JPH01176979A - 核燃料棒 - Google Patents

核燃料棒

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JPH01176979A
JPH01176979A JP63000732A JP73288A JPH01176979A JP H01176979 A JPH01176979 A JP H01176979A JP 63000732 A JP63000732 A JP 63000732A JP 73288 A JP73288 A JP 73288A JP H01176979 A JPH01176979 A JP H01176979A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
nuclear fuel
spring
fuel rod
tube
pellet
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.)
Pending
Application number
JP63000732A
Other languages
English (en)
Inventor
Emiko Higashinakagaha
東中川 恵美子
Masao Yamamoto
正夫 山本
Kazuhiko Machida
和彦 町田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Priority to US07/292,952 priority patent/US5030414A/en
Publication of JPH01176979A publication Critical patent/JPH01176979A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C3/00Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
    • G21C3/02Fuel elements
    • G21C3/04Constructional details
    • G21C3/16Details of the construction within the casing
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
  • Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
  • Separation, Recovery Or Treatment Of Waste Materials Containing Plastics (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、酸化ガドリニウム(ガドリニア)を含んだ二
酸化ウランのペレットを被覆管に充填した核燃料棒に関
する。
(従来の技術) 原子炉発電は、二酸化ウランの燃焼による発電熱で水の
温度を上昇させ、高温蒸気として蒸気タービンを回して
発電するものである。原子炉運転の反応を制御するため
に制御棒が用いられたり、また特に初期の段階では二酸
化ウランペレットに中性子を吸収す条ガドリニアを混合
している。ガドリニアは、可燃前と呼ばれ、−度中性子
を吸収すると中性子吸収能がなくなるため、運転初期の
反応度制御に欠かせないものである。通常、数パーセン
トのガドリニアを二酸化ウランに混入したペレットを全
体或いは一部に充填した核燃料棒を燃料集合体1体(6
3本の燃料棒)当り3〜4本使用している。か、かる核
燃料棒は、第1図に示す構造になっている。即ち、図中
の1はジルカロイ−2等のジルコニウム合金製の被覆管
lであり、この被覆管Iの下端にには下部端栓2bが挿
着されている。前記被覆管l内には、ペレット3 (少
なくとも一部は数パーセントのガドリニアを二酸化ウラ
ンに混入したものからなる)が充填されている。
前記被覆管lの上部開口部には、スプリング4及びペレ
ット押え板5を介して上部端栓2aが挿着されている。
また、前記被覆管1内の前記ペレット3と上部端栓2a
間の部位にはゲッターチューブ6が収納されており、か
つ該チューブ8内にはモイ“スチャゲッターが封入され
ている。なお、前記スプリング4、押え板5及びゲッタ
ーチューブ6はステンレス(通常5US302ステンレ
ス鋼)から形成されている。
ところで、原子炉の中に装荷される構造材は一般に苛酷
な検査が実施される。前述した第1図図示の核燃料棒も
製造後、MA P S (Magnetic and 
P assive  S ccaner)と呼ばれる致
方ガウスの磁場を通過させてガドリニアがペレット中に
何パーセント混入されているか検査される。こうした検
査において、核燃料棒を構成するスプリング、ペレット
押え板及びゲッターチューブは前述したようにステンレ
ス鋼より形成されているため、前記致方ガウスの磁場を
通過する際に磁化される。
通常、前記スプリング等は100〜200ガウスにまで
磁化され、かつ該スプリング等の磁化は被覆管の外側か
らも観測される。かかるスプリング等の磁化によって、
次のような問題が生じる。
即ち、原子炉の炉水中には長時間使用中にヘマタイト、
マグネタイトなどの浮遊物が発生して核燃料棒に付着し
、その表面を覆うことが考えられる。こうした核燃料棒
の外表面に前記浮遊物(クラッドと称される)が付着す
ると、核燃料棒の熱伝導性が妨げられ、その結果核燃料
棒を構成する被覆管の温度を上昇させて腐蝕を促進する
。前記浮遊物を構成成分であるマグネタイトは、磁性を
帯びた酸化鉄であるため、前述したように核燃料棒を構
成するスプリング等が磁化されると、該マグネタイトが
より一層付着し易くなり、前記被覆管の腐蝕が顕著とな
る問題が生じる。
(発明が解決しようとする課題) 本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされた
もので、原子炉炉水中での使用におけるクラッドの付着
を抑制して腐蝕を軽減した核燃料棒を提供しようとする
ものである。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明は、下端に下部端栓が挿着されたジルコニウム合
金製の被覆管に酸化ウランと酸化ガド、リニウムとを混
合したペレットを充填し、かつ該被覆管の上端に上部端
栓をスプリング及びペレット押え板を介して挿着し、更
に前記被覆管内の上部端栓とペレット間の部位にゲッタ
ーチューブを配置した構造の核燃料棒において、前記ス
プリング、ペレット押え板及びゲッターチューブの少な
くとも1つを非磁性鋼により形成したことを特徴ば重量
比1:テNj 8〜16%、Cr16〜20%、C01
15%以下、Sj1%以下、M口2%以下、不可避的に
混入される不純物及び残部Feの組成からなるステンレ
ス鋼を強加工した後、該強加工により発生した加エマル
テンサイドを例えば真空中、500〜1100℃で加熱
し、オーステナイト相に変換して非磁性鋼としたちの゛
等を挙げることができる。
(作用) 本発明によれば、被覆管内に装荷されるスプリング等を
非磁性鋼により形成することによって、該被覆管に充填
されたペレット中の酸化ガドリウムの量を高磁場中で検
査した後において前記スプリング等が磁化されるのを防
止できる。その結果、原子炉炉水中での長時間での使用
においてマグネタイト等のクラッドの付着を防止し、該
クラッドの付着に伴う腐蝕発生を軽減した核燃料棒を得
ることができる。
(発明の実施例) 以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
実施例 まず、重量比にてNi9.0%、C「18%、C011
3%、Si0.8%、Mn 1.0%、P (1,02
%、s  o、ot%及び残部Feの組成からなるステ
ンレス鋼製のスプリング、ペレット押え板及びゲッタ−
チューブの磁化強さをガウスメータで測定したところ、
10ガウスであった。これらスプリング等を5×IOづ
nvHgの真空中、800℃で10分間保持した後、冷
却して消磁した。つづいて、この消磁したスプリングを
組込んだ前述した第1図図示の構造の短尺核燃料棒(外
径L2.5mm、長さ約40c1!I)をそのペレット
中のガドリニアの混入量を測定、検査するために7万ガ
ウスのMAPSを通過させた。MAPS通過後の核燃料
棒におけるスプリング等の装荷位置に対応する上部端栓
の外表面から磁化を測定したところ、ゼロであった。
比較例 実施例と同組成のステンレス鋼製のスプリング、ペレッ
ト押え板及びゲッターチューブ(磁化強さ;10ガウス
)を真空中での熱処理を施さずにそのまま組込んだ前述
した第1図図示の構造の短尺核燃料棒(外径12.5m
m、長さ約40G)を、そのペレット中のガドリニアの
混入量を測定、検査するために7万ガウスのMAPSを
通過させた後、核燃料棒におけるスプリング等の装荷位
置に対応する上部端栓の外表面から磁化を測定したとこ
ろ、20ガウスであった。
しかして、本実施例及び比較例の核燃料棒について、次
のような条件で腐蝕試験を行なった。まず、蒸気発生器
に水4000 cc 、ヘマタイト(α−Fe 203
 ) 50g、酸化銅(Cu O)5 g及びマグネタ
イト(FeqO4)19の粉末を入れ、−方該蒸気発生
器とバルブを介して連結された腐蝕試験層内に試験対象
である実施例及び比較例の核燃料棒を挿入設置した。つ
づいて、前記蒸気発生器の温度を300℃に保持してそ
の蒸気を腐蝕試験槽内に流入させると共に、該試験槽を
500℃、105気圧に保持した。24時間の試験経過
後、各核燃料棒の状態を調べた。その結果、本実施例の
核燃料棒ではへマタイトを主成分とするクラッドの付着
は全く認められなかった。これに対し、比較例の核燃料
棒では前記クラッドがスプリング等の装荷位置に対応す
る全面に付着されていた。また、クラッドが付着された
比較例の核燃料棒について、クラッドを除去したところ
、本実施例の核燃料棒に比べて酸化が加速されているこ
とが確認された。
[発明の効果] 以上詳述した如く、本発明によればペレット中のガドリ
ニアの混入量を検査するための高磁場を通過させた後に
おいてもスプリング等の装荷位置に対応する被覆管外表
面での磁化をゼロにでき、原子炉炉水中での使用におけ
るクラッドの付着を抑制して腐蝕を軽減した高信頼性の
核燃料棒を+i供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、−膜内な核燃料棒を示す概略断面図である。 ■・・・被覆管、2a・・・土部端栓、2b・・・下部
端栓、3・・・ペレット、4・・・スプリング、5・・
・ペレット押え板、6・・・ゲッターチューブ。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)、下端に下部端栓が挿着されたジルコニウム合金
    製の被覆管に酸化ウランと酸化ガドリニウムとを混合し
    たペレットを充填し、かつ該被覆管の上端に上部端栓を
    スプリング及びペレット押え板を介して挿着し、更に前
    記被覆管内の上部端栓とペレット間の部位にゲッターチ
    ューブを配置した構造の核燃料棒において、前記スプリ
    ング、ペレット押え板及びゲッターチューブの少なくと
    も1つを非磁性鋼により形成したことを特徴とする核燃
    料棒。
  2. (2)、非磁性鋼は、ステンレスを完全にオーステナイ
    ト化したものであることを特徴とする請求項1記載の核
    燃料棒。
JP63000732A 1988-01-07 1988-01-07 核燃料棒 Pending JPH01176979A (ja)

Priority Applications (2)

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JP63000732A JPH01176979A (ja) 1988-01-07 1988-01-07 核燃料棒
US07/292,952 US5030414A (en) 1988-01-07 1989-01-03 Nuclear fuel rod

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JP63000732A JPH01176979A (ja) 1988-01-07 1988-01-07 核燃料棒

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JP63000732A Pending JPH01176979A (ja) 1988-01-07 1988-01-07 核燃料棒

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002312822A (ja) * 2001-04-12 2002-10-25 Oki Electric Ind Co Ltd ユニット同時引出し防止方法とその機構

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