JP2853133B2 - 放熱性のすぐれた原子燃料容器の構造部材用クラッド板材 - Google Patents
放熱性のすぐれた原子燃料容器の構造部材用クラッド板材Info
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- JP2853133B2 JP2853133B2 JP63285213A JP28521388A JP2853133B2 JP 2853133 B2 JP2853133 B2 JP 2853133B2 JP 63285213 A JP63285213 A JP 63285213A JP 28521388 A JP28521388 A JP 28521388A JP 2853133 B2 JP2853133 B2 JP 2853133B2
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- 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
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、原子燃料あるいは使用済原子燃料の貯蔵
や輸送などに用いられる容器の構造部材として適用され
る放熱性のすぐれたクラッド板材に関するものである。
や輸送などに用いられる容器の構造部材として適用され
る放熱性のすぐれたクラッド板材に関するものである。
一般に、原子燃料や、これの使用済原子燃料の貯蔵や
輸送などには、第１図に概略断面図で示される容器が使
用されており、この容器は、図示される通り、例えば球
状黒鉛鋳鉄製の円筒状容器本体１の内部に、ボロン入り
ステンレス鋼材製の格子状バスケット２を装着した構造
をもつものであって、原子燃料から放出される中性子を
前記バスケットを構成するボロン入りステンレス鋼で吸
収して中性子が原子燃料中で連鎖的な核分裂反応を起さ
ない状態、すなわち臨界状態にならない状態に保持して
いる。
輸送などには、第１図に概略断面図で示される容器が使
用されており、この容器は、図示される通り、例えば球
状黒鉛鋳鉄製の円筒状容器本体１の内部に、ボロン入り
ステンレス鋼材製の格子状バスケット２を装着した構造
をもつものであって、原子燃料から放出される中性子を
前記バスケットを構成するボロン入りステンレス鋼で吸
収して中性子が原子燃料中で連鎖的な核分裂反応を起さ
ない状態、すなわち臨界状態にならない状態に保持して
いる。
しかし、上記の従来原子燃料容器においては、構造部
材としてのバスケットを構成するボロン入りステンレス
鋼が熱伝導性の低いものであるために、原子燃料中の放
射性物質の壊変に伴い発生する崩壊熱を容器外へ速かに
放熱することができず、容器内の温度が高くなることか
ら、これに収納される原子燃料の数量を低く押えざるを
得ず、この結果原子燃料に対して相対的に多くの容器を
必要とするばかりでなく、容器の大型化も制約され、経
済性の面から好ましくない。
材としてのバスケットを構成するボロン入りステンレス
鋼が熱伝導性の低いものであるために、原子燃料中の放
射性物質の壊変に伴い発生する崩壊熱を容器外へ速かに
放熱することができず、容器内の温度が高くなることか
ら、これに収納される原子燃料の数量を低く押えざるを
得ず、この結果原子燃料に対して相対的に多くの容器を
必要とするばかりでなく、容器の大型化も制約され、経
済性の面から好ましくない。
特に、近年の原子炉における原子燃料の高燃焼度化を
求めるすう勢のもとでは、使用済燃料の残留崩壊熱が一
段と増大する傾向にあり、上記問題の解決が強く望まれ
ている。
求めるすう勢のもとでは、使用済燃料の残留崩壊熱が一
段と増大する傾向にあり、上記問題の解決が強く望まれ
ている。
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、放熱
性のすぐれた原子燃料容器を開発すべく研究を行なった
結果、原子燃料容器の構造部材である、例えばバスケッ
トの少なくとも一部（全部でもよい）を、ボロン入りス
テンレス鋼材と銅材の交互３層以上からなり、かつ両側
表面材を前記ボロン入りステンレス鋼材としたクラッド
板材で構成すると、原子燃料から放出される中性子が前
記クラッド板材のボロン入りステンレス鋼によって吸収
され、かつ原子燃料から発生する崩壊熱は、前記ボロン
入りステンレス鋼材を通して熱伝導性にすぐれた銅材に
伝えられ、この銅材中の熱は速やかに容器本体に伝達
し、これより放散されることから、容器の収納量の増加
および容量の大型化が可能になるという知見を得たので
ある。
性のすぐれた原子燃料容器を開発すべく研究を行なった
結果、原子燃料容器の構造部材である、例えばバスケッ
トの少なくとも一部（全部でもよい）を、ボロン入りス
テンレス鋼材と銅材の交互３層以上からなり、かつ両側
表面材を前記ボロン入りステンレス鋼材としたクラッド
板材で構成すると、原子燃料から放出される中性子が前
記クラッド板材のボロン入りステンレス鋼によって吸収
され、かつ原子燃料から発生する崩壊熱は、前記ボロン
入りステンレス鋼材を通して熱伝導性にすぐれた銅材に
伝えられ、この銅材中の熱は速やかに容器本体に伝達
し、これより放散されることから、容器の収納量の増加
および容量の大型化が可能になるという知見を得たので
ある。
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、中性子吸収性能のすぐれたボロン入りステンレス
鋼材と銅材の交互３層以上のクラッド板材にして、かつ
両側表面材を前記ボロン入りステンレス鋼材で構成して
なる放熱性のすぐれた原子燃料容器の構造部材用クラッ
ド板材に特徴を有するものである。
って、中性子吸収性能のすぐれたボロン入りステンレス
鋼材と銅材の交互３層以上のクラッド板材にして、かつ
両側表面材を前記ボロン入りステンレス鋼材で構成して
なる放熱性のすぐれた原子燃料容器の構造部材用クラッ
ド板材に特徴を有するものである。
つぎに、この発明のクラッド板材を実施例により具体
的に説明する。
的に説明する。
まず、重量％で、C:0.025％、Si:0.65％、Mn:1.80
％、P:0.020％、S:0.001％、Ni:10.50％、Cr:18.90％、
B:1.10％を含有し、残りがFeとその他の不可避不純物か
らなる組成を有し、かつ幅900mm、厚さ18mm、長さ2500m
mの寸法をもったボロン入りステンレス鋼板２枚と、両
面がNiメッキされ、かつ幅900mm、厚さ6mm、長さ2500mm
の寸法をもった無酸素銅板を用意し、これらの板材を、
２枚のボロン入りステンレス鋼板で無酸素銅板をサンド
イッチした状態で積み重ね、この状態で、真空雰囲気
中、950〜1000℃の温度範囲で熱間圧延を施すことによ
り、両側表面材を構成するボロン入りステンレス鋼材の
厚さがそれぞれ9mmにして、コアの無酸素銅材の厚さが2
mmの本発明３層クラッド板材を製造した。
％、P:0.020％、S:0.001％、Ni:10.50％、Cr:18.90％、
B:1.10％を含有し、残りがFeとその他の不可避不純物か
らなる組成を有し、かつ幅900mm、厚さ18mm、長さ2500m
mの寸法をもったボロン入りステンレス鋼板２枚と、両
面がNiメッキされ、かつ幅900mm、厚さ6mm、長さ2500mm
の寸法をもった無酸素銅板を用意し、これらの板材を、
２枚のボロン入りステンレス鋼板で無酸素銅板をサンド
イッチした状態で積み重ね、この状態で、真空雰囲気
中、950〜1000℃の温度範囲で熱間圧延を施すことによ
り、両側表面材を構成するボロン入りステンレス鋼材の
厚さがそれぞれ9mmにして、コアの無酸素銅材の厚さが2
mmの本発明３層クラッド板材を製造した。
この結果得られた本発明３層クラッド板材において
は、接合面の剪断強度:13.0kgf/mm2、剥離強度:26.5kgf
/mm2を示し、きわめて強固な接合がなされていることを
示し、また、400℃での熱伝導率の測定では、板厚と直
角方向:0.55w/cm・°Ｋを示し、同一板厚のボロン入り
ステンレス鋼材の0.19w/cm・°Ｋに比して熱伝導性にす
ぐれていることを示した。
は、接合面の剪断強度:13.0kgf/mm2、剥離強度:26.5kgf
/mm2を示し、きわめて強固な接合がなされていることを
示し、また、400℃での熱伝導率の測定では、板厚と直
角方向:0.55w/cm・°Ｋを示し、同一板厚のボロン入り
ステンレス鋼材の0.19w/cm・°Ｋに比して熱伝導性にす
ぐれていることを示した。
なお、上記の本発明３層クラッド板材を構成するボロ
ン入りステンレス鋼材と無酸素銅材とは、共に室温から
400℃までの平均線熱膨張係数:17×10-6゜K-1を示し、し
たがって、これが実用時の熱サイクルによって変形する
ことはない。
ン入りステンレス鋼材と無酸素銅材とは、共に室温から
400℃までの平均線熱膨張係数:17×10-6゜K-1を示し、し
たがって、これが実用時の熱サイクルによって変形する
ことはない。
つぎに、第１図に示される外径2300mm、内径1500mm、
高さ5300mmの寸法をもった球状黒鉛鋳鉄製の円筒状容器
本体内に、１つの格子の平面寸法が150mmにして、上記
した組成および20mmの厚さを有するボロン入りステンレ
ス鋼材製の格子状バスケットを装着した構造の原子燃料
容器に、沸騰水型使用済燃料集合体を52体（0.4kW/体）
収納した場合の使用済燃料集合体の燃料被覆管の温度を
解析により求めたところ、最高温度410℃が求められた
が、前記格子状バスケットのうちの縦および横の中心材
１枚ずつを上記の本発明３層クラッド材で置換した場合
（十字の配置とする）、これより一段と低い335℃の最
高温度が解析により求められた。
高さ5300mmの寸法をもった球状黒鉛鋳鉄製の円筒状容器
本体内に、１つの格子の平面寸法が150mmにして、上記
した組成および20mmの厚さを有するボロン入りステンレ
ス鋼材製の格子状バスケットを装着した構造の原子燃料
容器に、沸騰水型使用済燃料集合体を52体（0.4kW/体）
収納した場合の使用済燃料集合体の燃料被覆管の温度を
解析により求めたところ、最高温度410℃が求められた
が、前記格子状バスケットのうちの縦および横の中心材
１枚ずつを上記の本発明３層クラッド材で置換した場合
（十字の配置とする）、これより一段と低い335℃の最
高温度が解析により求められた。
なお、上記実施例では３層構造のクラッド板材につい
て述べたが、銅材を２層以上設け、これとボロン入りス
テンレス鋼材の３層以上との交互積層構造としても同様
な効果が得られる。
て述べたが、銅材を２層以上設け、これとボロン入りス
テンレス鋼材の３層以上との交互積層構造としても同様
な効果が得られる。
上述のように、この発明のクラッド板材は、ボロン入
りステンレス鋼材と銅材とが強固に接合し、実用時の熱
サイクルによる変形もなく、さらにすぐれた放熱性を有
するので、これを特に原子燃料容器の構造部材として用
いた場合には、該容器内に発生した熱は、これを通して
速やかに容器外へ放散され、容器内が過熱されることが
ないことから、容器への原子燃料収納量の増加をはかる
ことができるほか、容器の大型化も可能となるなど経済
性および安全性の面で有用な効果をもたらすのである。
りステンレス鋼材と銅材とが強固に接合し、実用時の熱
サイクルによる変形もなく、さらにすぐれた放熱性を有
するので、これを特に原子燃料容器の構造部材として用
いた場合には、該容器内に発生した熱は、これを通して
速やかに容器外へ放散され、容器内が過熱されることが
ないことから、容器への原子燃料収納量の増加をはかる
ことができるほか、容器の大型化も可能となるなど経済
性および安全性の面で有用な効果をもたらすのである。
第１図は原子燃料容器を励磁する概略断面図である。 １…容器本体、２…バスケット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−172639（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−144597（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−113999（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G21F 5/00 G21C 19/32 G21C 19/40
Claims (1)
- 【請求項１】中性子吸収性能を有するボロン入りステン
レス鋼材と銅材の交互３層以上のクラッド板材にして、
かつ両側表面材を前記ボロン入りステンレス鋼材で構成
したことを特徴とする放熱性のすぐれた原子燃料容器の
構造部材用クラッド板材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63285213A JP2853133B2 (ja) | 1988-11-11 | 1988-11-11 | 放熱性のすぐれた原子燃料容器の構造部材用クラッド板材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63285213A JP2853133B2 (ja) | 1988-11-11 | 1988-11-11 | 放熱性のすぐれた原子燃料容器の構造部材用クラッド板材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02130141A JPH02130141A (ja) | 1990-05-18 |
| JP2853133B2 true JP2853133B2 (ja) | 1999-02-03 |
Family
ID=17688570
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63285213A Expired - Fee Related JP2853133B2 (ja) | 1988-11-11 | 1988-11-11 | 放熱性のすぐれた原子燃料容器の構造部材用クラッド板材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2853133B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5094325B2 (ja) * | 2007-10-15 | 2012-12-12 | 日新製鋼株式会社 | 高強度複合金属材料およびその製造方法 |
| JP2010217024A (ja) * | 2009-03-17 | 2010-09-30 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | バスケット及びキャスク |
| JP2014089166A (ja) * | 2012-10-31 | 2014-05-15 | Nippon Light Metal Co Ltd | 中性子吸収材及びその製造方法 |
| US10619250B2 (en) | 2014-04-04 | 2020-04-14 | Arcelormittal | Multi-layer substrate |
| JP2019089339A (ja) * | 2019-01-10 | 2019-06-13 | アルセロールミタル | 複数層基板および製造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63172639A (ja) * | 1987-01-12 | 1988-07-16 | 住友金属工業株式会社 | 熱伝導の優れた両面クラツド鋼帯 |
-
1988
- 1988-11-11 JP JP63285213A patent/JP2853133B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02130141A (ja) | 1990-05-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |