JP2009031148A - 燃料被覆管の試験方法および装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】原子炉で使用される燃料被覆管の試験方法において、燃料被覆管試験片1に水素を添加し、次に、前記燃料被覆管試験片に内部ヒータを挿入し後前記内部ヒータ及び圧力容器7の外面に設けられた外部ヒータ14により前記燃料被覆管試験片を約30分以上加熱する。
【選択図】図1
Description
最近の実験炉を用いた高燃焼度燃料の出力急昇試験(非特許文献1参照)では、核燃料の線出力が約40 kW/mに達すると、燃料被覆管の外周部において半径方向に多数の水素化物が析出することが確認された。通常の運転時における被覆管ではこのような半径方向水素化物の析出は生じないが、異常過渡変化時に発生するこの半径方向水素化物の析出は、燃料被覆管の健全性上考慮すべき重要な挙動となる。
「A metallographic and fractographic study of outside-in cracking caused by power ramp tests」 Journal of Nuclear Material, 327(2004) 97-113 "
以下、図面を参照して本発明の第1の実施形態を説明する。
図1は、本発明で用いられる燃料被覆管の試験装置の全体構成図、図2は、加熱試験時の試験用の燃料被覆管1の断面図である。
まず、2mol/lの水酸化リチウム(LiOH)水溶液を圧力容器7に充填し、燃料被覆管試験片1を試験片固定部5により圧力容器内7内に保持収納し、約300℃に加熱して試験片を腐食させることにより水素添加を行う。なお、圧力容器7の代わりに別途用意したステンレス等からなる容器を使用してもよい。
本実施形態では2mol/lの水酸化リチウム水溶液を用いたが、必要とする水素添加量に応じてモル濃度を増減させてもよい。
図5及び図6は上記処理を行った燃料被覆管試料片1の金相写真である。図5の保持時間が約2時間の燃料被覆管試験片1では、水素の熱拡散により被覆管外表面近傍に水素化物が偏析し、また外表面から約100 mmの範囲において半径方向水素化物が高密度に形成されていた。
なお、保持時間が4時間の試験片の金相も図5と同様な分布、密度を有する水素化物が確認された。
以上の試験から、保持時間が約30分以上であれば、実際の異常過渡変化時に析出する半径方向水素化物をほぼ忠実に再現できることがわかる。
第1の実施形態では、燃料被覆管試験片1に高密度の半径方向水素化物を析出させるものであるが、本第2の実施形態は、さらに燃料被覆管試験片1の内圧を上げ、被覆管試験片1を破壊に至らせる破壊試験に関する。
上記第1の実施形態では、燃料被覆管試験片1に水素を添加する場合、水酸化リチウム水溶液を用いたが、この方法以外に、燃料被覆管試験片1を陰極として電解液に浸せきし、電気分解により水素を添加する方法、及び燃料被覆管試験片1を高温高圧の水素ガス中に所定時間保持することにより水素を添加する方法を採用してもよい。
Claims (5)
- 原子炉で使用される燃料被覆管の試験方法において、燃料被覆管試験片に水素を添加し、次に、前記燃料被覆管試験片に内部ヒータを挿入した後前記内部ヒータ及び圧力容器外面に設けられた外部ヒータにより前記燃料被覆管試験片を約30分以上加熱することを特徴とする燃料被覆管の試験方法。
- 前記燃料被覆管試験片を高温の水酸化リチウム水溶液に所定時間浸せきさせることにより、前記燃料被覆管試験片に水素を添加することを特徴とする請求項1記載の燃料被覆管の試験方法。
- 前記燃料被覆管試験片を陰極として電解液に浸せきし、電気分解により前記燃料被覆管試験片に水素を添加することを特徴とする請求項1記載の燃料被覆管の試験方法。
- 前記燃料被覆管試験片を高温高圧の水素ガス中に所定時間保持することにより前記燃料被覆管試験片に水素を添加することを特徴とする請求項1記載の燃料被覆管の試験方法。
- 原子炉で使用される燃料被覆管の試験装置において、燃料被覆管試験片と、前記燃料被覆管試験片内に挿入される内部ヒータを有する加熱装置と、内部ヒータを保持するヒータ固定部と、燃料被覆管試験片を固定する試験片固定部と、前記燃料被覆管試験片を内部に収納する圧力容器と、前記燃料被覆管試験片内又は前記圧力容器に加圧水を導入するための加圧水導入部と、前記圧力容器の外周に設置される冷却管と、前記圧力容器の外面に設けられる外部ヒータと、を具備することを特徴とする燃料被覆管の試験装置。
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