JP3492881B2 - 燃料チャンネルボックス及び燃料集合体 - Google Patents
燃料チャンネルボックス及び燃料集合体Info
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- JP3492881B2 JP3492881B2 JP10128297A JP10128297A JP3492881B2 JP 3492881 B2 JP3492881 B2 JP 3492881B2 JP 10128297 A JP10128297 A JP 10128297A JP 10128297 A JP10128297 A JP 10128297A JP 3492881 B2 JP3492881 B2 JP 3492881B2
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- channel box
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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
Landscapes
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は新規な燃料チャンネルボ
ックス及び燃料集合体に関する。
ックス及び燃料集合体に関する。
【０００２】
【従来の技術】ジルコニウム合金は優れた耐食性と小さ
い中性子吸収断面積を有する材料であるため原子炉燃料
集合体部材に使用されている。前記用途にはジルカロイ
−２，ジルカロイ−４とよばれるＺｒ−Ｓｎ−Ｆｅ−Ｃ
ｒ−Ｎｉ合金が主に使用されている。これら合金の原子
炉内で長期間使用すると、図２に示すように(0001)面が
板厚方向に配向しているので、特定方向への伸び及び曲
がり変形が生じる。燃料チャンネルボックスに曲がり変
形が発生すると、制御棒が駆動するための間隙をふさぐ
ため原子炉の運転に支障をきたす。また、曲がり変形が
生じると、燃料被覆管との間隔が変化し局部的に水対ウ
ランの比率が増減する為、核分裂反応度が変化する。こ
の結果、異常発熱による燃料被覆管の腐食加速、さらに
は燃料破損の原因にも成りうる。このような中性子照射
量の不均一に起因する燃料チャンネルボックスに曲がり
変形を防止する為、炉心における燃料集合体装荷位置の
入れ替えによる中性子照射量の均一化が検討されている
が、曲がり変形を防止するは至らず、この曲がり変形に
よる制御棒駆動間隙の減少、核分裂反応度の変化が燃料
チャンネルボックスの寿命を制限する主因子となってい
る。
い中性子吸収断面積を有する材料であるため原子炉燃料
集合体部材に使用されている。前記用途にはジルカロイ
−２，ジルカロイ−４とよばれるＺｒ−Ｓｎ−Ｆｅ−Ｃ
ｒ−Ｎｉ合金が主に使用されている。これら合金の原子
炉内で長期間使用すると、図２に示すように(0001)面が
板厚方向に配向しているので、特定方向への伸び及び曲
がり変形が生じる。燃料チャンネルボックスに曲がり変
形が発生すると、制御棒が駆動するための間隙をふさぐ
ため原子炉の運転に支障をきたす。また、曲がり変形が
生じると、燃料被覆管との間隔が変化し局部的に水対ウ
ランの比率が増減する為、核分裂反応度が変化する。こ
の結果、異常発熱による燃料被覆管の腐食加速、さらに
は燃料破損の原因にも成りうる。このような中性子照射
量の不均一に起因する燃料チャンネルボックスに曲がり
変形を防止する為、炉心における燃料集合体装荷位置の
入れ替えによる中性子照射量の均一化が検討されている
が、曲がり変形を防止するは至らず、この曲がり変形に
よる制御棒駆動間隙の減少、核分裂反応度の変化が燃料
チャンネルボックスの寿命を制限する主因子となってい
る。
【０００３】燃料チャンネルボックスの腐食もその寿命
を制限する因子である。耐食性の改善方法としてＺｒ合
金をα＋β相温度範囲あるいはβ相温度範囲から急冷す
る熱処理が特公昭56−12310 号，特公昭60−44387 号に
開示されている。しかし、後述する理由により照射成長
に起因する曲がり変形を低減出来ない為、ジルコニウム
合金部材の照射成長抑制技術とはなり得ていない。
を制限する因子である。耐食性の改善方法としてＺｒ合
金をα＋β相温度範囲あるいはβ相温度範囲から急冷す
る熱処理が特公昭56−12310 号，特公昭60−44387 号に
開示されている。しかし、後述する理由により照射成長
に起因する曲がり変形を低減出来ない為、ジルコニウム
合金部材の照射成長抑制技術とはなり得ていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、ジル
コニウム合金部材の結晶粒度，配向，機械特性等は熱処
理によって変化させず、耐食性のみを改善するものであ
る。その結果、結晶粒の粗大化が生じるβ相温度範囲
（≧９８０℃）よりもα＋β相温度範囲（８００〜９８
０℃）への加熱・急冷が実施され、照射成長抑制に重要
な因子である結晶方位はこの熱処理では変化しない為、
ジルコニウム合金部材の照射成長抑制技術とはならなか
った。特開昭59−229475号にはＦｌ値を０.１５〜０.５
に配向させる方法が開示されている。しかし、この方法
も後述する理由により照射成長抑制技術とはならず、む
しろ照射成長を促進する。
コニウム合金部材の結晶粒度，配向，機械特性等は熱処
理によって変化させず、耐食性のみを改善するものであ
る。その結果、結晶粒の粗大化が生じるβ相温度範囲
（≧９８０℃）よりもα＋β相温度範囲（８００〜９８
０℃）への加熱・急冷が実施され、照射成長抑制に重要
な因子である結晶方位はこの熱処理では変化しない為、
ジルコニウム合金部材の照射成長抑制技術とはならなか
った。特開昭59−229475号にはＦｌ値を０.１５〜０.５
に配向させる方法が開示されている。しかし、この方法
も後述する理由により照射成長抑制技術とはならず、む
しろ照射成長を促進する。
【０００５】本発明の目的は前述した中性子照射成長に
起因する伸び，曲がり変形が少ない燃料チャンネルボッ
クス及び燃料集合体を提供することにある。
起因する伸び，曲がり変形が少ない燃料チャンネルボッ
クス及び燃料集合体を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、特定の組成を
有するジルコニウム合金板材からなる燃料チャンネルボ
ックスはその六方晶Ｚｒ金属の〈０００１〉結晶方位を
図１に示す様にほぼ完全にランダム化すれば照射成長に
起因する曲がり変形を押さえることができるものであ
る。
有するジルコニウム合金板材からなる燃料チャンネルボ
ックスはその六方晶Ｚｒ金属の〈０００１〉結晶方位を
図１に示す様にほぼ完全にランダム化すれば照射成長に
起因する曲がり変形を押さえることができるものであ
る。
【０００７】 本発明は、冷間圧延と焼鈍とによって形
成され、Ｓｎ５重量％以下及び／又はＮｂ５重量％以下
と、Ｆｅ０ . ５重量％以下とを含有し、残部９０重量％
以上のＺｒを有するジルコニウム基合金板が所望の形状
に加工後溶接によって形成された角形筒状部材からなる
燃料チャンネルボックスにおいて、該チャンネルボック
スはβ相単相温度領域で加熱保持後冷媒によって強制的
に急冷される焼入れ及び該焼入れ後の焼鈍が施され、前
記焼入れにおける加熱保持時間は前記合金の六方晶Ｚｒ
の〈０００１〉結晶方位の前記筒状部材表面に対する垂
直方向への配向率（Ｆｒ値）が０.２６〜０.４０となる
ように調整されていることを特徴とする。
成され、Ｓｎ５重量％以下及び／又はＮｂ５重量％以下
と、Ｆｅ０ . ５重量％以下とを含有し、残部９０重量％
以上のＺｒを有するジルコニウム基合金板が所望の形状
に加工後溶接によって形成された角形筒状部材からなる
燃料チャンネルボックスにおいて、該チャンネルボック
スはβ相単相温度領域で加熱保持後冷媒によって強制的
に急冷される焼入れ及び該焼入れ後の焼鈍が施され、前
記焼入れにおける加熱保持時間は前記合金の六方晶Ｚｒ
の〈０００１〉結晶方位の前記筒状部材表面に対する垂
直方向への配向率（Ｆｒ値）が０.２６〜０.４０となる
ように調整されていることを特徴とする。
【０００８】本発明は、前述の合金板の六方晶Ｚｒの
〈０００１〉結晶方位は筒状部材の長手方向への配向率
（Ｆｔ）及び円周方向への配向率（Ｆｌ）がいずれも
０.２０〜０.５０であることが好ましい。
〈０００１〉結晶方位は筒状部材の長手方向への配向率
（Ｆｔ）及び円周方向への配向率（Ｆｌ）がいずれも
０.２０〜０.５０であることが好ましい。
【０００９】本発明は、前述の合金板がα相を有し、結
晶粒径が９０〜５００μｍであることが好ましい。
晶粒径が９０〜５００μｍであることが好ましい。
【００１０】本発明は、前述の合金板がα相を有し、該
合金の六方晶Ｚｒの〈０００１〉結晶方位が実質的にラ
ンダムに配向し、３×１０22ｎ／cm2 の高速中性子照射
を受けることによって成長するひずみが３×１０-4以下
であることが好ましい。
合金の六方晶Ｚｒの〈０００１〉結晶方位が実質的にラ
ンダムに配向し、３×１０22ｎ／cm2 の高速中性子照射
を受けることによって成長するひずみが３×１０-4以下
であることが好ましい。
【００１１】
【００１２】 本発明は、冷間圧延と焼鈍とによって形
成され、Ｓｎ５重量％以下及び／又はＮｂ５重量％以下
と、Ｆｅ０ . ５重量％以下とを含有し、残部９０重量％
以上のＺｒを有するジルコニウム基合金板が所望の形状
に加工後溶接によって形成された角形筒状部材からなる
燃料チャンネルボックスにおいて、該チャンネルボック
スは局部的にβ相単相温度領域に誘導加熱コイルによっ
て互いに相対的に移動しながら連続的に加熱保持後冷媒
によって強制的に急冷する焼入れ及び該焼入れ後の焼鈍
が施され、前記焼入れにおける加熱保持時間は前記β相
単相温度領域での温度で前記合金の六方晶Ｚｒの〈００
０１〉晶方位の筒状部材表面に対する垂直方向への配向
率（Ｆｒ値）が０.２６〜０.４０となるように調整され
ていることを特徴とする。
成され、Ｓｎ５重量％以下及び／又はＮｂ５重量％以下
と、Ｆｅ０ . ５重量％以下とを含有し、残部９０重量％
以上のＺｒを有するジルコニウム基合金板が所望の形状
に加工後溶接によって形成された角形筒状部材からなる
燃料チャンネルボックスにおいて、該チャンネルボック
スは局部的にβ相単相温度領域に誘導加熱コイルによっ
て互いに相対的に移動しながら連続的に加熱保持後冷媒
によって強制的に急冷する焼入れ及び該焼入れ後の焼鈍
が施され、前記焼入れにおける加熱保持時間は前記β相
単相温度領域での温度で前記合金の六方晶Ｚｒの〈００
０１〉晶方位の筒状部材表面に対する垂直方向への配向
率（Ｆｒ値）が０.２６〜０.４０となるように調整され
ていることを特徴とする。
【００１３】 本発明は、冷間圧延と焼鈍とによって形
成され、Ｓｎ５重量％以下及び／又はＮｂ５重量％以下
と、Ｆｅ０ . ５重量％以下とを含有し、残部９０重量％
以上のＺｒを有するジルコニウム基合金板を所望の形状
に加工後溶接によって形成された角形筒状部材からなる
燃料チャンネルボックスにおいて、該チャンネルボック
スはβ相単相温度領域に局部的に誘導加熱コイルによっ
て互いに相対的に移動させながら連続的に加熱保持する
とともに該加熱保持された部分を冷媒によって強制的に
急冷される焼入れ及び該焼入れ後の焼鈍が施され、前記
焼入れにおける加熱保持時間は前記β相温度領域での温
度で前記合金の六方晶Ｚｒの〈０００１〉結晶方位の前
記筒状部材表面に対する垂直方向への配向率(Ｆｒ値)が
０.２６〜０.４０となるように調整され、前記焼鈍は前
記チャンネルボックス内に前記合金より熱膨脹係数が大
きい金属部材からなるマンドレルが挿入され、少なくと
も両端で前記マンドレルに固着した状態で加熱保持され
ることを特徴とする。
成され、Ｓｎ５重量％以下及び／又はＮｂ５重量％以下
と、Ｆｅ０ . ５重量％以下とを含有し、残部９０重量％
以上のＺｒを有するジルコニウム基合金板を所望の形状
に加工後溶接によって形成された角形筒状部材からなる
燃料チャンネルボックスにおいて、該チャンネルボック
スはβ相単相温度領域に局部的に誘導加熱コイルによっ
て互いに相対的に移動させながら連続的に加熱保持する
とともに該加熱保持された部分を冷媒によって強制的に
急冷される焼入れ及び該焼入れ後の焼鈍が施され、前記
焼入れにおける加熱保持時間は前記β相温度領域での温
度で前記合金の六方晶Ｚｒの〈０００１〉結晶方位の前
記筒状部材表面に対する垂直方向への配向率(Ｆｒ値)が
０.２６〜０.４０となるように調整され、前記焼鈍は前
記チャンネルボックス内に前記合金より熱膨脹係数が大
きい金属部材からなるマンドレルが挿入され、少なくと
も両端で前記マンドレルに固着した状態で加熱保持され
ることを特徴とする。
【００１４】 本発明は、冷間圧延と焼鈍とによって形
成され、Ｓｎ５重量％以下及び／又はＮｂ５重量％以下
と、Ｆｅ０ . ５重量％以下とを含有し、残部９０重量％
以上のＺｒを有するジルコニウム基合金板をコの字型に
成形加工し、次いで溶接によって形成された角形筒状部
材からなる燃料チャンネルボックスにおいて、該チャン
ネルボックスはβ相温度領域に加熱保持されるとともに
該加熱保持された部分を冷媒によって強制的に急冷され
る焼入れ、その後の焼鈍及び該焼鈍後、全表面にオート
クレーブ処理による酸化皮膜が形成され、前記焼入れに
おける加熱保持時間は前記β相温度領域での温度で前記
合金の六方晶Ｚｒの〈０００１〉結晶方位の筒状部材表
面に対する垂直方向への配向率（Ｆｒ値）が０.２６〜
０.４０となるように調整されていることを特徴とす
る。
成され、Ｓｎ５重量％以下及び／又はＮｂ５重量％以下
と、Ｆｅ０ . ５重量％以下とを含有し、残部９０重量％
以上のＺｒを有するジルコニウム基合金板をコの字型に
成形加工し、次いで溶接によって形成された角形筒状部
材からなる燃料チャンネルボックスにおいて、該チャン
ネルボックスはβ相温度領域に加熱保持されるとともに
該加熱保持された部分を冷媒によって強制的に急冷され
る焼入れ、その後の焼鈍及び該焼鈍後、全表面にオート
クレーブ処理による酸化皮膜が形成され、前記焼入れに
おける加熱保持時間は前記β相温度領域での温度で前記
合金の六方晶Ｚｒの〈０００１〉結晶方位の筒状部材表
面に対する垂直方向への配向率（Ｆｒ値）が０.２６〜
０.４０となるように調整されていることを特徴とす
る。
【００１５】 本発明は、燃料ペレットを燃料被覆管内
に内蔵した燃料棒、該燃料棒を複数本収納するチャンネ
ルボックス、該チャンネルボックス内の前記燃料棒の間
を仕切るスペーサ、前記チャンネルボックスの上部及び
下部に設けられた上部格子板及び下部格子板を備え、前
記チャンネルボックスは冷間圧延と焼鈍とによって形成
され、Ｓｎ５重量％以下及び／又はＮｂ５重量％以下
と、Ｆｅ０ . ５重量％以下とを含有し、残部９０重量％
以上のＺｒを有するジルコニウム基合金板を所望の形状
に加工後溶接によって形成された角形筒状部材からな
り、該部材はβ相単相温度領域で加熱保持後冷媒によっ
て強制的に急冷される焼入れ及び該焼入れ後の焼鈍が施
され、前記焼入れにおける加熱保持時間は前記β相単相
温度領域での温度で前記合金の六方晶Ｚｒの〈０００
１〉結晶方位の前記筒状部材表面に対する垂直方向への
配向率（Ｆｒ値）が０．２６〜０．４０であることに加
え、更に長手方向への配向率（Ｆｔ値）及び周方向への
配向率（Ｆｌ値）がいずれも０.２０〜０.５０となるよ
うに調整されていること、又、更に結晶粒径が９０〜５
００μｍであることを特徴とし、３×１０22ｎ/ｃｍ2の
中性子照射を受けることによって成長する歪みが３×１
０- ４以下であることが好ましい。
に内蔵した燃料棒、該燃料棒を複数本収納するチャンネ
ルボックス、該チャンネルボックス内の前記燃料棒の間
を仕切るスペーサ、前記チャンネルボックスの上部及び
下部に設けられた上部格子板及び下部格子板を備え、前
記チャンネルボックスは冷間圧延と焼鈍とによって形成
され、Ｓｎ５重量％以下及び／又はＮｂ５重量％以下
と、Ｆｅ０ . ５重量％以下とを含有し、残部９０重量％
以上のＺｒを有するジルコニウム基合金板を所望の形状
に加工後溶接によって形成された角形筒状部材からな
り、該部材はβ相単相温度領域で加熱保持後冷媒によっ
て強制的に急冷される焼入れ及び該焼入れ後の焼鈍が施
され、前記焼入れにおける加熱保持時間は前記β相単相
温度領域での温度で前記合金の六方晶Ｚｒの〈０００
１〉結晶方位の前記筒状部材表面に対する垂直方向への
配向率（Ｆｒ値）が０．２６〜０．４０であることに加
え、更に長手方向への配向率（Ｆｔ値）及び周方向への
配向率（Ｆｌ値）がいずれも０.２０〜０.５０となるよ
うに調整されていること、又、更に結晶粒径が９０〜５
００μｍであることを特徴とし、３×１０22ｎ/ｃｍ2の
中性子照射を受けることによって成長する歪みが３×１
０- ４以下であることが好ましい。
【００１６】本発明は、１回の原子燃料の装填によって
取出燃焼度３２ＧＷｄ／ｔ以上の運転又は少なくとも１
回前記原子燃料を取替えて運転する燃料チャンネルボッ
クスの使用に好ましい。
取出燃焼度３２ＧＷｄ／ｔ以上の運転又は少なくとも１
回前記原子燃料を取替えて運転する燃料チャンネルボッ
クスの使用に好ましい。
【００１７】本発明は、１回の原子燃料の装填によって
取出燃焼度３２ＧＷｄ／ｔ以上の運転又は少なくとも１
回原子燃料を交換して運転する燃料チャネルボックスの
使用に際して、前の運転位置と同じ位置に配置するのが
好ましい。
取出燃焼度３２ＧＷｄ／ｔ以上の運転又は少なくとも１
回原子燃料を交換して運転する燃料チャネルボックスの
使用に際して、前の運転位置と同じ位置に配置するのが
好ましい。
【００１８】本発明は、燃料ペレットを燃料被覆管内に
内蔵した燃料棒、該燃料棒を複数本収納するチャンネル
ボックス、該チャンネルボックス内の前記燃料棒の間を
仕切るスペーサ、前記チャンネルボックスの上部及び下
部に設けられた上部格子板及び下部格子板を備え、１回
の原子燃料の装填によって取出燃焼度３８ＧＷｄ／ｔ以
上又は４５ＧＷｄ／ｔ以上の運転に用いるのが好まし
い。
内蔵した燃料棒、該燃料棒を複数本収納するチャンネル
ボックス、該チャンネルボックス内の前記燃料棒の間を
仕切るスペーサ、前記チャンネルボックスの上部及び下
部に設けられた上部格子板及び下部格子板を備え、１回
の原子燃料の装填によって取出燃焼度３８ＧＷｄ／ｔ以
上又は４５ＧＷｄ／ｔ以上の運転に用いるのが好まし
い。
【００１９】本発明は、１回の原子燃料の装填によって
中性子照射量で３×１０22ｎ／cm以上の運転を行う燃料
チャンネルボックスの使用に好ましい。
中性子照射量で３×１０22ｎ／cm以上の運転を行う燃料
チャンネルボックスの使用に好ましい。
【００２０】本発明は、１回の原子燃料の装填によって
取出燃焼度３２ＧＷｄ／ｔ以上の運転後、前記チャンネ
ルボックスの位置を前の運転時の位置と同じに配置して
少なくとも１回燃料を取替えて運転することが好まし
い。
取出燃焼度３２ＧＷｄ／ｔ以上の運転後、前記チャンネ
ルボックスの位置を前の運転時の位置と同じに配置して
少なくとも１回燃料を取替えて運転することが好まし
い。
【００２１】特に、本発明は、取出し燃焼度として３８
ＧＷｄ／ｔ以上又は４５ＧＷｄ／ｔ以上の高燃焼度側で
の使用において、より効果が顕著となる。
ＧＷｄ／ｔ以上又は４５ＧＷｄ／ｔ以上の高燃焼度側で
の使用において、より効果が顕著となる。
【００２２】
【作用】前述した変形は、図２に示す様に六方晶Ｚｒ金
属の〈０００１〉結晶方位がジルコニウム合金表面に垂
直に配向するために起こる。六方晶Ｚｒ金属が中性子照
射を受けると、〈０００１〉方向に結晶は収縮し〈００
０１〉方向と直角な方向に膨脹する。より厳密に述べる
と、中性子照射によって(０００１)面に垂直な原子面
(転位)が導入され、上記結晶の収縮，膨脹が生じる。そ
の結果、〈0001〉結晶方位が表面に垂直に配向した燃料
チャンネルボックスでは長手方向及び幅方向に照射成長
する。炉心中央に近い程中性子照射量は多く、中性子照
射量が異なると照射成長量に差が生じ曲がり変形が原因
となる。照射成長の抑制には〈0001〉結晶方位のランダ
ム化が有効である。照射成長は、体積変化を伴わない変
形である為、多結晶体の個々の結晶粒が特定方向へ変形
しても、その方向はランダムであるので全体的には変形
しないのに等しい。
属の〈０００１〉結晶方位がジルコニウム合金表面に垂
直に配向するために起こる。六方晶Ｚｒ金属が中性子照
射を受けると、〈０００１〉方向に結晶は収縮し〈００
０１〉方向と直角な方向に膨脹する。より厳密に述べる
と、中性子照射によって(０００１)面に垂直な原子面
(転位)が導入され、上記結晶の収縮，膨脹が生じる。そ
の結果、〈0001〉結晶方位が表面に垂直に配向した燃料
チャンネルボックスでは長手方向及び幅方向に照射成長
する。炉心中央に近い程中性子照射量は多く、中性子照
射量が異なると照射成長量に差が生じ曲がり変形が原因
となる。照射成長の抑制には〈0001〉結晶方位のランダ
ム化が有効である。照射成長は、体積変化を伴わない変
形である為、多結晶体の個々の結晶粒が特定方向へ変形
しても、その方向はランダムであるので全体的には変形
しないのに等しい。
【００２３】結晶方位の配向の定量評価には、通常、反
射及び透過Ｘ線回折法の組合わせにより特定結晶面のＸ
線回折強度を測定し、測定されたＸ線回折強度から数１
によりＦ値を算出する方法が一般的である。
射及び透過Ｘ線回折法の組合わせにより特定結晶面のＸ
線回折強度を測定し、測定されたＸ線回折強度から数１
によりＦ値を算出する方法が一般的である。
【００２４】
【数１】
【００２５】数１において、φは、特定方向（例えば、
板表面と垂直方向）と特定結晶方位（例えば、〈０００
２〉結晶方位）とのなす角度であり、Ｖ(φ)は、φ方向
に配向した結晶の体積率である。ｒ方向，ｔ方向，ｌ方
向を、それぞれ互いに直角な板(管)表面の法線方向（Ｆ
ｒ），板(管)の長手方向（Ｆｔ），板幅（管円周）方向
（Ｆｌ）と定義すると、次式 Ｆｒ＋Ｆｔ＋Ｆｌ＝１.０ の関係にあり、完全に結晶方位がランダム化すると、 Ｆｒ＝Ｆｔ＝Ｆｌ＝１／３ となる。
板表面と垂直方向）と特定結晶方位（例えば、〈０００
２〉結晶方位）とのなす角度であり、Ｖ(φ)は、φ方向
に配向した結晶の体積率である。ｒ方向，ｔ方向，ｌ方
向を、それぞれ互いに直角な板(管)表面の法線方向（Ｆ
ｒ），板(管)の長手方向（Ｆｔ），板幅（管円周）方向
（Ｆｌ）と定義すると、次式 Ｆｒ＋Ｆｔ＋Ｆｌ＝１.０ の関係にあり、完全に結晶方位がランダム化すると、 Ｆｒ＝Ｆｔ＝Ｆｌ＝１／３ となる。
【００２６】Ｆｒ０．２６〜０．４０，Ｆｔ及びＦｌの
いずれも０.２０〜０.５０となるようにすること、Ｆｒ
０.２６〜０.４０，Ｆｌ０.２５〜０.３６，Ｆｔ０.２
５〜０.３６とすることが好ましく、特にいずれも０.３
１〜０.３５が最も好ましい。
いずれも０.２０〜０.５０となるようにすること、Ｆｒ
０.２６〜０.４０，Ｆｌ０.２５〜０.３６，Ｆｔ０.２
５〜０.３６とすることが好ましく、特にいずれも０.３
１〜０.３５が最も好ましい。
【００２７】通常の冷間加工及び焼鈍のくり返しによる
製造プロセスに従って製造された板及び管の（０００
２）結晶面（：０００１）面と等価）のＦｒ値は０.６
前後となり、〈０００１〉結晶方位は、主に板(管)の表
面法線方向に配向している。このように、表面法線方向
に〈０００１〉結晶方位が配向した状態を集合組織と言
う。図３は、中性子照射量と照射伸びとの関係につい
て、Ｆｒ値をパラメーターとして示す。Ｆｒ値が０.４
０以下になると照射伸びは著しく減少し、Ｆｒ値を０.
３３３〜０.３５０とすることにより中性子照射量≧１
０22(ｎ／cm2）高照射域においても伸びが実質的に０
（ゼロ）となることが分かる。
製造プロセスに従って製造された板及び管の（０００
２）結晶面（：０００１）面と等価）のＦｒ値は０.６
前後となり、〈０００１〉結晶方位は、主に板(管)の表
面法線方向に配向している。このように、表面法線方向
に〈０００１〉結晶方位が配向した状態を集合組織と言
う。図３は、中性子照射量と照射伸びとの関係につい
て、Ｆｒ値をパラメーターとして示す。Ｆｒ値が０.４
０以下になると照射伸びは著しく減少し、Ｆｒ値を０.
３３３〜０.３５０とすることにより中性子照射量≧１
０22(ｎ／cm2）高照射域においても伸びが実質的に０
（ゼロ）となることが分かる。
【００２８】Ｆｒ値≦０.４０ となる集合組織を得る一
手段として、ジルコニウム合金部材をβ相温度範囲（ジ
ルカロイ合金では９８０℃を越える温度）まで加熱し、
かつβＺｒ結晶粒を十分成長させた後、冷却時に水噴霧
によって急冷する方法である。この処理を行うことによ
り六方晶αＺｒ結晶は立方晶βＺｒ結晶へと変態し、冷
却過程で再び六方晶αＺｒ結晶へと再変態する。この熱
処理において、Ｆｒ値０.３３３〜０.３５０となる集合
組織を得るにはβＺｒ結晶粒が少なくとも100μｍ以上
に成長するのが良く、Ｆｒ値≦０.４０ となる集合組織
を得るにはβZr結晶粒が少なくとも９０μｍ以上５００
μｍ以下、好ましくは１５０μｍ以上３００μｍ以下で
ある。β相温度での加熱時間はβ相温度範囲の高温域ほ
ど（好ましくは１１００〜１３５０℃より好ましくは１
１００〜１２００℃）短時間で加熱することができる。
最高加熱温度での保持時間はほんの短い時間で行うこと
ができ、例えば１.５ 秒〜６００秒、好ましくは５〜１
００秒である。特に、図７で●印の範囲で行うのが好ま
しい。
手段として、ジルコニウム合金部材をβ相温度範囲（ジ
ルカロイ合金では９８０℃を越える温度）まで加熱し、
かつβＺｒ結晶粒を十分成長させた後、冷却時に水噴霧
によって急冷する方法である。この処理を行うことによ
り六方晶αＺｒ結晶は立方晶βＺｒ結晶へと変態し、冷
却過程で再び六方晶αＺｒ結晶へと再変態する。この熱
処理において、Ｆｒ値０.３３３〜０.３５０となる集合
組織を得るにはβＺｒ結晶粒が少なくとも100μｍ以上
に成長するのが良く、Ｆｒ値≦０.４０ となる集合組織
を得るにはβZr結晶粒が少なくとも９０μｍ以上５００
μｍ以下、好ましくは１５０μｍ以上３００μｍ以下で
ある。β相温度での加熱時間はβ相温度範囲の高温域ほ
ど（好ましくは１１００〜１３５０℃より好ましくは１
１００〜１２００℃）短時間で加熱することができる。
最高加熱温度での保持時間はほんの短い時間で行うこと
ができ、例えば１.５ 秒〜６００秒、好ましくは５〜１
００秒である。特に、図７で●印の範囲で行うのが好ま
しい。
【００２９】α＋β相温度範囲の加熱では変態しないα
Ｚｒ結晶が残存するため、好ましい集合組織は得られな
い。また、β相温度範囲に加熱してもその保持時間が短
く、かつ加熱温度が低いと好ましい集合組織は得られな
い。その理由は、αＺｒからβＺｒへの変態（加熱過
程）及びβＺｒからαＺｒへの変態（冷却過程）におい
て、αＺｒの（０００１）結晶面とβ−Ｚｒの（１１
０）結晶面とが平行になる結晶方位関係を保持しながら
変態が進行するため、加熱・冷却終了後になんら結晶方
位の変化が生じないからである。ランダムな結晶方位の
配向の集合組織を得るには、種々の結晶方位を有するβ
Ｚｒ結晶粒が成長することが必要であり、そのために
は、βＺｒ結晶粒が少なくとも９０μｍ以上に成長する
に十分な温度と保持時間を調整するものである。
Ｚｒ結晶が残存するため、好ましい集合組織は得られな
い。また、β相温度範囲に加熱してもその保持時間が短
く、かつ加熱温度が低いと好ましい集合組織は得られな
い。その理由は、αＺｒからβＺｒへの変態（加熱過
程）及びβＺｒからαＺｒへの変態（冷却過程）におい
て、αＺｒの（０００１）結晶面とβ−Ｚｒの（１１
０）結晶面とが平行になる結晶方位関係を保持しながら
変態が進行するため、加熱・冷却終了後になんら結晶方
位の変化が生じないからである。ランダムな結晶方位の
配向の集合組織を得るには、種々の結晶方位を有するβ
Ｚｒ結晶粒が成長することが必要であり、そのために
は、βＺｒ結晶粒が少なくとも９０μｍ以上に成長する
に十分な温度と保持時間を調整するものである。
【００３０】上述の如く、熱処理によってＦｒ値は変わ
るが、その温度と保持時間が重要な要因である。従っ
て、β相温度領域でＦｒ値が０.４０ 以下になるように
するには、βＺｒ結晶粒９０μｍ以上となるようにす
る。
るが、その温度と保持時間が重要な要因である。従っ
て、β相温度領域でＦｒ値が０.４０ 以下になるように
するには、βＺｒ結晶粒９０μｍ以上となるようにす
る。
【００３１】更に、βＺｒ結晶粒が９０〜５００μｍと
なるように、特にβＺｒ結晶粒が１００〜５００μｍと
なるように焼き入れ温度及び時間を設定するのが好まし
い。
なるように、特にβＺｒ結晶粒が１００〜５００μｍと
なるように焼き入れ温度及び時間を設定するのが好まし
い。
【００３２】 本発明に係るジルコニウム基合金とし
て、Ｓｎ５重量％以下及び又はＮｂ５重量％以下と、Ｆ
ｅ０ . ５重量％以下とを含有し、及び残部９０重量％以
上(好ましくは９５〜９８.５重量％)のＺｒを有するジ
ルコニウム基合金からなる。Ｓｎ及びＮｂはＺｒの強度
を高めるに必要なもので、前者が３％、後者が５％以下
必要である。下限として、各々０.１％が好ましい。特
に、ジルカロイ系合金として、Ｓｎは１〜２％が好まし
く、特に１.２〜１.７％が好ましい。この合金にはＣｒ
０.５％以下、又はこのＣｒとＮｉ０.２％以下を含むこ
とができ、特にＦｅ０.１〜０.３８％、Ｃｒ０.０５〜
０.１５％、Ｎｉ０.０３〜１.２５％を含むもの、Ｆｅ
０.２２〜０.３８％、Ｃｒ０.０５〜０.１５％及びＮｉ
０.０９〜０.１５％を含むもの、後者のＦｅ及びＮｉは
複合が好ましく、(Ｆｅ/Ｎｉ)比は１.３〜１０が好まし
い。
て、Ｓｎ５重量％以下及び又はＮｂ５重量％以下と、Ｆ
ｅ０ . ５重量％以下とを含有し、及び残部９０重量％以
上(好ましくは９５〜９８.５重量％)のＺｒを有するジ
ルコニウム基合金からなる。Ｓｎ及びＮｂはＺｒの強度
を高めるに必要なもので、前者が３％、後者が５％以下
必要である。下限として、各々０.１％が好ましい。特
に、ジルカロイ系合金として、Ｓｎは１〜２％が好まし
く、特に１.２〜１.７％が好ましい。この合金にはＣｒ
０.５％以下、又はこのＣｒとＮｉ０.２％以下を含むこ
とができ、特にＦｅ０.１〜０.３８％、Ｃｒ０.０５〜
０.１５％、Ｎｉ０.０３〜１.２５％を含むもの、Ｆｅ
０.２２〜０.３８％、Ｃｒ０.０５〜０.１５％及びＮｉ
０.０９〜０.１５％を含むもの、後者のＦｅ及びＮｉは
複合が好ましく、(Ｆｅ/Ｎｉ)比は１.３〜１０が好まし
い。
【００３３】 更に、本発明に係るＮｂを含むジルコニ
ウム基合金として、重量で、Ｚｒ-０.５〜０.１５％Ｓ
ｎ-０.５〜１.５％Ｎｂ-０.１〜１.０％Ｆｅ、Ｚｒ-０.
５〜５.０％Ｎｂ-０〜３.０％Ｓｎ-２％以下のＦｅに２
％以下のＮｉ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｐｄ、Ｍｏ、Ｗの1種また
は2種以上を含む合金が好ましい。
ウム基合金として、重量で、Ｚｒ-０.５〜０.１５％Ｓ
ｎ-０.５〜１.５％Ｎｂ-０.１〜１.０％Ｆｅ、Ｚｒ-０.
５〜５.０％Ｎｂ-０〜３.０％Ｓｎ-２％以下のＦｅに２
％以下のＮｉ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｐｄ、Ｍｏ、Ｗの1種また
は2種以上を含む合金が好ましい。
【００３４】本発明の製造法として、前述の如くβ相温
度領域での加熱は板材を移動させながら誘導コイルによ
って連続的に所望の保持時間加熱すると同時に加熱後に
強制的に冷却するもので、このβ相への加熱によって
〈０００１〉方位がランダムになるとともに、高温高圧
純水に対して耐食性の高いものが得られる。冷却は噴水
によって行うのが好ましく、１００℃／秒以上特に、１
５０℃／秒以上の冷却速度とするのがよい。加熱手段と
して他に赤外線，電気炉が用いられる。
度領域での加熱は板材を移動させながら誘導コイルによ
って連続的に所望の保持時間加熱すると同時に加熱後に
強制的に冷却するもので、このβ相への加熱によって
〈０００１〉方位がランダムになるとともに、高温高圧
純水に対して耐食性の高いものが得られる。冷却は噴水
によって行うのが好ましく、１００℃／秒以上特に、１
５０℃／秒以上の冷却速度とするのがよい。加熱手段と
して他に赤外線，電気炉が用いられる。
【００３５】β相温度領域での加熱に際してＺｒ基合金
より熱膨脹係数の大きい部材によって固定し拘束して行
うのがよく、特に管状部材の場合にはその内部に部材内
面に全面が接触しないよう熱の影響を少なくして部分的
に接するようにした金属部材を挿入するとともに両端を
互いに固定して加熱，冷却に際して管状部材が変形しな
いようにして加熱及び冷却を行うのが好ましい。このよ
うな拘束部材を設けることによって加熱及び冷却が容易
に行うことができる。拘束部材としてSUS304,３１６，
３４７等のＺｒ基合金より熱膨脹係数の大きいオーステ
ナイト系ステンレス鋼が好ましい。
より熱膨脹係数の大きい部材によって固定し拘束して行
うのがよく、特に管状部材の場合にはその内部に部材内
面に全面が接触しないよう熱の影響を少なくして部分的
に接するようにした金属部材を挿入するとともに両端を
互いに固定して加熱，冷却に際して管状部材が変形しな
いようにして加熱及び冷却を行うのが好ましい。このよ
うな拘束部材を設けることによって加熱及び冷却が容易
に行うことができる。拘束部材としてSUS304,３１６，
３４７等のＺｒ基合金より熱膨脹係数の大きいオーステ
ナイト系ステンレス鋼が好ましい。
【００３６】本発明は、β相熱処理後、次いで全体を均
一に加熱する焼鈍が行われる。焼鈍は５００〜６５０℃
（好ましくは５５０〜６４０℃）で行われる。この焼鈍
に際しても前述の拘束部材によって拘束して行うのが好
ましく、それによって管状部材の整形を行うことができ
る。これらの熱処理は非酸化性範囲気中で行われ、特に
Ａｒ中で行うのが好ましい。
一に加熱する焼鈍が行われる。焼鈍は５００〜６５０℃
（好ましくは５５０〜６４０℃）で行われる。この焼鈍
に際しても前述の拘束部材によって拘束して行うのが好
ましく、それによって管状部材の整形を行うことができ
る。これらの熱処理は非酸化性範囲気中で行われ、特に
Ａｒ中で行うのが好ましい。
【００３７】最終熱処理後は、サンドブラスト及び酸洗
によって表面の酸化皮膜が除去される。酸化皮膜が除去
された後、オートクレーブによって表面が酸化処理さ
れ、表面に安定な酸化皮膜が形成され、最終製品とされ
る。また、前述の両端部で固定するためのネジ穴等の端
部は除去されて使用される。
によって表面の酸化皮膜が除去される。酸化皮膜が除去
された後、オートクレーブによって表面が酸化処理さ
れ、表面に安定な酸化皮膜が形成され、最終製品とされ
る。また、前述の両端部で固定するためのネジ穴等の端
部は除去されて使用される。
【００３８】本発明のチャンネルボックスは２個のコの
字型部材を突合わせしプラズマ溶接されて角筒とした
後、この溶接部を平坦化して、使用される。この角筒の
熱処理にはＸ字型の拘束部材を挿入して行うことが好ま
しい。
字型部材を突合わせしプラズマ溶接されて角筒とした
後、この溶接部を平坦化して、使用される。この角筒の
熱処理にはＸ字型の拘束部材を挿入して行うことが好ま
しい。
【００３９】
【実施例】ジルコニウム合成板材として、表１に示す合
金組成を有する３種類のジルカロイを使用し、表２に示
す熱処理を施した。
金組成を有する３種類のジルカロイを使用し、表２に示
す熱処理を施した。
【００４０】
【表１】
【００４１】
【表２】
【００４２】いずれの合金も厚さ２mmの板材であり、受
け入れ前に冷間圧延と６５０℃，２時間の焼鈍とを繰り
返し施されている。表２に示した熱処理Ｎo.２〜４は、
幅：４０mm，長さ：４０mmの試験片を受け入れ材から切
り出し、電気炉で加熱し、水中で冷却することにより行
ったものである。Ｎo.１、Ｎo.２及びＮo.３は比較のも
の、Ｎo.４〜６は本発明に係るものである。
け入れ前に冷間圧延と６５０℃，２時間の焼鈍とを繰り
返し施されている。表２に示した熱処理Ｎo.２〜４は、
幅：４０mm，長さ：４０mmの試験片を受け入れ材から切
り出し、電気炉で加熱し、水中で冷却することにより行
ったものである。Ｎo.１、Ｎo.２及びＮo.３は比較のも
の、Ｎo.４〜６は本発明に係るものである。
【００４３】表３はＮo.１〜６熱処理材の（０００２）
面（：（０００１）面と平行）及び（１０１０）面（：
（０００１）面と垂直）のＦ値測定結果を示す。Ｆ値測
定方法は前述した反射及び透過Ｘ線回折法の組合わせに
よって測定される。Ｆｒは管状部材において表面に対す
る垂直方向への配向率、Ｆｔは長手方向への配向率、Ｆ
ｌは円周方向への配向率である。
面（：（０００１）面と平行）及び（１０１０）面（：
（０００１）面と垂直）のＦ値測定結果を示す。Ｆ値測
定方法は前述した反射及び透過Ｘ線回折法の組合わせに
よって測定される。Ｆｒは管状部材において表面に対す
る垂直方向への配向率、Ｆｔは長手方向への配向率、Ｆ
ｌは円周方向への配向率である。
【００４４】
【表３】
【００４５】通常の冷間圧延と焼鈍とを繰り返して製造
した板材（熱処理Ｎo.１）では、（０００２）面のＦｒ
値は約０.７と高く、(１０１０)面のＦｒ値（約０.１
５）はＦｌ，Ｆｔ値に比べて低いことから、（０００
２）面がほぼ板表面と平行に配向していることが表３の
結果より分かる。α＋β相温度範囲への加熱・冷却板材
（熱処理Ｎo.２）のＦ値は受け入れ材（熱処理Ｎo.１）
とほぼ等しいことから、α＋β相温度範囲への加熱・冷
却では集合組織は変化しないことが分かる。β相温度範
囲（１０００℃）に１分間及び５秒保持後冷却した場合
（熱処理Ｎo.３，６）は受け入れ材に比べて、(０００
２)面のＦｒ値の減少、Ｆｌ，Ｆｔ値の増加及び（１０
１０）面のＦｒ値の増加、Ｆｌ，Ｆｔ値の減少が認めら
れ、結晶方位がランダム化する。しかし、中性子照射量
≧１０22(ｎ／cm2）の高照射域においても使用可能とな
る為の目標値であるＦｒ値≦０.３５ を満足しない。１
０００℃で１０分間保持した場合（熱処理Ｎo.４）及び
１２００℃まで加熱温度を高めた場合(熱処理Ｎo.５)，
(０００２)，(１０１０)両面のいずれのＦ値も約0.33と
なり、結晶方位はほぼ完全にランダム化することが分か
る。前述したように、Ｎo.４，５熱処理材は高照射域
で、かつ部材内に中性子照射量の不均一があっても、曲
がり変形，伸び変形が生じない。
した板材（熱処理Ｎo.１）では、（０００２）面のＦｒ
値は約０.７と高く、(１０１０)面のＦｒ値（約０.１
５）はＦｌ，Ｆｔ値に比べて低いことから、（０００
２）面がほぼ板表面と平行に配向していることが表３の
結果より分かる。α＋β相温度範囲への加熱・冷却板材
（熱処理Ｎo.２）のＦ値は受け入れ材（熱処理Ｎo.１）
とほぼ等しいことから、α＋β相温度範囲への加熱・冷
却では集合組織は変化しないことが分かる。β相温度範
囲（１０００℃）に１分間及び５秒保持後冷却した場合
（熱処理Ｎo.３，６）は受け入れ材に比べて、(０００
２)面のＦｒ値の減少、Ｆｌ，Ｆｔ値の増加及び（１０
１０）面のＦｒ値の増加、Ｆｌ，Ｆｔ値の減少が認めら
れ、結晶方位がランダム化する。しかし、中性子照射量
≧１０22(ｎ／cm2）の高照射域においても使用可能とな
る為の目標値であるＦｒ値≦０.３５ を満足しない。１
０００℃で１０分間保持した場合（熱処理Ｎo.４）及び
１２００℃まで加熱温度を高めた場合(熱処理Ｎo.５)，
(０００２)，(１０１０)両面のいずれのＦ値も約0.33と
なり、結晶方位はほぼ完全にランダム化することが分か
る。前述したように、Ｎo.４，５熱処理材は高照射域
で、かつ部材内に中性子照射量の不均一があっても、曲
がり変形，伸び変形が生じない。
【００４６】図３は高速中性子照射量と照射成長ひずみ
との関係を示す線図である。図に示す如く、Ｆｒ値が
０.４ を越えると中性子照射量の増加とともに急激にひ
ずみが増加するが、０.４ 以下では照射を受けてもひず
みは飽和し、増加しないことが分る。特に、Ｆｒ＝０.
３５ のものは＜０００１＞結晶方位が実質的にランダ
ムに配向しているので、法線方向，長手方向及び板厚方
向におけるひずみが各結晶間で互いに相殺されるため
０.５×１０-4以下と全く生じない。Ｆｒ＝０.４のもの
は照射量３×１０22ｎ／cm2 まではひずみ量は小さい
が、それ以上の中性子照射量では徐々にひずみが多くな
る。しかし、Ｆｒ＝０.３５ では中性子照射量が増加し
てもひずみの増加は生じない。
との関係を示す線図である。図に示す如く、Ｆｒ値が
０.４ を越えると中性子照射量の増加とともに急激にひ
ずみが増加するが、０.４ 以下では照射を受けてもひず
みは飽和し、増加しないことが分る。特に、Ｆｒ＝０.
３５ のものは＜０００１＞結晶方位が実質的にランダ
ムに配向しているので、法線方向，長手方向及び板厚方
向におけるひずみが各結晶間で互いに相殺されるため
０.５×１０-4以下と全く生じない。Ｆｒ＝０.４のもの
は照射量３×１０22ｎ／cm2 まではひずみ量は小さい
が、それ以上の中性子照射量では徐々にひずみが多くな
る。しかし、Ｆｒ＝０.３５ では中性子照射量が増加し
てもひずみの増加は生じない。
【００４７】図４はＦｒ値と、高速中性子３×１０22ｎ
／cm2 の照射による照射成長ひずみとの関係を示す線図
である。Ｆｒ値の増加とともにひずみが急激に増加す
る。特に、Ｆｒ＝０.３５ の照射成長のひずみは約０.
２×１０-4で、Ｆｒ＝０.４の約１.５×１０-4 の約７
分の１と著しく少ない。また、Ｆｒ＝０.４はＦｒ＝０.
５の約３分の１と著しく少ない。しかし、Ｆｒ＝０.５
はＦｒ＝０.６の約半分、Ｆｒ＝０.６はＦｒ＝０.７の
約半分であり、Ｆｒが０.４ を越えると大きな効果は得
られない。
／cm2 の照射による照射成長ひずみとの関係を示す線図
である。Ｆｒ値の増加とともにひずみが急激に増加す
る。特に、Ｆｒ＝０.３５ の照射成長のひずみは約０.
２×１０-4で、Ｆｒ＝０.４の約１.５×１０-4 の約７
分の１と著しく少ない。また、Ｆｒ＝０.４はＦｒ＝０.
５の約３分の１と著しく少ない。しかし、Ｆｒ＝０.５
はＦｒ＝０.６の約半分、Ｆｒ＝０.６はＦｒ＝０.７の
約半分であり、Ｆｒが０.４ を越えると大きな効果は得
られない。
【００４８】Ｎo.１，３，４の各熱処理材の金属組織で
観察される丸みを帯びた結晶粒はαＺｒでありβＺｒ結
晶粒は存在しなかった。図４（ｂ）及び（ｃ）において
観察される多角形状の結晶粒がβ相温度範囲加熱保持中
に形成されたβＺｒ結晶粒であり、１０００℃保持時間
が１分から１０分と長くなるに従って、βＺｒ結晶粒径
が大きく成長することが分かる。βＺｒ結晶粒径内に見
られる層状あるいは針状の組織は、冷却過程でβＺｒが
再びαＺｒに変態する際に形成されたものであり、βＺ
ｒ結晶粒界ではない。
観察される丸みを帯びた結晶粒はαＺｒでありβＺｒ結
晶粒は存在しなかった。図４（ｂ）及び（ｃ）において
観察される多角形状の結晶粒がβ相温度範囲加熱保持中
に形成されたβＺｒ結晶粒であり、１０００℃保持時間
が１分から１０分と長くなるに従って、βＺｒ結晶粒径
が大きく成長することが分かる。βＺｒ結晶粒径内に見
られる層状あるいは針状の組織は、冷却過程でβＺｒが
再びαＺｒに変態する際に形成されたものであり、βＺ
ｒ結晶粒界ではない。
【００４９】図５は、βＺｒ結晶粒径と（０００２）面
のＦｒ値との関係を示す。結晶粒径２００μｍ以上にβ
Ｚｒ結晶粒が成長することによって、Ｆｒ値≦０.３５
の集合組織が形成されることが分かる。
のＦｒ値との関係を示す。結晶粒径２００μｍ以上にβ
Ｚｒ結晶粒が成長することによって、Ｆｒ値≦０.３５
の集合組織が形成されることが分かる。
【００５０】結晶粒を成長させることによって（０００
２）面の結晶方位をランダム化することができるが、そ
の方位のランダム化の度合としてＦｒ値０.４０ で約７
５％であり、そのときの粒径は約１００μｍである。１
５０μｍ以上の大きさの結晶粒径とすることにより約８
０％以上にランダム化され、Ｆｒ値で０.３８５ とな
る。更にＦｒ値０.３５ でのランダム率は約９０％以上
となり、そのときの結晶粒径は約２５０μｍ以上とな
る。
２）面の結晶方位をランダム化することができるが、そ
の方位のランダム化の度合としてＦｒ値０.４０ で約７
５％であり、そのときの粒径は約１００μｍである。１
５０μｍ以上の大きさの結晶粒径とすることにより約８
０％以上にランダム化され、Ｆｒ値で０.３８５ とな
る。更にＦｒ値０.３５ でのランダム率は約９０％以上
となり、そのときの結晶粒径は約２５０μｍ以上とな
る。
【００５１】図６はβＺｒ結晶粒径と照射成長ひずみと
の関係を示す線図である。図より、粒径９０μｍ以上で
ひずみ量が約１.５×１０-4 と著しく低くなるが、更
に、１５０μｍ以上ではひずみは０.５×１０-4 以下の
非常に小さなものとなる。特に、２００μｍ以上では
０.３×１０-4 程度となる。
の関係を示す線図である。図より、粒径９０μｍ以上で
ひずみ量が約１.５×１０-4 と著しく低くなるが、更
に、１５０μｍ以上ではひずみは０.５×１０-4 以下の
非常に小さなものとなる。特に、２００μｍ以上では
０.３×１０-4 程度となる。
【００５２】図７は、焼入れの各温度と保持時間におけ
る表１及び表４に示す合金の（０００２）面のＦｌ値の
関係を示す線図である。図に示すように、９８０℃未満
ではＦｔ値が０．２０以下となり、結晶方位がランダム
なものが得られにくい。しかし、１０００℃で１０．５
秒以上の加熱又は、１２４０℃以上で２秒以上との点を
結ぶ線以上で加熱すればＦｌ値として０．２５を越える
ものが得られ、ランダム度の高いものが得られる。
る表１及び表４に示す合金の（０００２）面のＦｌ値の
関係を示す線図である。図に示すように、９８０℃未満
ではＦｔ値が０．２０以下となり、結晶方位がランダム
なものが得られにくい。しかし、１０００℃で１０．５
秒以上の加熱又は、１２４０℃以上で２秒以上との点を
結ぶ線以上で加熱すればＦｌ値として０．２５を越える
ものが得られ、ランダム度の高いものが得られる。
【００５３】Ｚｒの＜０００１＞結晶方位の配向率は、
前述のように、焼き入れにおける温度とその加熱時間に
よって決定することが出来る。従って、照射成長ひずみ
は熱処理における温度と保持時間との関係によって決ま
る重要な因子となる。１０００℃での熱処理では照射成
長歪みが急激に小さくなり、更に加熱温度を高めること
により照射成長歪みは徐々に小さくなり、Ｎｏ．４及び
５のように、１０００℃で１０分、１２００℃で１分の
加熱により、照射成長歪みはほぼ一定となり零に近いも
のとなる。
前述のように、焼き入れにおける温度とその加熱時間に
よって決定することが出来る。従って、照射成長ひずみ
は熱処理における温度と保持時間との関係によって決ま
る重要な因子となる。１０００℃での熱処理では照射成
長歪みが急激に小さくなり、更に加熱温度を高めること
により照射成長歪みは徐々に小さくなり、Ｎｏ．４及び
５のように、１０００℃で１０分、１２００℃で１分の
加熱により、照射成長歪みはほぼ一定となり零に近いも
のとなる。
【００５４】
【表４】
【００５５】図８は、本発明に基づいて製作されるチャ
ンネル・ボックスの１実施例を示す。表１で述べたジル
カロイ−Ｃ板材をコの字型に冷間曲げ加工し、長さ４ｍ
の２つのコの字型部材とし、これらをプラズマ溶接し、
角筒１とした。溶接部の凹凸は平坦に仕上げられる。こ
の角筒１の内部にSUS304ステンレス鋼製マンドレル２を
挿入し、ネジ３で固定し、高周波誘導加熱によるβ相温
度範囲への加熱及び高周波誘導加熱コイル４の直下に設
けたノズル６から吹き付ける冷却水で急冷した。冷却水
は温水も使用される。マンドレル２は被加熱材に対する
熱影響を少なくするように接触面積を小さくするように
している。角筒１が一定の速度で上方から下方へコイル
内を通過することにより、ランダム化の熱処理が完了す
る。加熱温度は１３００℃，１２００℃で保持時間は２
０秒及び１１００℃で保持時間１０秒となるように角筒
１の送り速度及び高周波電源５の出力を調整した。熱処
理完了後、幅４０ｍｍ，長さ４０ｍｍの試験片を切り出
しＸ線回折法によりＦ値を測定した。表５は、その測定
結果を示す。尚、ランダム化熱処理後には焼鈍が行われ
る。
ンネル・ボックスの１実施例を示す。表１で述べたジル
カロイ−Ｃ板材をコの字型に冷間曲げ加工し、長さ４ｍ
の２つのコの字型部材とし、これらをプラズマ溶接し、
角筒１とした。溶接部の凹凸は平坦に仕上げられる。こ
の角筒１の内部にSUS304ステンレス鋼製マンドレル２を
挿入し、ネジ３で固定し、高周波誘導加熱によるβ相温
度範囲への加熱及び高周波誘導加熱コイル４の直下に設
けたノズル６から吹き付ける冷却水で急冷した。冷却水
は温水も使用される。マンドレル２は被加熱材に対する
熱影響を少なくするように接触面積を小さくするように
している。角筒１が一定の速度で上方から下方へコイル
内を通過することにより、ランダム化の熱処理が完了す
る。加熱温度は１３００℃，１２００℃で保持時間は２
０秒及び１１００℃で保持時間１０秒となるように角筒
１の送り速度及び高周波電源５の出力を調整した。熱処
理完了後、幅４０ｍｍ，長さ４０ｍｍの試験片を切り出
しＸ線回折法によりＦ値を測定した。表５は、その測定
結果を示す。尚、ランダム化熱処理後には焼鈍が行われ
る。
【００５６】
【表５】
【００５７】表に示すように（０００２），（１０１
０）両面共に、Ｆ値はいずれも１／３となり、完全にラ
ンダムな結晶方位の配向となることが分かる。
０）両面共に、Ｆ値はいずれも１／３となり、完全にラ
ンダムな結晶方位の配向となることが分かる。
【００５８】このものの高速中性子照射試験を行った結
果、３×１０22ｎ／cm2 でのひずみ量は約０.３×１０
-4 以下ときわめて少ないものであった。また、このも
のの結晶粒径は各々１００，１５０及び２５０μｍであ
った。
果、３×１０22ｎ／cm2 でのひずみ量は約０.３×１０
-4 以下ときわめて少ないものであった。また、このも
のの結晶粒径は各々１００，１５０及び２５０μｍであ
った。
【００５９】この熱処理を施した後、サンドブラスト処
理及び酸洗を行い、表面の酸化膜を除去した後、水蒸気
によるオートクレーブ処理が施される。
理及び酸洗を行い、表面の酸化膜を除去した後、水蒸気
によるオートクレーブ処理が施される。
【００６０】図９は上述のように製作された角筒を使用
したＢＷＲ燃料集合体の部分断面図である。
したＢＷＲ燃料集合体の部分断面図である。
【００６１】ＢＷＲ燃料集合体は、図に示すように、多
数の燃料棒１１とそれらを相互の所定の間隔で保持する
スペーサ１２、更に、それらを収納する角筒のチャンネ
ルボックス１，燃料被覆管内に燃料ペレットが入った燃
料棒１１の両端を保持する上部タイプレート１４、及
び、下部タイプレート１５、並びに、全体を搬送するた
めのハンドル１３から構成される。
数の燃料棒１１とそれらを相互の所定の間隔で保持する
スペーサ１２、更に、それらを収納する角筒のチャンネ
ルボックス１，燃料被覆管内に燃料ペレットが入った燃
料棒１１の両端を保持する上部タイプレート１４、及
び、下部タイプレート１５、並びに、全体を搬送するた
めのハンドル１３から構成される。
【００６２】また、これらの燃料集合体の製造に際して
は複雑な製造工程を経ており、各構造共に溶接で組立て
られる。
は複雑な製造工程を経ており、各構造共に溶接で組立て
られる。
【００６３】燃料チャンネルボックス１は燃料スペーサ
で組込まれた燃料棒１１を内部に収納し、上部タイプレ
ート１４と下部タイプレート１５で燃料棒を固定した状
態で使用される。燃料チャンネルボックスは前述のよう
に二分割したコの字型板加工材をプラズマ溶接で接合し
た角筒形状を呈する。この部材はプラント運転時に燃料
棒で発生した高温水及び蒸気を強制的に上部に導く働き
をさせるものであり、角筒が外側に広がる応力が常時負
荷される状態で長時間使用される。
で組込まれた燃料棒１１を内部に収納し、上部タイプレ
ート１４と下部タイプレート１５で燃料棒を固定した状
態で使用される。燃料チャンネルボックスは前述のよう
に二分割したコの字型板加工材をプラズマ溶接で接合し
た角筒形状を呈する。この部材はプラント運転時に燃料
棒で発生した高温水及び蒸気を強制的に上部に導く働き
をさせるものであり、角筒が外側に広がる応力が常時負
荷される状態で長時間使用される。
【００６４】燃料集合体用チャンネルボックスは使用中
に高温高圧の炉水にさらされ、かつ、中性子照射を受け
る。また、角筒内部の圧力が外部に比べて高いため、内
圧を受ける。その結果、高温高圧環境下での耐食性，中
性子照射下での高いクリープ変形抵抗が要求される。
に高温高圧の炉水にさらされ、かつ、中性子照射を受け
る。また、角筒内部の圧力が外部に比べて高いため、内
圧を受ける。その結果、高温高圧環境下での耐食性，中
性子照射下での高いクリープ変形抵抗が要求される。
【００６５】 ジルコニウム基合金は、一般に、耐食性
が高く、中性子吸収断面積が小さい。これら特性は原子
炉用燃料集合体用材料として適しており、燃料集合体を
構成する燃料被覆管、チャンネルボックス１、スペーサ
１２等に使用される。使用される具体的なジルコニウム
基合金として、ジルカロイ-２(Ｓｎ１.２〜１.７ｗｔ
％、Ｆｅ０.０７〜０.０２ｗｔ％、Ｃｒ０.０５〜０.１
５ｗｔ％、Ｎｉ０.０３〜０.０８ｗｔ％、残Ｚｒ)、ジ
ルカロイ-４(Ｓｎ１.２〜１.７ｗｔ％、Ｆｅ０.１８〜
０.２４ｗｔ％、Ｃｒ０.０５〜０.１５ｗｔ％、残Ｚ
ｒ)、Ｚｒ-０.５〜１.５ｗｔ％Ｓｎ-０.５〜１.５ｗｔ
％Ｎｂ-０.１〜１.０ｗｔ％Ｆｅ合金、Ｚｒ-０.５〜５.
０ｗｔ％Ｎｂ-０〜３.０ｗｔ％Ｓｎ-２ｗｔ％以下のＦ
ｅの合金等があり、いずれかの合金板に対しても本発明
は効果が得られることが確認された。
が高く、中性子吸収断面積が小さい。これら特性は原子
炉用燃料集合体用材料として適しており、燃料集合体を
構成する燃料被覆管、チャンネルボックス１、スペーサ
１２等に使用される。使用される具体的なジルコニウム
基合金として、ジルカロイ-２(Ｓｎ１.２〜１.７ｗｔ
％、Ｆｅ０.０７〜０.０２ｗｔ％、Ｃｒ０.０５〜０.１
５ｗｔ％、Ｎｉ０.０３〜０.０８ｗｔ％、残Ｚｒ)、ジ
ルカロイ-４(Ｓｎ１.２〜１.７ｗｔ％、Ｆｅ０.１８〜
０.２４ｗｔ％、Ｃｒ０.０５〜０.１５ｗｔ％、残Ｚ
ｒ)、Ｚｒ-０.５〜１.５ｗｔ％Ｓｎ-０.５〜１.５ｗｔ
％Ｎｂ-０.１〜１.０ｗｔ％Ｆｅ合金、Ｚｒ-０.５〜５.
０ｗｔ％Ｎｂ-０〜３.０ｗｔ％Ｓｎ-２ｗｔ％以下のＦ
ｅの合金等があり、いずれかの合金板に対しても本発明
は効果が得られることが確認された。
【００６６】前述のジルカロイ合金は沸騰水型原子炉中
で被覆管チャンネルボックス，スペーサに使用される
が、特に、被覆管は局部酸化（ノジュラ腐食）が発生し
易いので、最終冷間加工の前で、最終熱間加工後の間の
いずれかで外表面にのみα＋β相又はβ相での焼入れを
施すのが好ましい。特に、最初の冷間加工前に焼入れす
るのが好ましい。焼入れにおける加熱温度は８２５〜１
１００℃が好ましく、加熱時間は１分以内で３〜３０秒
が好ましい。
で被覆管チャンネルボックス，スペーサに使用される
が、特に、被覆管は局部酸化（ノジュラ腐食）が発生し
易いので、最終冷間加工の前で、最終熱間加工後の間の
いずれかで外表面にのみα＋β相又はβ相での焼入れを
施すのが好ましい。特に、最初の冷間加工前に焼入れす
るのが好ましい。焼入れにおける加熱温度は８２５〜１
１００℃が好ましく、加熱時間は１分以内で３〜３０秒
が好ましい。
【００６７】加熱は誘導コイルによって連続的に行うの
がよく、冷却は加熱に続いて噴水を用いて行うのがよ
い。また管内に水を流しながら加熱するのもよい。ま
た、被覆管は管表面に対して垂直方向の〈０００１〉方
位がＦｒ値として０.６６ 以上とするのが好ましい。そ
の焼入れは結晶方位がランダムにならないように温度と
時間とがコントロールされる。Ｎｂを含むジルコニウム
−ニオブ合金は、強度が高く、クリープ特性に優れ、水
素吸収率が低く、ノジュラ腐食と呼ばれる局部腐食も発
生しない。これらは、燃料集合体部材用材料として好ま
しい特性であるが、溶接部及び熱影響部の腐食が加速さ
れ剥離性の厚い白色酸化物を形成し易い。
がよく、冷却は加熱に続いて噴水を用いて行うのがよ
い。また管内に水を流しながら加熱するのもよい。ま
た、被覆管は管表面に対して垂直方向の〈０００１〉方
位がＦｒ値として０.６６ 以上とするのが好ましい。そ
の焼入れは結晶方位がランダムにならないように温度と
時間とがコントロールされる。Ｎｂを含むジルコニウム
−ニオブ合金は、強度が高く、クリープ特性に優れ、水
素吸収率が低く、ノジュラ腐食と呼ばれる局部腐食も発
生しない。これらは、燃料集合体部材用材料として好ま
しい特性であるが、溶接部及び熱影響部の腐食が加速さ
れ剥離性の厚い白色酸化物を形成し易い。
【００６８】 なお、ニオブージルコニウム系多元合金
として、０.５〜２.０ｗｔ％のＮｂと、１.５ｗｔ％ま
でのＳｎと、０ . ２５ｗｔ％までのＦｅとを含むジルコ
ニウム合金は高温蒸気環境内で耐食性を有する特殊なミ
クロ構造をもつ。
として、０.５〜２.０ｗｔ％のＮｂと、１.５ｗｔ％ま
でのＳｎと、０ . ２５ｗｔ％までのＦｅとを含むジルコ
ニウム合金は高温蒸気環境内で耐食性を有する特殊なミ
クロ構造をもつ。
【００６９】これらの合金を用いた本発明のチャンネル
ボックスは前述のように(０００２)，（１０１０）の両
面ともにＦ値を各々１／３になるように加熱保持され、
急冷することによって得られる。その結果、燃焼度３２
ＧＷｄ／ｔ以上のものは勿論、４５ＧＷｄ／ｔ以上のも
のに使用することが出来るとともに、表面に付着したク
ラッドを除くとともに燃料を取替えて再度使用する２サ
イクル用に使用可能であり、変形が少ないため炉心での
使用位置も前と同じ位置で使用可能とする。また、ジル
カロイ合金に限らず前述の合金からなる被覆管に対して
も前述の熱処理及び配向性を施すのがよい。
ボックスは前述のように(０００２)，（１０１０）の両
面ともにＦ値を各々１／３になるように加熱保持され、
急冷することによって得られる。その結果、燃焼度３２
ＧＷｄ／ｔ以上のものは勿論、４５ＧＷｄ／ｔ以上のも
のに使用することが出来るとともに、表面に付着したク
ラッドを除くとともに燃料を取替えて再度使用する２サ
イクル用に使用可能であり、変形が少ないため炉心での
使用位置も前と同じ位置で使用可能とする。また、ジル
カロイ合金に限らず前述の合金からなる被覆管に対して
も前述の熱処理及び配向性を施すのがよい。
【００７０】被覆管及びチャンネルボックスともいずれ
も焼入を施したものを使用することにより全体として優
れたものが得られる。
も焼入を施したものを使用することにより全体として優
れたものが得られる。
【００７１】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、燃
料集合体に用いるチャンネルボックスはその結晶方位を
ランダム化しているので中性子照射量が１０22（ｎ／cm
2 ）を超える高照射環境下で使用しても、照射成長、照
射成長に起因する曲がり変形が生じない。その結果、燃
料集合体用チャンネルボックスは長期間使用が可能とな
り、使用済み燃料廃棄物低減に寄与できる。また、耐食
性も向上し燃料集合体の信頼性向上に寄与できる。
料集合体に用いるチャンネルボックスはその結晶方位を
ランダム化しているので中性子照射量が１０22（ｎ／cm
2 ）を超える高照射環境下で使用しても、照射成長、照
射成長に起因する曲がり変形が生じない。その結果、燃
料集合体用チャンネルボックスは長期間使用が可能とな
り、使用済み燃料廃棄物低減に寄与できる。また、耐食
性も向上し燃料集合体の信頼性向上に寄与できる。
【図１】本発明板の結晶方位の配向を示す模式図。
【図２】照射成長の機構を示す模式図。
【図３】照射成長ひずみに及ぼす高速中性子照射量、並
びにＦｒ値の影響を示す線図。
びにＦｒ値の影響を示す線図。
【図４】照射成長ひずみとＦｒ値との関係を示す線図。
【図５】Ｆｒ値とβＺｒ結晶粒との相関係を示す線図。
【図６】照射成長ひずみとＺｒ結晶粒径との関係を示す
線図。
線図。
【図７】Ｆｌ値に及ぼす温度と保持時間との関係を示す
線図。
線図。
【図８】チャンネルボックスの製造方法を示す装置の構
成図。
成図。
【図９】燃料集合体の部分断面図。
１…チャンネルボックス、２…マンドル、３…ネジ、４
…高周波誘導加熱コイル、５…高周波電源、６…水吹き
付けノズル、７…溶接部、１１…燃料棒、１２…スペー
サ、１３…ハンドル、１４…上部タイプレート、１５…
下部タイプレート。
…高周波誘導加熱コイル、５…高周波電源、６…水吹き
付けノズル、７…溶接部、１１…燃料棒、１２…スペー
サ、１３…ハンドル、１４…上部タイプレート、１５…
下部タイプレート。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｇ２１Ｃ 3/324 ＧＤＢ Ｃ２２Ｆ 1/00 ６８２
// Ｃ２２Ｆ 1/00 ６０６ ６９１Ｂ
６２３ ６９１Ｃ
６４１ ６９２Ａ
６８２ Ｇ２１Ｃ 3/06 Ｎ
６９１ Ｊ
3/30 Ｖ
６９２ ＧＤＢＨ
(72)発明者 木田 利孝
茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社
日立製作所 日立研究所内
(72)発明者 大中 紀之
茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社
日立製作所 日立研究所内
(72)発明者 石崎 英昭
茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式
会社 日立製作所 日立工場内
(72)発明者 平川 博将
茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式
会社 日立製作所 日立工場内
(72)発明者 牧 英夫
茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式
会社 日立製作所 日立工場内
(56)参考文献 特開 平５−17837（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−42387（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−40349（ＪＰ，Ａ)
特開 昭59−229475（ＪＰ，Ａ)
特公 昭56−12310（ＪＰ，Ｂ１)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C22C 16/00
C22F 1/00 - 3/02
G21C 3/00
Claims (9)
- 【請求項１】冷間圧延と焼鈍とによって形成され、Ｓｎ
５重量％以下及び／又はＮｂ５重量％以下と、Ｆｅ０ .
５重量％以下とを含有し、残部９０重量％以上のＺｒを
有するジルコニウム基合金板が所望の形状に加工後溶接
によって形成された角形筒状部材からなる燃料チャンネ
ルボックスにおいて、該チャンネルボックスはβ相単相
温度領域で加熱保持された後冷媒によって強制的に急冷
される焼入れ及び該焼入れ後の焼鈍が施され、前記焼入
における加熱保持時間は前記合金の六方晶Ｚｒの〈００
０１〉結晶方位の前記筒状部材表面に対する垂直方向へ
の配向率（Ｆｒ値）が０.２６〜０.４０となるように調
整されていることを特徴とする燃料チャンネルボック
ス。 - 【請求項２】冷間圧延と焼鈍とによって形成され、Ｓｎ
５重量％以下及び／又はＮｂ５重量％以下と、Ｆｅ０ .
５重量％以下とを含有し、残部９０重量％以上のＺｒを
有するジルコニウム基合金板が所望の形状に加工後溶接
によって形成された角形筒状部材からなる燃料チャンネ
ルボックスにおいて、該チャンネルボックスは局部的に
β相単相温度領域に誘導加熱コイルによって互いに相対
的に移動しながら連続的に加熱保持後冷媒によって強制
的に急冷する焼入れ及び該焼入れ後の焼鈍が施され、前
記焼入れにおける加熱保持時間は前記合金の六方晶Ｚｒ
の〈０００１〉結晶方位の筒状部材表面に対する垂直方
向への配向率（Ｆｒ値）が０.２６〜０.４０となるよう
に調整されていることを特徴とする燃料チャンネルボッ
クス。 - 【請求項３】冷間圧延と焼鈍とによって形成され、Ｓｎ
５重量％以下及び／又はＮｂ５重量％以下と、Ｆｅ０ .
５重量％以下とを含有し、残部９０重量％以上のＺｒを
有するジルコニウム基合金板を所望の形状に加工後溶接
によって形成された角形筒状部材からなる燃料チャンネ
ルボックスにおいて、該チャンネルボックスはβ相単相
温度領域に局部的に誘導加熱コイルによって互いに相対
的に移動させながら連続的に加熱保持するとともに該加
熱保持された部分を冷媒によって強制的に急冷される焼
入れ及び該焼入れ後の焼鈍が施され、前記焼入れにおけ
る加熱保持時間は前記合金の六方晶Ｚｒの〈０００１〉
結晶方位の前記筒状部材表面に対する垂直方向への配向
率(Ｆｒ値)が０.２６〜０.４０となるように調整され、
前記焼鈍は前記チャンネルボックス内に前記合金より熱
膨脹係数が大きい金属部材からなるマンドレルが挿入さ
れ、少なくとも両端で前記マンドレルに固着した状態で
加熱保持されることを特徴とする燃料チャンネルボック
ス。 - 【請求項４】冷間圧延と焼鈍とによって形成され、Ｓｎ
５重量％以下及び／又はＮｂ５重量％以下と、Ｆｅ０ .
５重量％以下とを含有し、残部９０重量％以上のＺｒを
有するジルコニウム基合金板をコの字型に成形加工し、
次いで溶接によって形成された角形筒状部材からなる燃
料チャンネルボックスにおいて、該チャンネルボックス
はβ相温度領域に加熱保持されると共に、該加熱保持さ
れた部分を冷媒によって強制的に急冷される焼入れ、該
焼入れ後の焼鈍及び該焼鈍後全表面にオートクレーブ処
理による酸化皮膜が形成され、前記焼入れにおける加熱
保持時間は前記合金の六方晶Ｚｒの〈０００１〉結晶方
位の筒状部材表面に対する垂直方向への配向率（Ｆｒ
値）が０.２６〜０.４０となるように調整されているこ
とを特徴とする燃料チャンネルボックス。 - 【請求項５】冷間圧延と焼鈍とによって形成され、Ｓｎ
５重量％以下及び／又はＮｂ５重量％以下と、Ｆｅ０ .
５重量％以下とを含有し、残部９０重量％以上のＺｒを
有するジルコニウム基合金板が所望の形状に加工後溶接
によって形成された角形筒状部材からなる燃料チャンネ
ルボックスにおいて、該チャンネルボックスはβ相単相
温度領域で加熱保持された後冷媒によって強制的に急冷
される焼入れ及び該焼入れ後の焼鈍が施され、前記焼入
れにおける加熱保持時間は前記合金の六方晶Ｚｒの〈０
００１〉結晶方位の前記筒状部材表面に対する垂直方向
への配向率（Ｆｒ値）、長手方向への配向率（Ｆｔ値）
及び周方向への配向率（Ｆｌ値）がいずれも０.２６〜
０.４０となるように調整されていることを特徴とする
燃料チャンネルボックス。 - 【請求項６】冷間圧延と焼鈍とによって形成され、Ｓｎ
５重量％以下及び／又はＮｂ５重量％以下と、Ｆｅ０ .
５重量％以下とを含有し、残部９０重量％以上のＺｒを
有するジルコニウム基合金板が所望の形状に加工後溶接
によって形成された角形筒状部材からなる燃料チャンネ
ルボックスにおいて、該チャンネルボックスはβ相単相
温度領域で加熱保持された後冷媒によって強制的に急冷
される焼入れ及び該焼入れ後の焼鈍が施され、前記焼入
れにおける加熱保持時間は前記合金の六方晶Ｚｒの〈０
００１〉結晶方位の前記筒状部材表面に対する垂直方向
への配向率（Ｆｒ値）が０.２６〜０.４０となるように
調整され、結晶粒径が９０〜５００μｍであることを特
徴とする燃料チャンネルボックス。 - 【請求項７】燃料ペレットを燃料被覆管内に内蔵した燃
料棒、該燃料棒を複数本収納するチャンネルボックス、
該チャンネルボックス内の前記燃料棒の間を仕切るスペ
ーサ、前記チャンネルボックスの上部及び下部に設けら
れた上部格子板及び下部格子板を備え、前記チャンネル
ボックスは冷間圧延と焼鈍とによって形成され、Ｓｎ５
重量％以下及び／又はＮｂ５重量％以下と、Ｆｅ０ . ５
重量％以下とを含有し、残部９０重量％以上のＺｒを有
するジルコニウム基合金板を所望の形状に加工後溶接に
よって形成された角形筒状部材からなり、該部材はβ相
温度領域に加熱保持されると共に、該加熱保持された前
記部材を冷媒によって強制的に急冷される焼入れ及び該
焼入れ後の焼鈍が施され、前記焼入れにおける加熱保持
時間が前記合金の六方晶Ｚｒの〈０００１〉結晶方位の
筒状部材表面に対する垂直方向への配向率（Ｆｒ値）が
０.２６〜０.４０となるように調整されていることを特
徴とする燃料集合体。 - 【請求項８】燃料ペレットを燃料被覆管内に内蔵した燃
料棒、該燃料棒を複数本収納するチャンネルボックス、
該チャンネルボックス内の前記燃料棒の間を仕切るスペ
ーサ、前記チャンネルボックスの上部及び下部に設けら
れた上部格子板及び下部格子板を備え、前記チャンネル
ボックスは冷間圧延と焼鈍とによって形成され、Ｓｎ５
重量％以下及び／又はＮｂ５重量％以下と、Ｆｅ０ . ５
重量％以下とを含有し、残部９０重量％以上のＺｒを有
するジルコニウム基合金板を所望の形状に加工後溶接に
よって形成された角形筒状部材からなり、該部材はβ相
単相温度領域で加熱保持後冷媒によって強制的に急冷さ
れる焼入れ及び該焼入れ後の焼鈍が施され、前記焼入れ
における加熱保持時間は前記合金の六方晶Ｚｒの〈００
０１〉結晶方位の前記筒状部材表面に対する垂直方向へ
の配向率（Ｆｒ値）、長手方向への配向率（Ｆｔ値）及
び周方向への配向率（Ｆｌ値）がいずれも０.２６〜０.
４０となるように調整されていることを特徴とする燃料
集合体。 - 【請求項９】燃料ペレットを燃料被覆管内に内蔵した燃
料棒、該燃料棒を複数本収納するチャンネルボックス、
該チャンネルボックス内の前記燃料棒の間を仕切るスペ
ーサ、前記チャンネルボックスの上部及び下部に設けら
れた上部格子板及び下部格子板を備え、前記チャンネル
ボックスは冷間圧延と焼鈍とによって形成され、Ｓｎ５
重量％以下及び／又はＮｂ５重量％以下と、Ｆｅ０ . ５
重量％以下とを含有し、残部９０重量％以上のＺｒを有
するジルコニウム基合金板を所望の形状に加工後溶接に
よって形成された角形筒状部材からなり、該部材はβ相
単相温度領域で加熱保持された後冷媒によって強制的に
急冷される焼入れ及び該焼入れ後の焼鈍が施され、前記
焼入れにおける加熱保持時間は前記合金の六方晶Ｚｒの
〈０００１〉結晶方位の前記筒状部材表面に対する垂直
方向への配向率（Ｆｒ値）が０.２６〜０.４０となるよ
うに調整され、結晶粒径が９０〜５００μｍであること
を特徴とする燃料集合体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10128297A JP3492881B2 (ja) | 1997-04-18 | 1997-04-18 | 燃料チャンネルボックス及び燃料集合体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10128297A JP3492881B2 (ja) | 1997-04-18 | 1997-04-18 | 燃料チャンネルボックス及び燃料集合体 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03314294A Division JP3082369B2 (ja) | 1990-11-28 | 1991-11-28 | 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 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1036929A JPH1036929A (ja) | 1998-02-10 |
| JP3492881B2 true JP3492881B2 (ja) | 2004-02-03 |
Family
ID=14296513
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10128297A Expired - Lifetime JP3492881B2 (ja) | 1997-04-18 | 1997-04-18 | 燃料チャンネルボックス及び燃料集合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3492881B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ309191B6 (cs) * | 2020-12-08 | 2022-04-27 | Univerzita Karlov | Vysokopevnostní zirkoniová slitina a způsob jejího zpracování |
-
1997
- 1997-04-18 JP JP10128297A patent/JP3492881B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1036929A (ja) | 1998-02-10 |
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