JP2018529077A - ジルコニウム合金被覆管の腐食および摩耗防止被膜 - Google Patents
ジルコニウム合金被覆管の腐食および摩耗防止被膜 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2018529077A JP2018529077A JP2018500758A JP2018500758A JP2018529077A JP 2018529077 A JP2018529077 A JP 2018529077A JP 2018500758 A JP2018500758 A JP 2018500758A JP 2018500758 A JP2018500758 A JP 2018500758A JP 2018529077 A JP2018529077 A JP 2018529077A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- zirconium alloy
- coating
- alloy substrate
- zirconium
- chromium
- 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
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
- G21C3/02—Fuel elements
- G21C3/04—Constructional details
- G21C3/06—Casings; Jackets
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
- B32B15/01—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C17/00—Monitoring; Testing ; Maintaining
- G21C17/02—Devices or arrangements for monitoring coolant or moderator
- G21C17/022—Devices or arrangements for monitoring coolant or moderator for monitoring liquid coolants or moderators
- G21C17/0225—Chemical surface treatment, e.g. corrosion
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C21/00—Apparatus or processes specially adapted to the manufacture of reactors or parts thereof
- G21C21/02—Manufacture of fuel elements or breeder elements contained in non-active casings
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
- G21C3/02—Fuel elements
- G21C3/04—Constructional details
- G21C3/06—Casings; Jackets
- G21C3/07—Casings; Jackets characterised by their material, e.g. alloys
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
- G21C3/02—Fuel elements
- G21C3/04—Constructional details
- G21C3/16—Details of the construction within the casing
- G21C3/20—Details of the construction within the casing with coating on fuel or on inside of casing; with non-active interlayer between casing and active material with multiple casings or multiple active layers
-
- Y—GENERAL 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
- 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
Abstract
【選択図】図4
Description
Claims (15)
- 水冷式原子炉に使用するジルコニウム合金基材に被覆を施す方法であって、
表面を有する当該ジルコニウム合金基材を提供し、
クロム、ケイ素およびアルミニウムから成る群より選択した1つ以上の元素から成るマスター合金、化学活性剤、ならびに不活性充填剤粉末を組み合わせて被膜混合物を形成し、
加熱領域と不活性または還元ガス雰囲気とを有するチェンバを提供し、
当該チェンバ内で当該ジルコニウム合金基材を当該被膜混合物により取り囲み、
当該チェンバを高温に加熱し、
当該マスター合金を当該化学活性剤と反応させて気体化合物を形成し、
当該気体化合物を拡散させて当該ジルコニウム合金基材の表面に接触させ、
当該気体化合物を分解し、
当該マスター合金の当該1つ以上の元素を当該ジルコニウム合金基材の表面に付着させ、
さらにその上に、ジルコニウムおよび当該マスター合金の当該1つ以上の元素から成る実質的に均一な拡散被膜層(86)を形成する
ことよりなる方法。 - 前記取り囲みステップが、前記ジルコニウム合金基材を前記被膜混合物の床の中で浸透処理することから成る、請求項1の方法。
- 前記拡散被膜層(86)が前記ジルコニウム合金基材の内面(82)および外面(84)の一方または両方に形成される、請求項1の方法。
- 請求項1の方法であって、さらに、
前記実質的に均一な拡散被膜層(86)を施された前記ジルコニウム合金基材を原子炉内に配置し、
前記実質的に均一な拡散被膜層(86)を施された前記ジルコニウム合金基材を水に晒して接触させ、
前記マスター合金の前記1つ以上の元素がクロム、ケイ素およびアルミニウムの場合にそれぞれに対応するCr2O3、SiO2およびAl2O3のうちの1つ以上から成る保護酸化物層(88)を前記実質的に均一な拡散被膜層(86)の上に形成する
ことから成る方法。 - 前記拡散被膜層(86)が、前記マスター合金の前記1つ以上の元素がクロム、ケイ素およびアルミニウムの場合にそれぞれに対応するZr−Cr相、Zr−Si相およびZr−Al相から成る、請求項1の方法。
- 前記加熱ステップが600℃から1100℃の温度範囲で行われる、請求項1の方法。
- 前記基材の厚さが1ミクロンから200ミクロンの範囲である、請求項1の方法。
- 前記被膜されたジルコニウム合金基材(80)を1つ以上の冷間加工ステップで処理することにより、全厚を減じて最終寸法を得る、請求項7の方法。
- 前記冷間加工がピルガー加工から成る、請求項8の方法。
- 前記被膜されたジルコニウム合金基材(80)を中間焼鈍して処理することにより、前記被膜および前記被覆管中の残留応力を解放することをさらに含む、請求項8の方法。
- 水冷式原子炉に使用するジルコニウム合金基材の上に酸化物層(88)を形成する方法であって、
表面を有する当該ジルコニウム合金基材を提供し、
クロム、ケイ素およびアルミニウムから成る群より選択した1つ以上の元素から成るマスター合金、化学活性剤、ならびに不活性充填剤粉末を組み合わせて被膜混合物を形成し、
当該ジルコニウム合金基材に当該被膜混合物を施し、
当該マスター合金を当該化学活性剤と反応させて接合を形成し、
当該マスター合金の当該1つ以上の元素を当該ジルコニウム合金基材の表面に付着させ、
さらにその上に実質的に均一な拡散被膜層(86)を形成し、
当該拡散被膜されたジルコニウム合金基材(80)を原子炉内に配置し、
当該実質的に均一な拡散被膜を施された当該ジルコニウム合金基材(80)を水に晒して接触させ、
当該実質的に均一な拡散被膜層(86)の上に酸化物層(88)を形成する
ことより成る方法。 - 被膜複合材(80)であって、被膜複合材は、
ジルコニウム合金基材と、
クロム、ケイ素、クロムとケイ素の混合物、クロムとアルミニウムの混合物、およびケイ素とアルミニウムの混合物から成る群より選択した合金元素から成るマスター合金、
化学活性剤、および
不活性充填剤粉末
から成る被膜組成物とから成り、
当該ジルコニウム合金基材には、当該被膜組成物が付着して、当該マスター合金の当該1つ以上の元素がクロム、ケイ素およびアルミニウムの場合にそれぞれに対応するZr−Cr相、Zr−Si相およびZr−Al相のうち1つ以上の相から成る実質的に均一な拡散被膜層(86)が形成されていること
を特徴とする被膜複合材。 - 前記Zr−Cr相、Zr−Si相およびZr−Al相がそれぞれZrCr2、ZrSi2およびZrAl3である、請求項12の被膜複合材。
- 前記基材が燃料棒被覆管である、請求項12の被膜複合材。
- 原子炉内で水と接触するように構成された前記被膜複合材(80)が水と接触すると、前記実質的に均一な拡散被膜層(86)の表面に酸化物層(88)が形成されることを特徴とする、請求項12の被膜複合材。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US14/826,524 US9844923B2 (en) | 2015-08-14 | 2015-08-14 | Corrosion and wear resistant coating on zirconium alloy cladding |
US14/826,524 | 2015-08-14 | ||
PCT/US2016/045081 WO2017030775A1 (en) | 2015-08-14 | 2016-08-02 | Corrosion and wear resistant coating on zirconium alloy cladding |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018529077A true JP2018529077A (ja) | 2018-10-04 |
JP6927955B2 JP6927955B2 (ja) | 2021-09-01 |
Family
ID=57994135
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018500758A Active JP6927955B2 (ja) | 2015-08-14 | 2016-08-02 | ジルコニウム合金被覆管の腐食および摩耗防止被膜 |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US9844923B2 (ja) |
EP (1) | EP3335220B1 (ja) |
JP (1) | JP6927955B2 (ja) |
KR (1) | KR102573613B1 (ja) |
CN (1) | CN108140434B (ja) |
ES (1) | ES2933969T3 (ja) |
WO (1) | WO2017030775A1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7485876B2 (ja) | 2020-09-30 | 2024-05-17 | 三菱重工業株式会社 | 燃料被覆管の製造方法 |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018017146A1 (en) * | 2016-07-22 | 2018-01-25 | Westinghouse Electric Company Llc | Cold spray chromium coating for nuclear fuel rods |
US11715572B2 (en) * | 2016-09-28 | 2023-08-01 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Composite nuclear component, DLI-MOCVD method for producing same, and uses for controlling oxidation/hydridation |
US11488730B2 (en) | 2017-03-17 | 2022-11-01 | Westinghouse Electric Company Llc | Coated fuel pellets with enhanced water and steam oxidation resistance |
US10803999B2 (en) * | 2017-03-17 | 2020-10-13 | Westinghouse Electric Company Llc | Coated U3Si2 pellets with enhanced water and steam oxidation resistance |
US11367537B2 (en) * | 2017-05-09 | 2022-06-21 | Westinghouse Electric Company Llc | Annular nuclear fuel pellets with central burnable absorber |
CN109208045B (zh) * | 2018-08-30 | 2020-06-19 | 国家电投集团科学技术研究院有限公司 | 燃料棒包壳的加工工艺和燃料棒包壳 |
TWI750805B (zh) * | 2019-09-13 | 2021-12-21 | 美商西屋電器公司 | 核燃料護套管及用於製成核燃料護套之方法 |
US11587689B2 (en) * | 2019-10-30 | 2023-02-21 | Battelle Energy Alliance, Llc | Nuclear fuel elements including protective structures, and related method of forming a nuclear fuel element |
JP2023523331A (ja) * | 2020-04-27 | 2023-06-02 | ウェスティングハウス エレクトリック カンパニー エルエルシー | めっきされた金属基材及びその製造方法 |
CN112921299B (zh) * | 2021-01-20 | 2022-03-25 | 哈尔滨工业大学 | 一种锆包壳表面复合膜层的制备方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07146388A (ja) * | 1993-07-14 | 1995-06-06 | General Electric Co <Ge> | ジルコニウムバリア層を備えた燃料被覆の為の改良された内張り |
US20130344348A1 (en) * | 2012-06-25 | 2013-12-26 | Korea Hydro And Nuclear Power Co., Ltd. | Zirconium alloy with coating layer containing mixed layer formed on surface, and preparation method thereof |
JP2015523231A (ja) * | 2012-04-26 | 2015-08-13 | コミサーリャ ア レナジー アトミック エー オー エナジー アルタナティブCommissariat Al’Energie Atomique Et Aux Energiesalternatives | 原子力環境において耐酸化性である多層材料 |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5364659A (en) | 1992-02-21 | 1994-11-15 | Ohio State University Research Foundation | Codeposition of chromium and silicon diffusion coatings in FE-base alloys using pack cementation |
JPH0727884A (ja) | 1993-07-14 | 1995-01-31 | Kobe Steel Ltd | 耐食性に優れた原子炉燃料被覆管及びその製造方法 |
JPH07248381A (ja) | 1994-03-11 | 1995-09-26 | Nec Eng Ltd | ソーナー受信装置 |
JPH07248391A (ja) | 1994-03-14 | 1995-09-26 | Nippon Nuclear Fuel Dev Co Ltd | 核燃料被覆管およびその製造方法 |
US5492727A (en) | 1994-05-10 | 1996-02-20 | The Ohio State University Research Foundation | Method of depositing chromium and silicon on a metal to form a diffusion coating |
WO2000009777A1 (en) | 1998-08-17 | 2000-02-24 | Coltec Industries Inc. | Vapor phase co-deposition coating for superalloy applications |
US7645485B2 (en) | 2004-04-30 | 2010-01-12 | Honeywell International Inc. | Chromiumm diffusion coatings |
DE102005030231B4 (de) | 2005-06-29 | 2007-05-31 | Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh | Verfahren zum Aufbringen einer hochtemperaturgeeigneten FeCrAl-Schutzschicht, Hüllrohr mit einer derartig aufgebrachten Schutzschicht und Verwendung eines solchen Hüllrohrs |
US8916005B2 (en) * | 2007-11-15 | 2014-12-23 | General Electric Company | Slurry diffusion aluminide coating composition and process |
US8792607B2 (en) | 2008-10-14 | 2014-07-29 | General Electric Company | Fuel rod assembly and method for mitigating the radiation-enhanced corrosion of a zirconium-based component |
US20130251087A1 (en) | 2012-02-17 | 2013-09-26 | Massachusetts Institute Of Technology | Surface modification of cladding material |
US10060018B2 (en) * | 2013-05-28 | 2018-08-28 | Westinghouse Electric Company Llc | Kinetically applied gradated Zr-Al-C ceramic or Ti-Al-C ceramic or amorphous or semi-amorphous stainless steel with nuclear grade zirconium alloy metal structure |
-
2015
- 2015-08-14 US US14/826,524 patent/US9844923B2/en active Active
-
2016
- 2016-08-02 EP EP16837476.7A patent/EP3335220B1/en active Active
- 2016-08-02 ES ES16837476T patent/ES2933969T3/es active Active
- 2016-08-02 CN CN201680045207.8A patent/CN108140434B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2016-08-02 WO PCT/US2016/045081 patent/WO2017030775A1/en active Application Filing
- 2016-08-02 JP JP2018500758A patent/JP6927955B2/ja active Active
- 2016-08-02 KR KR1020187007056A patent/KR102573613B1/ko active IP Right Grant
-
2017
- 2017-11-02 US US15/801,398 patent/US10350856B2/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07146388A (ja) * | 1993-07-14 | 1995-06-06 | General Electric Co <Ge> | ジルコニウムバリア層を備えた燃料被覆の為の改良された内張り |
JP2015523231A (ja) * | 2012-04-26 | 2015-08-13 | コミサーリャ ア レナジー アトミック エー オー エナジー アルタナティブCommissariat Al’Energie Atomique Et Aux Energiesalternatives | 原子力環境において耐酸化性である多層材料 |
US20130344348A1 (en) * | 2012-06-25 | 2013-12-26 | Korea Hydro And Nuclear Power Co., Ltd. | Zirconium alloy with coating layer containing mixed layer formed on surface, and preparation method thereof |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
中田一博、松田福久: "拡散浸透技術によるハイブリッド化", 溶接学会誌, vol. 第57巻/第4号, JPN6020013487, 1988, pages 42 - 20, ISSN: 0004338663 * |
小無健司: "水素化物中性子吸収材を用いた革新的高速炉炉心の実用化研究開発", 原子力システム研究開発事業及び原子力基礎基盤戦略研究イニシアティブ, JPN6020013485, 2011, pages 3 - 10, ISSN: 0004338664 * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7485876B2 (ja) | 2020-09-30 | 2024-05-17 | 三菱重工業株式会社 | 燃料被覆管の製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP3335220B1 (en) | 2022-10-05 |
US20180056628A1 (en) | 2018-03-01 |
ES2933969T3 (es) | 2023-02-15 |
JP6927955B2 (ja) | 2021-09-01 |
KR102573613B1 (ko) | 2023-08-31 |
CN108140434B (zh) | 2021-06-25 |
US20170043555A1 (en) | 2017-02-16 |
EP3335220A1 (en) | 2018-06-20 |
EP3335220A4 (en) | 2019-04-17 |
CN108140434A (zh) | 2018-06-08 |
US9844923B2 (en) | 2017-12-19 |
KR20180031052A (ko) | 2018-03-27 |
US10350856B2 (en) | 2019-07-16 |
WO2017030775A1 (en) | 2017-02-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6927955B2 (ja) | ジルコニウム合金被覆管の腐食および摩耗防止被膜 | |
JP6541686B2 (ja) | 原子力発電用ジルコニウム合金への金属含有層とクロム含有層とを含む保護被膜の付着 | |
Koo et al. | KAERI’s development of LWR accident-tolerant fuel | |
US4022662A (en) | Nuclear fuel element having a metal liner and a diffusion barrier | |
EP0560857B1 (en) | Wear resistant nuclear fuel assembly components | |
US3925151A (en) | Nuclear fuel element | |
Kim et al. | Development of surface modified Zr cladding by coating technology for ATF | |
JP6962930B2 (ja) | ジルコニウム被膜を有する事故耐性燃料用炭化ケイ素燃料被覆管 | |
KR20100095456A (ko) | 지르코늄이나 하프늄 합금의 표면 가공 방법, 이에 의해 가공된 부품 | |
JPH07301687A (ja) | 被覆管 | |
JP6632931B2 (ja) | 構造部材およびその製造方法、燃料棒、燃料チャンネルボックス、ウォーターロッド、燃料集合体 | |
US9202601B2 (en) | Methods and apparatus for suppressing tritium permeation during tritium production | |
Ohashi et al. | Concept on inherent safety in high-temperature gas-cooled reactor | |
RU2387030C1 (ru) | Микротвэл легководного ядерного реактора | |
Park et al. | Behavior of Accident tolerant fuel cladding under simulated Loss-of-coolant Accident Condition | |
Kim et al. | Development Status of Accident Tolerant Fuel Cladding for LWRs | |
JP2021024758A (ja) | 接合部材およびそれを備えた接合構造体 | |
JP2002311178A (ja) | 原子炉構造材、原子炉、ガス冷却直接サイクル高速炉及び核融合炉 | |
JPH06186364A (ja) | 核燃料要素 | |
Klepfer | Nuclear fuel element |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190712 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20200312 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200408 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20200701 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200813 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200902 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20201106 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20210122 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210223 |
|
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: 20210715 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210805 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6927955 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |