JPH05142369A - ウオータロツドとその製造方法 - Google Patents
ウオータロツドとその製造方法Info
- Publication number
- JPH05142369A JPH05142369A JP3309025A JP30902591A JPH05142369A JP H05142369 A JPH05142369 A JP H05142369A JP 3309025 A JP3309025 A JP 3309025A JP 30902591 A JP30902591 A JP 30902591A JP H05142369 A JPH05142369 A JP H05142369A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- water rod
- corrosion
- water
- resistant protective
- plating method
- 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
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Classifications
-
- 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
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明の目的は、ジュラーコロージョンによ
るウォータロッドの外面腐蝕を有効に防止し得るウォー
タロッドおよびその製造方法を提供することにある。 【構成】 本発明は、ウォータロッド主体の表面に耐食
性保護被膜を形成したことを特徴とするウォータロッド
および、ウォータロッド主体の表面にイオンプレーティ
ング法により耐食性保護被膜を形成することを特徴とす
るウォータロッドの製造方法にある。
るウォータロッドの外面腐蝕を有効に防止し得るウォー
タロッドおよびその製造方法を提供することにある。 【構成】 本発明は、ウォータロッド主体の表面に耐食
性保護被膜を形成したことを特徴とするウォータロッド
および、ウォータロッド主体の表面にイオンプレーティ
ング法により耐食性保護被膜を形成することを特徴とす
るウォータロッドの製造方法にある。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は軽水炉で使用される燃料
集合体のウォータロッドにおいて、その耐食性を向上さ
せたウォータロッドとその製造方法に関する。
集合体のウォータロッドにおいて、その耐食性を向上さ
せたウォータロッドとその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】沸騰水型原子炉に用いられる従来のウォ
ータロッドは、図３に示すように円筒状のウォータチュ
ーブ１の両端に上部，下部端栓２，３を溶接したもので
あり、上部及び下部の側面に冷却材流入孔および流出孔
４，８を設け、内部を冷却水が通過する構造となってい
る。
ータロッドは、図３に示すように円筒状のウォータチュ
ーブ１の両端に上部，下部端栓２，３を溶接したもので
あり、上部及び下部の側面に冷却材流入孔および流出孔
４，８を設け、内部を冷却水が通過する構造となってい
る。
【０００３】燃料集合体においては、このウォータロッ
ドを燃料集合体の中央部に配設し、水平方向の出力分布
の均一化を図っている。このように、ウォータロッド
は、運転中常に強い放射線による照射を受けるうえに、
ウォータチューブの内外面は、約300 ℃の冷却材中にさ
らされている。従って、ウォータチューブとして、中性
子吸収が小さく比較的高温まで強靭で高温耐食性の優れ
たジルカロイ−２（合金元素：Ｓｎ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｎ
ｉ）と呼ばれるジルコニウム基合金が使用されている。
ドを燃料集合体の中央部に配設し、水平方向の出力分布
の均一化を図っている。このように、ウォータロッド
は、運転中常に強い放射線による照射を受けるうえに、
ウォータチューブの内外面は、約300 ℃の冷却材中にさ
らされている。従って、ウォータチューブとして、中性
子吸収が小さく比較的高温まで強靭で高温耐食性の優れ
たジルカロイ−２（合金元素：Ｓｎ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｎ
ｉ）と呼ばれるジルコニウム基合金が使用されている。
【０００４】
【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形成されたウォータロッドの表面
には、実装運転時、ノジュラーコロージョンと呼ばれる
腐蝕反応により、斑点状の白色生成物が生成する。これ
らの白色腐蝕生成物は、ノジュラーコロージョンの進展
に伴って次第に成長し、時には剥離する。その結果、炉
心で放射化された白色腐蝕生成物が炉底に集積して炉底
付近の放射能が増大し、定検時等に人体へ悪影響を及ぼ
す危険性が生ずる。また、白色腐蝕生成物の剥落による
ウォータロッドの肉減りは、このウォータロッドの機械
的強度の低下を招く恐れがある。特に、最近の燃料集合
体は新設計のもとで高燃焼度の方向にあり、ウォータロ
ッドの耐食性を改善しなければならなくなってきてい
る。
ルコニウム基合金から形成されたウォータロッドの表面
には、実装運転時、ノジュラーコロージョンと呼ばれる
腐蝕反応により、斑点状の白色生成物が生成する。これ
らの白色腐蝕生成物は、ノジュラーコロージョンの進展
に伴って次第に成長し、時には剥離する。その結果、炉
心で放射化された白色腐蝕生成物が炉底に集積して炉底
付近の放射能が増大し、定検時等に人体へ悪影響を及ぼ
す危険性が生ずる。また、白色腐蝕生成物の剥落による
ウォータロッドの肉減りは、このウォータロッドの機械
的強度の低下を招く恐れがある。特に、最近の燃料集合
体は新設計のもとで高燃焼度の方向にあり、ウォータロ
ッドの耐食性を改善しなければならなくなってきてい
る。
【０００５】本発明は上記事情に鑑みて成されたもの
で、ノジュラーコロージョンによるウォータロッドの外
面腐蝕を有効に防止し得るウォータロッドおよびその製
造方法を提供することを目的とするものである。
で、ノジュラーコロージョンによるウォータロッドの外
面腐蝕を有効に防止し得るウォータロッドおよびその製
造方法を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の第一の発明はウ
ォータロッド主体の表面に耐食性保護被膜を形成したウ
ォータロッドであり、第二の発明はウォータロッド主体
の表面に耐食性保護被膜をイオンプレーティング法によ
り形成する製造方法である。
ォータロッド主体の表面に耐食性保護被膜を形成したウ
ォータロッドであり、第二の発明はウォータロッド主体
の表面に耐食性保護被膜をイオンプレーティング法によ
り形成する製造方法である。
【０００７】しかして、上記耐食性保護被膜の形成に使
用されるイオンプレーティング法（イオン化静電メッキ
法）は、アルゴン雰囲気中において負の高電圧を基板側
にかけて、その周囲にグロー放電を発生させ、そこを通
過する蒸発分子または原子をイオン化するとともに励起
させ、基板面に到達凝固させる方法である。
用されるイオンプレーティング法（イオン化静電メッキ
法）は、アルゴン雰囲気中において負の高電圧を基板側
にかけて、その周囲にグロー放電を発生させ、そこを通
過する蒸発分子または原子をイオン化するとともに励起
させ、基板面に到達凝固させる方法である。
【０００８】この方法によれば、ピンホールやふくれ等
のない僅か数ミクロンの均一性の良い被覆を容易に形成
することができる。この被覆は緻密で、基板との密着性
にすぐれている。
のない僅か数ミクロンの均一性の良い被覆を容易に形成
することができる。この被覆は緻密で、基板との密着性
にすぐれている。
【０００９】
【作用】イオンプレーティング法によって被覆可能な物
質としては、以下に例示する金属、合金および化合物が
ある。 金 属：Ａｇ，Ａｌ，Ａｕ，Ｂｅ，Ｃｄ，Ｃｒ，Ｍｏ，
Ｎｂ，Ｎｉ，Ｐｂ，Ｐｔ，Ｓｅ，Ｓｉ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｔ
ｉ，Ｖ，Ｗ，Ｚｎ，Ｚｒ等 合 金：Ｃｕ−Ｎｉ，Ｎｉ−Ｃｒ，Ｎｂ−Ｓｎ，Ｔｉ−
Ｖ等 化合物：ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＦｅＮ，ＣｒＮ，ＡｌＯ，Ｃ
ｒＯ等
質としては、以下に例示する金属、合金および化合物が
ある。 金 属：Ａｇ，Ａｌ，Ａｕ，Ｂｅ，Ｃｄ，Ｃｒ，Ｍｏ，
Ｎｂ，Ｎｉ，Ｐｂ，Ｐｔ，Ｓｅ，Ｓｉ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｔ
ｉ，Ｖ，Ｗ，Ｚｎ，Ｚｒ等 合 金：Ｃｕ−Ｎｉ，Ｎｉ−Ｃｒ，Ｎｂ−Ｓｎ，Ｔｉ−
Ｖ等 化合物：ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＦｅＮ，ＣｒＮ，ＡｌＯ，Ｃ
ｒＯ等
【００１０】これらの材料の内、耐食性保護被膜として
は、主としてＡｌ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ｃｒ，Ｔｉの使用が考
えられるが、強い放射線照射を受け、かつ高温の炉心部
において使用されるウォータロッドの耐食性保護被膜材
料としては、熱中性子吸収断面積と耐熱性とを考慮する
必要がある。ここで表１に上記主要材料等の熱中性子吸
収断面積を示す。
は、主としてＡｌ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ｃｒ，Ｔｉの使用が考
えられるが、強い放射線照射を受け、かつ高温の炉心部
において使用されるウォータロッドの耐食性保護被膜材
料としては、熱中性子吸収断面積と耐熱性とを考慮する
必要がある。ここで表１に上記主要材料等の熱中性子吸
収断面積を示す。
【００１１】
【表１】
【００１２】上記表１に示すように、Ｃｄは熱中性子吸
収断面積が2450barnと著しく大きいため、ウォータロッ
ドの耐食性保護被膜として不適であり、また、Ａｌはウ
ォータロッドの表面温度が約300 ℃程度の高温となるの
で、高温下での耐食性に問題がある。従って、耐食性保
護被膜としてはＴｉ，Ｚｎ，Ｃｒ等が適している。
収断面積が2450barnと著しく大きいため、ウォータロッ
ドの耐食性保護被膜として不適であり、また、Ａｌはウ
ォータロッドの表面温度が約300 ℃程度の高温となるの
で、高温下での耐食性に問題がある。従って、耐食性保
護被膜としてはＴｉ，Ｚｎ，Ｃｒ等が適している。
【００１３】特に、Ｔｉは熱中性子吸収断面積が６．１
とやや大きいものの、比重が約４．５と比較的軽く、ま
た、第２表に示すように強さが大であり、なかでも高温
における強さは非常に優れ、ジルカロイ−２に匹摘する
強度を有している。
とやや大きいものの、比重が約４．５と比較的軽く、ま
た、第２表に示すように強さが大であり、なかでも高温
における強さは非常に優れ、ジルカロイ−２に匹摘する
強度を有している。
【００１４】
【表２】
【００１５】また、純チタンは海水や数種の酸に対して
も優れた耐食性を示す。表３は純チタンおよびいくつか
の材料のオートクレーブ試験結果を示すもので、純チタ
ンは、高温高圧の水または水蒸気中において、ジルカロ
イ−２よりも優れた耐食性を示す。
も優れた耐食性を示す。表３は純チタンおよびいくつか
の材料のオートクレーブ試験結果を示すもので、純チタ
ンは、高温高圧の水または水蒸気中において、ジルカロ
イ−２よりも優れた耐食性を示す。
【００１６】
【表３】
【００１７】なお、純チタンは前述のように、熱中性子
吸収断面積が6.1barn とやや大きいという難点がある
が、この値は炉内構造物材料として使用される304 ステ
ンレス鋼やインコネル（ニッケル基合金）とさほど変わ
るものではなく、しかもその厚さが数ミクロンしかない
ことを考えると上記難点は無視できる。
吸収断面積が6.1barn とやや大きいという難点がある
が、この値は炉内構造物材料として使用される304 ステ
ンレス鋼やインコネル（ニッケル基合金）とさほど変わ
るものではなく、しかもその厚さが数ミクロンしかない
ことを考えると上記難点は無視できる。
【００１８】従って、純チタンを耐食性保護被膜として
ウォータロッド本体にイオンプレーティングした本発明
のウォータロッドにおいては、ノジュラーコロージョン
によるウォータロッドの外面腐食を有効に防止すること
ができ、高燃焼度対策として有効な手段となる。また、
緻密で高品位の耐食性保護被膜を容易に形成することが
できる。
ウォータロッド本体にイオンプレーティングした本発明
のウォータロッドにおいては、ノジュラーコロージョン
によるウォータロッドの外面腐食を有効に防止すること
ができ、高燃焼度対策として有効な手段となる。また、
緻密で高品位の耐食性保護被膜を容易に形成することが
できる。
【００１９】
【実施例】次に、図面を参照しながら本発明の実施例を
説明する。図１は本発明のウォータロッドの横断面図を
示す。尚、本発明に係るウォータロッドの全体の構成は
既に説明した図３に示すものと同様である。
説明する。図１は本発明のウォータロッドの横断面図を
示す。尚、本発明に係るウォータロッドの全体の構成は
既に説明した図３に示すものと同様である。
【００２０】これらの図において、ジルカロイ−２から
なるウォータロッド主体１の内外表面には厚さ数ミクロ
ンの純チタン（99.8％Ｔｉ）からなる耐食性保護被膜
５，６がイオンプレーティング法により形成されてい
る。なお、図３に示すように、本発明に係るウォータロ
ッドにおいてもウォータロッド主体１の上下両端には、
上下部端栓２，３が取り付けられている。上記ウォータ
ロッドは図２に示す製造工程によって製造される。
なるウォータロッド主体１の内外表面には厚さ数ミクロ
ンの純チタン（99.8％Ｔｉ）からなる耐食性保護被膜
５，６がイオンプレーティング法により形成されてい
る。なお、図３に示すように、本発明に係るウォータロ
ッドにおいてもウォータロッド主体１の上下両端には、
上下部端栓２，３が取り付けられている。上記ウォータ
ロッドは図２に示す製造工程によって製造される。
【００２１】先ず、第１ステップ10として定尺に切断さ
れ、すでに穿孔されたウォータチューブを用意し、次の
第２ステップ11ではこのウォータチューブの内面および
外面をアルコール洗浄あるいは水洗浄する。第３ステッ
プ12ではイオンプレーティング法によりウォータチュー
ブの表面に耐食保護被膜を施こす。すなわち、このイオ
ンプレーティング法では、まず、圧力を下げた容器の中
に蒸発物質（Ｔｉ，Ｚｎ，Ｃｒ）とウォータチューブを
入れ、アルゴンガスを吹き込み、５〜25mtorrのアルゴ
ンガス雰囲気にする。次に、蒸発物質を陽極に、被覆管
を陰極にして、高電圧（被覆管は接地電位に対して−50
0 〜−5000Ｖ）をかけるとともに、蒸発物質を加熱して
蒸発させる。高電圧によって両極間に放電が起こり、同
時に蒸発した物質がイオン化および励起し、ウォータチ
ューブ表面に入射し耐食性保護被膜を形成する。
れ、すでに穿孔されたウォータチューブを用意し、次の
第２ステップ11ではこのウォータチューブの内面および
外面をアルコール洗浄あるいは水洗浄する。第３ステッ
プ12ではイオンプレーティング法によりウォータチュー
ブの表面に耐食保護被膜を施こす。すなわち、このイオ
ンプレーティング法では、まず、圧力を下げた容器の中
に蒸発物質（Ｔｉ，Ｚｎ，Ｃｒ）とウォータチューブを
入れ、アルゴンガスを吹き込み、５〜25mtorrのアルゴ
ンガス雰囲気にする。次に、蒸発物質を陽極に、被覆管
を陰極にして、高電圧（被覆管は接地電位に対して−50
0 〜−5000Ｖ）をかけるとともに、蒸発物質を加熱して
蒸発させる。高電圧によって両極間に放電が起こり、同
時に蒸発した物質がイオン化および励起し、ウォータチ
ューブ表面に入射し耐食性保護被膜を形成する。
【００２２】第４ステップ13では、従来のウォータロッ
ドの製造法と同様に下部端栓３を溶接する。第５ステッ
プ14としては、上部端栓２を溶接すると、最終製品とし
てのウォータロッドが製造される。
ドの製造法と同様に下部端栓３を溶接する。第５ステッ
プ14としては、上部端栓２を溶接すると、最終製品とし
てのウォータロッドが製造される。
【００２３】
【発明の効果】本発明に係るウォータロッドとその製造
法は上述のように、ウォータロッド本体の表面に耐食性
保護被膜をイオンプレーティング法により被覆したもの
であるから、耐食性にすぐれ、ノジュラーコロージョン
の発生を阻止してウォータロッドの耐久性ひいては燃料
集合体の寿命を増加させることができる。
法は上述のように、ウォータロッド本体の表面に耐食性
保護被膜をイオンプレーティング法により被覆したもの
であるから、耐食性にすぐれ、ノジュラーコロージョン
の発生を阻止してウォータロッドの耐久性ひいては燃料
集合体の寿命を増加させることができる。
【図１】本発明の一実施例に係るウォータロッドの横断
面図。
面図。
【図２】本発明の一実施例のウォータロッドの製造方法
の工程図。
の工程図。
【図３】（ａ）はウォータロッドの従来例を示す縦断面
図。（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図。
図。（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図。
１…ウォータロッド主体 ２…上部端栓 ３…下部端栓 ４…冷却材流入孔 ５，６…被膜 ８…冷却材流入孔
Claims (4)
- 【請求項１】 ウォータロッド主体の表面に耐食性保護
被膜を形成したことを特徴とするウォータロッド。 - 【請求項２】 ウォータロッド主体がジルコニウム基合
金からなり、耐食性保護被膜がＴｉ，Ｚｎ，Ｃｒのいず
れかからなることを特徴とする請求項１記載のウォータ
ロッド。 - 【請求項３】 ウォータロッド主体の表面にイオンプレ
ーティング法により耐食性保護被膜を形成することを特
徴とするウォータロッドの製造方法。 - 【請求項４】 ウォータロッド主体をジルコニウム基合
金とし、耐食性保護被膜をＴｉ，Ｚｎ，Ｃｒのいずれか
とすることを特徴とする請求項３記載のウォータロッド
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3309025A JPH05142369A (ja) | 1991-11-25 | 1991-11-25 | ウオータロツドとその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3309025A JPH05142369A (ja) | 1991-11-25 | 1991-11-25 | ウオータロツドとその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05142369A true JPH05142369A (ja) | 1993-06-08 |
Family
ID=17987973
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3309025A Pending JPH05142369A (ja) | 1991-11-25 | 1991-11-25 | ウオータロツドとその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05142369A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113088884A (zh) * | 2021-03-09 | 2021-07-09 | 哈尔滨工业大学 | 一种在锆包壳上制备具有高温抗氧化性能的铬涂层的方法 |
-
1991
- 1991-11-25 JP JP3309025A patent/JPH05142369A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113088884A (zh) * | 2021-03-09 | 2021-07-09 | 哈尔滨工业大学 | 一种在锆包壳上制备具有高温抗氧化性能的铬涂层的方法 |
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