JP2001208879A - 燃料集合体部材の製造法 - Google Patents
燃料集合体部材の製造法Info
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- JP2001208879A JP2001208879A JP2000015571A JP2000015571A JP2001208879A JP 2001208879 A JP2001208879 A JP 2001208879A JP 2000015571 A JP2000015571 A JP 2000015571A JP 2000015571 A JP2000015571 A JP 2000015571A JP 2001208879 A JP2001208879 A JP 2001208879A
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- 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
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 軽水炉燃料の高燃焼度化に伴い高耐食性材料
として採用が検討されているＺｒ・Ｎｂ合金について、
燃料集合体製造工程における部材溶接により低下した熱
影響部の耐食性の回復を図ることのできる燃料集合体部
材の製造法を得る。 【解決手段】 Ｚｒを主成分としてＮｂを０．２〜１．
５ｗｔ％含有するＺｒ・Ｎｂ合金同士又はジルカロイと
を溶接してなる燃料集合体部材において、溶接後、４０
０℃を越え、６２０℃を越えない温度域で０．５時間以
上焼鈍する。
として採用が検討されているＺｒ・Ｎｂ合金について、
燃料集合体製造工程における部材溶接により低下した熱
影響部の耐食性の回復を図ることのできる燃料集合体部
材の製造法を得る。 【解決手段】 Ｚｒを主成分としてＮｂを０．２〜１．
５ｗｔ％含有するＺｒ・Ｎｂ合金同士又はジルカロイと
を溶接してなる燃料集合体部材において、溶接後、４０
０℃を越え、６２０℃を越えない温度域で０．５時間以
上焼鈍する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、軽水炉燃料の高燃
焼度化に伴い高耐食性材料として採用が検討されている
Ｚｒ・Ｎｂ合金を含む燃料集合体部材の製造法に関する
ものである。
焼度化に伴い高耐食性材料として採用が検討されている
Ｚｒ・Ｎｂ合金を含む燃料集合体部材の製造法に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】原子燃料集合体部材の多くには従来、多
くのＺｒ合金が使用されている。部材の溶接部付近は金
属組成変化が生じており、溶接前と比較して原子炉内で
の腐食特性が変化する可能性がある。但し、現行材であ
るジルカロイ２，４では健全性を損なうような低下は見
られない。
くのＺｒ合金が使用されている。部材の溶接部付近は金
属組成変化が生じており、溶接前と比較して原子炉内で
の腐食特性が変化する可能性がある。但し、現行材であ
るジルカロイ２，４では健全性を損なうような低下は見
られない。
【０００３】ところで、現在、軽水炉燃料では、高燃焼
度用に高耐食性を示すＺｒ・Ｎｂ合金をジルカロイに代
えて採用することが検討されている。
度用に高耐食性を示すＺｒ・Ｎｂ合金をジルカロイに代
えて採用することが検討されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ｚｒ・
Ｎｂ合金は溶接の熱によって耐食性が低下する課題が生
じる。
Ｎｂ合金は溶接の熱によって耐食性が低下する課題が生
じる。
【０００５】図１はＺｒ・Ｎｂ合金同士を溶接した際の
溶接部分の腐食形態を模式的に説明するための説明図で
あり、ａ図は平面図、ｂ図は断面図である。図に示す通
り、２つのＺｒ・Ｎｂ合金同士(1) (2) 間を溶接した際
には、２つの金属の端縁部に跨る溶融部(A) と、これに
隣接する熱影響部１(B) と、これに隣接する熱影響部２
(C) と、これに隣接する通常部(D) とからなる。
溶接部分の腐食形態を模式的に説明するための説明図で
あり、ａ図は平面図、ｂ図は断面図である。図に示す通
り、２つのＺｒ・Ｎｂ合金同士(1) (2) 間を溶接した際
には、２つの金属の端縁部に跨る溶融部(A) と、これに
隣接する熱影響部１(B) と、これに隣接する熱影響部２
(C) と、これに隣接する通常部(D) とからなる。
【０００６】図に示す通り、Ｚｒ・Ｎｂ合金同士、また
はジルカロイとＺｒ・Ｎｂ合金を溶接すると、領域(B)
に当たる熱影響部１では、β−Ｚｒが残留することによ
り、耐食性が低下する。この結果、肉厚減少による部材
の健全性裕度の低下が無視できなくなる可能性がある。
はジルカロイとＺｒ・Ｎｂ合金を溶接すると、領域(B)
に当たる熱影響部１では、β−Ｚｒが残留することによ
り、耐食性が低下する。この結果、肉厚減少による部材
の健全性裕度の低下が無視できなくなる可能性がある。
【０００７】本発明は、軽水炉燃料の高燃焼度化に伴い
高耐食性材料として採用が検討されているＺｒ・Ｎｂ合
金について、燃料集合体製造工程における部材溶接によ
り低下した熱影響部の耐食性の回復を図ることのできる
燃料集合体部材の製造法を得ることを目的とする。
高耐食性材料として採用が検討されているＺｒ・Ｎｂ合
金について、燃料集合体製造工程における部材溶接によ
り低下した熱影響部の耐食性の回復を図ることのできる
燃料集合体部材の製造法を得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載された発
明に係る燃料集合体部材の製造法は、Ｚｒを主成分とし
てＮｂを０．２〜１．５ｗｔ％含有するＺｒ・Ｎｂ合金
同士又はジルカロイとを溶接してなる燃料集合体部材に
おいて、溶接後、４００℃を越え、６２０℃を越えない
温度域で０．５時間以上焼鈍する。
明に係る燃料集合体部材の製造法は、Ｚｒを主成分とし
てＮｂを０．２〜１．５ｗｔ％含有するＺｒ・Ｎｂ合金
同士又はジルカロイとを溶接してなる燃料集合体部材に
おいて、溶接後、４００℃を越え、６２０℃を越えない
温度域で０．５時間以上焼鈍する。
【０００９】請求項２に記載された発明に係る燃料集合
体部材の製造法は、請求項１に記載された焼鈍する温度
域が、５００℃以上、６００℃以下である。
体部材の製造法は、請求項１に記載された焼鈍する温度
域が、５００℃以上、６００℃以下である。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明においては、Ｚｒを主成分
としてＮｂを０．２〜１．５ｗｔ％含有するＺｒ・Ｎｂ
合金同士又はジルカロイとを溶接してなる燃料集合体部
材において、溶接後、４００℃を越え、６２０℃を越え
ない温度域で０．５時間以上焼鈍する工程を加えること
により、Ｚｒ・Ｎｂ合金の溶接後に溶接部を焼鈍するこ
とにより耐食性の低下を低減できることを見出してなさ
れた。
としてＮｂを０．２〜１．５ｗｔ％含有するＺｒ・Ｎｂ
合金同士又はジルカロイとを溶接してなる燃料集合体部
材において、溶接後、４００℃を越え、６２０℃を越え
ない温度域で０．５時間以上焼鈍する工程を加えること
により、Ｚｒ・Ｎｂ合金の溶接後に溶接部を焼鈍するこ
とにより耐食性の低下を低減できることを見出してなさ
れた。
【００１１】即ち、Ｚｒ・Ｎｂ合金は、比較的低温では
耐食性の高いα−Ｚｒ＋β−Ｎｂ相が安定である。しか
し、前述した図１の溶接部に隣接する熱影響部１(B) で
は、溶接時の昇温によりβ−Ｚｒ相が生成した後、溶接
後の比較的速い冷却速度により、α−Ｚｒ＋β−Ｎｂ相
に移行せず、β−Ｚｒ相が順安定状態で保持され、耐食
性の低下が生じる。このため、α−Ｚｒ＋β−Ｎｂ相へ
の移行を促進するため、同相が安定な温度領域でできる
だけ高温で焼鈍することにより、熱影響部１(B) の耐食
性を回復することができる。
耐食性の高いα−Ｚｒ＋β−Ｎｂ相が安定である。しか
し、前述した図１の溶接部に隣接する熱影響部１(B) で
は、溶接時の昇温によりβ−Ｚｒ相が生成した後、溶接
後の比較的速い冷却速度により、α−Ｚｒ＋β−Ｎｂ相
に移行せず、β−Ｚｒ相が順安定状態で保持され、耐食
性の低下が生じる。このため、α−Ｚｒ＋β−Ｎｂ相へ
の移行を促進するため、同相が安定な温度領域でできる
だけ高温で焼鈍することにより、熱影響部１(B) の耐食
性を回復することができる。
【００１２】本発明におけるＺｒ・Ｎｂ合金としては、
Ｚｒを主成分としてＮｂを０．２以上、１．５ｗｔ％以
下含有するものであればよい。Ｎｂを前述の割合で含む
合金では、溶接により熱影響部の耐食性が損なわれ易い
ためである。更に実質的には、Ｓｎ：０〜２ｗｔ％、Ｆ
ｅ＋Ｃｒ＋Ｎｉ：０〜１ｗｔ％とその他の不可避不純物
を含む。
Ｚｒを主成分としてＮｂを０．２以上、１．５ｗｔ％以
下含有するものであればよい。Ｎｂを前述の割合で含む
合金では、溶接により熱影響部の耐食性が損なわれ易い
ためである。更に実質的には、Ｓｎ：０〜２ｗｔ％、Ｆ
ｅ＋Ｃｒ＋Ｎｉ：０〜１ｗｔ％とその他の不可避不純物
を含む。
【００１３】本発明における燃料集合体部材としては、
燃料被覆管、シンブル管（制御棒案内管）、端栓、支持
格子を指す。溶接部は前記部材の溶接部を指し、接合す
る両者がＺｒ・Ｎｂ合金同士、或いは一方がＺｒ・Ｎｂ
合金でもう一方がジルカロイの場合を含む。ここでジル
カロイは、主として現用材のジルカロイ２及びジルカロ
イ４を指す。
燃料被覆管、シンブル管（制御棒案内管）、端栓、支持
格子を指す。溶接部は前記部材の溶接部を指し、接合す
る両者がＺｒ・Ｎｂ合金同士、或いは一方がＺｒ・Ｎｂ
合金でもう一方がジルカロイの場合を含む。ここでジル
カロイは、主として現用材のジルカロイ２及びジルカロ
イ４を指す。
【００１４】本発明での焼鈍条件は、温度領域として
は、４００℃を越え、６２０℃を越えない温度域であれ
ば良い。４００℃以下であれば、β−Ｚｒ相の変態が不
充分で耐食性が回復せず、６２０℃以上ではβ−Ｚｒ相
が安定化され、耐食性が更に低下するためである。より
好ましくは、５００℃以上、６００℃以下である。
は、４００℃を越え、６２０℃を越えない温度域であれ
ば良い。４００℃以下であれば、β−Ｚｒ相の変態が不
充分で耐食性が回復せず、６２０℃以上ではβ−Ｚｒ相
が安定化され、耐食性が更に低下するためである。より
好ましくは、５００℃以上、６００℃以下である。
【００１５】また、焼鈍時間は、０．５時間を超えると
効果が顕著となり、長いほど効果的である。但し、耐食
性低下の軽減効果は時間と共に飽和するため、実用上は
数十時間を上限とする。
効果が顕著となり、長いほど効果的である。但し、耐食
性低下の軽減効果は時間と共に飽和するため、実用上は
数十時間を上限とする。
【００１６】また、溶接後の焼鈍の具体的な方法として
は、溶接後の冷却過程で所定温度に保持する、或いは溶
接後常温まで冷却した材料を所定温度に再加熱すると言
った方法がある。
は、溶接後の冷却過程で所定温度に保持する、或いは溶
接後常温まで冷却した材料を所定温度に再加熱すると言
った方法がある。
【００１７】
【実施例】Ｚｒ・1.5wt%Ｎｂ合金同士を溶接した材料
と、一方をＺｒ・1.5wt%Ｎｂ、もう一方をジルカロイ４
として溶接した材料とを作成し、焼鈍条件を種々に変化
させて、腐食量を計測した。
と、一方をＺｒ・1.5wt%Ｎｂ、もう一方をジルカロイ４
として溶接した材料とを作成し、焼鈍条件を種々に変化
させて、腐食量を計測した。
【００１８】表１に再焼鈍条件と耐食性との関係を調べ
た試験結果を示す。尚、腐食量は、Ｚｒ・1.5wt%Ｎｂの
４００℃、10.3ＭＰａ蒸気中で７２時間後の腐食量を
１．０として相対的に示した値である。
た試験結果を示す。尚、腐食量は、Ｚｒ・1.5wt%Ｎｂの
４００℃、10.3ＭＰａ蒸気中で７２時間後の腐食量を
１．０として相対的に示した値である。
【００１９】表１に示す通り、Ｚｒ・1.5wt%Ｎｂ合金同
士を溶接した材料では、溶接の熱影響による耐食性の低
下は、４００℃を越え、６２０℃を越えない焼鈍温度域
であれば、低減することが判った。特に、５００℃以
上、６００℃以下での焼鈍を０．５時間以上行った場合
に顕著に低減することが判った。
士を溶接した材料では、溶接の熱影響による耐食性の低
下は、４００℃を越え、６２０℃を越えない焼鈍温度域
であれば、低減することが判った。特に、５００℃以
上、６００℃以下での焼鈍を０．５時間以上行った場合
に顕著に低減することが判った。
【００２０】この条件は、一方をＺｒ・1.5wt%Ｎｂ、も
う一方をジルカロイ４として溶接した材料であっても、
同様の傾向を示した。
う一方をジルカロイ４として溶接した材料であっても、
同様の傾向を示した。
【００２１】以上のように、Ｚｒ・Ｎｂ合金製燃料集合
体部材を製造する工程で、従来の製造工程のうち、溶接
工程の後に、焼鈍の１工程を追加することにより、溶接
部の耐食性低下を抑制でき、部材の健全性を高めること
ができる。また、顕著な低減を示す温度域では、０．５
時間であっても、腐食性低下を充分に抑制することがで
きる。
体部材を製造する工程で、従来の製造工程のうち、溶接
工程の後に、焼鈍の１工程を追加することにより、溶接
部の耐食性低下を抑制でき、部材の健全性を高めること
ができる。また、顕著な低減を示す温度域では、０．５
時間であっても、腐食性低下を充分に抑制することがで
きる。
【００２２】
【表１】
【００２３】
【発明の効果】本発明は以上説明した通り、軽水炉燃料
の高燃焼度化に伴い高耐食性材料として採用が検討され
ているＺｒ・Ｎｂ合金について、燃料集合体製造工程に
おける部材溶接により低下した熱影響部の耐食性の回復
を図ることができるという効果がある。
の高燃焼度化に伴い高耐食性材料として採用が検討され
ているＺｒ・Ｎｂ合金について、燃料集合体製造工程に
おける部材溶接により低下した熱影響部の耐食性の回復
を図ることができるという効果がある。
【図１】Ｚｒ・Ｎｂ合金同士を溶接した際の溶接部分の
腐食形態を模式的に説明するための説明図であり、ａ図
は平面図、ｂ図は断面図である。
腐食形態を模式的に説明するための説明図であり、ａ図
は平面図、ｂ図は断面図である。
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｚｒを主成分としてＮｂを０．２〜１．
５ｗｔ％含有するＺｒ・Ｎｂ合金同士又はジルカロイと
を溶接してなる燃料集合体部材において、溶接後、４０
０℃を越え、６２０℃を越えない温度域で０．５時間以
上焼鈍することを特徴とする燃料集合体部材の製造法。 - 【請求項２】 前記焼鈍する温度域が、５００℃以上、
６００℃以下であることを特徴とする請求項１に記載さ
れた燃料集合体部材の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000015571A JP2001208879A (ja) | 2000-01-25 | 2000-01-25 | 燃料集合体部材の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000015571A JP2001208879A (ja) | 2000-01-25 | 2000-01-25 | 燃料集合体部材の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001208879A true JP2001208879A (ja) | 2001-08-03 |
Family
ID=18542847
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000015571A Withdrawn JP2001208879A (ja) | 2000-01-25 | 2000-01-25 | 燃料集合体部材の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001208879A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2831984A1 (fr) * | 2001-11-08 | 2003-05-09 | Mitsubishi Nuclear Fuel | Procede de fabrication d'une grille de support de combustible nucleaire, et grille obtenue |
| KR100835830B1 (ko) * | 2007-01-11 | 2008-06-05 | 한국원자력연구원 | β-니오븀 석출물의 분포 제어를 통한 내식성이 우수한지르코늄 합금 핵연료피복관의 제조방법 |
| KR100945021B1 (ko) | 2008-05-09 | 2010-03-05 | 한국원자력연구원 | 보호성 산화막을 형성하는 핵연료피복관용 지르코늄 합금조성물, 이를 이용하여 제조한 지르코늄 합금 핵연료피복관및 이의 제조방법 |
-
2000
- 2000-01-25 JP JP2000015571A patent/JP2001208879A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2831984A1 (fr) * | 2001-11-08 | 2003-05-09 | Mitsubishi Nuclear Fuel | Procede de fabrication d'une grille de support de combustible nucleaire, et grille obtenue |
| KR100701872B1 (ko) * | 2001-11-08 | 2007-03-30 | 미쯔비시 겐시넨료 가부시키가이샤 | 핵연료집합체 지지격자의 제조방법 및 그것에 의해 제조된핵연료집합체 지지격자 |
| KR100835830B1 (ko) * | 2007-01-11 | 2008-06-05 | 한국원자력연구원 | β-니오븀 석출물의 분포 제어를 통한 내식성이 우수한지르코늄 합금 핵연료피복관의 제조방법 |
| KR100945021B1 (ko) | 2008-05-09 | 2010-03-05 | 한국원자력연구원 | 보호성 산화막을 형성하는 핵연료피복관용 지르코늄 합금조성물, 이를 이용하여 제조한 지르코늄 합금 핵연료피복관및 이의 제조방법 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20050523 |
|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20070403 |