JP2010515826A - 燃料棒の位置決め用のスペーサ格子 - Google Patents

燃料棒の位置決め用のスペーサ格子 Download PDF

Info

Publication number
JP2010515826A
JP2010515826A JP2009545516A JP2009545516A JP2010515826A JP 2010515826 A JP2010515826 A JP 2010515826A JP 2009545516 A JP2009545516 A JP 2009545516A JP 2009545516 A JP2009545516 A JP 2009545516A JP 2010515826 A JP2010515826 A JP 2010515826A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
zirconium
sheet metal
cold rolling
based alloy
heat treatment
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
JP2009545516A
Other languages
English (en)
Other versions
JP5406043B2 (ja
JP2010515826A5 (ja
Inventor
ラーズ ホールスタディウス
マッツ ダールベック
ジョン ベイツ
ジェームズ ドハーティー
スティーブン ジェイ. キング
ロバート ジェイ. コムストック
Original Assignee
ウェスティングハウス エレクトリック スウェーデン アーベー
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 ウェスティングハウス エレクトリック スウェーデン アーベー filed Critical ウェスティングハウス エレクトリック スウェーデン アーベー
Publication of JP2010515826A publication Critical patent/JP2010515826A/ja
Publication of JP2010515826A5 publication Critical patent/JP2010515826A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5406043B2 publication Critical patent/JP5406043B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22FCHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/16Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of other metals or alloys based thereon
    • C22F1/18High-melting or refractory metals or alloys based thereon
    • C22F1/186High-melting or refractory metals or alloys based thereon of zirconium or alloys based thereon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22FCHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/16Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of other metals or alloys based thereon
    • C22F1/18High-melting or refractory metals or alloys based thereon
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B3/00Rolling materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special rolling methods or sequences ; Rolling of aluminium, copper, zinc or other non-ferrous metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C16/00Alloys based on zirconium
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C3/00Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
    • G21C3/30Assemblies of a number of fuel elements in the form of a rigid unit
    • G21C3/32Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements
    • G21C3/34Spacer grids
    • G21C3/3424Fabrication of spacer grids
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors
    • YGENERAL 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
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/4935Heat exchanger or boiler making
    • YGENERAL 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
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/4935Heat exchanger or boiler making
    • Y10T29/49366Sheet joined to sheet
    • YGENERAL 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
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/4935Heat exchanger or boiler making
    • Y10T29/49366Sheet joined to sheet
    • Y10T29/49368Sheet joined to sheet with inserted tubes
    • YGENERAL 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
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49789Obtaining plural product pieces from unitary workpiece
    • YGENERAL 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
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49789Obtaining plural product pieces from unitary workpiece
    • Y10T29/49794Dividing on common outline
    • YGENERAL 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
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/53Means to assemble or disassemble
    • Y10T29/531Nuclear device
    • YGENERAL 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
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T83/00Cutting
    • Y10T83/04Processes
    • Y10T83/0448With subsequent handling [i.e., of product]

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

【課題】ジルコニウム基合金の最適化したシートメタルの製造方法であって、中性子線に曝されたときに、少なくとも一の方向で小さな成長を示す最適化したシートメタルを、β焼入れを使用せずに製造する方法を提供すること。
【解決手段】ジルコニウム基合金の最適化したシートメタル(1)の製造方法を開示する。最適化したシートメタル(1)は、シート平面(BA)を画定する。前記製造方法は、ジルコニウム基合金のシートメタル(2)を提供するステップを備え、シートメタル(2)は、少なくとも準備冷間圧延および最終冷間圧延を施され、準備冷間圧延および最終冷間圧延は、共に、同一の圧延方向で行われ、ジルコニウム基合金が部分再結晶化するように、準備冷間圧延と最終冷間圧延との間においてシートメタル(1)に熱処理を施す。本発明による最適化したシートメタル(1)を使用するスペーサ格子の製造方法をも開示する。
【選択図】図2

Description

本発明は、ジルコニウム基合金の最適化したシートメタルを製造する方法に関する。
本発明はまた、原子力プラントの燃料アセンブリにおける燃料棒の位置決め用のスペーサ格子を製造する方法に関する。
スペーサ格子は、通常、燃料棒の束に沿って複数の場所にあり、燃料棒が適所に延びて保持されるように格子を定める。
スペーサ格子は、様々な異なる方法で製造できる。スペーサ格子を製造する方法の一つは、ジルコニウム基合金のシートメタルの使用に基づいている。
ジルコニウム基合金のシートメタルは、多くの圧延ステージを受ける。そこでは、シートメタルは、応力緩和を達成する圧延ステージと、合金構造が進む次の圧延ステージとの間において熱処理が施される。
しかしながら、この従来の方法で製造されるジルコニウム基合金のシートメタルには、異なるタイプの原子力プラントのスペーサー格子要素として使用され、中性子線に曝された場合、これにより形成される材料のミクロ組織によって、異なる方向に成長する異なる傾向がある。これは、シートメタルの圧延により、材料の構造に選択方位が生じるからである。
シートメタルが通常、平面であると仮定すると、実際は、圧延方向と平行方向に成長する傾向が大きく、圧延方向に対して垂直なシート平面の方向に成長する傾向は小さく、通常の方向、つまり、シートメタルの厚み方向に成長する傾向は最も小さい。
シートメタルを中性子線に曝すと、最も成長し易い方向に成長が起こり、同時に、他のいずれかの方向または他のすべての方向に収縮が起こる。これは、体積を一定としてシートメタルを中性子線に曝したときの直接的な結果である。シートメタルが中性子線に曝されている間、実際は、圧延方向に主に成長し、圧延方向に交差する方向に多少成長し、そして、厚み方向に縮小する。
原子力プラントの燃料棒の位置決めのためのスペーサ格子の壁を形成するために、この種のシートメタルを従来の方法で用いると、一つの課題が生じる。より正確に言うと、スペーサ格子は、燃料棒が通る多くの格子セルと前記シートメタルによって形成される壁とを画定する。
このことにより、シートメタルは、格子セルの長さ方向と交差する方向に成長し、同時に壁厚は減少する。その結果、格子セルの断面積と、上記壁および燃料棒との間に形成されている遊びは、増加する。
不利な条件下、例えばPWR原子炉の運転中に、燃料棒は、前記遊びのため、それらが振動で接触することにより、スペーサ格子部から重摩耗を受ける。結局、これは、燃料棒の壁に穴を開け、放射性物質を環境に漏出する結果となる。
燃料棒が、成長の影響を受けやすい材料で形成されているときにもまた、それらが中性子線に曝されると、燃料棒の直径が減少するという、別の遊びによる影響が生じる。
欧州特許出願公開第0869197B1号明細書の従来技術の説明には、この課題を部分的に解決する方法が開示されている(特許文献1参照)。格子セルの長手方向に垂直に延びるシートの方向は、圧延方向に交差するシートの方向に一致するような方向に整えられる。これにより、この方向の成長は、実質的に減少するが、それでもやはり、その成長は、遊びの問題を生じさせるのに十分なほど大きい。
その課題は、スペーサ格子壁からパッチ(patches)を打ち抜くことによって、ある程度改善する。前記パッチは、ばねのように燃料棒を押圧し、成長が起こっている間も燃料棒を押圧し続ける。
しかしながら、ジルコニウム合金は、多少、ばね材料として十分に適切な低降伏強度を有しているので、実際には、パッチは、燃料棒の直径の減少により生じうる遊びと同じ大きさの遊びを、補償できるだけである。
パッチは、燃料棒の直径の収縮およびスペーサ格子壁の成長により、スペーサ格子壁と燃料棒の外面との間に形成される全体の遊びを補償することはできない。複数の放射線の最初のサイクルの後には、スペーサ格子材料もまた弛緩する。それにより、燃料棒の直径の減少を補償するパッチの能力は、実質的に減少する。
米国特許第4918710号明細書には、燃料アセンブリのためのクロス−ブレーシング格子(cross−bracing grid)の製造方法が開示されている(特許文献2参照)。その格子は、ジルコニウム基合金で製造されている。
ジルコニウム基合金のプレートまたはシートは、α+βジルコニウム相のプレートを冷間成形する。その格子はまた、α相においても扱われる。燃料棒用の支持ボスは、プレートを切断し、エンボス加工することによって形成する。
欧州特許出願公開第0869197B1号明細書は、中性子線に曝されているときの、スペーサ格子の成長によるスペーサ格子壁に対する燃料棒の磨耗損傷に関して、代わりの問題解決法を提供する。
欧州特許出願公開第0869197B1号明細書は、ジルコニウム基合金のシートを提供するステップを備え、β焼入れからなる第1の熱処理をシートに施し、ジルコニウム基合金のα相温度領域で次の熱処理を施し、シートの表面からそれらの部分を突出させて燃料棒の表面を支持するために、シートのその部分を打ち抜く方法を提供する。
欧州特許出願公開第0869197B1号明細書に記載されている方法は、β焼入れのための装置が比較的高価である、という課題がある。
従来技術は、スペーサ格子の機能を提供しているが、更に、従来技術のスペーサ格子の代替物の提供が望まれている。
また、β焼入れを必要としないスペーサ格子の製造方法の提供も望まれている。
欧州特許出願公開第0869197B1号公報 米国特許第4918710号公報
本発明の目的は、ジルコニウム基合金の最適化したシートメタルの製造方法であって、中性子線に曝されたときに、少なくとも一の方向で小さな成長を示す最適化したシートメタルを、β焼入れを使用せずに製造する方法を提供することである。
本発明の他の目的は、原子力プラントの燃料アセンブリの燃料棒の位置決め用のスペーサ格子の製造方法であって、中性子線に曝されたときに、燃料棒に垂直に小さな成長を示すスペーサ格子を、β焼入れを使用せずに製造する方法を提供することである。
上記目的は、独立請求項による方法によって達成される。
更なる効果は、従属請求項の特徴によって得られる。
本発明における基本的な考えは、少なくとも一の方向のカーンズファクタ(Kearns factor)が略0.33のシートメタルを、β焼入れを使用せずに製造できる方法を提供することである。
本発明の第1の態様は、ジルコニウム基合金の最適化したシートメタルの製造方法の提供に関し、最適化したシートメタルは、シート平面を画定する。
本方法は、ジルコニウム基合金のシートメタルを提供するステップを備える。
本方法は、少なくとも、準備冷間圧延(preparing cold rolling)と最終冷間圧延(final cold rolling)とをシートメタルに施すステップを備えることを特徴とする。
準備冷間圧延と最終冷間圧延は、共通の圧延方向で施される。
シートメタルの熱処理は、ジルコニウム基合金が部分再結晶化するように、準備冷間圧延と最終冷間圧延との間において施され、熱処理における再結晶度は、90%以下である。
本発明の第1の態様による方法によれば、β焼入れを使用せずに、最適化したシートメタルのシート平面の圧延方向に対して垂直な、略0.33のカーンズファクタを得ることができる。このように、原子炉の燃料アセンブリにおける燃料棒用のスペーサ格子を製造するプラントを建設するときに、β焼入れに適した炉への投資を回避することができる。
本方法は、準備冷間圧延の前に、少なくとも1回の冷間圧延を含んでもよい。かかる付加的な冷間圧延は、最適化したシートメタルのシート平面の圧延方向に対して垂直な、カーンズファクタが略0.33のシートメタルに影響を及ぼさないような方法を含んでもよい。
準備冷間圧延前の前記少なくとも1回の圧延方向は、準備冷間圧延および最終冷間圧延の圧延方向と、本質的に同じであることが好ましい。このようにして、仕上がりを最適化する。
略0.33のカーンズファクタを得るためには、熱処理における再結晶度を20%〜90%にするべきである。
できる限り0.33に近いカーンズファクタを得るには、熱処理における再結晶度は、40〜60%が好ましい。
最終冷間圧延の間における厚みの減少は、最終冷間圧延より前のシート平面と垂直なシートメタルの厚みの40〜60%でもよい。この量で冷間圧延することによって、略0.33のカーンズファクタを得ることができる。
準備冷間圧延の間における厚みの減少は、準備冷間圧延より前のシート平面と直角をなすシートメタルの厚みの40〜60%でもよい。
準備冷間圧延の間、ジルコニウム合金の結晶構造は、少なくとも部分的に破壊される。40〜60%の減少によって、最適な結果が得られる。
準備冷間圧延後の熱処理の間、ジルコニウム合金は、部分再結晶化する。再結晶度は、熱処理中の温度と熱処理の時間に依存する。
熱処理は、連続炉またはバッチ炉で施してもよい。バッチ炉では、シートメタルは静止して置かれるが、連続炉では、シートメタルは炉の中をゆっくりと移動される。
連続炉で熱処理を行う場合、熱処理は、580℃〜650℃の温度で行い、好ましくは580℃〜630℃の温度で行い、最も好ましくは580℃〜600℃の温度で行う。
前述の温度は、熱処理の時間が制限される連続炉に適している。熱処理は、前述の温度で4〜10分間行われるのが好ましい。
バッチ炉で熱処理を行う場合、熱処理の時間を自由に選択してよい。バッチ炉での熱処理は、520℃〜560℃の温度で1〜6時間行ってもよい。
ジルコニウム基合金は、少なくとも96重量%のジルコニウムを含有していることが好ましい。
本発明に係る方法によれば、ジルコニウムをより多く含有するジルコニウム合金を使用してもよいが、少なくとも96%のジルコニウムを含有することで最良の結果が得られる。
ジルコニウム基合金は、多くの異なる合金材料のいずれか一つを含有してもよい。
スペーサ格子のジルコニウム基合金用に考えられる合金材料の第1の実施例は、ニオブである。
スペーサ格子のジルコニウム基合金は、0.8〜1.2重量%のニオブを含有してよく、好ましくは1.0〜1.1重量%のニオブを含有してよく、最も好ましくは、1.02〜1.04重量%のニオブを含有してもよい。
スペーサ格子のジルコニウム基合金用に考えられる合金材料の第2の実施例は、スズである。
スペーサ格子のジルコニウム基合金は、0.6〜1.2重量%のスズを含有してよく、好ましくは0.6〜0.8重量%のスズを含有してもよい。
スペーサ格子のジルコニウム基合金用に考えられる合金材料の第3の実施例は、鉄である。
スペーサ格子のジルコニウム基合金は、0.1〜0.3重量%の鉄を含有してもよい。
本発明による方法で使用するジルコニウム基合金は、前述の合金材料を任意に組み合わせて含有してもよい。
好ましい実施形態では、ジルコニウム基合金は、スズ、鉄およびニオブだけを含有する。添加されるいかなる合金材料も、0.05重量%以下の濃度で存在する。
本発明の第2の態様は、原子力プラントの燃料アセンブリにおける燃料棒の位置決め用のスペーサ格子の製造方法であって、燃料棒のための格子セルを定めるスペーサ格子の製造方法を提供する。
その製造方法は、先行する請求項のいずれか一つに記載の最適化したシートメタルを提供するステップと、最適化したシートメタルを圧延方向に対して垂直な長軸を有する金属帯板に切断するステップと、スペーサ格子を形成するために、金属帯板の長軸が格子セルの長手方向に対して垂直に延びるように、金属帯板を配置するステップと、を含むことを特徴とする。
本発明によれば、ジルコニウム基合金の最適化したシートメタルの製造方法であって、中性子線に曝されたときに、少なくとも一の方向で小さな成長を示す最適化したシートメタルを、β焼入れを使用せずに製造する方法を提供することができる。
また、本発明によれば、原子力プラントの燃料アセンブリの燃料棒の位置決め用のスペーサ格子の製造方法であって、中性子線に曝されたときに、燃料棒に垂直に小さな成長を示すスペーサ格子を、β焼入れを使用せずに製造する方法を提供することができる。
本発明の一実施形態に係る最適化したシートメタルの製造方法で使われるシートメタルを示す。 本発明の一実施形態に係る方法によって製造された最適化したシートメタルを示す。 本発明の一実施形態に係るスペーサ格子を示す。
以下に、本発明の好ましい実施形態を、添付の図面を参照しながら説明する。
本発明の好適な実施形態についての以下の説明では、異なる図における類似の部品には、同一の参照符号を付している。
図1aは、本発明の一実施形態に係る最適化したシートメタル1の製造方法で使われるシートメタル2を示す。図1bは、本発明の一実施形態に係る方法によって製造された最適化したシートメタル1を示す。
最適化したシートメタル1と同様に、シートメタル2は、シート平面BAを画定する長軸Aおよび短軸Bを有する。シートメタルおよび最適化したシートメタル1は、シート平面BAに対して垂直な厚み軸Cに沿った厚みを有する。
最適化したシートメタル1は、先ず、ジルコニウム合金の電極から製造される。
ジルコニウム合金の電極は、電極の重量に基づいて、およそ、0.8〜1.2重量%のニオブと、0.1〜0.3重量%の鉄と、0.6〜0.8重量%のスズとを含有し、ジルコニウムブリケットと合金材料とを一緒に押圧することによって製造される。
その後、電極を真空融解し、キャスティング材を形成する。
その後、キャスティング材を少なくとも1回は真空融解し、これにより、100〜125mm厚さの材料を形成する。本材料に対して加工を施し、表面処理を施す。
その後、本材料に対して、β―焼入れを施す。
その後、複数のステップにわたって本材料を熱間圧延する。
ステップの回数や、各熱間圧延後の厚さは、シートメタル2に対して所望される最終的な厚さに依存する。
本材料は、上記方法と異なる他の方法によっても製造できる。
前記のように準備されたシートメタル2に対して、その後、少なくとも1回は、準備冷間圧延を施す。準備冷間圧延の間の圧延方向は、長軸Aに沿っている。
シートメタル2は、厚み軸Cに沿った厚みに圧縮される。準備冷間圧延中の厚みの減少は、準備冷間圧延前のC軸に沿ったシートメタルの厚みの40〜60%である。
準備冷間圧延後は、ジルコニウム基合金が部分再結晶化するように、シートメタル2に熱処理を施す。熱処理は、連続炉において、580〜650℃の温度で4〜10分間行い、好ましくは580〜630℃の温度で行い、最も好ましくは580〜600℃の温度で行う。
熱処理中の再結晶度は、20〜90%であり、好ましくは40〜60%である。
熱処理後は、シートメタル2に、仕上がり寸法に向けて最終冷間圧延を施す。最終冷間圧延中の圧延方向は、長軸Aに沿っている。最終冷間圧延中の厚みの減少は、最終冷間圧延前のC軸に沿ったシートメタル2の厚みの40〜60%である。
最適化したシートメタル1は、このように製造される。
上述の方法により形成される最適化したシートメタル1は、短軸Bに沿って略0.33のカーンズファクタを有する。
準備冷間圧延の前に、付加的な冷間圧延を含んでもよい。かかる付加的な冷間圧延は、次の付加的な冷間圧延の前に、または準備冷間圧延の前に、シートメタル2のジルコニウム合金を再結晶化させる熱処理に続いて行う。
別の実施形態に係る方法によれば、準備冷間圧延と最終冷間圧延との間の熱処理を、バッチ炉において520〜590℃の温度で、1〜6時間行う。
図2は、本発明の一実施形態に係るスペーサ格子3を示す。
スペーサ格子3は、燃料棒用の格子セル5を形成する多くの金属帯板(metal strips)4を備える。格子セル5は、長手方向6を画定する。
金属帯板4は、金属帯板4の長軸Aが、最適化したシートメタル1の短軸Bと一致して、最適化したシートメタル1の長軸Aに対して垂直となるように、最適化したシートメタル1を、図1bに示される線7に沿って切断することによって、最適化したシートメタル1から形成される。
金属帯板4を、金属帯板4の長軸が格子セル5の長手方向6に対して垂直となるように、スペーサ格子3に配置する。金属帯板の長軸に沿い、かつ、格子セル5の長手方向6に対して垂直なスペーサ格子3のカーンズファクタは、略0.33である。
本発明によるスペーサ格子3が原子炉において使用されると、スペーサ格子3は、中性子線に曝され、その中性子線によって成長する。しかしながら、スペーサ格子は、格子セル5の長手方向に垂直な大きさが一定のままであり、この方向におけるスペーサ格子のカーンズファクタは、略0.33である。
上記実施形態は、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、多岐にわたって修正することができ、本発明は、特許請求の範囲によってのみ限定される。
例えば、ジルコニウム合金は、前述の合金材料のすべてを含む必要はない。
ジルコニウム合金は、前述の合金材料のうちの一つを含めば、充分である。
説明を簡単にするため、図2には、9つの格子セルだけを備えたスペーサ格子を示している。望ましい任意の数の格子セルを有するスペーサ格子を提供できる。
1 最適化したシートメタル
2 シートメタル
3 スペーサ格子
4 金属帯板
5 格子セル
6 長手方向
A 長軸
BA シート平面

Claims (27)

  1. ジルコニウム基合金の最適化したシートメタル(1)を製造する方法であって、
    前記最適化したシートメタル(1)は、シート平面(BA)を画定するものであり、
    前記方法は、ジルコニウム基合金のシートメタル(2)を提供するステップと、
    少なくとも、共通の圧延方向を有する準備冷間圧延と最終冷間圧延とをシートメタル(2)に施すステップと、
    前記ジルコニウム基合金が部分再結晶化するように、前記準備冷間圧延と前記最終冷間圧延との間において前記シートメタル(2)に熱処理を施すステップと、
    を含み、
    前記熱処理における再結晶度は、90%以下である、ことを特徴とする方法。
  2. 前記準備冷間圧延よりも前に、少なくとも一つの冷間圧延を含む、請求項1に記載の方法。
  3. 前記準備冷間圧延の前の前記少なくとも一つの冷間圧延は、前記準備冷間圧延および前記最終冷間圧延の前記圧延方向と基本的に同一である、請求項2に記載の方法。
  4. 前記熱処理における再結晶度は、少なくとも20%である、請求項1から3のいずれか1項に記載の方法。
  5. 前記熱処理における再結晶度は、少なくとも40%である、請求項1から4のいずれか1項に記載の方法。
  6. 前記熱処理における再結晶度は、60%以下である、請求項1から5のいずれか1項に記載の方法。
  7. 前記最終冷間圧延中の厚みの減少は、前記最終冷間圧延の前における前記シート平面(BA)と垂直な前記シートメタル(2)の厚みの40〜60%である、請求項1から6のいずれか1項に記載の方法。
  8. 前記準備冷間圧延中の厚みの減少は、前記準備冷間圧延の前における前記シート平面(BA)と垂直な前記シートメタル(2)の厚みの40〜60%である、請求項1から7のいずれか1項に記載の方法。
  9. 前記熱処理を、連続炉において行う、請求項1から8のいずれか1項に記載の方法。
  10. 前記熱処理を、580℃〜650℃の温度で行う、請求項9に記載の方法。
  11. 前記熱処理を、580℃〜630℃の温度で行う、請求項9または10に記載の方法。
  12. 前記熱処理を、580℃〜600℃の温度で行う、請求項9、10または11のいずれか1項に記載の方法。
  13. 前記熱処理を、4〜10分間行う、請求項9から12のいずれか1項に記載の方法。
  14. 前記熱処理を、バッチ炉において行う、請求項1から5のいずれか1項に記載の方法。
  15. 前記熱処理を、520℃〜590℃の温度で行う、請求項14に記載の方法。
  16. 前記熱処理を、1〜6時間行う、請求項14または15に記載の方法。
  17. 前記ジルコニウム基合金は、少なくとも96重量%のジルコニウムを含有する、請求項1から16のいずれか1項に記載の方法。
  18. 前記ジルコニウム基合金は、ニオブを含有する、請求項1から17のいずれか1項に記載の方法。
  19. 前記ジルコニウム基合金は、0.8〜1.2重量%のニオブを含有する、請求項18に記載の方法。
  20. 前記ジルコニウム基合金は、1.0〜1.1重量%のニオブを含有する、請求項18または19に記載の方法。
  21. 前記ジルコニウム基合金は、1.02〜1.04重量%のニオブを含有する、請求項18、19または20のいずれか1項に記載の方法。
  22. 前記ジルコニウム基合金は、スズを含有する、請求項1から21のいずれか1項に記載の方法。
  23. 前記第1のジルコニウム基合金は、0.6〜1.2重量%のスズを含有する、請求項22に記載の方法。
  24. 前記第1のジルコニウム基合金は、0.6〜0.8重量%のスズを含有する、請求項22または23に記載の方法。
  25. 前記ジルコニウム基合金は、鉄を含有する、請求項1から24のいずれか1項に記載の方法。
  26. 前記第1のジルコニウム基合金は、0.1〜0.3重量%の鉄を含有する、請求項25に記載の方法。
  27. 原子力プラントの燃料アセンブリにおける燃料棒の位置決め用のスペーサ格子(3)を製造する方法であって、
    前記スペーサ格子(3)は、前記燃料棒のための格子セル(5)を画定するものであり、
    前記方法は、請求項1から26のいずれか1項に記載された前記最適化したシートメタル(1)を提供するステップを含み、
    前記最適化したシートメタル(1)を、前記圧延方向に対して垂直な長軸Aで切断して前記金属帯板(4)を形成し、
    前記金属帯板(4)の前記長軸(A)が前記格子セル(5)の長手方向(6)に対して垂直に延びるように前記金属帯板(4)を配置する、ことを特徴とする方法。
JP2009545516A 2007-01-16 2007-12-12 燃料棒の位置決め用のスペーサ格子 Active JP5406043B2 (ja)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US88039807P 2007-01-16 2007-01-16
US60/880,398 2007-01-16
SE0700587A SE530783C2 (sv) 2007-01-16 2007-03-09 Spridargaller för positinering av bränslestavar
SE0700587-9 2007-03-09
PCT/SE2007/050980 WO2008088261A1 (en) 2007-01-16 2007-12-12 Spacer grid for positioning of fuel rods

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2010515826A true JP2010515826A (ja) 2010-05-13
JP2010515826A5 JP2010515826A5 (ja) 2013-10-17
JP5406043B2 JP5406043B2 (ja) 2014-02-05

Family

ID=39673123

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009545516A Active JP5406043B2 (ja) 2007-01-16 2007-12-12 燃料棒の位置決め用のスペーサ格子

Country Status (12)

Country Link
US (1) US8359732B2 (ja)
EP (1) EP2122002B1 (ja)
JP (1) JP5406043B2 (ja)
KR (1) KR20090110302A (ja)
CN (1) CN101605921B (ja)
ES (1) ES2575524T3 (ja)
RU (1) RU2454480C2 (ja)
SE (1) SE530783C2 (ja)
TW (1) TWI433940B (ja)
UA (1) UA97822C2 (ja)
WO (1) WO2008088261A1 (ja)
ZA (1) ZA200903762B (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014518330A (ja) * 2011-06-16 2014-07-28 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 最終熱処理により優れた耐食性及びクリープ耐性を有するジルコニウム合金

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109801727B (zh) * 2019-02-01 2019-12-24 中国原子能科学研究院 燃料板及其制备方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4717427A (en) * 1985-01-10 1988-01-05 "Fragema" Method of manufacturing zirconium alloy plates
US5223055A (en) * 1990-07-17 1993-06-29 Compagnie Europeenne Du Zirconium Cezus Method of making a sheet or strip of zircaloy with good formability and the strips obtained
US5296058A (en) * 1991-02-04 1994-03-22 Siemens Aktiengesellschaft Structural part for a nuclear reactor fuel assembly and method for producing this structural part
JP2001262260A (ja) * 2000-02-18 2001-09-26 Westinghouse Electric Co Llc 原子炉用の改良されたジルコニウム−ニオブ−錫合金
JP2002243881A (ja) * 2001-01-19 2002-08-28 Korea Atom Energ Res Inst 高燃焼度核燃料用ニオビウム含有ジルコニウム合金管材及び板材の製造方法
JP2003277859A (ja) * 2002-03-19 2003-10-02 Zirco Products Co Ltd 耐食性に優れたジルコニウム合金及びその製造方法
WO2005035817A2 (fr) * 2003-10-08 2005-04-21 Compagnie Europeenne Du Zirconium - Cezus Procede d'elaboration d'un produit plat en alliage de zirconium, produit plat ainsi obtenu et grille de reacteur de centrale nucleaire realisee a partir de ce produit plat
JP2006214001A (ja) * 2005-02-07 2006-08-17 Korea Atom Energ Res Inst 耐クリープ性が優れたジルコニウム合金組成物

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE453441B (sv) 1985-07-09 1988-02-01 Asea Atom Ab Spridare for sammanhallning och fixering av langstreckta brenslestavar till knippen inskjutbara i en brenslepatron till en kernreaktor
DE3533935C1 (de) * 1985-09-24 1986-06-05 Degussa Ag, 6000 Frankfurt Verfahren und Vorrichtung zur Entfernung von Alkalinitrit aus nitrathaltigen Salzbaedern
FR2599049B1 (fr) 1986-05-21 1988-07-01 Cezus Co Europ Zirconium Procede de fabrication d'un feuillard en zircaloy 2 ou zircaloy 4 partiellement recristallise et feuillard obtenu
EP0307268B1 (fr) 1987-08-24 1991-10-23 Framatome Procédé de fabrication d'une grille-entretoise pour un assemblage combustible d'un réacteur nucléaire
SE519613C2 (sv) 1997-02-14 2003-03-18 Westinghouse Atom Ab Förfarande för framställning av en spridare, en spridare och ett bränsleelement
ES2200821T3 (es) 1999-02-15 2004-03-16 Framatome Anp Procedimiento de fabricacion de elementos delgados hechos con aleacion a base de circonio y plaquitas asi realizadas.
RU2184795C2 (ru) * 1999-07-29 2002-07-10 Открытое акционерное общество "Чепецкий механический завод" Способ изготовления плоского профиля из циркониевых сплавов
FR2858332B1 (fr) 2003-07-31 2005-10-28 Cezus Co Europ Zirconium Procede de fabrication d'un produit plat en alliage de zirconium, produit plat ainsi obtenu et element d'un assemblage combustible pour reacteur de centrale nucleaire realise a partir de ce produit plat
US7625453B2 (en) * 2005-09-07 2009-12-01 Ati Properties, Inc. Zirconium strip material and process for making same

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4717427A (en) * 1985-01-10 1988-01-05 "Fragema" Method of manufacturing zirconium alloy plates
US5223055A (en) * 1990-07-17 1993-06-29 Compagnie Europeenne Du Zirconium Cezus Method of making a sheet or strip of zircaloy with good formability and the strips obtained
US5296058A (en) * 1991-02-04 1994-03-22 Siemens Aktiengesellschaft Structural part for a nuclear reactor fuel assembly and method for producing this structural part
JP2001262260A (ja) * 2000-02-18 2001-09-26 Westinghouse Electric Co Llc 原子炉用の改良されたジルコニウム−ニオブ−錫合金
JP2002243881A (ja) * 2001-01-19 2002-08-28 Korea Atom Energ Res Inst 高燃焼度核燃料用ニオビウム含有ジルコニウム合金管材及び板材の製造方法
JP2003277859A (ja) * 2002-03-19 2003-10-02 Zirco Products Co Ltd 耐食性に優れたジルコニウム合金及びその製造方法
WO2005035817A2 (fr) * 2003-10-08 2005-04-21 Compagnie Europeenne Du Zirconium - Cezus Procede d'elaboration d'un produit plat en alliage de zirconium, produit plat ainsi obtenu et grille de reacteur de centrale nucleaire realisee a partir de ce produit plat
JP2006214001A (ja) * 2005-02-07 2006-08-17 Korea Atom Energ Res Inst 耐クリープ性が優れたジルコニウム合金組成物

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014518330A (ja) * 2011-06-16 2014-07-28 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 最終熱処理により優れた耐食性及びクリープ耐性を有するジルコニウム合金

Also Published As

Publication number Publication date
US8359732B2 (en) 2013-01-29
SE0700587L (sv) 2008-07-17
EP2122002A4 (en) 2014-10-08
UA97822C2 (ru) 2012-03-26
ES2575524T3 (es) 2016-06-29
US20110232439A1 (en) 2011-09-29
KR20090110302A (ko) 2009-10-21
ZA200903762B (en) 2010-08-25
EP2122002A1 (en) 2009-11-25
WO2008088261A1 (en) 2008-07-24
EP2122002B1 (en) 2016-03-16
SE530783C2 (sv) 2008-09-09
CN101605921A (zh) 2009-12-16
CN101605921B (zh) 2012-04-25
JP5406043B2 (ja) 2014-02-05
TWI433940B (zh) 2014-04-11
RU2454480C2 (ru) 2012-06-27
TW200835795A (en) 2008-09-01
RU2009131060A (ru) 2011-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100382997B1 (ko) 고연소도 핵연료 용 니오븀 함유 지르코늄 합금 관재 및판재의 제조방법
JP3512402B2 (ja) 優秀な耐蝕性を持ったニオブ含有ジルコニウム合金核燃料被覆管の製造方法
JP3082369B2 (ja) 燃料チャンネルボックスの製造法及び燃料集合体の製造法並びに使用方法
JPH11109072A (ja) 核燃料棒を被覆する管の製造法、核燃料棒を被覆する管、ジルコニウム合金の製造法および構造部材の製造法
JP2003149369A (ja) 燃料集合体支持格子の製造方法
KR101108935B1 (ko) 편평 지르코늄 합금 제품을 제조하는 방법과, 이로 인해얻어진 편평 제품 및 이러한 편평 제품으로부터 제조된원자력 발전소 반응기 그리드
KR0183417B1 (ko) 방사선 환경용 바이메탈 스프링 부재
DE19509257B4 (de) Verbesserte Kernbrennstoffhülle aus Zirkoniumlegierung
JP2941796B2 (ja) 耐蝕性の原子炉構成部材、核燃料棒被覆管、水性環境に使用するためのジルコニウム合金、および原子炉燃料集成体用構造部材
JP5406043B2 (ja) 燃料棒の位置決め用のスペーサ格子
JPH11101887A (ja) 高いフルエンスに晒される水性雰囲気中での使用のためのジルコニウム合金、耐食性原子炉要素、構造核燃料集成部材および該合金から構成されている原子炉燃料棒被覆材
JPH11148990A (ja) 核燃料棒を被覆する管の製造法、核燃料被覆管、ジルコニウム合金の製造法および構造部材の製造法
US5654993A (en) Fuel element for pressurized--water reactor with guide tubes finally heat-treated in two steps
JP3424452B2 (ja) 燃料集合体とそれに用いる燃料チャンネルボックス及びその製造方法
JP3492881B2 (ja) 燃料チャンネルボックス及び燃料集合体
JP3191813B2 (ja) 燃料チャンネルボックス及び燃料集合体並びに使用方法
JP2001074872A (ja) 原子炉用ジルコニウム合金の製造方法
JPH08179068A (ja) 燃料集合体
JPH06248403A (ja) 高耐食性・高強度ジルコニウム合金材の製造法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20101015

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20121113

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130212

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130528

A524 Written submission of copy of amendment under article 19 pct

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A524

Effective date: 20130827

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: 20131015

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20131031

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5406043

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250