JPH05232289A - 原子炉用燃料棒 - Google Patents
原子炉用燃料棒Info
- Publication number
- JPH05232289A JPH05232289A JP4085137A JP8513792A JPH05232289A JP H05232289 A JPH05232289 A JP H05232289A JP 4085137 A JP4085137 A JP 4085137A JP 8513792 A JP8513792 A JP 8513792A JP H05232289 A JPH05232289 A JP H05232289A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cladding tube
- fuel rod
- tube
- composite
- zircaloy
- 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.)
- Withdrawn
Links
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
Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【目的】 燃料棒のインナ被覆管に粒状UO2を振動充
填法で充填して、FPガスの放出による燃料棒の内圧増
加を防止して燃料被覆管を破損させないこと。 【構成】 カーボン繊維強化カーボン複合材料(C/C
コンポジット)で製作した被覆管をインナ被覆管1とし
て、これに粒状UO24を振動充填法で充填することに
よって、従来の焼結ペレットを用いることによる焼結加
工工程それに伴う厳重な品質管理を省略して、このイン
ナ被覆管1をジルカロイ被覆管9に挿入、装着して燃料
棒を形成する。インナ被覆管1がC/Cコンポジットの
被覆管であるため、原子炉稼働中に発生するFPガスト
ラップによる内圧に耐えてジルカロイ被覆管9を損傷す
ることはない。
填法で充填して、FPガスの放出による燃料棒の内圧増
加を防止して燃料被覆管を破損させないこと。 【構成】 カーボン繊維強化カーボン複合材料(C/C
コンポジット)で製作した被覆管をインナ被覆管1とし
て、これに粒状UO24を振動充填法で充填することに
よって、従来の焼結ペレットを用いることによる焼結加
工工程それに伴う厳重な品質管理を省略して、このイン
ナ被覆管1をジルカロイ被覆管9に挿入、装着して燃料
棒を形成する。インナ被覆管1がC/Cコンポジットの
被覆管であるため、原子炉稼働中に発生するFPガスト
ラップによる内圧に耐えてジルカロイ被覆管9を損傷す
ることはない。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、UO2ペレットの焼結
工程が省略できる振動充填法の実用化を図るとともに、
FP(核分裂生成物)ガスのトラップを目的とする原子
炉用燃料棒に関するものである。
工程が省略できる振動充填法の実用化を図るとともに、
FP(核分裂生成物)ガスのトラップを目的とする原子
炉用燃料棒に関するものである。
【0002】
【従来の技術】燃料棒の構成要素であるUO2ペレット
はTD(理論密度)の95%以上に焼結しないと、焼き
しまりで、燃料中心温度上昇や、PCI(ペレット被覆
管相互作用)の原因となる。しかし、95%TDに焼結
するには厳しい品質管理を必要とする。この対策として
UO2粉末の振動充填法が考えられるが、この方法では
FPガスを内部にトラップ(滞留)させることが出来ず
に被覆管内に放出されるので、内圧が上昇し、延いては
被覆管破損の原因となる。従来、UO2粉末に焼結用添
加物(a)を混合し、適当な温度(T),雰囲気
(A),圧力(P)で焼結し、円柱状に加工していた。
所要の95%TDとするには、粉末の調整,aの混合割
合,焼結条件T,A,Pのコントロールが厳しくて、そ
の品質管理がかなり難しくコストを増大させていた。
はTD(理論密度)の95%以上に焼結しないと、焼き
しまりで、燃料中心温度上昇や、PCI(ペレット被覆
管相互作用)の原因となる。しかし、95%TDに焼結
するには厳しい品質管理を必要とする。この対策として
UO2粉末の振動充填法が考えられるが、この方法では
FPガスを内部にトラップ(滞留)させることが出来ず
に被覆管内に放出されるので、内圧が上昇し、延いては
被覆管破損の原因となる。従来、UO2粉末に焼結用添
加物(a)を混合し、適当な温度(T),雰囲気
(A),圧力(P)で焼結し、円柱状に加工していた。
所要の95%TDとするには、粉末の調整,aの混合割
合,焼結条件T,A,Pのコントロールが厳しくて、そ
の品質管理がかなり難しくコストを増大させていた。
【0003】また、FPガス放出を抑えるためには、U
O2結晶粒子が大きい方がよいが、大粒径ペレットとす
るには特別な焼結方法が必要であり、95%TDと両立
させることも課題であった。
O2結晶粒子が大きい方がよいが、大粒径ペレットとす
るには特別な焼結方法が必要であり、95%TDと両立
させることも課題であった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の問題
点であるペレツトの95%TD達成のための品質管理の
難しさを解消し、且つ、FPガストラップを達成する手
段を有する燃料棒を得ることを目的とするものである。
点であるペレツトの95%TD達成のための品質管理の
難しさを解消し、且つ、FPガストラップを達成する手
段を有する燃料棒を得ることを目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するためになされたもので、FPガストラップと内
圧増加に耐え得るインナ(内部)被覆管をジルカロイ被
覆管に挿入装着することが考えられるが、FPガスの圧
力に耐えるためには、そのインナ被覆管が強靭でなけれ
ばならないが、現在の金属材料では中性子経済上も適当
なものはない。ところが、カーボン繊維強化カーボン複
合材料(以下C/Cコンポジットとする。)であれば、
耐熱性はスペースシャトルで実施済みであり、強靭度は
ロケットモータに使用されているので、C/Cコンポジ
ットを用いてインナ被覆管を製作し、これに粒状UO2
を振動充填法(超音波等を用いる)にて90%TD以上
に充填し、これを密封した後ジルカロイ被覆管に挿入、
装着して本発明の燃料棒を実現した。なお、振動充填法
によれば焼きしまりの問題点がなくなるため、密度は9
0%TD以上であればよい。
達成するためになされたもので、FPガストラップと内
圧増加に耐え得るインナ(内部)被覆管をジルカロイ被
覆管に挿入装着することが考えられるが、FPガスの圧
力に耐えるためには、そのインナ被覆管が強靭でなけれ
ばならないが、現在の金属材料では中性子経済上も適当
なものはない。ところが、カーボン繊維強化カーボン複
合材料(以下C/Cコンポジットとする。)であれば、
耐熱性はスペースシャトルで実施済みであり、強靭度は
ロケットモータに使用されているので、C/Cコンポジ
ットを用いてインナ被覆管を製作し、これに粒状UO2
を振動充填法(超音波等を用いる)にて90%TD以上
に充填し、これを密封した後ジルカロイ被覆管に挿入、
装着して本発明の燃料棒を実現した。なお、振動充填法
によれば焼きしまりの問題点がなくなるため、密度は9
0%TD以上であればよい。
【0006】
【作用】C/Cコンポジットをインナ被覆管としている
ので、原子炉稼働中のFPガスの圧力に充分耐えること
でき、またUO2粉末でペレットを作ることなく振動充
填法によって粒状UO2をインナ被覆管に90%TD以
上で充填できる。
ので、原子炉稼働中のFPガスの圧力に充分耐えること
でき、またUO2粉末でペレットを作ることなく振動充
填法によって粒状UO2をインナ被覆管に90%TD以
上で充填できる。
【0007】
【実施例】本発明に係る燃料棒の実施例を図1を用いて
説明する。 (1)同図(A)に示すような円筒状有底のプリフォー
ムを、カーボン繊維で編み上げてインナ被覆管1の原型
とする。但し、一方の端部は開放とする。同図では密封
後を示している。 (2)このプリフォームにフェノール樹脂等の炭素収率
の高い樹脂またはタールを含浸する。 (3)次いで、これを炭素化する。すなわち蒸し焼きに
して炭化水素の水素を分離する。こうしてできるインナ
被覆管は、外径は現用の被覆管に納まる寸法で、加圧水
型炉17×17燃料では8mmφ以下とする。 (4)下端部に仕切板2を設け、プレナム部3を作る。
これは内圧調節用である。長さは任意で仕切板2はジル
カロイまたはC/Cコンポジットとし、プレナムスプリ
ング3aは現用のものでよい。 (5)超音波等による振動充填法により90%TD以上
に粒状UO24を充填する。 (6)上端部にも下端部と同様に仕切板5,プレナム部
6,およびプレナムスプリング6aを設ける。UO2粒
子充填部の長さは、現用の有効長とする。その後開放端
部を密封する。この密封にはC/Cコンポジットから成
るキャップ7を接合部8に接着後炭化させる。あるいは
エポキシ系などの耐熱性接着剤を用いてもよい。 (7)然る後、(B)に示すようにジルカロイ製現用被
覆管9に挿入して燃料棒20とする。この被覆管に設け
られている現用のプレナムはインナ被覆管1に既に設け
ているため、短くて良く、インナ被覆管の長さにより調
節する。また、スプリングの弾性は、インナ被覆管との
熱膨張の差、FPガスによる内圧増大による膨張および
照射成長の差を吸収する程度で良い。なおジルカロイ被
覆管の上,下部には上部端栓10および下部端栓11が
設けられる。
説明する。 (1)同図(A)に示すような円筒状有底のプリフォー
ムを、カーボン繊維で編み上げてインナ被覆管1の原型
とする。但し、一方の端部は開放とする。同図では密封
後を示している。 (2)このプリフォームにフェノール樹脂等の炭素収率
の高い樹脂またはタールを含浸する。 (3)次いで、これを炭素化する。すなわち蒸し焼きに
して炭化水素の水素を分離する。こうしてできるインナ
被覆管は、外径は現用の被覆管に納まる寸法で、加圧水
型炉17×17燃料では8mmφ以下とする。 (4)下端部に仕切板2を設け、プレナム部3を作る。
これは内圧調節用である。長さは任意で仕切板2はジル
カロイまたはC/Cコンポジットとし、プレナムスプリ
ング3aは現用のものでよい。 (5)超音波等による振動充填法により90%TD以上
に粒状UO24を充填する。 (6)上端部にも下端部と同様に仕切板5,プレナム部
6,およびプレナムスプリング6aを設ける。UO2粒
子充填部の長さは、現用の有効長とする。その後開放端
部を密封する。この密封にはC/Cコンポジットから成
るキャップ7を接合部8に接着後炭化させる。あるいは
エポキシ系などの耐熱性接着剤を用いてもよい。 (7)然る後、(B)に示すようにジルカロイ製現用被
覆管9に挿入して燃料棒20とする。この被覆管に設け
られている現用のプレナムはインナ被覆管1に既に設け
ているため、短くて良く、インナ被覆管の長さにより調
節する。また、スプリングの弾性は、インナ被覆管との
熱膨張の差、FPガスによる内圧増大による膨張および
照射成長の差を吸収する程度で良い。なおジルカロイ被
覆管の上,下部には上部端栓10および下部端栓11が
設けられる。
【0008】他の実施例としては現用のZrライナ付き
被覆管(ジルカロイの内面にZr層を内張りしたもの)
のZrライナ部を上記(1)のC/Cコンポジット製ラ
イナとしてもよい。要するにジルカロイ管の内側にプリ
フォームを圧着固定させる。また、炭化珪素蒸着カーボ
ン繊維強化カーボン複合材料(SiC−C/Cコンポジ
ット)によるインナ被覆管としてもよい。
被覆管(ジルカロイの内面にZr層を内張りしたもの)
のZrライナ部を上記(1)のC/Cコンポジット製ラ
イナとしてもよい。要するにジルカロイ管の内側にプリ
フォームを圧着固定させる。また、炭化珪素蒸着カーボ
ン繊維強化カーボン複合材料(SiC−C/Cコンポジ
ット)によるインナ被覆管としてもよい。
【0009】
【発明の効果】本発明の燃料棒は以上説明したことから
明らかなように下記の通りの効果を有している。 (1)ペレットに焼結加工する手間がいらないので、該
工程中の厳しい品質管理を要しない。 (2)FPガスをインナ被覆管にトラップするので、燃
料棒再処理時に外側の被覆管の処理が簡単である。 (3)高燃焼度炉心でもインナ被覆管が障壁になるの
で、PCI発生を防止できる。 (4)Zrライナ付き被覆管では、ピンホールが発生し
た場合、そこから侵入した高温水とZrとが急激に反応
するが、C/Cコンポジットで内張りした本発明では破
壊に至る心配はない。 (5)粒状UO2を振動充填するので、ペレットのよう
に不良の発生はない。 (6)インナ被覆管がカーボンであるので、セラミック
コーティングのように、熱伝導度が低くなく、金属なみ
である。
明らかなように下記の通りの効果を有している。 (1)ペレットに焼結加工する手間がいらないので、該
工程中の厳しい品質管理を要しない。 (2)FPガスをインナ被覆管にトラップするので、燃
料棒再処理時に外側の被覆管の処理が簡単である。 (3)高燃焼度炉心でもインナ被覆管が障壁になるの
で、PCI発生を防止できる。 (4)Zrライナ付き被覆管では、ピンホールが発生し
た場合、そこから侵入した高温水とZrとが急激に反応
するが、C/Cコンポジットで内張りした本発明では破
壊に至る心配はない。 (5)粒状UO2を振動充填するので、ペレットのよう
に不良の発生はない。 (6)インナ被覆管がカーボンであるので、セラミック
コーティングのように、熱伝導度が低くなく、金属なみ
である。
【図1】本発明に係る燃料棒の実施例に関する説明図
で、 (A)はインナ被覆管の説明図 (B)はインナ被覆管をジルカロイ被覆管に挿入装着し
た燃料棒の説明図である。
で、 (A)はインナ被覆管の説明図 (B)はインナ被覆管をジルカロイ被覆管に挿入装着し
た燃料棒の説明図である。
1 インナ被覆管 2 仕切板 3 プレナム部(下部) 3a プレナムスプリング 4 粒状UO2 5 仕切板 6 プレナム部(上部) 6a プレナムスプリング 7 キャップ 8 接合部 9 ジルカロイ被覆管 10 上部端栓(ジルカロイ被覆管) 11 下部端栓( 同 上 ) 20 燃料棒
Claims (1)
- 【請求項1】 カーボン繊維強化カーボン複合材料また
は炭化ケイ素蒸着カーボン繊維強化カーボン複合材料を
用いたインナ被覆管に粒状UO2を振動充填法により9
0%理論密度以上で充填して密封後、ジルカロイ被覆管
内に装着してなることを特徴とする原子炉用燃料棒。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4085137A JPH05232289A (ja) | 1992-02-22 | 1992-02-22 | 原子炉用燃料棒 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4085137A JPH05232289A (ja) | 1992-02-22 | 1992-02-22 | 原子炉用燃料棒 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05232289A true JPH05232289A (ja) | 1993-09-07 |
Family
ID=13850270
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4085137A Withdrawn JPH05232289A (ja) | 1992-02-22 | 1992-02-22 | 原子炉用燃料棒 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05232289A (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005283573A (ja) * | 2004-03-01 | 2005-10-13 | Pebble Bed Modular Reactor (Pty) Ltd | 核燃料体作製方法および核燃料体 |
JP2009210266A (ja) * | 2008-02-29 | 2009-09-17 | Ibiden Co Ltd | 管状体 |
KR100963472B1 (ko) * | 2008-04-17 | 2010-06-17 | 한국원자력연구원 | 금속 핵연료 입자가 봉입된 금속 시스를 포함하는금속핵연료봉 및 이의 제조방법 |
CN103026419A (zh) * | 2010-06-16 | 2013-04-03 | 原子能与替代能源委员会 | 用于核燃料棒的带开孔的固体界面接合部 |
JP2013530397A (ja) * | 2010-06-16 | 2013-07-25 | コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ | 核制御棒のための開孔を有する固体インターフェースジョイント |
JP2014526045A (ja) * | 2011-08-01 | 2014-10-02 | コミサリア ア レネルジィ アトミーク エ オ ゼネ ルジイ アルテアナティーフ | セラミックマトリックス複合材料で作られた改良された多層チューブ、その結果生じる核燃料クラッディングおよび関連する製造プロセス |
EP4213161A1 (en) * | 2022-01-18 | 2023-07-19 | Framatome | Nuclear fuel element containing a core made of fissile material and a reinforcement cover and method of manufacturing the same |
-
1992
- 1992-02-22 JP JP4085137A patent/JPH05232289A/ja not_active Withdrawn
Cited By (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005283573A (ja) * | 2004-03-01 | 2005-10-13 | Pebble Bed Modular Reactor (Pty) Ltd | 核燃料体作製方法および核燃料体 |
US8603579B2 (en) | 2008-02-29 | 2013-12-10 | Ibiden Co., Ltd. | Tubular body and method for producing the same |
JP2009210266A (ja) * | 2008-02-29 | 2009-09-17 | Ibiden Co Ltd | 管状体 |
KR100963472B1 (ko) * | 2008-04-17 | 2010-06-17 | 한국원자력연구원 | 금속 핵연료 입자가 봉입된 금속 시스를 포함하는금속핵연료봉 및 이의 제조방법 |
CN103026419A (zh) * | 2010-06-16 | 2013-04-03 | 原子能与替代能源委员会 | 用于核燃料棒的带开孔的固体界面接合部 |
JP2013533966A (ja) * | 2010-06-16 | 2013-08-29 | コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ | 核燃料棒のための開孔を有する固体インターフェースジョイント |
JP2013530397A (ja) * | 2010-06-16 | 2013-07-25 | コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ | 核制御棒のための開孔を有する固体インターフェースジョイント |
CN103026419B (zh) * | 2010-06-16 | 2016-09-07 | 原子能与替代能源委员会 | 用于核燃料棒的带开孔的固体界面接合部 |
JP2016176961A (ja) * | 2010-06-16 | 2016-10-06 | コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ | 核燃料棒のための開孔を有する固体インターフェースジョイント |
JP2016186491A (ja) * | 2010-06-16 | 2016-10-27 | コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ | 核制御棒のための開孔を有する固体インターフェースジョイント |
US9620251B2 (en) | 2010-06-16 | 2017-04-11 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Solid interface joint with open pores for nuclear control rod |
JP2014526045A (ja) * | 2011-08-01 | 2014-10-02 | コミサリア ア レネルジィ アトミーク エ オ ゼネ ルジイ アルテアナティーフ | セラミックマトリックス複合材料で作られた改良された多層チューブ、その結果生じる核燃料クラッディングおよび関連する製造プロセス |
EP2739465B1 (fr) * | 2011-08-01 | 2017-10-18 | Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives | Gaine de combustible nucleaire en materiau composite a matrice ceramique et procede de fabrication associe |
EP4213161A1 (en) * | 2022-01-18 | 2023-07-19 | Framatome | Nuclear fuel element containing a core made of fissile material and a reinforcement cover and method of manufacturing the same |
WO2023139030A1 (en) * | 2022-01-18 | 2023-07-27 | Framatome | Nuclear fuel element containing a core made of fissile material and a reinforcement cover and method of manufacturing the same |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101793896B1 (ko) | 완전한 세라믹 핵연료 및 관련된 방법 | |
US5182077A (en) | Water cooled nuclear reactor and fuel elements therefor | |
RU2723561C2 (ru) | Способ производства полностью керамического микроинкапсулированного ядерного топлива | |
KR102312043B1 (ko) | 세라믹-함유 피복관을 위한 이중-밀봉된 연료봉 단부 플러그 | |
US9620248B2 (en) | Dispersion ceramic micro-encapsulated (DCM) nuclear fuel and related methods | |
US3135665A (en) | Fuel element for a neutronic reactor | |
US20130077731A1 (en) | Ceramic encapsulations for nuclear materials and systems and methods of production and use | |
US20230170104A1 (en) | PROCESS FOR RAPID PROCESSING OF SiC AND GRAPHITIC MATRIX TRISO-BEARING PEBBLE FUELS | |
US3212989A (en) | Nuclear fuel element with carbon jacket | |
US3151037A (en) | Encased fuel | |
US3274066A (en) | Unpurged fuel element | |
KR20160135259A (ko) | 중간 내산화층을 구비한 세라믹 강화 지르코늄 합금 핵연료 클래딩 | |
JPH05232289A (ja) | 原子炉用燃料棒 | |
US3778348A (en) | Nuclear fuel element with axially aligned fuel pellets and fuel microspheres therein | |
US3668283A (en) | Process for the fabrication of nuclear fuel elements | |
US3224944A (en) | Ceramic-matrix-type fuel element with graphite fabric affixed to exterior surface | |
KR930005573B1 (ko) | 핵 연료봉 | |
US9202601B2 (en) | Methods and apparatus for suppressing tritium permeation during tritium production | |
US3488409A (en) | Process for consolidating nuclear fuel particles | |
US3778885A (en) | Method for the manufacture of plutonium-containing nuclear fuel rods | |
US4022660A (en) | Coated particles | |
US3346676A (en) | Method for the production of ceramic nuclear fuel elements | |
US3356586A (en) | Fuel element containing activated carbon | |
JPH09119994A (ja) | 燃料棒及びその製造方法並びに燃料集合体 | |
JPH01202689A (ja) | 核燃料要素 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990518 |