JPH06174873A - 原子燃料被覆管および原子炉構成材料 - Google Patents
原子燃料被覆管および原子炉構成材料Info
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- JPH06174873A JPH06174873A JP4324453A JP32445392A JPH06174873A JP H06174873 A JPH06174873 A JP H06174873A JP 4324453 A JP4324453 A JP 4324453A JP 32445392 A JP32445392 A JP 32445392A JP H06174873 A JPH06174873 A JP H06174873A
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- JP
- Japan
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- embrittlement
- alloy
- temperature steam
- nuclear fuel
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- Pending
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- 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
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- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】非常に大量の高速中性子照射を受け、蒸気腐食
環境下に晒されても使用可能な原子燃料被覆管および原
子炉構成材料を提供すること。 【構成】耐放射線照射脆化性合金材料２からなる管本体
１および構成材本体１ａの表面に、耐高温蒸気腐食性合
金材料３を被覆することにより、耐放射線照射脆化性お
よび耐高温蒸気腐食性の双方を併有させる。
環境下に晒されても使用可能な原子燃料被覆管および原
子炉構成材料を提供すること。 【構成】耐放射線照射脆化性合金材料２からなる管本体
１および構成材本体１ａの表面に、耐高温蒸気腐食性合
金材料３を被覆することにより、耐放射線照射脆化性お
よび耐高温蒸気腐食性の双方を併有させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は例えば次世代沸騰水型原
子炉に付属する核過熱炉（ＳＨＲ）に使用される原子燃
料被覆管および原子炉構成材料に関する。
子炉に付属する核過熱炉（ＳＨＲ）に使用される原子燃
料被覆管および原子炉構成材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】次世代沸騰水型原子炉に付属する核過熱
炉は、沸騰水型原子炉から発生する飽和蒸気を過熱して
発電時の熱変換効率を向上させるための原子炉である。
核過熱炉の炉心において、原子燃料被覆管および原子炉
構成材料は、毎年約３×１０22ｎ／ｃｍ2 という非常に
大量の高速中性子照射を受けるとともに、その外表面は
約６５０℃の蒸気腐食環境下に晒される。
炉は、沸騰水型原子炉から発生する飽和蒸気を過熱して
発電時の熱変換効率を向上させるための原子炉である。
核過熱炉の炉心において、原子燃料被覆管および原子炉
構成材料は、毎年約３×１０22ｎ／ｃｍ2 という非常に
大量の高速中性子照射を受けるとともに、その外表面は
約６５０℃の蒸気腐食環境下に晒される。
【０００３】したがって、核過熱炉の原子燃料被覆管お
よび原子炉構成材料には、中性子照射による機械的特性
の劣化が生じ難く、且つ蒸気腐食が生じ難い材料を使用
する必要がある。
よび原子炉構成材料には、中性子照射による機械的特性
の劣化が生じ難く、且つ蒸気腐食が生じ難い材料を使用
する必要がある。
【０００４】耐中性子照射脆化性に優れる材料として
は、Ｆｅ−９Ｃｒ−２Ｍｏ−Ｖ，Ｎｂ，Ｗ合金や、Ｆｅ
−１２Ｃｒ−１Ｎｉ−Ｖ，Ｗ合金などが高速増殖炉用ま
たは核融合炉用材料として現在開発されている。これら
の合金は例えばT.Lechtenberg:J.Nucl.Met.133&134(198
5)149 に掲載されているように、Ｃｒ量が多いほど照射
脆化の程度が顕著になる傾向がある。
は、Ｆｅ−９Ｃｒ−２Ｍｏ−Ｖ，Ｎｂ，Ｗ合金や、Ｆｅ
−１２Ｃｒ−１Ｎｉ−Ｖ，Ｗ合金などが高速増殖炉用ま
たは核融合炉用材料として現在開発されている。これら
の合金は例えばT.Lechtenberg:J.Nucl.Met.133&134(198
5)149 に掲載されているように、Ｃｒ量が多いほど照射
脆化の程度が顕著になる傾向がある。
【０００５】また、耐高温蒸気腐食性に優れる材料とし
ては、Ｆｅ−２０Ｃｒ−２５Ｎｉ−１．５Ｍｏ−Ｎｂ，
Ｔｉ合金や、Ｆｅ−２５Ｃｒ−２０Ｎｉ−Ｎｂ，Ｎ合金
などが火力ボイラー用材料として現在開発されている。
これらの合金は例えばH.Grabke et al.:proc.of AGAD(N
ATO) Conference on Raction between Gases andSolid
s,8(1969) に掲載されているように、Ｃｒ量が少ないほ
ど蒸気腐食が顕著に現われる傾向がある。
ては、Ｆｅ−２０Ｃｒ−２５Ｎｉ−１．５Ｍｏ−Ｎｂ，
Ｔｉ合金や、Ｆｅ−２５Ｃｒ−２０Ｎｉ−Ｎｂ，Ｎ合金
などが火力ボイラー用材料として現在開発されている。
これらの合金は例えばH.Grabke et al.:proc.of AGAD(N
ATO) Conference on Raction between Gases andSolid
s,8(1969) に掲載されているように、Ｃｒ量が少ないほ
ど蒸気腐食が顕著に現われる傾向がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、核過熱
炉の原子燃料被覆管および原子炉構成材料として、従来
の耐中性子照射脆化性合金を使用すれば、高温蒸気腐食
が発生し易く、逆に従来の耐高温蒸気腐食性合金を使用
すれば、中性子照射脆化が発生し易くなる傾向がある。
炉の原子燃料被覆管および原子炉構成材料として、従来
の耐中性子照射脆化性合金を使用すれば、高温蒸気腐食
が発生し易く、逆に従来の耐高温蒸気腐食性合金を使用
すれば、中性子照射脆化が発生し易くなる傾向がある。
【０００７】したがって、耐中性子照射脆化性および耐
高温蒸気腐食性の双方に優れる材料は、現在のところ皆
無であり、上記の各合金は核過熱炉の原子燃料被覆管お
よび原子炉構成材料として使用できないという問題点が
あった。
高温蒸気腐食性の双方に優れる材料は、現在のところ皆
無であり、上記の各合金は核過熱炉の原子燃料被覆管お
よび原子炉構成材料として使用できないという問題点が
あった。
【０００８】本発明は上述した事情を考慮してなされた
もので、非常に大量の高速中性子照射を受け、蒸気腐食
環境下に晒されても使用可能な原子燃料被覆管および原
子炉構成材料を提供することを目的とする。
もので、非常に大量の高速中性子照射を受け、蒸気腐食
環境下に晒されても使用可能な原子燃料被覆管および原
子炉構成材料を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明に係る原子燃料被
覆管は、上述した課題を解決するために、耐放射線照射
脆化性合金材料からなる管本体の表面に、耐高温蒸気腐
食性合金材料を被覆したものである。
覆管は、上述した課題を解決するために、耐放射線照射
脆化性合金材料からなる管本体の表面に、耐高温蒸気腐
食性合金材料を被覆したものである。
【００１０】また、本発明に係る原子炉構成材料は、耐
放射線照射脆化性合金材料からなる構成材本体の表面
に、耐高温蒸気腐食性合金材料を被覆したものである。
放射線照射脆化性合金材料からなる構成材本体の表面
に、耐高温蒸気腐食性合金材料を被覆したものである。
【００１１】
【作用】上記の構成を有する本発明に係る原子燃料被覆
管および原子炉構成材料においては、耐放射線照射脆化
性合金材料からなる管本体および構成材本体の表面に、
耐高温蒸気腐食性合金材料を被覆したので、耐放射線照
射脆化性および耐高温蒸気腐食性の双方を併有すること
ができる。
管および原子炉構成材料においては、耐放射線照射脆化
性合金材料からなる管本体および構成材本体の表面に、
耐高温蒸気腐食性合金材料を被覆したので、耐放射線照
射脆化性および耐高温蒸気腐食性の双方を併有すること
ができる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
する。
【００１３】図１は本発明に係る原子燃料被覆管の一実
施例を示し、この実施例は核過熱炉に適用した場合の燃
料被覆管を示している。燃料被覆管本体１は耐放射線照
射脆化性合金２および耐高温蒸気腐食性合金３からな
り、内部に原子燃料ペレット４が装架される。
施例を示し、この実施例は核過熱炉に適用した場合の燃
料被覆管を示している。燃料被覆管本体１は耐放射線照
射脆化性合金２および耐高温蒸気腐食性合金３からな
り、内部に原子燃料ペレット４が装架される。
【００１４】耐放射線照射脆化性合金２としては、Ｆｅ
−９Ｃｒ−２Ｍｏ−Ｖ，Ｎｂ，Ｗ合金や、Ｆｅ−１２Ｃ
ｒ−１Ｎｉ−Ｖ，Ｗ合金などが使用され、また耐高温蒸
気腐食性合金３としては、Ｆｅ−２０Ｃｒ−２５Ｎｉ−
１．５Ｍｏ−Ｎｂ，Ｔｉ合金や、Ｆｅ−２５Ｃｒ−２０
Ｎｉ−Ｎｂ，Ｎ合金などが使用される。
−９Ｃｒ−２Ｍｏ−Ｖ，Ｎｂ，Ｗ合金や、Ｆｅ−１２Ｃ
ｒ−１Ｎｉ−Ｖ，Ｗ合金などが使用され、また耐高温蒸
気腐食性合金３としては、Ｆｅ−２０Ｃｒ−２５Ｎｉ−
１．５Ｍｏ−Ｎｂ，Ｔｉ合金や、Ｆｅ−２５Ｃｒ−２０
Ｎｉ−Ｎｂ，Ｎ合金などが使用される。
【００１５】また、燃料被覆管本体１は毎年約３×１０
22ｎ／ｃｍ2 という非常に大量の高速中性子照射を受け
るとともに、その外表面は約６５０℃の蒸気腐食環境下
に晒されるものの、耐放射線照射脆化性合金２からなる
管の外表面に耐高温蒸気腐食性合金３を被覆した構造と
することにより、上記過酷な環境下での使用が可能とな
る。
22ｎ／ｃｍ2 という非常に大量の高速中性子照射を受け
るとともに、その外表面は約６５０℃の蒸気腐食環境下
に晒されるものの、耐放射線照射脆化性合金２からなる
管の外表面に耐高温蒸気腐食性合金３を被覆した構造と
することにより、上記過酷な環境下での使用が可能とな
る。
【００１６】図２は図１に示す燃料被覆管本体１の製造
方法を示す。図２において、耐放射線照射脆化性合金２
からなる管の外表面に、元素成分を調合した混合金属粉
末５を塗布し、この混合金属粉末５の表面に集光レンズ
６で集光したレーザービーム７を照射して溶融させるこ
とにより、耐高温蒸気腐食性合金３からなるクラッド層
を形成する。
方法を示す。図２において、耐放射線照射脆化性合金２
からなる管の外表面に、元素成分を調合した混合金属粉
末５を塗布し、この混合金属粉末５の表面に集光レンズ
６で集光したレーザービーム７を照射して溶融させるこ
とにより、耐高温蒸気腐食性合金３からなるクラッド層
を形成する。
【００１７】ここで、レーザービーム７の光源として
は、金属に吸収され易い波長を有し、光ファイバーによ
る伝送が可能なＮｄ：ＹＡＧレーザー発振器が用いられ
る。このレーザー発振器の出力は、混合金属粉末５に対
して十分な溶け込み深さが得られる４００Ｗ以上に設定
する。
は、金属に吸収され易い波長を有し、光ファイバーによ
る伝送が可能なＮｄ：ＹＡＧレーザー発振器が用いられ
る。このレーザー発振器の出力は、混合金属粉末５に対
して十分な溶け込み深さが得られる４００Ｗ以上に設定
する。
【００１８】また、レーザー照射部を酸化させないた
め、レーザー照射部にはＨｅなどのアシストガスを吹き
付けて還元雰囲気とする。そして、集光レンズ６および
レーザービーム７の位置を固定状態とし、燃料被覆管本
体１側を螺旋状に回転させながら、レーザービーム７を
照射し、耐放射線照射脆化性合金２からなる管の外表面
に耐高温蒸気腐食性合金３からなるクラッド層を形成す
る。
め、レーザー照射部にはＨｅなどのアシストガスを吹き
付けて還元雰囲気とする。そして、集光レンズ６および
レーザービーム７の位置を固定状態とし、燃料被覆管本
体１側を螺旋状に回転させながら、レーザービーム７を
照射し、耐放射線照射脆化性合金２からなる管の外表面
に耐高温蒸気腐食性合金３からなるクラッド層を形成す
る。
【００１９】レーザービーム７の照射時においては、耐
放射線照射脆化性合金２の金属組織が加熱により劣化さ
れるのを防止するため、耐放射線照射脆化性合金２の内
側を気流または水などで冷却することが望ましい。
放射線照射脆化性合金２の金属組織が加熱により劣化さ
れるのを防止するため、耐放射線照射脆化性合金２の内
側を気流または水などで冷却することが望ましい。
【００２０】なお、上記実施例では燃料被覆管本体１が
耐放射線照射脆化性合金２からなる管の外表面に耐高温
蒸気腐食性合金３を被覆した構造としたが、これに限ら
ず耐放射線照射脆化性合金２からなる円管の外表面に、
耐高温蒸気腐食性合金３からなる円管を被せて引抜き加
工により作成してもよい。
耐放射線照射脆化性合金２からなる管の外表面に耐高温
蒸気腐食性合金３を被覆した構造としたが、これに限ら
ず耐放射線照射脆化性合金２からなる円管の外表面に、
耐高温蒸気腐食性合金３からなる円管を被せて引抜き加
工により作成してもよい。
【００２１】図３は本発明に係る原子炉構成材料の一実
施例を示し、この実施例は核過熱炉に適用した原子炉構
成材料としてカランドリア管を示している。なお、図１
に示す実施例と同一または対応する部分には同一の符号
を付して説明する。
施例を示し、この実施例は核過熱炉に適用した原子炉構
成材料としてカランドリア管を示している。なお、図１
に示す実施例と同一または対応する部分には同一の符号
を付して説明する。
【００２２】図３において、構成材本体としてのカラン
ドリア管１ａは耐放射線照射脆化性合金２および耐高温
蒸気腐食性合金３から構成され、燃料被覆管本体１と同
様に、耐放射線照射脆化性合金２の外表面に耐高温蒸気
腐食性合金３を被覆した構造とすることにより、上記よ
うな過酷な環境下での使用が可能となる。
ドリア管１ａは耐放射線照射脆化性合金２および耐高温
蒸気腐食性合金３から構成され、燃料被覆管本体１と同
様に、耐放射線照射脆化性合金２の外表面に耐高温蒸気
腐食性合金３を被覆した構造とすることにより、上記よ
うな過酷な環境下での使用が可能となる。
【００２３】なお、本実施例のカランドリア管１ａも燃
料被覆管本体１と同様の工程を経て製造されるが、例え
ばカランドリア管１ａを固定し、集光レンズ６およびレ
ーザービーム７を移動させながらカランドリア管１ａの
表面に耐放射線照射脆化性合金２からなるクラッド層を
形成するようにしてもよい。
料被覆管本体１と同様の工程を経て製造されるが、例え
ばカランドリア管１ａを固定し、集光レンズ６およびレ
ーザービーム７を移動させながらカランドリア管１ａの
表面に耐放射線照射脆化性合金２からなるクラッド層を
形成するようにしてもよい。
【００２４】また、集光レンズ６およびレーザービーム
７の移動距離を短くするため、カランドリア管１ａ、集
光レンズ６、およびレーザービーム７を移動させながら
カランドリア管１ａの表面に耐放射線照射脆化性合金２
からなるクラッド層を形成するようにしてもよい。
７の移動距離を短くするため、カランドリア管１ａ、集
光レンズ６、およびレーザービーム７を移動させながら
カランドリア管１ａの表面に耐放射線照射脆化性合金２
からなるクラッド層を形成するようにしてもよい。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る原子
燃料被覆管および原子炉構成材料によれば、耐放射線照
射脆化性合金材料からなる管本体および構成材本体の表
面に、耐高温蒸気腐食性合金材料を被覆したので、耐放
射線照射脆化性および耐高温蒸気腐食性の双方を併有す
ることができる。その結果、非常に大量の高速中性子照
射を受け、蒸気腐食環境下に晒されても使用可能とな
り、耐久性を大幅に向上させることができる。
燃料被覆管および原子炉構成材料によれば、耐放射線照
射脆化性合金材料からなる管本体および構成材本体の表
面に、耐高温蒸気腐食性合金材料を被覆したので、耐放
射線照射脆化性および耐高温蒸気腐食性の双方を併有す
ることができる。その結果、非常に大量の高速中性子照
射を受け、蒸気腐食環境下に晒されても使用可能とな
り、耐久性を大幅に向上させることができる。
【図１】本発明に係る原子燃料被覆管の一実施例を一部
切り欠いて示す斜視図。
切り欠いて示す斜視図。
【図２】図１の原子燃料被覆管の製造方法を説明するた
めの概略図。
めの概略図。
【図３】本発明に係る原子炉構成材料の一実施例のカラ
ンドリア管を一部切り欠いて示す斜視図。
ンドリア管を一部切り欠いて示す斜視図。
１ 燃料被覆管本体 １ａ カランドリア管 ２ 耐放射線照射脆化性合金 ３ 耐高温蒸気腐食性合金 ４ 原子燃料ペレット ５ 混合金属粉末 ６ 集光レンズ ７ レーザービーム
Claims (2)
- 【請求項１】 耐放射線照射脆化性合金材料からなる管
本体の表面に、耐高温蒸気腐食性合金材料を被覆したこ
とを特徴とする原子燃料被覆管。 - 【請求項２】 耐放射線照射脆化性合金材料からなる構
成材本体の表面に、耐高温蒸気腐食性合金材料を被覆し
たことを特徴とする原子炉構成材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4324453A JPH06174873A (ja) | 1992-12-03 | 1992-12-03 | 原子燃料被覆管および原子炉構成材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4324453A JPH06174873A (ja) | 1992-12-03 | 1992-12-03 | 原子燃料被覆管および原子炉構成材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06174873A true JPH06174873A (ja) | 1994-06-24 |
Family
ID=18165984
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4324453A Pending JPH06174873A (ja) | 1992-12-03 | 1992-12-03 | 原子燃料被覆管および原子炉構成材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06174873A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016084146A1 (ja) * | 2014-11-26 | 2016-06-02 | 株式会社日立製作所 | 原子炉燃料棒およびそれを束ねた燃料集合体 |
-
1992
- 1992-12-03 JP JP4324453A patent/JPH06174873A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016084146A1 (ja) * | 2014-11-26 | 2016-06-02 | 株式会社日立製作所 | 原子炉燃料棒およびそれを束ねた燃料集合体 |
| JPWO2016084146A1 (ja) * | 2014-11-26 | 2017-08-31 | 株式会社日立製作所 | 原子炉燃料棒およびそれを束ねた燃料集合体 |
| US10796807B2 (en) | 2014-11-26 | 2020-10-06 | Hitachi, Ltd. | Nuclear reactor fuel rod and fuel assembly having bundled same |
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