JP2016114555A - 燃料棒と燃料集合体、および燃料棒の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、第1の実施形態に係る燃料集合体100の構成を示す立断面図である。燃料集合体100は、複数の燃料棒200、複数の支持格子101、下部タイプレート102、上部タイプレート103、およびチャンネルボックス104を有する。
図6は、第2の実施形態に係る燃料棒の構成を示す部分立断面図である。本実施形態は第1の実施形態の変形である。本第2の実施形態においては、気密層210は、常厚層211と厚肉層212を有する。厚肉層212は、上部プレナム205の周囲に配された部分の気密層である。常厚層211は、上部プレナム205の周囲以外の部分、すなわち上部プレナム205以外の部分の被覆管202および下部端栓203bの内側の部分に配された気密層である。常厚層211は、第1の実施形態と同様の厚さの気密層である。厚肉層212は、常厚層211よりも厚肉すなわち厚肉部となっている。
図7は、第3の実施形態に係る燃料棒の構成を示す部分立断面図である。本第3の実施形態は、第2の実施形態の変形である。本第3の実施形態においては、気密層210は、常厚層221および追加層222を有する。
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。また、各実施形態の特徴を組み合わせてもよい。さらに、これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
Claims (12)
- 長繊維強化炭化ケイ素複合材料を材料とする筒状に延びた被覆管と、
前記被覆管の2つの端部を塞いで前記被覆管とともに密閉空間を形成し長繊維強化炭化ケイ素複合材を材料とする2つの端栓と、
前記密閉空間内に収納され全体として棒状に延びた核燃料と、
前記被覆管および2つの端栓それぞれの前記密閉空間に面した内面全体に沿って広がるように設けられた気密層と、
を備えることを特徴とする燃料棒。 - 前記気密層は、前記内面全体にわたり前記内面に密着していることを特徴とする請求項1に記載の燃料棒。
- 前記気密層には、前記被覆管と前記端栓との接合部の内側の位置の角部において滑らかな曲面が形成されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の燃料棒。
- 前記被覆管の内部には、燃料が充填されていない上部プレナムが形成され、
前記気密層には、前記上部プレナムにおいて厚肉部が形成されていることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の燃料棒。 - 前記厚肉部は、積層構造であることを特徴とする請求項4に記載の燃料棒。
- 前記厚肉部の構成材料は、前記被覆管の構成材料である炭化ケイ素複合材料よりも大きな中性子吸収断面積を有することを特徴とする請求項4または請求項5のいずれか一項に記載の燃料棒。
- 前記気密層は、少なくとも前記核燃料の溶融事故を除く所定の状態においては、熱膨張時に前記被覆管との間に剥離が生じない熱膨張係数を有する材料、または前記被覆管の構成材料である炭化ケイ素複合材料に比べて延性および破断ひずみが大きい材料の少なくともいずれかであることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか一項に記載の燃料棒。
- 互いに間隔をあけて並列に配置され鉛直方向に延びた棒状の複数の燃料棒と、
前記複数の燃料棒の下部を結束し冷却材が流入可能に形成された下部タイプレートと、
前記複数の燃料棒の上部を結束し冷却材が流出可能に形成された上部タイプレートと、
を備える燃料集合体であって、
前記燃料棒の少なくとも一本は、
長繊維強化炭化ケイ素複合材を材料とする筒状に延びた被覆管と、
前記被覆管の2つの端部を塞いで前記被覆管とともに密閉空間を形成し長繊維強化炭化ケイ素複合材を材料とする2つの端栓と、
前記密閉空間内に収納され全体として棒状に延びた核燃料と、
前記被覆管及び2つの端栓それぞれの前記密閉空間に面した内面全体に沿って広がるように設けられた気密層と、
を具備することを特徴とする燃料集合体。 - 長繊維強化炭化ケイ素複合材を材料とする被覆管およびその両端を閉止する2つの端栓とこれらの内面に設けられた気密層と前記気密層内に収納される核燃料を有する燃料棒の製造方法であって、
接合時の前記端栓の温度が気密層素材の気化温度よりも大きくなるように、気密層素材の選定、接合方法の選定および接合条件を設定する条件設定ステップと、
前記被覆管および前記端栓の内側に気密層の材料を付する準備ステップと、
前記準備ステップの後に、前記核燃料を収納して前記被覆管と前記端栓とを組み立てる組立てステップと、
前記組立てステップの後に、前記被覆管と前記端栓とを接合する接合ステップと、
を有することを特徴とする燃料棒の製造方法。 - 前記準備ステップにおいては、前記気密層の素材をコーティングすることにより行うことを特徴とする請求項9に記載の燃料棒の製造方法。
- 少なくとも前記接合ステップは、大気圧より高い圧力のヘリウムガスの環境中にて実施されることを特徴とする請求項9または請求項10に記載の燃料棒の製造方法。
- 前記準備ステップにおいて、前記被覆管と前記端栓との接合部の内側の位置に残った前記気密層の材料を付していない部分について、前記接合ステップにおいて、接合時に発生する熱を用いて近傍の前記気密層の素材を気化させ、蒸着により気密層を形成することを特徴とする請求項9ないし請求項11のいずれか一項に記載の燃料棒の製造方法。
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