JPH0511084A - チヤンネルボツクスおよびその製造方法 - Google Patents

チヤンネルボツクスおよびその製造方法

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JPH0511084A
JPH0511084A JP3165595A JP16559591A JPH0511084A JP H0511084 A JPH0511084 A JP H0511084A JP 3165595 A JP3165595 A JP 3165595A JP 16559591 A JP16559591 A JP 16559591A JP H0511084 A JPH0511084 A JP H0511084A
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JP
Japan
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channel box
layer
clad layer
corrosion
fuel
Prior art date
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Pending
Application number
JP3165595A
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English (en)
Inventor
Hideaki Ogami
英明 大上
Akira Tanabe
朗 田辺
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
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Publication date
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Publication of JPH0511084A publication Critical patent/JPH0511084A/ja
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    • 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

Landscapes

  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】上部格子板との接触部近傍で発生する局部的な
腐食により酸化被膜が剥離するのを防止する。 【構成】最終製品段階で電子ビームまたはレーザービー
ムにより局所的に加熱してβ熱処理層または耐食性にす
ぐれたクラッド層を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は沸騰水型原子炉用燃料集
合体のチャンネルボックスに係り、特に原子炉圧力容器
内の高温水腐食に対し上部格子板との接触部等のステン
レス鋼の近傍において優れた耐食性を有するジルコニウ
ム基合金製のチャンネルボックスおよび製造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】沸騰水型原子炉用燃料集合体のチャンネ
ルボックスは原子炉炉心内で隣接し合う燃料集合体間を
制御棒が円滑に移動するための通路を形成し、また高温
高圧冷却水の通路の確保のためにも重要な役割を果たし
ている。
【0003】図5から図7を参照しながら従来のチャン
ネルボックスとその製造方法を説明する。図5は沸騰水
型原子炉用燃料集合体を一部断面で示す立面図であり、
図中符号1は正方角筒状のチャンネルボックスを示して
いる。チャンネルボックス1は燃料束を包囲している。
燃料束はUO2 燃料を被覆管内に装填してなる燃料棒2
の複数本がスペーサ3を介在して正方配列されており、
それぞれの燃料棒2の上下両端部は上部タイプレート4
および下部タイプレート5に穿孔された支持孔に挿入固
定されたものからなっている。チャンネルボックス1の
上面には図6に示したようにスペーサパッド6がリベッ
ト7を介して取り付けられ、また上端面には対称形に1
対のクリップ8が溶接されている。クリップ8には図5
に示したようにチャンネルファスナ9が取り付けられて
いる。上部タイプレート4にはハンドル10が、下部タ
イプレート5にはノーズコーン11が取着されている。
このように構成された燃料集合体は原子炉一基当り数1
00体炉心内に装荷される。
【0004】さて、いわゆる炉心構造物の構造材料とし
ては中性子経済、および高温における耐食性の観点から
ジルコニウム基合金が実用に供されている。チャンネル
ボックス1の材料としても、通常、ジルコニウムに重量
比で錫を約1.5%、鉄を約0.2%、クロムを約0.
1%添加して成るジルカロイー4と呼称されるジルコニ
ウム基合金が使用されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ジ
ルコニウム基合金から構成されたチャンネルボックス1
の表面には運転中には腐食が発生し、酸化被膜が次第に
成長して、時には剥離することも考えられる。特に、原
子炉圧力容器内の上部格子板との接触部、計装管との隣
接部および制御棒ハンドルとの隣接部等のステンレス鋼
近傍では局所的に腐食が進む。
【0006】酸化被膜が剥離した場合、炉心で放射化さ
れた酸化被膜が炉底に集積して底付近の放射能が増大す
る事態を招き、例えば定検時に人体への悪影響を及ぼす
危険性が生ずる。また、酸化被膜の剥離によるチャンネ
ルボックス1の肉減りが、そのチャンネルボックス1の
機械的強度の低下を招く恐れがある。さらに、燃料集合
体は新設計の下で高燃焼度化の方向にあり、その意味で
もチャンネルボックスの耐食性を改善しなければならな
くなって来ている。
【0007】一方、チャンネルボックス1は図7(a)
および(b)に示した工程を経て製造される。図7で
(a)は製造工程を流れ線図で示してあり、(b)は
(a)中それぞれの工程に対応した形態を図式化してい
る。
【0008】すなわち、受入検査aを行ったジルコニウ
ム基合金板を断面コ字状に折り曲げるプレス形成bから
開先加工d、電子ビーム溶接a、熱処理、成形e、丈決
めf、デンプル加工g、クリップ溶接h、穴あけi、酸
洗j、オートクレーブ処理k、スペーサパッド溶接l、
および最終検査mを経てチャンネルボックス1は製造さ
れる。なお図7(b)中の符号は図5および図6に対応
している。
【0009】しかして、従来の技術にあってはチャンネ
ルボックス1の最終製品全体をα+β処理するか、最終
製品手前のものに対してα+β処理、あるいはβ処理す
ることによって、金属間化合物の微細分散析出を達成
し、耐食性を向上させることが提案されている。
【0010】しかしながら、従来の技術ではある程度の
耐食性の向上は計れるものの、上述の局部腐食に対して
は十分ではない。一方、最終製品全体に対してβ処理を
施した場合、チャンネルボックス1全体の延性低下を招
き、必ずしも製品として満足すべきものではないなどの
課題がある。
【0011】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、その目的は高温水腐食に対し、特に上部格子
板との接触部等のステンレス近傍部において優れた耐食
性を有するジルコニウム基合金のチャンネルボックスお
よびその製造方法を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】第1の発明は多数本の燃
料棒をスペーサを介在して整列配置し、これらの燃料棒
の上下両端部を上部および下部タイプレートにそれぞれ
固定して構成した燃料棒束を包囲するための沸騰水型原
子炉用燃料集合体のチャンネルボックスにおいて、前記
チャンネルボックスは原子炉容器内に設けられた上部格
子板との接触部、計装管との隣接コーナ部および制御棒
ハンドルとの隣接部などのステンレス鋼材と対向する部
位表面にβ熱処理層または前記チャンネルボックスの母
材質と異なる耐食性クラッド層が形成されてなることを
特徴とする。
【0013】第2の発明はジルコニウム基合金板を断面
コ字形にプレス成形したのち開先加工し、突き合わせて
溶接して角筒体を形成し、この角筒体を熱処理、成形、
丈決め、デンプル加工、クリップ溶接、穴あけ、酸洗等
の工程を経て最終製品段階で所定の温度に加熱して所定
の表面に局部的にβ熱処理層またはニッケル、クロム粉
末等を前記所定の表面に塗布したのち所定の温度に加熱
して耐食性クラッド層を形成することを特徴とする。
【0014】
【作用】第1の発明においては従来技術によって製造さ
れた最終製品としてのチャンネルボックスの上部格子板
との接触部等のステンレス近傍部等の一部について、表
面相のみ加熱されるような条件で約1000℃まで加熱
し、その後できるだけ急冷することによりβ処理層がチ
ャンネルボックスの特定の領域の表面にのみ形成される
ことになる。
【0015】これによって、その特定表面のみにβ処理
層が形成され局所的な腐食に対して耐食性を向上させる
ことができる。第2の発明においてはチャンネルボック
ス1の本体部はβ熱処理時の加熱の影響をうけず結晶粒
の粗大化は生じず、また製品全体の延性低下を生ずるこ
ともない。
【0016】加熱法としては電子ビーム、あるいはレー
ザ等が挙げられ、冷却法としては水冷却による強制急冷
処理が望ましい。また、第1の発明においては最終製品
としてのチャンネルボックスの上部格子板との接触部等
のステンレス近傍部等の一部について、表面にニッケル
などの元素を塗布し、表面相のみ加熱されるような条件
で局所的に加熱溶融し、冷却することによりクラッド層
がチャンネルボックスの特定の領域の表面にのみ形成さ
れることになる。
【0017】また、第2の発明によって、チャンネルボ
ックスの所定部のみに耐食性の良いクラッド層が形成さ
れ局所的な腐食に対して耐食性を向上させることができ
る。クラッド層を形成するための局所的な加熱法として
は電子ビーム、あるいはレーザ等が挙げられる。
【0018】
【実施例】図1(a)から(d)を参照しながら本発明
に係るチャンネルボックスの第1の実施例を、また図2
(a)および(b)を参照しながら第1の実施例におけ
るチャンネルボックスの製造方法の1例を説明する。な
お、各図とも図5から図7と同一部分には同一符号を付
して重複する部分の説明は省略する。
【0019】本第1の実施例のチャンネルボックス1に
示す様に、ジルカロイ基合金から成るチャンネルボック
スの上部格子板との接触部、計装管との隣接コーナ部お
よび制御棒ハンドルとの隣接部等のステンレス鋼近傍等
の表面相のみに厚さ数ミクロンのβ処理層13を形成し
たものである。他の部分は図6と同様なので、その説明
は省略する。
【0020】図2には、本発明のチャンネルボックスの
製造方法を示す。この製造方法は受入検査aから酸洗工
程jまでは図7の工程と同様である。図7に示す従来の
製造方法と異なる点は最終製品段階で電子ビーム、ある
いはレーザー等により、チャンネルボックスの表面にβ
熱処理層13を形成するβ熱処理層13の形成処理工程
nを入れたことである。すなわち、このβ熱処理層13
の形成処理工程nでは、まず、圧力を下げた容器の中に
チャンネルボックス1を入れ、アルゴン等の不活性ガス
雰囲気にする。次に所定の熱処理領域の表面について電
子ビーム、あるいはレーザー等により約1000℃まで
加熱した後、スプレイ水により急冷する。これによって
所定のチャンネルボックスの表面相に厚さ数ミクロンの
β処理層13を形成することができる。以降の工程は図
7の工程と同様なので、その説明は省略する。
【0021】つぎに図3(a)から(d)を参照しなが
ら本発明に係るチャンネルボックスの第2の実施例を、
また、図4(a)および(b)を参照しながら第2の実
施例におけるチャンネルボックスの製造方法の1例を説
明する。なお、各図とも図5から図7と同一部分には同
一符号を付して重複する部分の説明は省略する。
【0022】本第2の実施例のチャンネルボックスは図
3に示す様に、ジルカロイ基合金から成るチャンネルボ
ックスの上部格子板との接触部、計装管との隣接コーナ
部、及び制御棒ハンドルとの隣接部等のステンレス鋼近
傍等の表面相のみに厚さ数10ミクロンのクラッド層1
4を形成したものである。他の部分は図1と同様である
のでその説明は省略する。
【0023】図4には、本発明のチャンネルボックスの
製造方法を示す。図7に示す従来の製造方法と異なる点
は最終製品段階でチャンネルボックスの表面にクラッド
層14を形成するクラッド層14の形成処理工程0を入
れたことである。すなわち、このクラッド層14の形成
処理工程0では、まず、チャンネルボックス1の所定領
域の表面にニッケルの粉末を塗布する。その後圧力を下
げた容器の中にチャンネルボックス1を入れ、アルゴン
等の不活性ガス雰囲気にする。次に所定のクラッド層形
成処理領域の表面について電子ビーム、あるいはレーザ
ー等により局所的に加熱溶融した後、スプレイ水により
急冷する。これによって所定のチャンネルボックス1の
表面相に厚さ数10ミクロンのクラッド層14を形成す
ることができる。以降の工程は図7の工程と同様なの
で、その説明は省略する。なお、上記の実施例ではクラ
ッド層を形成するためにニッケル粉末を塗布したが、塗
布元素としてはニッケルのみに限定されるものではな
い。
【0024】
【発明の効果】本発明によれば、チャンネルボックスの
一部の表面層部にβ熱処理層または耐食性のすぐれたク
ラッド層を形成することにより、特に上部格子板との接
触部等のステンレス鋼近傍における局部腐食を効果的に
防止できるとともに、高燃焼度化に対するチャンネルボ
ックスの健全性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明に係るチャンネルボックスの第
1の実施例を一部切欠して示す立面図、(b)は(a)
のA−A矢視断面図、(c)は(a)のB−B矢視断面
図、(d)は(a)のC−C矢視断面図。
【図2】(a)は図1におけるチャンネルボックスの製
造工程を示す流れ線図、(b)は(a)のチャンネルボ
ックス製造工程に対応した工程順の斜視図。
【図3】(a)は本発明に係るチャンネルボックスの第
2の実施例を一部切欠して示す立面図、(b)は(a)
のA−A矢視断面図、(c)は(a)のB−B矢視断面
図、(d)は(a)のC−C矢視断面図。
【図4】(a)は図3におけるチャンネルボックスの製
造工程を示す流れ線図、(b)は(a)のチャンネルボ
ックス製造工程に対応した工程順の斜視図。
【図5】沸騰水型原子炉用燃料集合体を一部断面で示す
立面図。
【図6】(a)は従来のチャンネルボックスを示す立面
図、(b)は(a)の上面図、(c)は(a)の下面
図。
【図7】(a)は従来のチャンネルボックスの製造工程
を示す流れ線図、(b)は(a)チャンネルボックス製
造工程に対応した工程順の斜視図。
【符号の説明】
1…チャンネルボックス、2…燃料棒、3…スペーサ、
4…上部タイプレート、5…下部タィプレート、6…ス
ペーサパッド、7…リベット、8…クリップ、9…チャ
ンネルファスナ、10…ハンドル、11…ノーズコー
ン、12…デンプル、13…β熱処理層、14…耐食性
クラッド層。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多数本の燃料棒をスペーサを介在して整
    列配置し、これらの燃料棒の上下両端部を上部および下
    部タイプレートにそれぞれ固定して構成した燃料棒束を
    包囲するための沸騰水型原子炉用燃料集合体のチャンネ
    ルボックスにおいて、前記チャンネルボックスは原子炉
    容器内に設けられた上部格子板との接触部、計装管との
    隣接コーナ部および制御棒ハンドルとの隣接部などのス
    テンレス鋼材と対向する部位表面にβ熱処理層または前
    記チャンネルボックスの母材質と異なる耐食性クラッド
    層が形成されてなることを特徴とするチャンネルボック
    ス。
  2. 【請求項2】 ジルコニウム基合金板を断面コ字形にプ
    レス成形したのち開先加工し、突き合わせて溶接して角
    筒体を形成し、この角筒体を熱処理、成形、丈決め、デ
    ンプル加工、クリップ溶接、穴あけ、酸洗等の工程を経
    て最終製品段階で所定の温度に加熱して所定の表面に局
    部的にβ熱処理層またはニッケル、クロム粉末等を前記
    所定の表面に塗布したのち所定の温度に加熱して耐食性
    クラッド層を形成することを特徴とするチャンネルボッ
    クスおよびその製造方法。
JP3165595A 1991-07-05 1991-07-05 チヤンネルボツクスおよびその製造方法 Pending JPH0511084A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2525365A1 (en) * 2011-05-20 2012-11-21 Areva NP Nuclear fuel assembly for boiling water reactor comprising a fuel channel spacer

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP2525365A1 (en) * 2011-05-20 2012-11-21 Areva NP Nuclear fuel assembly for boiling water reactor comprising a fuel channel spacer
WO2012159984A1 (en) 2011-05-20 2012-11-29 Areva Np Nuclear fuel assembly for boiling water reactor comprising a fuel channel spacer
CN103548091A (zh) * 2011-05-20 2014-01-29 阿海珐核能公司 用于沸水反应堆的包括燃料管道间隔件的核燃料组件
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