JPH0688890A - 燃料集合体及びその製造方法 - Google Patents
燃料集合体及びその製造方法Info
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- JPH0688890A JPH0688890A JP4239169A JP23916992A JPH0688890A JP H0688890 A JPH0688890 A JP H0688890A JP 4239169 A JP4239169 A JP 4239169A JP 23916992 A JP23916992 A JP 23916992A JP H0688890 A JPH0688890 A JP H0688890A
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- fuel assembly
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- 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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- Cooling, Air Intake And Gas Exhaust, And Fuel Tank Arrangements In Propulsion Units (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 経済的かつ実現性の高い耐食性の良い燃料集
合体を提供する。 【構成】 燃料集合体を組み立てる前に、チャンネルフ
ァスナにおけるキャップスクリューとガードの部分、チ
ャンネルボックスにチャンネルファスナが接触する部
分、チャンネルボックスに上部タイプレートが接触する
部分、上部タイプレートにチャンネルファスナがねじ止
めされる部分、上部タイプレートがチャンネルボックス
と接触する部分、及び上部タイプレートに上部端栓１４
が接触する部分のうちの少なくとも１箇所に、導電性及
び耐食性の良い金をメッキする。例えば、上部端栓１４
では、メッキ部分１６のようにメッキをする。
合体を提供する。 【構成】 燃料集合体を組み立てる前に、チャンネルフ
ァスナにおけるキャップスクリューとガードの部分、チ
ャンネルボックスにチャンネルファスナが接触する部
分、チャンネルボックスに上部タイプレートが接触する
部分、上部タイプレートにチャンネルファスナがねじ止
めされる部分、上部タイプレートがチャンネルボックス
と接触する部分、及び上部タイプレートに上部端栓１４
が接触する部分のうちの少なくとも１箇所に、導電性及
び耐食性の良い金をメッキする。例えば、上部端栓１４
では、メッキ部分１６のようにメッキをする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃料集合体に係り、特
に軽水冷却型原子炉内で用いられる燃料集合体及びその
製造方法に関するものである。
に軽水冷却型原子炉内で用いられる燃料集合体及びその
製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】まず、軽水炉型原子炉に使用される燃料
集合体を図面により説明する。図５は燃料集合体の説明
図、図６は燃料要素の説明図である。
集合体を図面により説明する。図５は燃料集合体の説明
図、図６は燃料要素の説明図である。
【０００３】図５に示すように、燃料集合体１７は、内
部に複数本の燃料要素１０を収納し、複数本の燃料要素
１０を、上部タイプレート７、下部タイプレート１８及
びスペーサ１９を用いて固定して構成した燃料バンドル
に、チャンネルファスナ１を用いてチャンネルボックス
５を取り付けた構成になっている。
部に複数本の燃料要素１０を収納し、複数本の燃料要素
１０を、上部タイプレート７、下部タイプレート１８及
びスペーサ１９を用いて固定して構成した燃料バンドル
に、チャンネルファスナ１を用いてチャンネルボックス
５を取り付けた構成になっている。
【０００４】燃料要素１０は、図６に示すように、被覆
管１１内に核燃料ペレット１２を積層充填し、その上部
にプレナムスプリング１３を配し、更に上下端を上部端
栓１４及び下部端栓１５で、それぞれ密封溶接した構成
になっている。
管１１内に核燃料ペレット１２を積層充填し、その上部
にプレナムスプリング１３を配し、更に上下端を上部端
栓１４及び下部端栓１５で、それぞれ密封溶接した構成
になっている。
【０００５】また、軽水炉型原子炉に使用される燃料集
合体１７の材料としては、ジルカロイ−２（Ｚｒ−１．
５ｗｔ％Ｓｎ−０．１５ｗｔ％Ｆｅ−０．１ｗｔ％Ｃｒ
−０．０５ｗｔ％Ｎｉ）やジルカロイ−４（Ｚｒ−１．
５ｗｔ％Ｓｎ−０．２ｗｔ％Ｆｅ−０．１ｗｔ％Ｃｒ）
などのジルコニウム基合金が採用されている。
合体１７の材料としては、ジルカロイ−２（Ｚｒ−１．
５ｗｔ％Ｓｎ−０．１５ｗｔ％Ｆｅ−０．１ｗｔ％Ｃｒ
−０．０５ｗｔ％Ｎｉ）やジルカロイ−４（Ｚｒ−１．
５ｗｔ％Ｓｎ−０．２ｗｔ％Ｆｅ−０．１ｗｔ％Ｃｒ）
などのジルコニウム基合金が採用されている。
【０００６】上記ジルコニウム基合金は、いずれも耐食
性に優れた合金であるが、原子炉内で長時間にわたり高
温高圧の水又は水蒸気にさらされるため、ある程度の腐
食を避けることができない。
性に優れた合金であるが、原子炉内で長時間にわたり高
温高圧の水又は水蒸気にさらされるため、ある程度の腐
食を避けることができない。
【０００７】したがって、上記腐食を低減する目的で、
被覆管製造時に熱処理を施して金属間化合物を粒界に選
択的に析出させる方法（特公昭６１−４５６９９号公
報）や、添加合金元素の改良による方法（特公昭６２−
３９２２０号公報）などが提案されている。
被覆管製造時に熱処理を施して金属間化合物を粒界に選
択的に析出させる方法（特公昭６１−４５６９９号公
報）や、添加合金元素の改良による方法（特公昭６２−
３９２２０号公報）などが提案されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記提案の実
用化には多大な費用と努力を要するのみなく、炉外実験
では一定の改善が見られても、炉中の放射線照射下では
期待した効果が現れない場合があり、経済的ないし技術
的課題が多く残されている。
用化には多大な費用と努力を要するのみなく、炉外実験
では一定の改善が見られても、炉中の放射線照射下では
期待した効果が現れない場合があり、経済的ないし技術
的課題が多く残されている。
【０００９】本発明は、経済的であり、実現性が高く、
かつ耐食性の良い燃料集合体を提供を可能とすることを
目的とするものである。
かつ耐食性の良い燃料集合体を提供を可能とすることを
目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的は、次のように
して達成することができる。
して達成することができる。
【００１１】（１）複数本の燃料要素を上部タイプレー
ト、下部タイプレート及びスペーサによって固定して構
成した燃料バンドルに、チャンネルファスナを用いてチ
ャンネルボックスを取り付けた燃料集合体において、燃
料要素の上部端栓、上部タイプレートの上部端栓との接
触部、上部タイプレートのチャンネルボックスとの接触
部、チャンネルファスナ、チャンネルボックスの上部タ
イプレートとの接触部、及びチャンネルボックスのチャ
ンネルファスナとの接触部のうち、少なくとも１箇所を
導電性の良い材料でメッキしてあること。
ト、下部タイプレート及びスペーサによって固定して構
成した燃料バンドルに、チャンネルファスナを用いてチ
ャンネルボックスを取り付けた燃料集合体において、燃
料要素の上部端栓、上部タイプレートの上部端栓との接
触部、上部タイプレートのチャンネルボックスとの接触
部、チャンネルファスナ、チャンネルボックスの上部タ
イプレートとの接触部、及びチャンネルボックスのチャ
ンネルファスナとの接触部のうち、少なくとも１箇所を
導電性の良い材料でメッキしてあること。
【００１２】（２）複数本の燃料要素を上部タイプレー
ト、下部タイプレート及びスペーサによって固定して構
成した燃料バンドルに、チャンネルファスナを用いてチ
ャンネルボックスを取り付ける燃料集合体の製造方法に
おいて、燃料要素の被覆管と前記チャンネルボックスと
の接触部、又は被覆管と前記チャンネルボックスのう
ち、長時間使用により酸化を生じる部分に、あらかじめ
導電性の良い材料を被覆しておくこと。
ト、下部タイプレート及びスペーサによって固定して構
成した燃料バンドルに、チャンネルファスナを用いてチ
ャンネルボックスを取り付ける燃料集合体の製造方法に
おいて、燃料要素の被覆管と前記チャンネルボックスと
の接触部、又は被覆管と前記チャンネルボックスのう
ち、長時間使用により酸化を生じる部分に、あらかじめ
導電性の良い材料を被覆しておくこと。
【００１３】
【作用】燃料集合体に用いられているジルコニウム基合
金の表面腐食は、電子の存在が重要な役割を持つことが
知られている。すなわち、腐食の第１段階は、ジルコニ
ウム基合金（Ｚｒ）とその酸化膜との界面でジルコニウ
ムが４価のジルコニウムイオンと４個の電子とに分かれ
ることで始まり、
金の表面腐食は、電子の存在が重要な役割を持つことが
知られている。すなわち、腐食の第１段階は、ジルコニ
ウム基合金（Ｚｒ）とその酸化膜との界面でジルコニウ
ムが４価のジルコニウムイオンと４個の電子とに分かれ
ることで始まり、
【００１４】
【化１】
【００１５】（１）式で生じたｅ~は、ＺｒＯ2膜を通
り、水蒸気とＺｒＯ2との界面に達する。このｅ~の供給
により、水蒸気中では、（２）式の水の分解、及び
（３）式の水素イオンの再結合が起こる。
り、水蒸気とＺｒＯ2との界面に達する。このｅ~の供給
により、水蒸気中では、（２）式の水の分解、及び
（３）式の水素イオンの再結合が起こる。
【００１６】
【化２】
【００１７】（２）式で形成されたＯ2~はＺｒＯ2膜を
拡散し、ＺｒＯ2膜とＺｒ界面において、（４）式の反
応によりＺｒＯ2を形成する。
拡散し、ＺｒＯ2膜とＺｒ界面において、（４）式の反
応によりＺｒＯ2を形成する。
【００１８】
【化３】
【００１９】燃料集合体のチャンネルボックスは、チャ
ンネルファスナ部分で上部タイプレートと接触し、更に
上部タイプレートは上部端栓を通じて被覆管と接触して
いるので、製造時のチャンネルボックスと被覆管の電位
は同じである。したがって、上記の理論に従えば、チャ
ンネルボックスと被覆管の腐食量はほぼ同じになるはず
である。
ンネルファスナ部分で上部タイプレートと接触し、更に
上部タイプレートは上部端栓を通じて被覆管と接触して
いるので、製造時のチャンネルボックスと被覆管の電位
は同じである。したがって、上記の理論に従えば、チャ
ンネルボックスと被覆管の腐食量はほぼ同じになるはず
である。
【００２０】しかし、使用後のチャンネルボックスと被
覆管の腐食量は異なる場合が多く、このことはチャンネ
ルボックスと被覆管との電位に相違があることを示唆し
ている。
覆管の腐食量は異なる場合が多く、このことはチャンネ
ルボックスと被覆管との電位に相違があることを示唆し
ている。
【００２１】これは、炉内で長時間使用するので、チャ
ンネルボックス、チャンネルファスナ、上部タイプレー
ト及び上部端栓の各表面の少なくとも１箇所が酸化し、
チャンネルボックスと被覆管との導電性が悪くなるため
であると考えられる。
ンネルボックス、チャンネルファスナ、上部タイプレー
ト及び上部端栓の各表面の少なくとも１箇所が酸化し、
チャンネルボックスと被覆管との導電性が悪くなるため
であると考えられる。
【００２２】本発明は、このような考察のもとに実験し
た結果得られたもので、上部端栓、上部タイプレートの
上部端栓との接触部、上部タイプレートのチャンネルボ
ックスとの接触部、チャンネルファスナ、チャンネルボ
ックスの上部タイプレートとの接触部、及びチャンネル
ボックスのチャンネルファスナとの接触部のうちの少な
くとも１箇所を、導電性及び耐食性の良い材料をメッキ
しておくので、炉内で使用している間もチャンネルボッ
クスと被覆管との電位を同一に保持することができ、チ
ャンネルボックス又は被覆管の急激な腐食の進行を防ぐ
ことが可能となる。
た結果得られたもので、上部端栓、上部タイプレートの
上部端栓との接触部、上部タイプレートのチャンネルボ
ックスとの接触部、チャンネルファスナ、チャンネルボ
ックスの上部タイプレートとの接触部、及びチャンネル
ボックスのチャンネルファスナとの接触部のうちの少な
くとも１箇所を、導電性及び耐食性の良い材料をメッキ
しておくので、炉内で使用している間もチャンネルボッ
クスと被覆管との電位を同一に保持することができ、チ
ャンネルボックス又は被覆管の急激な腐食の進行を防ぐ
ことが可能となる。
【００２３】
【実施例】以下、本発明の実施例を図１〜図４により説
明する。
明する。
【００２４】本発明の実施例では、燃料集合体を組み立
てる前に、下記の（１）〜（４）に記載の各箇所のうち
の少なくとも１箇所に、導電性及び耐食性の良い金をメ
ッキしておいた。すなわち、 （１）図１はチャンネルファスナの斜視図であり、図１
に示すように、チャンネルファスナ１はキャップスクリ
ュー２、ガード３及び板ばね４などにより構成されてい
るが、このうち、キャップスクリュー２及びガード３の
表面。
てる前に、下記の（１）〜（４）に記載の各箇所のうち
の少なくとも１箇所に、導電性及び耐食性の良い金をメ
ッキしておいた。すなわち、 （１）図１はチャンネルファスナの斜視図であり、図１
に示すように、チャンネルファスナ１はキャップスクリ
ュー２、ガード３及び板ばね４などにより構成されてい
るが、このうち、キャップスクリュー２及びガード３の
表面。
【００２５】（２）図２はチャンネルボックスの斜視図
であり、図２に示すように、チャンネルボックス５の隅
部に三角状の上面が形成されているが、チャンネルファ
スナ１と接触するその上面部分、すなわちチャンネルフ
ァスナ１が接触する部分６、及び上部タイプレート７と
接触する穴の側面。
であり、図２に示すように、チャンネルボックス５の隅
部に三角状の上面が形成されているが、チャンネルファ
スナ１と接触するその上面部分、すなわちチャンネルフ
ァスナ１が接触する部分６、及び上部タイプレート７と
接触する穴の側面。
【００２６】（３）図３の（ａ）は上部タイプレートの
正面図、図３の（ｂ）は上部タイプレートの下面図であ
り、それらの図に示すように、上部タイプレート７にチ
ャンネルファスナ１がねじ止めされる部分８、及び上部
タイプレート７に上部端栓１４が接触する部分９が設け
られているが、それらの両部分。もちろん、上部タイプ
レート７にチャンネルファスナ１がねじ止めされる部分
８のチャンネルボックス５が接触する部分まで含まれ
る。
正面図、図３の（ｂ）は上部タイプレートの下面図であ
り、それらの図に示すように、上部タイプレート７にチ
ャンネルファスナ１がねじ止めされる部分８、及び上部
タイプレート７に上部端栓１４が接触する部分９が設け
られているが、それらの両部分。もちろん、上部タイプ
レート７にチャンネルファスナ１がねじ止めされる部分
８のチャンネルボックス５が接触する部分まで含まれ
る。
【００２７】（４）図４は燃料要素の説明図であり、燃
料要素１０は、図４に示すように、被覆管１１、核燃料
ペレット１２、プレナムスプリング１３、上部端栓１４
及び下部端栓１５などにより構成されているが、このう
ち、メッキをするのは上部端栓１４であり、この場合
は、メッキ箇所をメッキ部分１６で示してある。
料要素１０は、図４に示すように、被覆管１１、核燃料
ペレット１２、プレナムスプリング１３、上部端栓１４
及び下部端栓１５などにより構成されているが、このう
ち、メッキをするのは上部端栓１４であり、この場合
は、メッキ箇所をメッキ部分１６で示してある。
【００２８】なお、本実施例ではメッキ材料に金を選ん
だが、メッキする材料を選択する場合、導電性と耐食性
とがジルカロイ−２やジルカロイ−４より優れていれば
良く、特に材料の種類は限定されない。
だが、メッキする材料を選択する場合、導電性と耐食性
とがジルカロイ−２やジルカロイ−４より優れていれば
良く、特に材料の種類は限定されない。
【００２９】また、メッキする部分は、条件によって
は、上記（１）〜（４）のすべてである必要はなく、例
えば、上記（１）、（２）、及び（３）のうちの上部タ
イプレート７にチャンネルファスナ１がねじ止めされる
部分８だけでも良く、更に上記（１）及び（２）だけで
良い。
は、上記（１）〜（４）のすべてである必要はなく、例
えば、上記（１）、（２）、及び（３）のうちの上部タ
イプレート７にチャンネルファスナ１がねじ止めされる
部分８だけでも良く、更に上記（１）及び（２）だけで
良い。
【００３０】
【発明の効果】本発明によれば、炉内で使用中の燃料集
合体におけるチャンネルボックスと被覆管との電位を同
一に保持することが可能となり、チャンネルボックス又
は被覆管の急激な腐食の進行を防止することができる。
合体におけるチャンネルボックスと被覆管との電位を同
一に保持することが可能となり、チャンネルボックス又
は被覆管の急激な腐食の進行を防止することができる。
【図１】本発明の燃料集合体の一実施例の斜視図であ
る。
る。
【図２】同じく他の実施例の斜視図である。
【図３】同じく他の実施例の説明図である。
【図４】本発明の上部端栓にメッキした燃料要素の説明
図である。
図である。
【図５】燃料集合体の説明図である。
【図６】燃料要素の説明図である。
１…チャンネルファスナ、２…キャップスクリュー、３
…ガード、４…板ばね、５…チャンネルボックス、６…
チャンネルボックス５にチャンネルファスナ１が接触す
る部分、７…上部タイプレート、８…上部タイプレート
７にチャンネルファスナ１がねじ止めされる部分、９…
上部タイプレート７に上部端栓１４が接触する部分、１
０…燃料要素、１１…被覆管、１２…核燃料ペレット、
１３…プレナムスプリング、１４…上部端栓、１５…下
部端栓、１６…メッキ部分、１７…燃料集合体、１８…
下部タイプレート、１９…スペーサ。
…ガード、４…板ばね、５…チャンネルボックス、６…
チャンネルボックス５にチャンネルファスナ１が接触す
る部分、７…上部タイプレート、８…上部タイプレート
７にチャンネルファスナ１がねじ止めされる部分、９…
上部タイプレート７に上部端栓１４が接触する部分、１
０…燃料要素、１１…被覆管、１２…核燃料ペレット、
１３…プレナムスプリング、１４…上部端栓、１５…下
部端栓、１６…メッキ部分、１７…燃料集合体、１８…
下部タイプレート、１９…スペーサ。
Claims (2)
- 【請求項１】 複数本の燃料要素を上部タイプレート、
下部タイプレート及びスペーサによって固定して構成し
た燃料バンドルに、チャンネルファスナを用いてチャン
ネルボックスを取り付けた燃料集合体において、前記燃
料要素の上部端栓、前記上部タイプレートの前記上部端
栓との接触部、前記上部タイプレートの前記チャンネル
ボックスとの接触部、前記チャンネルファスナ、前記チ
ャンネルボックスの前記上部タイプレートとの接触部、
及び前記チャンネルボックスの前記チャンネルファスナ
との接触部のうち、少なくとも１箇所を導電性の良い材
料でメッキしてあることを特徴とする燃料集合体。 - 【請求項２】 複数本の燃料要素を上部タイプレート、
下部タイプレート及びスペーサによって固定して構成し
た燃料バンドルに、チャンネルファスナを用いてチャン
ネルボックスを取り付ける燃料集合体の製造方法におい
て、前記燃料要素の被覆管と前記チャンネルボックスと
の接触部、又は前記被覆管と前記チャンネルボックスの
うち、長時間使用により酸化を生じる部分に、あらかじ
め導電性の良い材料を被覆しておくことを特徴とする燃
料集合体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4239169A JPH0688890A (ja) | 1992-09-08 | 1992-09-08 | 燃料集合体及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4239169A JPH0688890A (ja) | 1992-09-08 | 1992-09-08 | 燃料集合体及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0688890A true JPH0688890A (ja) | 1994-03-29 |
Family
ID=17040760
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4239169A Pending JPH0688890A (ja) | 1992-09-08 | 1992-09-08 | 燃料集合体及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0688890A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006068144A1 (ja) * | 2004-12-21 | 2006-06-29 | The Tokyo Electric Power Company, Incorporated | チャンネルファスナ |
| KR20200095466A (ko) * | 2017-10-19 | 2020-08-10 | 제너럴 아토믹스 | 가압 세라믹 구조물의 접합 및 밀봉 |
-
1992
- 1992-09-08 JP JP4239169A patent/JPH0688890A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006068144A1 (ja) * | 2004-12-21 | 2006-06-29 | The Tokyo Electric Power Company, Incorporated | チャンネルファスナ |
| KR20200095466A (ko) * | 2017-10-19 | 2020-08-10 | 제너럴 아토믹스 | 가압 세라믹 구조물의 접합 및 밀봉 |
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