁におけ゛るグ
レーバー・タンク・アンド・エムエフジー（Ｇｒａ、ｖ
ｅｒ　Ｔｏ、ｎｋ　＆　）ｉｆｇ　）社等対すンデ・エ
アー〇プロダクションズ（Ｌｉｎｄｅ　Ａｉｒ　Ｐｒｏ
ｄｕｃｔｉｏｎｓ）社の判決３３９Ｕ、Ｓ、１．０！；
；７０ＳＣｔ、’０／７（／灯のにおいて定義され説明
されている。

前記した米国特許願第３に２４ｔＡ号および３よλり３
！号＼Ｘ国賞９＾基入〜に開示された発明は、これまで
に製造された中性子吸収ペレであるときしばしば亀裂ま
たは理解が起った。

本発明の目的は上記のような欠点を解決し、亀裂や理解
が起らない中性子吸収ベレットを提供するものである。

本発明は、前記米国特許３ｊコ４１１．号および、３３
．２７ＪＩ号により製造した中性子吸収セラミックが多
孔質であるにもかかわらずセラミック中のホウ素化合物
粒子のあるものは周囲のマトリックス物質に緊密に接触
して封入されているとの事実を知ったことから実現した
ものである。

このような状態の下では、中性子吸収体を使用している
間ホウ素化合物粒子に中性子が照射されて起る熱膨張お
よび膨張による膨張はセラミックに応力を生じさせ、こ
れが亀裂や理解の原因となる。

すなわち本発明は、ホウ素化合物粒子に気孔形成剤を被
覆し、液体中マトリックス粉末のスラリを調製し、調製
したスラリ中に前記気孔形成剤で被色したホウ素化合物
粒子を混合し、こうして得られたスラリを乾燥し気孔形
成剤被核ホウ素化合物粒子とマトリックス粉末との混合
物を得、該混合物の未焼結体を成形し、次いで前記未焼
結体を焼結し気孔形成剤を燃焼除去すること罠よって次
後の中性子照射時におけるホウ素粒子の膨張を吸収でき
るように実質的に全ホウ素化合物粒子の周囲に空隙が存
在したマトリックス中のホウ素化合物を含む焼結体とす
ることからなる、原子炉用可燃性中性子吸収体のｉｖ法
である。

前述したように、気孔形成剤でホウ素化合物粒子を被覆
することによって亀裂または理解を防止される。被覆さ
れた粒子はマトリックス粉末スラリに混合され、次いで
スラリ中の粒子は乾燥され未焼結体に成形され、未焼結
体は焼結されセラミックとなる。気孔形成剤は揮発して
実質上全ホウ素化合物粒子の周囲に除去される空隙を残
す。ホウ素化合物粒子は生じた空隙に重力で沈降するが
、これらの粒子が沈降した空隙にはセラミックの内部応
力を生ずることなく粒子が自由に膨張できる空間的余裕
がある。しかしホウ素化合物粒子はマトリックス物質と
の僅かの化学反応によって壁際の内表面に付着して、こ
れら２相の物質がある程度の一体性をもっているとする
のがよりたしかである。

本発明をさらに詳細に理解するために、図に基づき本発
明の実施態様について説明する０図のフローチャートは
本発明による中性子吸収セラミックペレットを製造する
工程を示す。

ホウ素化合物粉末は気孔形成剤溶液中で完全に混合され
る。ホウ素化合物は代表的にはＥｌ”を約、２０％含ん
だ普通のＢ４Ｃである。粉末の平均粒子寸法はＳミクロ
ンから３θミクロンの範囲であり、好適にはさないしｉ
ａミクロンである。粉末粒子は整粒して直径ｂｏミクロ
ン以上の粒子を除去すべきである。代表的な気孔形成剤
はメチルエチルケトン（ＭＥＫ）中に溶解したポリメチ
ルメククリレー）　（ＰＭＭＡ）であり、１４ＥＫ中の
２０％’ｉ）Ｍ　Ｍ　Ａ溶液、！ｏｏｇにＢ４Ｃ１ｏｏ
ｙを含むスラリをＢ、Ｃの分散を良好とするために剪断
タイプの食品ブレンダで混合するのか好適である。

他の気孔形成バインダには有機ステアレート、ポリビニ
ルブチラール、パラフィンワックス、ワセリン、及びラ
テックスが含まれる。使用後に蒸発する＝ｔａ液体媒体
を使用できまたはパイダ ンダは加熱によ４液化させることができる。

セラミック吸収体を造るには使用したバインダ糸に気孔
形成剤が溶解しないことが重要である０ 前記混合物は乾燥されて気孔形成剤で被覆された粒子が
残る。代表的には、ホウ素化合物が溶液中で混合される
間に溶液は乾燥される。粉末は＆°コ集した粒子を除去
するために整粒ｌ−てもよい。被膜の厚さは代表的には
０．０．１！ｒｌｌｒｎｍ（０゜００／インチ）である
が、所望の空隙寸法に依存して０．０２Ｓグ闘前後の厚
さとしてもよい。

代表的にはＡｔ、　Ｏ，であるマトリックス粉末は液体
代表的には水中でホウ素化合物とは別に湿潤剤、界面活
性剤、および解膠剤ど共に粉砕−混合されスラリとなる
０Ａ４０．の平均粒子寸法は／ないし２０ミクロンであ
る。湿潤剤、界面活性剤、および解膠剤は前記特願昭！
ｆｇ−３／ｌ？？号にまとめられている。代表的なスラ
リ配合は次の通りである： Ｌｉｎｄｅ　Ａ　　Ａ４０．粉末　　２００／ＩＬｏｍ
ａｒ　ＰＷＡ　　湿潤剤　　　　ｙｇ蒸留脱イオン水　
　　　　、２ｔｏｇ 乾燥−被穏されたホウ素化合物をよ（攪拌しながら前記
スラリに添加する。混合物中のＢ、Ｃの量はＡｔ、Ｏ，
重量に対し代表的には７％から２Ｓ％の間の範囲である
。

有機バインダおよび可塑剤がスラリに添加される。代表
的なバインダおよび可塑剤は前記特６願昭ｋｇ−３／６
９９号にまとめられている。スラリはＡｊ、Ｏ，初期重
量規準で被覆Ｂ、　Ｃ粒子を代表的には１ｓｖｘ％含む
。次にＰＶＡ　（ポリビニルアルコール）結合剤ｌない
し３重量％がＣａｒｂ。

ｗａｘ　　、２００可塑剤Ｏ９λＳないし０．’）！ｒ
Ｍ量’；’ｏと共に添加される。

この混合物はＢ、ＣおよびＡｔ２０．スラリ中のバイン
ダ系もまた良好に分散するように混合する。

続いて次の工程に進むニ スラリを噴霧乾燥する。

凝集塊を除去するために得られた混合粉末を整粒する。

Ａ４０３−Ｂ４　Ｃ粉末を金型に充填する。

等圧圧縮により未焼結体を成形する。圧力は３１０ない
し１Ｉ２００　ｋβ（５ｏｏｏないし４００００ボンド
／インチ１）の範囲で変更でき、２１００堪物”（３ｏ
ｏｏｏボンド／インテリが便利である。

未焼結体を前焼結する。この工程は任意であり揮散性の
バインダおよび他の有機成分を除去することができる。

未焼結体または前焼結体を所定寸法に焼結し気孔形成剤
をバインダおよび可塑剤と共に燃焼除去する。代表的な
焼結温度は約１ｓｏｏ　Ｃである。気孔形成剤除去後は
実質的に全Ｂ、Ｃ粒子の周囲に空隙が存在する。′ 得られた焼結体の外周面を研磨する。

焼結体を所定ペレット長さに裁断する〇

【図面の簡単な説明】 図は本発明による可燃性中性子吸収体の製法を示すフロ
ーチャート図である。 ｌ特許出願人　　　　ウェスチングハウス・エレクトリ
ック・コーポレーション 代理人　　曽　我　道　Ｉ顕：　・１ １゛Ｉ 第１頁の続き ■発　明　者　ケネス・チャールズ・ラドフォード アメリカ合衆国ペンシルベニア 州ピッツバーグ・ジョージタウ ン・ブレイス１６３７ ４２６−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ホウ素化合物粒子に気孔形成剤を被覆し、液体中マトリ
   ックス粉末のスラリをｆｌｌＭ　製し、調製したスラリ
   中に前記気孔形成剤で被覆したホウ素化合物粒子を混合
   し、こうし【得られたスラリを乾燥し気孔形成剤被覆ホ
   ウ素化合物粒子と下トリックス粉末との混合物を得、該
   混合物の未焼結体を成形し、次いで前記未焼結体を焼結
   し気孔形成剤を燃焼除去することによって次後の中性子
   照射時におけるホウ素粒子の膨張を吸収できるように実
   質的に全ホウ素化合物粒子の周囲に空隙が存在したマト
   リックス中のホウ素化合物を含む焼結体とすることから
   なる、原子炉用可燃性中性子吸収体の製法。