JPH0457237B2 - - Google Patents
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- JPH0457237B2 JPH0457237B2 JP61048759A JP4875986A JPH0457237B2 JP H0457237 B2 JPH0457237 B2 JP H0457237B2 JP 61048759 A JP61048759 A JP 61048759A JP 4875986 A JP4875986 A JP 4875986A JP H0457237 B2 JPH0457237 B2 JP H0457237B2
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- zirconium
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
- G21C3/02—Fuel elements
- G21C3/04—Constructional details
- G21C3/16—Details of the construction within the casing
-
- G—PHYSICS
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- G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
- G21C3/02—Fuel elements
- G21C3/04—Constructional details
- G21C3/06—Casings; Jackets
- G21C3/07—Casings; Jackets characterised by their material, e.g. alloys
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
- B32B15/01—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic
-
- Y—GENERAL 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
- 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
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- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
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Description
【発明の詳細な説明】
発明の背景
本発明は加圧水型原子炉及び沸騰水型原子炉に
使用するためのジルコニウム基合金燃料被覆材の
分野に関する。特に、本発明は水冷却型原子炉の
燃料要素におけるペレツト被覆材間の相互作用
（PCI）の悪影響を最小限にする特性をもつ燃料
被覆材に関する。
使用するためのジルコニウム基合金燃料被覆材の
分野に関する。特に、本発明は水冷却型原子炉の
燃料要素におけるペレツト被覆材間の相互作用
（PCI）の悪影響を最小限にする特性をもつ燃料
被覆材に関する。
高ジルコニウム質合金より実質上なる被覆管が
水冷却型原子炉においては使用されている。通
常、使用する合金の例はジルカロイ−２及びジル
カロイ−４である。これらの合金は合金の核特
性、機械的特性及び高温耐水性に基づいて選択さ
れる。
水冷却型原子炉においては使用されている。通
常、使用する合金の例はジルカロイ−２及びジル
カロイ−４である。これらの合金は合金の核特
性、機械的特性及び高温耐水性に基づいて選択さ
れる。
ジルカロイ−２及びジルカロイ−４の開発及び
ジルカロイ−１及びジルカロイ−３を放棄した歴
史はスタンレー・カス（Stanley Kass）のザ・
デイベロプメント・オブ・ザ・ジルカロイズ
（The Development of the Zircaloys）
［ASTM・スペシヤル・テクニカル・パブリケー
シヨン（ASTM Special Technical
Publication）No.368 （1964年）第３〜27頁］に
要約されている。上述の文献を参照することによ
つて本明細書に組み入れることとする。また、ジ
ルカロイの開発に関する興味ある記載は米国特許
第2772964号、同第3097094号及び同第3148055号
明細書にもある。これらの特許明細書を参照する
ことによつて本明細書に組み入れるものとする。
ジルカロイ−１及びジルカロイ−３を放棄した歴
史はスタンレー・カス（Stanley Kass）のザ・
デイベロプメント・オブ・ザ・ジルカロイズ
（The Development of the Zircaloys）
［ASTM・スペシヤル・テクニカル・パブリケー
シヨン（ASTM Special Technical
Publication）No.368 （1964年）第３〜27頁］に
要約されている。上述の文献を参照することによ
つて本明細書に組み入れることとする。また、ジ
ルカロイの開発に関する興味ある記載は米国特許
第2772964号、同第3097094号及び同第3148055号
明細書にもある。これらの特許明細書を参照する
ことによつて本明細書に組み入れるものとする。
ジルカロイ−２及びジルカロイ−４についての
大部分の工業上の化学的規格は例えばASTM
B350−80に記載された必要条件（それぞれ合金
UNS No.R60802及びR60804について）に実質上
適合している。これらの必要条件に加えて、これ
らの合金の酸素含量は900〜1600ppmであること
を必要とするが、通常燃料被覆材用途に関しては
約1200±200ppmである。ASTM B350−80を参
照することによつて本明細書に組み入れるものと
する。
大部分の工業上の化学的規格は例えばASTM
B350−80に記載された必要条件（それぞれ合金
UNS No.R60802及びR60804について）に実質上
適合している。これらの必要条件に加えて、これ
らの合金の酸素含量は900〜1600ppmであること
を必要とするが、通常燃料被覆材用途に関しては
約1200±200ppmである。ASTM B350−80を参
照することによつて本明細書に組み入れるものと
する。
インゴツトを中間寸法ビレツトすなわち素材へ
熱間加工し；得られたビレツトをβ溶体化処理
し；中空ビレツトへ機械加工し；中空ビレツトを
中空円筒状押出成形物へ高温α押出成形し；次に
得られた押出成形物を個々の冷間ピルガー圧下加
工工程前にα再結晶化焼なまし工程を備える多数
の冷間ピルガー圧下工程を介して実質上最終寸法
の被覆管へ厚さ圧下加工を行なうことを含む製造
方法によりジルカロイ被覆管を製造することが通
常行なわれている。次に冷間加工した実質上最終
寸法の被覆管を最終焼なましする。この最終焼な
ましは応力除去焼なまし、部分再結晶化焼なまし
または完全再結晶化焼なましであることができ
る。使用する最終焼なましのタイプは燃料被覆材
の機械特性についての設計者の規格に基づいて選
択される。
熱間加工し；得られたビレツトをβ溶体化処理
し；中空ビレツトへ機械加工し；中空ビレツトを
中空円筒状押出成形物へ高温α押出成形し；次に
得られた押出成形物を個々の冷間ピルガー圧下加
工工程前にα再結晶化焼なまし工程を備える多数
の冷間ピルガー圧下工程を介して実質上最終寸法
の被覆管へ厚さ圧下加工を行なうことを含む製造
方法によりジルカロイ被覆管を製造することが通
常行なわれている。次に冷間加工した実質上最終
寸法の被覆管を最終焼なましする。この最終焼な
ましは応力除去焼なまし、部分再結晶化焼なまし
または完全再結晶化焼なましであることができ
る。使用する最終焼なましのタイプは燃料被覆材
の機械特性についての設計者の規格に基づいて選
択される。
上述の被覆材を利用する燃料棒を使用する際に
生ずる１つの問題は破砕された熱膨張する酸化物
燃料ペレツトと接触することによつて付加的応力
を受けた被覆材の内表面から発する亀裂が観察さ
れることにある。時として、これらの亀裂は被覆
材の壁厚全体に広がり、燃料棒の保全性を破壊
し、それによつて燃料棒及び放射性核分裂生成物
へ冷却材が入り込み、炉心を通つて循環する１次
冷却材を汚染する。この亀裂現象はジルコニウム
合金類の初期亀裂及び亀裂の成長反応を誘引する
環境を生ずる照射硬化、機械的応力及び核分裂生
成物の相互作用により通常生ずるものと思われ
る。
生ずる１つの問題は破砕された熱膨張する酸化物
燃料ペレツトと接触することによつて付加的応力
を受けた被覆材の内表面から発する亀裂が観察さ
れることにある。時として、これらの亀裂は被覆
材の壁厚全体に広がり、燃料棒の保全性を破壊
し、それによつて燃料棒及び放射性核分裂生成物
へ冷却材が入り込み、炉心を通つて循環する１次
冷却材を汚染する。この亀裂現象はジルコニウム
合金類の初期亀裂及び亀裂の成長反応を誘引する
環境を生ずる照射硬化、機械的応力及び核分裂生
成物の相互作用により通常生ずるものと思われ
る。
ジルコニウム燃料被覆管の内表面へ結合するジ
ルコニウム相を有する被覆管が水冷却型原子炉操
作中に燃料ペレツトと被覆材の間の相互作用で始
まる亀裂の成長反応に耐性があるものとして提案
された。これらの提案の例は米国特許第4045288
号、同第4372817号、同第4200492号及び同第
4390497号明細書、及び英国特許出願第4104711号
明細書である。
ルコニウム相を有する被覆管が水冷却型原子炉操
作中に燃料ペレツトと被覆材の間の相互作用で始
まる亀裂の成長反応に耐性があるものとして提案
された。これらの提案の例は米国特許第4045288
号、同第4372817号、同第4200492号及び同第
4390497号明細書、及び英国特許出願第4104711号
明細書である。
上述の特許明細書のジルコニウム内張りはその
耐水性を考慮せずにPCI亀裂成長反応に抵抗力が
あるために選択された。被覆管が原子炉中で破れ
て被覆管の内側に冷却材が侵入した場合、上述の
内張り材の耐水性は被覆材の大部分を構成する高
ジルコニウム合金の耐水性よりかなり劣るものと
予想される。これらの条件下で、上述の内張り材
は完全に酸化し、それによつて比較的急速に使用
できなくなり、また被覆材のジルコニウム合金区
分に水素化物の形成が増加し、それによつてジル
コニウム合金の構造的保全性を危うくするものと
予想される。被覆材のこの分解は冷却材へのウラ
ン及び放射性化学種の非常に多量の放出を伴う非
常に悪い欠陥を導くであろう。
耐水性を考慮せずにPCI亀裂成長反応に抵抗力が
あるために選択された。被覆管が原子炉中で破れ
て被覆管の内側に冷却材が侵入した場合、上述の
内張り材の耐水性は被覆材の大部分を構成する高
ジルコニウム合金の耐水性よりかなり劣るものと
予想される。これらの条件下で、上述の内張り材
は完全に酸化し、それによつて比較的急速に使用
できなくなり、また被覆材のジルコニウム合金区
分に水素化物の形成が増加し、それによつてジル
コニウム合金の構造的保全性を危うくするものと
予想される。被覆材のこの分解は冷却材へのウラ
ン及び放射性化学種の非常に多量の放出を伴う非
常に悪い欠陥を導くであろう。
業界は高耐水性をもつ慣用のジルコニウム合金
の層間に上述の特許のジルコニウム層を埋め込む
か、または内部に露出したジルコニウム層の代わ
りに低ジルコニウム合金を取り替えることによつ
て耐水性の問題を処理することを探求している。
これらの企画の例は英国特許出願2119559号明細
書に記載されている。上述の試みにも拘わらず、
水冷却型原子炉被覆材の内面及び外面に慣用のジ
ルコニウム合金の優れた耐水性をもち、且つ慣用
のジルカロイ−２燃料被覆材及びジルカロイ−４
燃料被覆材と比較して耐PCI亀裂成長性を向上し
た水冷却型原子炉燃料被覆材が継続して要求され
ている。
の層間に上述の特許のジルコニウム層を埋め込む
か、または内部に露出したジルコニウム層の代わ
りに低ジルコニウム合金を取り替えることによつ
て耐水性の問題を処理することを探求している。
これらの企画の例は英国特許出願2119559号明細
書に記載されている。上述の試みにも拘わらず、
水冷却型原子炉被覆材の内面及び外面に慣用のジ
ルコニウム合金の優れた耐水性をもち、且つ慣用
のジルカロイ−２燃料被覆材及びジルカロイ−４
燃料被覆材と比較して耐PCI亀裂成長性を向上し
た水冷却型原子炉燃料被覆材が継続して要求され
ている。
発明の概要
本発明によれば、燃料被覆管の内面及び外面が
慣用のジルカロイ−２燃料被覆管及びジルカロイ
−４燃料被覆管と比較して優れた耐水性をもち且
つ耐PCI亀裂成長反応性が向上した燃料被覆管が
提供される。本発明による燃料被覆管は高強度及
び優れた耐水性をもつジルコニウム合金の円筒状
外層をもつ。この合金はジルカロイ−２またはジ
ルカロイ−４であることが好適である。該外層に
スズ約0.4〜約0.6重量％；鉄0.5〜1.4重量％；及
び酸素約100ppm〜約700ppmを含有し、残余が実
質上ジルコニウムである第２ジルコニウム合金の
円筒状内層が冶金的に結合される。スズ含量は
0.4〜0.5重量％に保持することが好適であり、鉄
含量は0.5〜1.0重量％に保持することが好適であ
る。
慣用のジルカロイ−２燃料被覆管及びジルカロイ
−４燃料被覆管と比較して優れた耐水性をもち且
つ耐PCI亀裂成長反応性が向上した燃料被覆管が
提供される。本発明による燃料被覆管は高強度及
び優れた耐水性をもつジルコニウム合金の円筒状
外層をもつ。この合金はジルカロイ−２またはジ
ルカロイ−４であることが好適である。該外層に
スズ約0.4〜約0.6重量％；鉄0.5〜1.4重量％；及
び酸素約100ppm〜約700ppmを含有し、残余が実
質上ジルコニウムである第２ジルコニウム合金の
円筒状内層が冶金的に結合される。スズ含量は
0.4〜0.5重量％に保持することが好適であり、鉄
含量は0.5〜1.0重量％に保持することが好適であ
る。
本発明のこの面及び他の面は図並びに本発明の
以下の詳細な記載により明確となるであろう。
以下の詳細な記載により明確となるであろう。
本発明の詳細な記載
図に示すように、本発明によれば、複合燃料被
覆管１はそれぞれ異なるジルコニウム基合金から
なる２つの同芯状の層を備える。外層１０は水性
環境で優れた耐食性をもつことが知られている高
強度ジルコニウム基合金よりなる。第１合金はジ
ルカロイ−２またはジルカロイ−４からなるもの
が好適である。利用するジルカロイ−２またはジ
ルカロイ−４はASTM B350−80の表の
UNS60802（ジルカロイ−２について）また
UNS60804（ジルカロイ−４について）に記載さ
れた化学的必要条件に適合するものが好ましい。
更に、これらの合金の酸素含量は900〜1600ppm
でなければならない。
覆管１はそれぞれ異なるジルコニウム基合金から
なる２つの同芯状の層を備える。外層１０は水性
環境で優れた耐食性をもつことが知られている高
強度ジルコニウム基合金よりなる。第１合金はジ
ルカロイ−２またはジルカロイ−４からなるもの
が好適である。利用するジルカロイ−２またはジ
ルカロイ−４はASTM B350−80の表の
UNS60802（ジルカロイ−２について）また
UNS60804（ジルカロイ−４について）に記載さ
れた化学的必要条件に適合するものが好ましい。
更に、これらの合金の酸素含量は900〜1600ppm
でなければならない。
外層１０の内側に冶金的に結合して設置された
第２円筒状層（内層）２０は以下の第１表に示す
組成をもつ。
第２円筒状層（内層）２０は以下の第１表に示す
組成をもつ。
第１表
内層の組成
許容範囲 好適範囲
Sn 0.4〜0.6重量％ 0.4〜0.5重量％
Fe 0.5〜1.4重量％ 0.5〜1.0重量％
Ｏ 100〜700ppm 100〜700ppm
Zr 実質上残部 実質上残部
この内層２０はパイル中の亀裂に関するPCIの
成長反応に対する抵抗力を改善した燃料被覆管を
提供する。上述の量の鉄及びスズが本発明の合金
へ増大した耐水性を与える作用する。更に、使用
する多量の鉄は通常当業者により考えられている
ような内張り材の耐PCI性に顕著な悪影響をもつ
ものではなく、また事実耐PCI性を改善すること
ができる。耐水性及び耐PCI成長反応阻止の最適
な組み合わせを得るために、スズは0.4〜0.5重量
％に、鉄は0.5〜1.0重量％に維持することが好適
である。
成長反応に対する抵抗力を改善した燃料被覆管を
提供する。上述の量の鉄及びスズが本発明の合金
へ増大した耐水性を与える作用する。更に、使用
する多量の鉄は通常当業者により考えられている
ような内張り材の耐PCI性に顕著な悪影響をもつ
ものではなく、また事実耐PCI性を改善すること
ができる。耐水性及び耐PCI成長反応阻止の最適
な組み合わせを得るために、スズは0.4〜0.5重量
％に、鉄は0.5〜1.0重量％に維持することが好適
である。
酸素が増加すると、内層合金の硬度が増加し、
原子炉中で前記層がPCI亀裂成長反応に抵抗する
能力に悪影響を及ぼすものと思われる。それ故、
酸素は約100ppm〜約700ppmに維持される。酸素
は100〜500ppmが好適である。酸素の下限は酸素
含量を更に減少することにより得られるPCI性能
の改善程度が僅かであるから酸素含量を更に減少
する際に要するコストの顕著な増加に見合わない
との根拠に基づいて選択される。
原子炉中で前記層がPCI亀裂成長反応に抵抗する
能力に悪影響を及ぼすものと思われる。それ故、
酸素は約100ppm〜約700ppmに維持される。酸素
は100〜500ppmが好適である。酸素の下限は酸素
含量を更に減少することにより得られるPCI性能
の改善程度が僅かであるから酸素含量を更に減少
する際に要するコストの顕著な増加に見合わない
との根拠に基づいて選択される。
内層中の不純物の合計量は2000ppm以下、好適
には1500ppm以下に維持されるが、個々の不純物
含量は適応可能なASTM Ｂ−350−80の表の
USN60001に記載された最大限度内をであること
を記憶されたい。ASTM B353−77aを参照する
ことによつてそれを全て本明細書に組み入れるこ
ととする。内層合金を製造するために使用するジ
ルコニウム原料物質を電子ビーム溶融を行なつて
全不純物含量を低減することができる。
には1500ppm以下に維持されるが、個々の不純物
含量は適応可能なASTM Ｂ−350−80の表の
USN60001に記載された最大限度内をであること
を記憶されたい。ASTM B353−77aを参照する
ことによつてそれを全て本明細書に組み入れるこ
ととする。内層合金を製造するために使用するジ
ルコニウム原料物質を電子ビーム溶融を行なつて
全不純物含量を低減することができる。
内層２０の厚さは外層１０の厚さより薄く、好
適には約0.05mm（0.002インチ）〜約0.15mm
（0.006インチ）、最適には約0.08mm（0.003インチ）
〜約0.10mm（0.004インチ）である。外層２０は
被覆材を大部分を形成し、被覆材に所定の機械的
特性を付与する。すなわち、この外層の必要な厚
さは核燃料棒要素を設計する業者により使用され
る慣用操作により決定される。内層と外層の間の
完全な冶金的接合は熱間加工工程、焼なまし工程
及び冷間加工工程により得ることが好適である。
適には約0.05mm（0.002インチ）〜約0.15mm
（0.006インチ）、最適には約0.08mm（0.003インチ）
〜約0.10mm（0.004インチ）である。外層２０は
被覆材を大部分を形成し、被覆材に所定の機械的
特性を付与する。すなわち、この外層の必要な厚
さは核燃料棒要素を設計する業者により使用され
る慣用操作により決定される。内層と外層の間の
完全な冶金的接合は熱間加工工程、焼なまし工程
及び冷間加工工程により得ることが好適である。
本発明を下記実施例により更に明確にするが、
これらの実施例は単に示例のためのものであるこ
とを理解されたい。
これらの実施例は単に示例のためのものであるこ
とを理解されたい。
所定の合金添加剤と市販のジルコニウムの溶極
真空アーク溶融により第２表に示す公称組成をも
つ合金を溶融する。アーク溶融は少なくとも２回
行なうことが好適である。
真空アーク溶融により第２表に示す公称組成をも
つ合金を溶融する。アーク溶融は少なくとも２回
行なうことが好適である。
この用途において記載した被覆材の化学的必要
条件は合金元素及び不純物について製造の鋳造工
程で、次に侵入元素、酸素、水素及び窒素につい
て、同時押出工程近くのような製造の中間工程で
化学分析を行なうことによつて満足することがで
きることを理解されたい。最終寸法の被覆材の化
学分析は必要ない。
条件は合金元素及び不純物について製造の鋳造工
程で、次に侵入元素、酸素、水素及び窒素につい
て、同時押出工程近くのような製造の中間工程で
化学分析を行なうことによつて満足することがで
きることを理解されたい。最終寸法の被覆材の化
学分析は必要ない。
第２表
Sn0.45重量％
Fe0.5重量％
O100ppm
Zr残余（付随不純物を伴う）
得られたインゴツトをβ溶体化処理の含む慣用
のジルカロイ１次製造技法により内層用管状原料
部材へ製造することが好適である。外層用管状ジ
ルカロイ原料部材は等級R60802またはR60804に
ついてのASTM B350−80の必要条件を満たし、
且つ約900ppm〜約1600ppmの酸素含量をもつイ
ンゴツトから好都合に製造される。内層及び外層
用の上述の管状原料部材は冷間加工した微細構
造、熱間加工した微細構造、α焼なましした微細
構造またはβ急冷した微細構造をもつことができ
る。
のジルカロイ１次製造技法により内層用管状原料
部材へ製造することが好適である。外層用管状ジ
ルカロイ原料部材は等級R60802またはR60804に
ついてのASTM B350−80の必要条件を満たし、
且つ約900ppm〜約1600ppmの酸素含量をもつイ
ンゴツトから好都合に製造される。内層及び外層
用の上述の管状原料部材は冷間加工した微細構
造、熱間加工した微細構造、α焼なましした微細
構造またはβ急冷した微細構造をもつことができ
る。
次に、外層原料部材の内面並びに内層原料部材
の外面を、これら部材を嵌合した時にクリアラン
スが最小となるように機械加工する。機械加工
後、上述の部材を洗浄して接合する表面から全表
面汚染物を可能な限り完全に除去する。次に、上
述の両部材を嵌合し、嵌合した部材の端部を溶接
した後、隣接する部材の接触面に形成される環状
部分が真空に維持されるように環状部分を真空電
子ビーム溶接封止する。
の外面を、これら部材を嵌合した時にクリアラン
スが最小となるように機械加工する。機械加工
後、上述の部材を洗浄して接合する表面から全表
面汚染物を可能な限り完全に除去する。次に、上
述の両部材を嵌合し、嵌合した部材の端部を溶接
した後、隣接する部材の接触面に形成される環状
部分が真空に維持されるように環状部分を真空電
子ビーム溶接封止する。
この段階で、未接合管状シエル組体はジルカロ
イより実質上なる被覆管を製造するために使用す
る既知の押出加工、冷間ピルガー製管法及び焼な
まし加工により処理できる段階となる。慣用のジ
ルカロイ潤滑剤、清浄化技法、矯正加工技法及び
表面仕上技法並びに1982年１月29日に出願した関
連出願である米国特許出願第343788号及び同第
343787号明細書及び米国特許第4450016号明細書
に記載された慣用の方法及び新規な方法のいずれ
かを使用することができる（上述の明細書を参照
することによつて本明細書に組み入れることとす
る）。不可避的未接合線状汚染区域を除いて、上
述の製造方法は全て完全且つ連続的な冶金的接合
を生ずる。
イより実質上なる被覆管を製造するために使用す
る既知の押出加工、冷間ピルガー製管法及び焼な
まし加工により処理できる段階となる。慣用のジ
ルカロイ潤滑剤、清浄化技法、矯正加工技法及び
表面仕上技法並びに1982年１月29日に出願した関
連出願である米国特許出願第343788号及び同第
343787号明細書及び米国特許第4450016号明細書
に記載された慣用の方法及び新規な方法のいずれ
かを使用することができる（上述の明細書を参照
することによつて本明細書に組み入れることとす
る）。不可避的未接合線状汚染区域を除いて、上
述の製造方法は全て完全且つ連続的な冶金的接合
を生ずる。
本発明を実施するためには必ずしも必要ではな
いが、レーザー加熱または誘導加熱によりβ処理
を行なうことが好適である。β処理を使用する場
合、該処理は最終加工工程前の工程と最終冷間ピ
ルガー性管加工工程の間の表面処理として、また
は最終冷間ピルガー製管加工工程の前の加工工程
の直前の好適には壁厚全体のβ処理として行なう
ことが好ましい。β処理後、全中間加工工程並び
に最終焼なまし工程は約600℃以下、好適には約
550℃またはそれ以下の温度で行なうべきである。
上述の低温焼なまし工程はβ表面処理により付与
された増大した耐食性を維持するために使用され
る。
いが、レーザー加熱または誘導加熱によりβ処理
を行なうことが好適である。β処理を使用する場
合、該処理は最終加工工程前の工程と最終冷間ピ
ルガー性管加工工程の間の表面処理として、また
は最終冷間ピルガー製管加工工程の前の加工工程
の直前の好適には壁厚全体のβ処理として行なう
ことが好ましい。β処理後、全中間加工工程並び
に最終焼なまし工程は約600℃以下、好適には約
550℃またはそれ以下の温度で行なうべきである。
上述の低温焼なまし工程はβ表面処理により付与
された増大した耐食性を維持するために使用され
る。
外層及び内層の耐水性は灰色または実質上黒色
の粘着性耐食フイルム及び500℃、105Kg／cm2
（1500psi）のスチームテストで24時間後、約200
mg／ｄm2、最適には約100mg／ｄm2以下の重量増
加により特徴付けられることが最適である。
の粘着性耐食フイルム及び500℃、105Kg／cm2
（1500psi）のスチームテストで24時間後、約200
mg／ｄm2、最適には約100mg／ｄm2以下の重量増
加により特徴付けられることが最適である。
β処理を使用する場合も、使用しない場合も、
最終冷間ピルガー製管加工工程後の最終焼なまし
はジルコニウム合金内層を応力除去するか（すな
わち、顕著な再結晶化がない）、部分的に再結晶
化するか、または完全に再結晶化する処理であ
る。完全再結晶化最終焼なましを行なう場合、得
られた平均粒度は内層壁厚の約1/4以下、最適に
は約1/10〜1/30の大きさである。ジルカロイ外層
には少なくとも応力除去焼なましを行なう。最終
焼なまし工程後、慣用のジルカロイ管清浄化工
程、矯正加工工程及び仕上工程を行なう。
最終冷間ピルガー製管加工工程後の最終焼なまし
はジルコニウム合金内層を応力除去するか（すな
わち、顕著な再結晶化がない）、部分的に再結晶
化するか、または完全に再結晶化する処理であ
る。完全再結晶化最終焼なましを行なう場合、得
られた平均粒度は内層壁厚の約1/4以下、最適に
は約1/10〜1/30の大きさである。ジルカロイ外層
には少なくとも応力除去焼なましを行なう。最終
焼なまし工程後、慣用のジルカロイ管清浄化工
程、矯正加工工程及び仕上工程を行なう。
内張りした被覆材を次に核分裂性燃料物質に装
填する。使用する燃料物質は円筒状ペレツトの形
態が好適であり、面取り縁及び／または凹んだ縁
そりをもつことができる。上述のペレツトはUO2
よりなり、約95％の密度であることが好適であ
る。これらのペレツト中のウランは濃縮ウランま
たは天然産ウランであることができ、また、硼素
含有化合物としてガドリニウム酸化物のような可
燃性吸収剤を含有することができる。得られた燃
料要素は既知の加圧水型原子炉用または沸騰水型
原子炉用のいずれかであり、密封燃料棒中に加圧
ヘリウムを含有することが好適である。
填する。使用する燃料物質は円筒状ペレツトの形
態が好適であり、面取り縁及び／または凹んだ縁
そりをもつことができる。上述のペレツトはUO2
よりなり、約95％の密度であることが好適であ
る。これらのペレツト中のウランは濃縮ウランま
たは天然産ウランであることができ、また、硼素
含有化合物としてガドリニウム酸化物のような可
燃性吸収剤を含有することができる。得られた燃
料要素は既知の加圧水型原子炉用または沸騰水型
原子炉用のいずれかであり、密封燃料棒中に加圧
ヘリウムを含有することが好適である。
本発明の他の実施態様は本明細書の考察または
本明細書に開示した本発明の実施例から当業者に
とつて明らかであろう。本明細書及び実施例は説
明のためのみに考慮されたものであり、本発明の
真の範囲及び精神は特許請求の範囲に記載するも
のであることを理解されたい。
本明細書に開示した本発明の実施例から当業者に
とつて明らかであろう。本明細書及び実施例は説
明のためのみに考慮されたものであり、本発明の
真の範囲及び精神は特許請求の範囲に記載するも
のであることを理解されたい。
図は本発明による細長い燃料被覆管の横軸方向
の断面を示す図である。図中：１……複合燃料被
覆管、１０……外層、２０……第２円筒状層（内
層）。
の断面を示す図である。図中：１……複合燃料被
覆管、１０……外層、２０……第２円筒状層（内
層）。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ジルカロイ−２及びジルカロイ−４からなる
群より選択された高強度及び優れた耐水性をもつ
第１ジルコニウム合金の円筒状外層、 スズ0.4〜0.6重量％、鉄0.5〜1.4重量％、酸素
100〜700ppm及び残余が実質上ジルコニウムより
なる第２ジルコニウム合金の円筒状内層よりな
り、 前記円筒状内層が前記円筒状外層に冶金的に接
合されていることを特徴とする水冷却型原子炉燃
料被覆材。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US70985185A | 1985-03-08 | 1985-03-08 | |
| US709851 | 1991-06-04 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61207989A JPS61207989A (ja) | 1986-09-16 |
| JPH0457237B2 true JPH0457237B2 (ja) | 1992-09-10 |
Family
ID=24851536
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61048759A Granted JPS61207989A (ja) | 1985-03-08 | 1986-03-07 | 水冷却型原子炉燃料被覆材 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0194797B1 (ja) |
| JP (1) | JPS61207989A (ja) |
| KR (1) | KR940003704B1 (ja) |
| CN (1) | CN86101123A (ja) |
| DE (1) | DE3667567D1 (ja) |
| ES (1) | ES8801591A1 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE9206038U1 (de) * | 1992-02-28 | 1992-07-16 | Siemens AG, 80333 München | Werkstoff und Strukturteil aus modifiziertem Zirkaloy |
| US5223206A (en) * | 1992-06-08 | 1993-06-29 | General Electric Company | Method for producing heat treated composite nuclear fuel containers |
| SE506174C2 (sv) * | 1992-12-18 | 1997-11-17 | Asea Atom Ab | Metod att framställa kärnbränsleelement |
| US5835550A (en) * | 1997-08-28 | 1998-11-10 | Siemens Power Corporation | Method of manufacturing zirconium tin iron alloys for nuclear fuel rods and structural parts for high burnup |
| SE525455C2 (sv) | 2002-06-07 | 2005-02-22 | Westinghouse Atom Ab | Förfarande, användning och anordning beträffande kapslingsrör för kärnbränsle samt bränslepatron för en nukleär kokarvattenreaktor |
| SE530673C2 (sv) * | 2006-08-24 | 2008-08-05 | Westinghouse Electric Sweden | Vattenreaktorbränslekapslingsrör |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5915217A (ja) * | 1982-07-17 | 1984-01-26 | Canon Inc | 光走査装置 |
| JPS5929220A (ja) * | 1982-08-11 | 1984-02-16 | Nec Corp | 平面走査機構 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3620691A (en) * | 1964-04-11 | 1971-11-16 | Siemens Ag | Zirconium structure |
| GB1118850A (en) * | 1966-07-18 | 1968-07-03 | Ca Atomic Energy Ltd | Nuclear reactor fuel element and method of manufacturing same |
| ES8605119A1 (es) * | 1982-03-31 | 1986-02-16 | Gen Electric | Un elemento combustible nuclear. |
| IT1153911B (it) * | 1982-05-03 | 1987-01-21 | Gen Electric | Barriera di lega di zirconio avente migliorata resistenza alla corrosione |
| SE436078B (sv) * | 1983-03-30 | 1984-11-05 | Asea Atom Ab | Brenslestav for kernreaktor brenslestav for kernreaktor |
-
1986
- 1986-02-25 CN CN198686101123A patent/CN86101123A/zh active Pending
- 1986-03-04 DE DE8686301529T patent/DE3667567D1/de not_active Revoked
- 1986-03-04 EP EP86301529A patent/EP0194797B1/en not_active Expired
- 1986-03-04 KR KR1019860001487A patent/KR940003704B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1986-03-06 ES ES552744A patent/ES8801591A1/es not_active Expired
- 1986-03-07 JP JP61048759A patent/JPS61207989A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5915217A (ja) * | 1982-07-17 | 1984-01-26 | Canon Inc | 光走査装置 |
| JPS5929220A (ja) * | 1982-08-11 | 1984-02-16 | Nec Corp | 平面走査機構 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR860007670A (ko) | 1986-10-15 |
| ES8801591A1 (es) | 1988-02-16 |
| EP0194797B1 (en) | 1989-12-13 |
| DE3667567D1 (de) | 1990-01-18 |
| JPS61207989A (ja) | 1986-09-16 |
| ES552744A0 (es) | 1988-02-16 |
| EP0194797A1 (en) | 1986-09-17 |
| KR940003704B1 (ko) | 1994-04-27 |
| CN86101123A (zh) | 1987-01-21 |
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