JPH0348194A - 核燃料要素 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明は原子炉で使用される核燃料要素に係り、特に被
覆管端部の密封部位に改良を加えた核燃料要素に関する
。

（従来の技術） 従来１例えば高速増殖炉の核燃料要素は、細径の被覆管
に核燃料を装填してから被覆管の両端に端栓をさしこみ
、この部分を溶接することによって密封されている。被
覆管の外周にワイヤを巻きつけたワイヤスペーサ型核燃
料要素では、ワイヤの両端は端栓に溶接固定されている
。

このような従来の核燃料要素を第３図に示す。

第３図において（イ）はワイヤスペーサ型核燃料要素の
正面図、（ロ）はその下部の縦断面図、（ハ）はその上
部の縦断面図である０図面に示すように。

被覆管１２に核燃料ペレット１３．プレナムバネ２ｏが
装填され、被覆管１２の両端部に下部端栓１６．上部端
栓１８がはめ込まれてこの部分で溶接２１が行なわれ、
ヘリウムガスの封入と共に核燃料ペレットが密封される
ようになっている。また下部端栓１６には当該核燃料要
素１１の多数本を規則的に配列して燃料集合体に組立る
ための支持係合溝１７がある。

さらに端栓１６．１８にはスペーサワイヤ１４が溶接１
５によって固定されている。

このような構成にある従来の核燃料要素では、上・下端
栓１６．１８はそれぞれ形状が異なるので２種類を製作
しなければならない、また端栓１６．１８の被覆管に挿
入されるはめ合い部の寸法は特に溶接部の健全性の点か
ら被覆管の内径寸法に対して僅かなりリアランスの範囲
に加工する必要がある。

一方、被覆管は引抜き成型法であるので内径寸法にバラ
ツキがあり、このため端栓１６．１８ははめ合い寸法の
僅かに異る数種類を用意して被覆管内径に合せて選別使
用するか５被覆管に合せ加工することなどの方法がとら
れている。なお端栓の材料は照射によるスウェリングの
問題から被覆管とほぼ同一仕様の材料を用いているのが
一般的である。

被覆管１２と端栓１６．１ｇの溶接は通常ティグ溶接に
よる溶着が行なわれており、端栓と被覆管のはめ合いが
不適合の場合には溶接欠陥が発生するので、封入してい
る核燃料物質を回収し、溶接のやりなおしを行なう必要
がある。

（発明が解決しようとする課題） 上記したように、従来核燃料要素を製作するには、被覆
管の他に上部、下部端栓１６．１８をそれぞれ個別に製
作し、しかもこれらを厳密な寸法管理のもとに行なわな
ければならないという問題があった。一方核燃料要素は
燃料集合体１体を構成するのに数十本から大型の集合体
では数百本必要であり、燃料集合体は１原子炉の炉心に
多いものでは数百体装荷されるので、１原子炉の初装荷
用核燃料要素は数百本に達する。これに製造工程におけ
る例えば溶接の歩留り等を考えるとさらに必要核燃料要
素数は増加し、上記の上下両端栓の製作の問題点を勘案
すると燃料要素の製造コストは極めて高いものとなる。

本発明は係る情況に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、核燃料要素の被覆管端部の密封部位を改
良して製造工程を簡易化し、かつ製造コストを低減でき
るような核燃料要素を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的は、核燃料ペレットを装填した被覆管の両端を
密封してなる核燃料要素において、被覆管の少なくとも
一端を雇平化することによって被覆管が密封されている
ことにより達成される。

（作用） 本発明の核燃料要素では、被覆管の端部を雇平化して密
封するので、従来のように端栓部材を必要とせず、した
がって端栓製作の前記問題点が解消される。この被覆管
端部の密封化は、被覆管を機械的加圧により雇平化し、
同時にこの接触面を電気抵抗等による圧接溶接によって
接着することによってなされる。

この扁平部には従来の端栓部材と同じく核燃料集合体の
組立に必要な係止手段を形成することができる。またス
ペーサワイヤの係止もできる。

（実施例） 本発明の実施例を第１図および第２図を参照して説明す
る。

第１図は本発明の核燃料要素の一例を示すもので、（イ
）は正面縦断面図、（ロ）は側面縦断面図である。核燃
料要素１は被覆管２内に核燃料ペレット３が積層装填さ
れて構成されており、被覆管端部には扁平部６がありそ
の内面は気密溶接８になっている。扁平部６には核燃料
要素１の係止溝７があり、またワイヤスペーサ型核燃料
要素においてはワイヤ４の一端が溶接５により固定され
ている。

このような構成の核燃料要素は、被覆管２内に核燃料ペ
レット３を装填した後に、被覆管２の端部に近い部分を
機械的に被覆管２の内面が接する程度まで加圧し、気密
溶接することによって得られる。この場合、被覆管２の
円筒部と扁平部の間には適当な距離をとってゆるやかに
断面を変化させることが望ましい。加圧には被覆管との
間に成型治具を介して局部的に被覆管の肉厚変化が生じ
ないように行なう。加圧力は被覆管の材質、直径。

肉厚及び付加されている加工率等によって選択する必要
がある。

気密溶接は扁平部の接合面に通電加熱して行なう。従来
の端栓による密封ではティグ溶接が行なわれているが、
最近高燃焼度化のために開発されている新しい被覆管材
料ではティグ溶接のように母材を溶融するフュージョン
溶接では材料特性を著しく変化させてしまうために適用
できない場合がある０本発明ではかかる溶接を行なう必
要がないので、新しい被覆管材にも適用することができ
る。

第２図に本発明の他の実施例を示す、この例は。

扁平部６に係止部材９を付着させたもので、係止部材９
は扁平部の加圧・溶接時に接合する。係止部材９は核燃
料要素の係止構造に応じて予じめ加工されたものを用い
る。したがってこの係止部材９は本図に示す以外にその
係止構造に応じて形状・構造を選択し、複数本の核燃料
要素を１体的に接合することも可能である。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の核燃料要素は被覆管の端
部を加圧雇平化して密封されているので、端栓部材を必
要とせず、端栓部材の製作に伴なう種々の問題点を解消
することができ、製造工程の簡易化および製造コストの
低減化を達成できる。また本発明では扁平部の接合封止
を直接通電によって行なうので、従来の端栓の溶接方法
（ティグ溶接）では不適切である新管材に対しても適用
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の核燃料要素を示し、（イ）
は正面断面図、（ロ）は側面断面図、第２図は本発明の
他の実施例の側面縦断面図、第３図は従来の核燃料要素
を示し、（イ）はワイヤスペーサ型・核燃料要素の正面
図、（ロ）はその下部の縦断面図、（ハ）はその上部の
縦断面図である。 ｌ・・・核燃料要素　　　２・・・被覆管３・・・核燃
料ペレット　４・・・スペーサワイヤ６・・・扁平部　
　　　　７・・・係止溝８・・・気密溶接部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 核燃料ペレットを装填した被覆管の両端を密封してなる
   核燃料要素において、被覆管の少なくとも一端を雇平化
   することによって被覆管が密封されていることを特徴と
   する核燃料要素。