JP2674052B2 - 耐食性のすぐれた原子炉燃料被覆管用Ｚｒ合金 - Google Patents
耐食性のすぐれた原子炉燃料被覆管用Ｚｒ合金Info
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- JP2674052B2 JP2674052B2 JP63012323A JP1232388A JP2674052B2 JP 2674052 B2 JP2674052 B2 JP 2674052B2 JP 63012323 A JP63012323 A JP 63012323A JP 1232388 A JP1232388 A JP 1232388A JP 2674052 B2 JP2674052 B2 JP 2674052B2
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- 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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- Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、特に高温高圧水や高温高圧水蒸気にされ
される耐食性にすぐれた原子炉燃料被覆管用Zr合金に関
するものである。
される耐食性にすぐれた原子炉燃料被覆管用Zr合金に関
するものである。
従来、一般に、原子力発電プラントの原子炉に加圧水
型（PWR）のものがあり、この原子炉の燃料被覆管の製
造にはZr合金が用いられ、このZr合金の代表的なものと
して、重量％で（以下％は重量％を示す）、 Sn:1.2〜1.7％、 Fe:0.18〜0.24％、 Cr:0.07〜0.13％、 を含有し、残りがZrと不可避不純物からなる組成を有す
るジルカロイ−４が使用されていることは良く知られる
ところである。
型（PWR）のものがあり、この原子炉の燃料被覆管の製
造にはZr合金が用いられ、このZr合金の代表的なものと
して、重量％で（以下％は重量％を示す）、 Sn:1.2〜1.7％、 Fe:0.18〜0.24％、 Cr:0.07〜0.13％、 を含有し、残りがZrと不可避不純物からなる組成を有す
るジルカロイ−４が使用されていることは良く知られる
ところである。
一方、近年、原子力発電プラントの経済性向上のため
の燃料の高燃焼度化に伴って、燃料被覆管の炉内滞在時
間が長期化する傾向にあるか、上記従来のZr合金製燃料
被覆管では、耐食性が十分でないことに原因して、これ
に対応することができないのが現状である。
の燃料の高燃焼度化に伴って、燃料被覆管の炉内滞在時
間が長期化する傾向にあるか、上記従来のZr合金製燃料
被覆管では、耐食性が十分でないことに原因して、これ
に対応することができないのが現状である。
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、一段
とすぐれた耐食性を示す原子炉燃料被覆管用Zr合金を開
発すべく研究を行なった結果、上記従来のZr合金におい
て、Sn含有量を相対的に低くした状態で、不可避不純物
としての窒素の含有量を60ppm以下にし、さらに合金成
分としてNbおよびTaを含有させると、一段と耐食性が向
上するようになり、かかるZr合金からなる原子炉燃焼被
覆管は長期に亘る使用が可能になるという知見を得たの
である。
とすぐれた耐食性を示す原子炉燃料被覆管用Zr合金を開
発すべく研究を行なった結果、上記従来のZr合金におい
て、Sn含有量を相対的に低くした状態で、不可避不純物
としての窒素の含有量を60ppm以下にし、さらに合金成
分としてNbおよびTaを含有させると、一段と耐食性が向
上するようになり、かかるZr合金からなる原子炉燃焼被
覆管は長期に亘る使用が可能になるという知見を得たの
である。
したがって、この発明は、上記知見にもとづいてなさ
れたものであって、 Sn:0.2〜1.15％、 Fe:0.18〜0.6％、 Cr:0.07〜0.4％、 Nb:0.05〜１％、 Ta:0.01〜0.2％、 を含有し、残りがZrと不可避不純物からなり、かつ不可
避不純物としての窒素含有量が60ppm以下の組成を有す
るZr合金からなる耐食性のすぐれた原子炉燃料被覆管用
Zr合金に特徴を有するものである。
れたものであって、 Sn:0.2〜1.15％、 Fe:0.18〜0.6％、 Cr:0.07〜0.4％、 Nb:0.05〜１％、 Ta:0.01〜0.2％、 を含有し、残りがZrと不可避不純物からなり、かつ不可
避不純物としての窒素含有量が60ppm以下の組成を有す
るZr合金からなる耐食性のすぐれた原子炉燃料被覆管用
Zr合金に特徴を有するものである。
つぎに、この発明の原子炉燃料被覆管用Zr合金を構成
するZr合金の成分組成範囲を上記の通りに限定した理由
を説明する。
するZr合金の成分組成範囲を上記の通りに限定した理由
を説明する。
（ａ） Sn Sn成分には、合金の強度を向上させる作用があるが、
その含有量が0.2％未満では所定の強度を確保すること
ができず、一方その含有量が1.15％を越えると、耐食性
の著しい低下をきたすようになることから、その含有量
を0.2〜1.15％と定めた。
その含有量が0.2％未満では所定の強度を確保すること
ができず、一方その含有量が1.15％を越えると、耐食性
の著しい低下をきたすようになることから、その含有量
を0.2〜1.15％と定めた。
（ｂ） FeおよびCr これらの成分には、共存した状態で合金の耐食性と強
度を向上させる作用があるが、その含有量がそれぞれF
e:0.18％未満およびCr:0.07％未満では前記作用に所望
の効果が得られず、一方その含有量がFe:0.6％およびC
r:0.4％を越えると、耐食性が著しく低下するようにな
ることから、その含有量をそれぞれFe:0.18〜0.6％、C
r:0.07〜0.4％と定めた。
度を向上させる作用があるが、その含有量がそれぞれF
e:0.18％未満およびCr:0.07％未満では前記作用に所望
の効果が得られず、一方その含有量がFe:0.6％およびC
r:0.4％を越えると、耐食性が著しく低下するようにな
ることから、その含有量をそれぞれFe:0.18〜0.6％、C
r:0.07〜0.4％と定めた。
（ｃ） NbおよびTa これらの成分には、合金の耐食性を一段と向上させる
作用があるので含有されるが、その含有量がそれぞれN
b:0.05％未満およびTa:0.01％未満では所望の耐食性向
上効果が得られず、一方その含有量がそれぞれNb:1％お
よびTa:0.2％を越えても耐食性劣化の原因となることか
ら、その含有量をNb:0.05〜１％、Ta:0.01〜0.2％と定
めた。
作用があるので含有されるが、その含有量がそれぞれN
b:0.05％未満およびTa:0.01％未満では所望の耐食性向
上効果が得られず、一方その含有量がそれぞれNb:1％お
よびTa:0.2％を越えても耐食性劣化の原因となることか
ら、その含有量をNb:0.05〜１％、Ta:0.01〜0.2％と定
めた。
（ｄ） 不可避不純物としてのＮ Ｎ成分は合金の耐食性にとって有害な成分であって、
その含有量が60ppmを越えれると耐食性が急激に劣化す
るようになることから、その上限値を60ppmと定めた。
その含有量が60ppmを越えれると耐食性が急激に劣化す
るようになることから、その上限値を60ppmと定めた。
つぎに、この発明の原子炉燃料被覆管用Zr合金を実施
例により具体的に説明する。
例により具体的に説明する。
溶解原料として、99.8％以上の各種の純度を有するZr
スポンジ、いずれも99.9％以上の純度を有するSn粉末、
Fe粉末、Cr粉末、Nb粉末、およびTa粉末を用意し、これ
ら原料を所定の配合組成に配合し、混合した後、アーク
炉にて溶解してボタン材とし、ついでこのボタン材に、
温度:1010℃に15分間保持した後、熱間鍛造を施し、再
び1010℃に加熱後、水焼入れを行ない、さらに機械加工
により酸化スケールを除去した後、温度:600℃、圧延
率:50％の条件で熱間圧延を行ない、引続いて酸洗して
酸化スケールを除去した後、50％の圧延率で冷間圧延を
行ない、ついで温度:630℃に２時間保持の条件で再結晶
焼鈍を行ない、再び50％の圧延率で冷間圧延を行なうこ
とによって、それぞれ第１表に示される組成を有し、か
つ厚さがいずれも0.5mmの本発明原子炉燃料被覆管用Zr
合金板材（以下、本発明Zr合金板材という）１および比
較原子炉燃料被覆管用Zr合金板材（以下、比較Zr合金板
材という）１〜６をそれぞれ製造した。
スポンジ、いずれも99.9％以上の純度を有するSn粉末、
Fe粉末、Cr粉末、Nb粉末、およびTa粉末を用意し、これ
ら原料を所定の配合組成に配合し、混合した後、アーク
炉にて溶解してボタン材とし、ついでこのボタン材に、
温度:1010℃に15分間保持した後、熱間鍛造を施し、再
び1010℃に加熱後、水焼入れを行ない、さらに機械加工
により酸化スケールを除去した後、温度:600℃、圧延
率:50％の条件で熱間圧延を行ない、引続いて酸洗して
酸化スケールを除去した後、50％の圧延率で冷間圧延を
行ない、ついで温度:630℃に２時間保持の条件で再結晶
焼鈍を行ない、再び50％の圧延率で冷間圧延を行なうこ
とによって、それぞれ第１表に示される組成を有し、か
つ厚さがいずれも0.5mmの本発明原子炉燃料被覆管用Zr
合金板材（以下、本発明Zr合金板材という）１および比
較原子炉燃料被覆管用Zr合金板材（以下、比較Zr合金板
材という）１〜６をそれぞれ製造した。
なお、比較Zr合金板材１〜６は、いずれも構成成分の
うちいずれかの成分含有量（第１表に※印を付す）がこ
の発明の範囲から外れた組成をもつものである。
うちいずれかの成分含有量（第１表に※印を付す）がこ
の発明の範囲から外れた組成をもつものである。
ついで、この結果得られた各種のZr合金板材から、20
mm×25mmの寸法を有し、かつ長手方向片側から5mmのと
ころに直径:3mmの小孔を有する試験片を切り出し、通常
の静置式オートクレーブ装置を用い、水蒸気中、温度:4
00℃、圧力:105kg/cm2の原子炉の燃料被覆管がさらさら
れる条件と近似した条件で炉外腐食試験を行ない、120
日経過後の腐食量を判定した。測定結果を第１表に示
す。
mm×25mmの寸法を有し、かつ長手方向片側から5mmのと
ころに直径:3mmの小孔を有する試験片を切り出し、通常
の静置式オートクレーブ装置を用い、水蒸気中、温度:4
00℃、圧力:105kg/cm2の原子炉の燃料被覆管がさらさら
れる条件と近似した条件で炉外腐食試験を行ない、120
日経過後の腐食量を判定した。測定結果を第１表に示
す。
〔発明の効果〕 第１表に示される結果から、本発明Zr合金板材１は優
れた耐食性を示すのに対して、構成成分のうちいずれか
の成分含有量でもこの発明の範囲から外れた比較Zr合金
板材１〜６は、耐食性が低下することが明らかである。
れた耐食性を示すのに対して、構成成分のうちいずれか
の成分含有量でもこの発明の範囲から外れた比較Zr合金
板材１〜６は、耐食性が低下することが明らかである。
上述のように、この発明の原子炉燃料被覆管用Zr合金
は、いずれもすぐれた耐食性を示すので、これを実用に
供した場合には著しく長期に亘っての使用が可能となる
などの工業上有用な特性を有するのである。
は、いずれもすぐれた耐食性を示すので、これを実用に
供した場合には著しく長期に亘っての使用が可能となる
などの工業上有用な特性を有するのである。
Claims (1)
- 【請求項１】Sn:0.2〜1.15％、 Fe:0.18〜0.6％、 Cr:0.07〜0.4％、 Nb:0.05〜１％、 Ta:0.01〜0.2％、 を含有し、残りがZrと不可避不純物からなり、かつ不可
避不純物としての窒素含有量が60ppm以下の組成（以上
重量％）を有するZr合金からなることを特徴とする耐食
性のすぐれた原子炉燃料被覆管用Zr合金。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63012323A JP2674052B2 (ja) | 1988-01-22 | 1988-01-22 | 耐食性のすぐれた原子炉燃料被覆管用Ｚｒ合金 |
| US07/300,256 US4963323A (en) | 1986-07-29 | 1989-01-23 | Highly corrosion-resistant zirconium alloy for use as nuclear reactor fuel cladding material |
| US07/536,075 US5196163A (en) | 1986-07-29 | 1990-06-11 | Highly corrosion-resistant zirconium alloy for use as nuclear reactor fuel cladding material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63012323A JP2674052B2 (ja) | 1988-01-22 | 1988-01-22 | 耐食性のすぐれた原子炉燃料被覆管用Ｚｒ合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01188643A JPH01188643A (ja) | 1989-07-27 |
| JP2674052B2 true JP2674052B2 (ja) | 1997-11-05 |
Family
ID=11802105
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63012323A Expired - Lifetime JP2674052B2 (ja) | 1986-07-29 | 1988-01-22 | 耐食性のすぐれた原子炉燃料被覆管用Ｚｒ合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2674052B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2626291B1 (fr) * | 1988-01-22 | 1991-05-03 | Mitsubishi Metal Corp | Alliage a base de zirconium a utiliser comme assemblage pour combustible dans un reacteur nucleaire |
| JP2548773B2 (ja) * | 1988-06-06 | 1996-10-30 | 三菱重工業株式会社 | ジルコニウム基合金とその製造方法 |
| JP5042768B2 (ja) * | 2007-10-12 | 2012-10-03 | 株式会社グローバル・ニュークリア・フュエル・ジャパン | ジルコニウム基合金 |
| JP5982474B2 (ja) * | 2011-06-16 | 2016-08-31 | 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 | ジルコニウム基合金の製造方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5747867A (en) * | 1980-09-05 | 1982-03-18 | Toshiba Corp | Zirconium alloy with nodular corrosion resistance and its manufacture |
| JPS57134552A (en) * | 1981-02-13 | 1982-08-19 | Toshiba Corp | Zirconium alloy substrate |
| JPS58224139A (ja) * | 1982-06-21 | 1983-12-26 | Hitachi Ltd | 高耐食性ジルコニウム合金 |
| JPS6335749A (ja) * | 1986-07-29 | 1988-02-16 | Mitsubishi Metal Corp | 耐食性のすぐれた原子炉燃料被覆管用Ｚｒ合金 |
| JPH076018A (ja) * | 1992-05-29 | 1995-01-10 | Hidetoshi Sogabe | 数値デ−タの読み上げ発声装置 |
-
1988
- 1988-01-22 JP JP63012323A patent/JP2674052B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5747867A (en) * | 1980-09-05 | 1982-03-18 | Toshiba Corp | Zirconium alloy with nodular corrosion resistance and its manufacture |
| JPS57134552A (en) * | 1981-02-13 | 1982-08-19 | Toshiba Corp | Zirconium alloy substrate |
| JPS58224139A (ja) * | 1982-06-21 | 1983-12-26 | Hitachi Ltd | 高耐食性ジルコニウム合金 |
| JPS6335749A (ja) * | 1986-07-29 | 1988-02-16 | Mitsubishi Metal Corp | 耐食性のすぐれた原子炉燃料被覆管用Ｚｒ合金 |
| JPH076018A (ja) * | 1992-05-29 | 1995-01-10 | Hidetoshi Sogabe | 数値デ−タの読み上げ発声装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01188643A (ja) | 1989-07-27 |
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