JPH05323070A - Channel box - Google Patents

Channel box

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JPH05323070A
JPH05323070A JP4132206A JP13220692A JPH05323070A JP H05323070 A JPH05323070 A JP H05323070A JP 4132206 A JP4132206 A JP 4132206A JP 13220692 A JP13220692 A JP 13220692A JP H05323070 A JPH05323070 A JP H05323070A
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JP
Japan
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channel box
channel
fuel
stainless steel
region
Prior art date
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Application number
JP4132206A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masaru Ukai
勝 鵜飼
Kenichi Ogata
健一 緒方
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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Abstract

PURPOSE:To improve the insertion properties of a control rod, to suppress the occurrence of local corrosion and to prevent the exfoliation of an oxide film by preventing curvature of a channel box due to an irradiation growth. CONSTITUTION:Over a region of 50 to 90% of an area between two base lines, i.e., a base line passing a point located in the height region in the axial direction of a channel box 11, that is, about 70mm above the lower end of the box, and a base line passing a point located about 500mm below from the upper end thereof in this region, a beta-quenched region 10 of a tissue formed by rapid cooling from a beta region temperature is provided.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[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、特に制御棒挿入性が
改善され、曲がり変形が発生せず、また高温水腐食に対
して上部格子板対向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に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a channel box of a fuel assembly for a boiling water reactor, in particular, the control rod insertion property is improved, bending deformation does not occur, and the upper grid is resistant to high temperature water corrosion. The present invention relates to a channel box made of a zirconium-based alloy having excellent corrosion resistance in a plate facing portion.

【0002】[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、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、また高温高圧の通路を
確保するためにも重要な役割を果たしている。
2. Description of the Related Art A channel box of a boiling water reactor fuel assembly forms a passage for a control rod to smoothly move between adjacent fuel assemblies, and also secures a passage of high temperature and high pressure. Also plays an important role.

【0003】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る。図中の符号1は正方角筒状の
チャンネルボックスを示している。
FIG. 5 is an elevational view showing a partial cross section of a fuel assembly for a boiling water reactor. Reference numeral 1 in the figure indicates a square rectangular channel box.

【0004】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が上部タイプレート4および
下部タイプレート5に穿孔された支持孔にそれぞれの上
部端栓および下部端栓を挿入することによって組み立て
られる。そして、これらの燃料束をチャンネルボックス
1が取り囲んで燃料集合体が構成される。
The channel box 1 surrounds the fuel bundle. In the fuel bundle, a plurality of fuel rods 2 having UO 2 fuel loaded in a cladding tube are squarely arranged with a spacer 3 interposed, and each fuel rod 2 is drilled in an upper tie plate 4 and a lower tie plate 5. It is assembled by inserting the respective upper end plug and lower end plug into the formed support holes. A channel box 1 surrounds these fuel bundles to form a fuel assembly.

【0005】このチャンネルボックス1は図6(a)に
示したように制御棒に面する2面の上部にはスペーサパ
ッド6と呼ばれるステンレス鋼製突起物がリベット7を
介して取り付けられている。また、図6(b)に示した
ように上端面には対称位置に一対のチャンネルクリップ
8が溶接されている。チャンネルクリップ8にはチャン
ネルファスナ9と呼ばれる板ばねが設けられ、チャンネ
ルファスナ9とスペーサパッド6によって制御棒を取り
囲む4体の燃料集合体と制御棒のギャップを形成する。
このような燃料集合体は一基の原子炉に数百体装荷され
る。
As shown in FIG. 6 (a), the channel box 1 has a stainless steel projection called a spacer pad 6 attached to the upper part of the two surfaces facing the control rod via rivets 7. Further, as shown in FIG. 6B, a pair of channel clips 8 are welded to the upper end surface at symmetrical positions. The channel clip 8 is provided with a leaf spring called a channel fastener 9, and the channel fastener 9 and the spacer pad 6 form a gap between the control rod and four fuel assemblies surrounding the control rod.
Hundreds of such fuel assemblies are loaded into one reactor.

【0006】さて、いわゆる炉心構造物の構成材料とし
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おり、チャンネル
ボックスの材料としても、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
たジルカロイ−4と称されるジルコニウム基合金が使用
されている。
From the viewpoint of neutron economy and corrosion resistance at high temperatures, the constituent materials of so-called core structures are as follows.
A zirconium-based alloy has been put to practical use, and it is also called Zircaloy-4, which is usually made of zirconium with about 1.5% tin, about 0.2% iron, and about 0.1% chromium added to the material of the channel box. Zirconium based alloys are used.

【0007】図7により典型的なチャンネルボックスの
製造工程を説明する。まず、チャンネルボックスの素材
である板材を受入れ(工程1)、これをコの字形にプレ
ス成形しチャンネルハーフを製造し(工程2)、チャン
ネルハーフを2個溶接することによりジルカロイ製の角
筒を作製する(工程3)。
The manufacturing process of a typical channel box will be described with reference to FIG. First, the plate material that is the material of the channel box is received (step 1), and this is press-formed into a U-shape to manufacture a channel half (step 2), and two channel halves are welded together to form a zircaloy square tube. Produce (step 3).

【0008】この後、ステンレス鋼製の中子を挿入し約
600℃に加熱焼鈍することにより、チャンネルボックス
を規定の寸法に仕上げると供に、前(工程3)における
残留応力を除去する(工程4)。これはステンレス鋼の
熱膨脹率(17×10-6in/in/℃)とジルカロイの熱膨脹
率(5×10-6in/in/℃)の差を利用して加熱成形を行
うものである。
After this, insert a stainless steel core into the
By heating and annealing to 600 ° C., the channel box is finished to a specified size, and the residual stress in the previous step (step 3) is removed (step 4). In this method, heat molding is performed by utilizing the difference between the coefficient of thermal expansion of stainless steel (17 × 10 −6 in / in / ° C.) and the coefficient of thermal expansion of zircaloy (5 × 10 −6 in / in / ° C.).

【0009】次に燃料集合体の上部タイプレートとの接
触箇所であるデンプル加工およびチャンネルクリップを
溶接し(工程5)、研磨(工程6)、スペーサパッド溶
接(工程7)を経て最終検査(工程8)を実施し完成と
なる。なお、(工程4)でジルカロイ製角筒にステンレ
ス鋼製中子を挿入する際、ジルカロイ製角筒とステンレ
ス鋼製中子の間隙が非常に小さいため技術的に難しい。
したがって、(工程3)においてチャンネルハーフを溶
接する際に、あらかじめ中子を組み込んでしまう工程も
なされている。また、チャンネルボックスの耐食性向上
の一手段として、(工程4)の前工程において、ジルカ
ロイ製角筒にα+β焼入れを実施する場合もある。
Next, the dimple processing and the channel clip, which are the contact points with the upper tie plate of the fuel assembly, are welded (step 5), polished (step 6), and spacer pad welded (step 7), followed by final inspection (step). 8) is implemented and completed. When the stainless steel core is inserted into the Zircaloy square cylinder in (Step 4), it is technically difficult because the gap between the Zircaloy square cylinder and the stainless steel core is very small.
Therefore, when welding the channel halves in (Step 3), a step of incorporating the core in advance is also performed. Further, as a means for improving the corrosion resistance of the channel box, α + β quenching may be carried out on the Zircaloy square tube in the previous step of (Step 4).

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】ところで、ジルコニウ
ム基合金で作られるチャンネルボックスは、使用期間中
に多量の中性子に曝されるため長手方向に伸びが生ず
る。この機構は、ジルコニウムの結晶構造が稠密六方晶
であることに起因する。
By the way, a channel box made of a zirconium-based alloy is exposed to a large amount of neutrons during its use, so that it is elongated in the longitudinal direction. This mechanism is due to the fact that the crystal structure of zirconium is a dense hexagonal crystal.

【0011】チャンネルボックスの素材であるジルカロ
イ板材製造時の圧延工程において、稠密六方晶のC軸が
ジルカロイ板材の表面にほぼ垂直方向にそろうことによ
り、チャンネルボックスには強固な集合組織が形成され
ている。また、ジルコニウム結晶は中性子照射により、
C軸方向に縮み、C軸に垂直方向に成長するため、チャ
ンネルボックスは長手方向に伸びが生ずるのである。
In the rolling process at the time of manufacturing the zircaloy plate material which is the material of the channel box, the C axis of the dense hexagonal crystal is aligned substantially perpendicular to the surface of the zircaloy plate material, so that a strong texture is formed in the channel box. There is. Also, zirconium crystals are irradiated with neutrons,
Since the channel box shrinks in the C-axis direction and grows in the direction perpendicular to the C-axis, the channel box is elongated in the longitudinal direction.

【0012】そして、チャンネルボックスに向かい合う
2つの面の伸び量が異なる場合には、チャンネルボック
スに曲がり変形が生ずる。この曲がり変形は高速中性子
照射量が大きく、伸びの大きい面の方が凸となり、最大
の曲がりは軸方向のほぼ中央部で生ずる。制御棒が移動
するためのチャンネルファスナ間ギャップは燃料集合体
の下端では燃料支持金具で、また上端はスペーサパッド
およびチャンネルファスナで確保されている。
When the two surfaces facing the channel box have different amounts of expansion, the channel box is bent and deformed. This bending deformation has a large amount of fast neutron irradiation, and a surface with a large elongation becomes convex, and the maximum bending occurs in the central portion in the axial direction. The inter-channel fastener gap for the movement of the control rod is secured by the fuel support fitting at the lower end of the fuel assembly and the spacer pad and channel fastener at the upper end.

【0013】しかしながら、チャンネルボックスの曲が
りは軸方向中央部で発生するため制御棒を挟む4体のチ
ャンネルボックスが制御棒側に曲がった場合には制御棒
との干渉が発生し制御棒が挿入し難くなる可能性があ
り、原子炉の安全性上重要な問題となる可能性がある。
However, since the bending of the channel box occurs at the central portion in the axial direction, when the four channel boxes sandwiching the control rod bend toward the control rod side, interference with the control rod occurs and the control rod is inserted. It can be difficult and can be an important issue for reactor safety.

【0014】さらに、燃料は近年、経済性等の観点から
高燃焼度化が進められており、前述による曲がり量が増
大することが予想される。
Further, in recent years, fuel has been advanced to have a high burnup from the viewpoint of economy and the like, and it is expected that the amount of bending due to the above-mentioned increase.

【0015】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、上部格子板との対向部、炉内計装管
との隣接部、および制御棒ハンドルとの対向部などのス
テンレス近傍部では局部的に腐食が進むことが知られて
いる。
On the surface of the channel box made of the above-mentioned zirconium-based alloy, corrosion may occur during operation, and an oxide film may gradually grow and sometimes peel off. In particular, it is known that corrosion locally progresses in the vicinity of stainless steel such as the portion facing the upper lattice plate, the portion adjacent to the in-core instrumentation pipe, and the portion facing the control rod handle.

【0016】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部に集積して炉底部付近の放射性物
質が増大する事態を招き、例えば定検時に人体への悪影
響をおよぼす事態が生ずる。また、酸化被膜の剥離によ
るチャンネルボックスの肉減りが、当該チャンネルボッ
クスの機械的強度の低下を招くおそれがある。さらに、
燃料集合体は経済性向上を目的として高燃焼度化の方向
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きている。
When the oxide film is peeled off, the oxide film activated in the core accumulates on the bottom of the furnace and the amount of radioactive material near the bottom of the furnace increases, which may adversely affect the human body during a regular inspection, for example. Occurs. Further, the decrease in the thickness of the channel box due to the peeling of the oxide film may lead to a decrease in the mechanical strength of the channel box. further,
Fuel assemblies are in the direction of higher burnup for the purpose of improving economic efficiency, and in that sense also, the corrosion resistance of the channel box must be improved.

【0017】一方、このようなチャンネルボックスは例
えば後述する図4(ただし図4中のステンレス鋼板貼設
工程は除く)の製造工程を経て製造される。
On the other hand, such a channel box is manufactured, for example, through the manufacturing process shown in FIG. 4 (excluding the stainless steel plate attaching process in FIG. 4) described later.

【0018】従来技術にあっては、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。
In the prior art, the entire final product is α +
It has been proposed that a β treatment, an α + β treatment or a β treatment for a product before the final product is achieved to achieve fine dispersion precipitation of an intermetallic compound and improve corrosion resistance.

【0019】しかしながら、従来技術ではある程度の耐
食性の向上は図れるものの、上述の局部腐食に対しては
十分ではない課題がある。
However, although the conventional technique can improve the corrosion resistance to some extent, it has a problem that the above-mentioned local corrosion is not sufficient.

【0020】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、照射成長に起因するチャンネルボックスの曲
がりを防止して制御棒の挿入性を改善し、また高温水腐
食に対して上部格子板対向部において優れた耐食性を有
しかつ酸化被膜の剥離を抑制することができるチャンネ
ルボックスを提供することにある。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and prevents the bending of the channel box due to irradiation growth to improve the insertability of the control rod, and the upper grid plate against corrosion by hot water. An object of the present invention is to provide a channel box that has excellent corrosion resistance in the facing portion and can suppress peeling of an oxide film.

【0021】[0021]

【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
ンネルボックスの軸方向高さに沿って下端から上方約70
mmの点を基線とし、上端から下方約 500mmの点を基線と
し、両基線間の50%から90%までの領域にβ領域温度か
ら急冷されて生成されるβ焼入れ組織を附与してなるこ
とを特徴とする。
A first aspect of the present invention is a fuel in which a large number of fuel rods are aligned and arranged with spacers interposed, and both ends of these fuel rods are fixed to an upper tie plate and a lower tie plate, respectively. In a channel box of a fuel assembly for a boiling water reactor for enclosing a rod bundle, about 70 above the lower end along the axial height of the channel box.
The base point is the point of mm, the base point is about 500 mm from the upper end, and the area between 50% and 90% between both base lines is provided with the β-quenched structure produced by rapid cooling from the β region temperature. It is characterized by

【0022】第2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、前記燃料集合体を炉心内に
装荷した場合における前記チャンネルボックスの上部格
子板との対向する位置の外面にステンレス鋼を貼設して
なることを特徴とする。
A second aspect of the present invention is for enclosing a fuel rod bundle constituted by arranging a large number of fuel rods in an array with a spacer interposed therebetween, and fixing both ends of these fuel rods to the upper and lower tie plates, respectively. In the channel box of the fuel assembly for a boiling water reactor, the stainless steel is attached to the outer surface of the channel box facing the upper lattice plate of the channel box when the fuel assembly is loaded in the core. It is characterized by

【0023】[0023]

【作用】第1の発明においてはチャンネルボックスが持
つ強固な集合組織を改善し、高速中性子の照射を受けて
も長手方向に伸びないチャンネルボックスを提供するた
め、チャンネルボックスの熱間成形の前段階で少なくと
も全体の50%以上についてβ焼入れを実施する。
In the first aspect of the present invention, the strong texture of the channel box is improved, and the channel box does not stretch in the longitudinal direction even when irradiated with fast neutrons. In at least 50% or more of the whole is β-quenched.

【0024】チャンネルボックスの結晶構造がβ焼入れ
組織になれば、照射成長の主原因である照射成長を防止
することができ、照射成長に起因するチャンネルの曲が
りも防止することができる。
If the crystal structure of the channel box has a β-quenched structure, it is possible to prevent irradiation growth, which is the main cause of irradiation growth, and also to prevent channel bending due to irradiation growth.

【0025】なお、ジルカロイ製角筒であるチャンネル
ボックスにβ焼入れを行った場合、β領域(約1000℃)
においては、チャンネルボックスの強度が低下し、容易
に変形してしまうという問題がある。本発明では、チャ
ンネルボックスの形状を保つために中子挿入した状態で
β焼入れを行うことにより、β焼入れ時のチャンネルボ
ックスの変形を抑制させる。
When β-quenching is performed on a channel box, which is a Zircaloy rectangular tube, the β region (about 1000 ° C.)
In the above, there is a problem that the strength of the channel box is lowered and the channel box is easily deformed. In the present invention, β-quenching is performed with the core inserted in order to maintain the shape of the channel box, so that deformation of the channel box during β-quenching is suppressed.

【0026】第2の発明においては上部格子板対向部の
局部的な腐食は、炉水中で異なる種類の金属が接触した
場合に、それぞれの金属の腐食電位が異なることにより
局部電池が形成され引き起こされる、いわゆるガルバニ
ック腐食が原因と考えられるために、板材製造工程もし
くはチャンネルボックス製造工程において、チャンネル
ボックスの上部格子板の対向部となるチャンネルボック
ス成形用板材もしくはプリチャンネルの外面にステンレ
ス鋼板を貼設する。
In the second aspect of the invention, the local corrosion of the upper lattice plate facing portion is caused by the formation of a local battery due to the difference in the corrosion potential of each metal when different kinds of metals come into contact with each other in the reactor water. The so-called galvanic corrosion is considered to be the cause of this problem.Therefore, in the plate material manufacturing process or channel box manufacturing process, a stainless steel plate is affixed to the outer surface of the channel box molding plate material or pre-channel that faces the upper lattice plate of the channel box. To do.

【0027】これにより、チャンネルボックスの上部格
子板対向部にステンレス鋼板が貼設され、上部格子板と
チャンネルボックス外面との腐食電位差がなくなり、チ
ャンネルボックスの上部格子板対向部表面の腐食の問題
は解決される。
As a result, the stainless steel plate is attached to the portion of the channel box facing the upper lattice plate, the difference in corrosion potential between the upper lattice plate and the outer surface of the channel box disappears, and the problem of corrosion on the surface of the upper portion of the channel box facing the upper lattice plate is eliminated. Will be resolved.

【0028】また、チャンネルボックス外面に貼設した
ステンレス鋼とジルカロイ、すなわちチャンネルボック
スの母材との界面においては、上記と同様の局部腐食は
発生し得るが、母材とステンレス鋼が密着しているた
め、腐食環境が従来例より改善される。また、発生した
酸化被膜は、貼設されたステンレス鋼により剥離が抑制
される。
Further, at the interface between the stainless steel attached to the outer surface of the channel box and the zircaloy, that is, the interface with the base material of the channel box, local corrosion similar to the above may occur, but the base material and the stainless steel adhere to each other. Therefore, the corrosive environment is improved as compared with the conventional example. Further, peeling of the generated oxide film is suppressed by the attached stainless steel.

【0029】[0029]

【実施例】図1および図2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の実施例を説明する。なお、
この第1の実施例は請求項1に記載された第1の発明に
該当するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the channel box according to the present invention will be described with reference to FIGS. In addition,
The first embodiment corresponds to the first invention described in claim 1.

【0030】図1(a)は第1の発明のチャンネルボッ
クス11を示す立面図で斜線を施した部分はβ焼入れ領域
10を示し、図1(b)は図1(a)の上面図を示してい
る。
FIG. 1 (a) is an elevational view showing the channel box 11 of the first invention, and the hatched portion is a β-quenched region.
10 is shown, and FIG. 1 (b) shows a top view of FIG. 1 (a).

【0031】図1に示したチャンネルボックス11の形状
および構造は図6に示したチャンネルボックス1と本質
的に変るものではないが斜線を施した部分にβ焼入れ領
域10を附与したことを特徴とする。
The shape and structure of the channel box 11 shown in FIG. 1 is essentially the same as that of the channel box 1 shown in FIG. 6, but is characterized in that the β-quenched region 10 is added to the shaded portion. And

【0032】すなわち、符号10はβ焼入れ組織が附与さ
れた領域を示している。本実施例では通常チャンネルボ
ックスの高速中性子照射量が大きくなる燃料集合体の燃
料有効長部に対応した領域10にβ焼入れを実施してい
る。そのβ焼入れ領域10はチャンネルボックス11の下端
を基点としその基点から約70mmまでは空白で、その70mm
を基線として上方からチャンネルボックス11の上端から
下方約 500mmの点を基線とし、両基線間の50%から90%
までの領域である。したがって、チャンネルボックス11
の上端から下方 500mmまでは空白で、β焼入れ組織は附
与されていない。
That is, reference numeral 10 indicates a region to which a β-quenched structure is added. In this embodiment, β quenching is performed in the region 10 corresponding to the active fuel length portion of the fuel assembly in which the fast neutron irradiation dose of the normal channel box increases. The β-quenched area 10 has a base point at the lower end of the channel box 11 and is blank up to about 70 mm from the base point.
50% to 90% between both base lines with the base line at about 500 mm from the upper end of the channel box 11 from above.
Area. Therefore, channel box 11
It is blank from the upper end to 500 mm below, and no β-quenched structure is attached.

【0033】このようなβ焼入れ領域を選択した理由
は、β組織の機械特性に起因するもので、ジルカロイは
α焼鈍組織に比べてβ焼入れ組織は強度の向上に反して
延性が低下するため、β焼入れ組織の領域を少ない範囲
にとどめる必要がある。
The reason why the β-quenched region is selected is due to the mechanical properties of the β-structure. Zircaloy has a lower ductility as compared with the α-annealed structure, though the β-quenched structure has an increased strength. It is necessary to keep the area of β-quenched structure within a small range.

【0034】したがって、本実施例ではチャンネルボッ
クスの上下部領域を除く中央部領域にわたる約90%の領
域に焼入れを実施したものである。なお、このようなβ
組織をチャンネルボックス11の全長にわたる50%以上の
領域に附与すれば、有効な曲がりに対する効果が得られ
る。
Therefore, in the present embodiment, quenching is performed in about 90% of the area of the central area excluding the upper and lower areas of the channel box. Note that such β
By applying the tissue to 50% or more of the entire area of the channel box 11, an effective bending effect can be obtained.

【0035】次に図2により上記チャンネルボックス11
の製造方法を説明する。なお、図7と同一部分には同一
符号を付している。
Next, referring to FIG. 2, the channel box 11
The manufacturing method of will be described. The same parts as those in FIG. 7 are designated by the same reference numerals.

【0036】まずチャンネルボックスの素材である板材
を受入れ(工程1)、これをコの字形にプレス成形しチ
ャンネルハーフを製造し(工程2)、チャンネルハーフ
を2個溶接することによりジルカロイ製の角筒を作製す
る(工程3)。
First, a plate material which is a material for the channel box is received (step 1), and this is press-formed into a U-shape to manufacture a channel half (step 2). Two channel halves are welded together to form a zircaloy corner. A cylinder is manufactured (step 3).

【0037】ここで、ステンレス鋼製の中子を挿入し、
ジルカロイ製角筒を中子を挿入した状態で、β焼入れ用
高周波コイルを組み込んだ高周波加熱装置(図示しな
い)と水ジェット式冷却装置(図示しない)からなるβ
焼入れ装置(図示しない)に前記角筒を設置しβ焼入れ
を実施する(工程3−1)。
Here, insert a stainless steel core,
Β consisting of a high-frequency heating device (not shown) incorporating a high-frequency coil for β-quenching and a water jet cooling device (not shown) with the core inserted in a Zircaloy square tube
The square tube is installed in a quenching device (not shown) to perform β quenching (step 3-1).

【0038】前記角筒の加熱には高周波加熱装置を使用
する。その理由はジルカロイとステンレス鋼の電気抵抗
の違いが大きく、ジルカロイは高温加熱されるのに対
し、ステンレス鋼製中子はジルカロイに比べて温度上昇
が小さいため、中子の熱膨脹によるジルカロイ製角筒の
変形は発生せず、しかも繰り返し使用する中子の熱疲労
に対する問題が発生しないことによる。
A high frequency heating device is used to heat the square tube. The reason is that the difference in electrical resistance between zircaloy and stainless steel is large, and zircaloy is heated at a high temperature, whereas the temperature rise of stainless steel core is smaller than that of zircaloy, so the zircaloy square cylinder due to thermal expansion of the core is used. No deformation occurs, and the problem of thermal fatigue of the core that is repeatedly used does not occur.

【0039】高周波加熱後、ステンレス鋼製の中子を挿
入した状態のジルカロイ製角筒を約600℃に加熱して焼
鈍することにより、チャンネルボックスを規定の寸法に
仕上げると共に、前工程における残留応力を除去する
(工程4)。これはステンレス鋼の熱膨脹率(17×10-6
in/in/℃)とジルカロイの熱膨脹率(5×10-6in/in
/℃)の差を利用して加熱成形を行うものである。
After high frequency heating, a square tube made of zircaloy with a stainless steel core inserted therein is heated to about 600 ° C. and annealed to finish the channel box to a specified size and to reduce residual stress in the previous step. Are removed (step 4). This is the coefficient of thermal expansion of stainless steel (17 × 10 -6
in / in / ℃) and the coefficient of thermal expansion of Zircaloy (5 × 10 -6 in / in
/ ° C.) is utilized to perform heat molding.

【0040】次に燃料集合体の上部タイプレートとの接
触箇所であるデンプル加工およびチャンネルクリップを
溶接し(工程5)、研磨(工程6)、スペーサパッド溶
接(工程7)を経て最終検査(工程8)を実施し完成と
なる。
Next, the dimple processing and the channel clip, which are the contact points with the upper tie plate of the fuel assembly, are welded (step 5), polished (step 6), and spacer pad welded (step 7), followed by final inspection (step). 8) is implemented and completed.

【0041】上記実施例によればチャンネルボックスの
特定領域にβ焼入れ組織を附与することにより照射成長
を抑制し、かつ照射成長に伴う曲がりを防止できる。ま
た、チャンネルをβ焼入れする際にはチャンネルの変形
が容易に発生するが、製造時にその変形を抑制するた
め、中子を入れた状態でβ焼入れを実施する。これによ
り原子炉内で制御棒との干渉が発生し制御棒が挿入し難
くなることを防止できる。
According to the above embodiment, the β-quenched structure is added to the specific region of the channel box to suppress the irradiation growth and prevent the bending accompanying the irradiation growth. Further, when the channel is β-quenched, deformation of the channel easily occurs, but in order to suppress the deformation at the time of manufacturing, β-quenching is performed with the core inserted. This can prevent the control rod from being difficult to insert due to interference with the control rod in the reactor.

【0042】次に図3および図4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の実施例を説明する。
なお、この第2の実施例は請求項2に記載した第2の発
明に該当するものである。
Next, a second embodiment of the channel box according to the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4.
The second embodiment corresponds to the second invention described in claim 2.

【0043】図3(a)は第2の発明のチャンネルボッ
クス12の要部を示す立面図、図3(b)は図3(a)の
A−A矢視横断面図、図3(c)は図3(a)のB−B
矢視縦断面図である。
FIG. 3 (a) is an elevational view showing the main part of the channel box 12 of the second invention, FIG. 3 (b) is a transverse sectional view taken along the line AA of FIG. 3 (a), and FIG. c) is BB of FIG.
FIG.

【0044】本実施例のチャンネルボックス12はジルコ
ニウム基合金からなり、燃料集合体が原子炉炉心内に装
荷された際、炉心の上部格子板と対向する部位のチャン
ネルボックスの外面に図3に示したようにステンレス鋼
板13を貼設したものである。ステンレス鋼板13の貼設置
手段としてはリベット締め、圧着、溶接金属結合などに
よって行うことができる。
The channel box 12 of this embodiment is made of a zirconium-based alloy, and when the fuel assembly is loaded into the reactor core, it is shown in FIG. 3 on the outer surface of the channel box facing the upper lattice plate of the reactor core. As described above, the stainless steel plate 13 is attached. The stainless steel plate 13 can be attached and installed by riveting, crimping, welding metal bonding, or the like.

【0045】チャンネルボックス12のステンレス鋼板13
が貼設されていない上部側面にはスペーサパッド6が設
けられ、また上端面にチャンネルクリップ8が設けられ
ている。
Channel box 12 stainless steel plate 13
A spacer pad 6 is provided on the upper side surface where is not attached, and a channel clip 8 is provided on the upper end surface.

【0046】次に図4により上記チャンネルボックス12
の製造方法を説明する。なお、図4(a)と図4(b)
とはアルファベットごとに対応している。
Next, referring to FIG. 4, the channel box 12
The manufacturing method of will be described. 4 (a) and 4 (b)
And correspond to each alphabet.

【0047】すなわち、ジルコニウム基合金板を受入検
査aし、これをコの字状にプレス成形bしてチャンネル
ハーフを製造する。このチャンネルハーフを開先加工c
し、チャンネルハーフを2個合わせて角筒状としたの
ち、電子ビーム溶接dおよび熱処理成形eする。
That is, a zirconium-based alloy plate is subjected to an acceptance inspection a, and this is press-formed into a U shape to produce a channel half. This channel half is groove processed c
Then, two channel halves are combined to form a rectangular tube shape, and then electron beam welding d and heat treatment forming e are performed.

【0048】次にステンレス鋼板貼設のための加工とし
て丈決めfを行い、デンプル加工g、クリップ溶接h、
穴あけi、逆洗jを行ったのちステンレス鋼板の貼設o
を行う。最後にスペーサパッド溶接lおよび最終検査m
を行って完成されたチャンネルボックス12とする。
Next, the length f is determined as a process for attaching the stainless steel plate, and the dimple process g, the clip welding h,
After drilling i and backwashing j, affixing stainless steel plate o
I do. Finally spacer pad welding 1 and final inspection m
To complete the channel box 12.

【0049】上述したようにステンレス鋼を貼設するた
めの加工を施す工程として、チャンネルボックス製造工
程中の丈決めf時に、チャンネルボックスの上部格子板
対向部となるプリチャンネルの外面を、貼設するステン
レス鋼の寸法に合わせて切削する。
As a step of applying the stainless steel as described above, the outer surface of the pre-channel that faces the upper lattice plate of the channel box is attached at the time of length f during the channel box manufacturing process. Cut according to the dimensions of the stainless steel to be used.

【0050】次に、酸洗処理工程の後、所定の部位にリ
ベット締めによりステンレス鋼を貼設する。これにより
上部格子板対向部に優れた耐食性を有し、かつ酸化被膜
の剥離を抑制するチャンネルボックスを製造することが
できる。
Next, after the pickling process, stainless steel is attached to a predetermined portion by riveting. This makes it possible to manufacture a channel box having excellent corrosion resistance in the upper lattice plate facing portion and suppressing peeling of the oxide film.

【0051】上記実施例でステンレス鋼を貼設するため
の加工を施す工程はチャンネルボックス製造工程中の丈
決めf時に限定されるものではなく、ステンレス鋼板の
貼設oの工程は酸洗処理後の限定されるものではない。
The process of applying the stainless steel in the above embodiment is not limited to the step of determining the length f in the channel box manufacturing process, and the process of applying the stainless steel plate is performed after the pickling treatment. Is not limited.

【0052】なお、第1の実施例において、最終成形方
法に中子焼鈍方法を使用するチャンネル製造工程におい
て最終成形前にチャンネルボックス内に中子を挿入した
状態でβ焼入れを実施する工程を有する。
The first embodiment has a step of β-quenching with a core inserted in the channel box before the final molding in the channel manufacturing process using the core annealing method as the final molding method. ..

【0053】また、チャンネルボックス内に挿入した状
態でのβ焼入れ工程の後、挿入された中子を使用した最
終熱間成形を実施する。さらにβ焼入れ工程(3−1)
は高周波加熱および水焼入れによる。
After the β-quenching step in which the core is inserted into the channel box, final hot forming is performed using the inserted core. Further β-quenching process (3-1)
Is by induction heating and water quenching.

【0054】[0054]

【発明の効果】第1の発明によれば高速中性子照射によ
る成長が発生せず、ジルカロイの照射成長に起因するチ
ャンネル曲がりの課題は解決される。
According to the first aspect of the present invention, the growth due to fast neutron irradiation does not occur, and the problem of channel bending due to irradiation growth of Zircaloy is solved.

【0055】第2の発明によればチャンネルボックスの
上部格子板対向部の外面にステンレス鋼板を貼設するこ
とにより、原子炉内の上部格子板対向部における局部腐
食および酸化被膜の剥離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。
According to the second aspect of the present invention, the stainless steel plate is attached to the outer surface of the upper lattice plate facing portion of the channel box, so that the local corrosion and the oxide film peeling at the upper lattice plate facing portion in the nuclear reactor are effective. In addition to the above, it is possible to improve the soundness of the channel box with respect to high burnup.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】(a)は本発明に係るチャンネルボックスの第
1の実施例を示す立面図、(b)は(a)におけるチャ
ンネルボックスの上面図。
FIG. 1A is an elevation view showing a first embodiment of a channel box according to the present invention, and FIG. 1B is a top view of the channel box in FIG.

【図2】図1におけるチャンネルボックスの製造方法を
示す工程図。
FIG. 2 is a process drawing showing the manufacturing method of the channel box in FIG.

【図3】(a)は本発明に係るチャンネルボックスの第
2の実施例の要部を示す立面図、(b)は(a)のA−
A矢視方向を切断して示す横断面図、(c)は(a)の
B−B矢視方向を切断して示す縦断面図。
FIG. 3 (a) is an elevational view showing an essential part of a second embodiment of the channel box according to the present invention, and FIG. 3 (b) is an A- of FIG.
The cross-sectional view which cuts and shows the A arrow direction, and (c) is a longitudinal cross-sectional view which cut | disconnects the BB arrow direction of (a).

【図4】(a)は図3におけるチャンネルボックスの製
造方法を示す工程図、(b)は(a)に対向する工程順
の斜視図。
4A is a process diagram showing a method of manufacturing the channel box in FIG. 3, and FIG. 4B is a perspective view of a process sequence facing FIG.

【図5】従来の沸騰水型原子炉用燃料集合体を一部断面
で示す立面図。
FIG. 5 is an elevation view showing a conventional boiling water reactor fuel assembly in a partial cross section.

【図6】(a)は図5における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。
6 (a) is an elevation view showing the channel box in FIG. 5, (b) is a top view of (a), and (c) is a bottom view of (a).

【図7】図6におけるチャンネルボックスの製造方法を
示す工程図。
FIG. 7 is a process drawing showing the manufacturing method of the channel box in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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…下部タイプレート、6…ス
ペーサパッド、7…リベット、8…チャンネルクリッ
プ、9…チャンネルファスナ、10…β焼入れ領域、11…
チャンネルボックス(第1の発明)、12…チャンネルボ
ックス(第2の発明)、13…ステンレス鋼板、14…デン
プル。
1 ... Channel box, 2 ... Fuel rod, 3 ... Spacer,
4 ... Upper tie plate, 5 ... Lower tie plate, 6 ... Spacer pad, 7 ... Rivet, 8 ... Channel clip, 9 ... Channel fastener, 10 ... β quenching area, 11 ...
Channel box (first invention), 12 ... Channel box (second invention), 13 ... Stainless steel plate, 14 ... Dimple.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【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の軸方向高さ
に沿って下端から上方約70mmの点を基線とし、上端から
下方約 500mmの点を基線とし、両基線間の50%から90%
までの領域にβ領域温度から急冷されて生成されるβ焼
入れ組織を附与してなることを特徴とするチャンネルボ
ックス。
1. Boiling water for enclosing a fuel rod bundle constituted by arranging a large number of fuel rods in an array with a spacer interposed therebetween, and fixing both ends of these fuel rods to an upper and a lower tie plate, respectively. In the channel box of a fuel assembly for a nuclear reactor, a point along the axial height of the channel box is about 70 mm from the lower end to the base line, and a point about 500 mm from the upper end is the base line, and the distance between both base lines is 50 mm. % To 90%
A channel box characterized by being provided with a β-quenched structure produced by being rapidly cooled from the β-region temperature to the region.
【請求項2】 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、前記燃料集合体を炉心内に装荷した場
合における前記チャンネルボックスの上部格子板との対
向する位置の外面にステンレス鋼を貼設してなることを
特徴とするチャンネルボックス。
2. Boiling water for enclosing a fuel rod bundle constituted by arranging a large number of fuel rods with spacers in between and fixing both ends of these fuel rods to an upper and a lower tie plate, respectively. In a channel box of a fuel assembly for a nuclear reactor, characterized in that stainless steel is attached to an outer surface of the channel box facing the upper lattice plate when the fuel assembly is loaded in the core. And the channel box.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016065761A (en) * 2014-09-24 2016-04-28 日立Geニュークリア・エナジー株式会社 Fuel channel box manufacturing method, fuel assembly, and reactor core of boiling-water reactor loading fuel assemblies
JP2018511789A (en) * 2015-03-13 2018-04-26 ウェスティングハウス エレクトリック スウェーデン アーベー Boiling water reactor fuel channel

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