JPH076019B2 - 耐食性のすぐれた原子炉燃料被覆管用Ｚｒ合金 - Google Patents
耐食性のすぐれた原子炉燃料被覆管用Ｚｒ合金Info
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- JPH076019B2 JPH076019B2 JP61178442A JP17844286A JPH076019B2 JP H076019 B2 JPH076019 B2 JP H076019B2 JP 61178442 A JP61178442 A JP 61178442A JP 17844286 A JP17844286 A JP 17844286A JP H076019 B2 JPH076019 B2 JP H076019B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C16/00—Alloys based on zirconium
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
- G21C3/02—Fuel elements
- G21C3/04—Constructional details
- G21C3/06—Casings; Jackets
- G21C3/07—Casings; Jackets characterised by their material, e.g. alloys
-
- 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
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- Heat Treatment Of Nonferrous Metals Or Alloys (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、特に高温高圧水や高温高圧水蒸気にさらさ
れる原子炉燃料被覆管の製造に用いた場合にすぐれた耐
食性を示すZr合金に関するものである。
れる原子炉燃料被覆管の製造に用いた場合にすぐれた耐
食性を示すZr合金に関するものである。
従来、一般に、原子力発電プラントの原子炉に加圧水型
（PWR）のものがあり、かつこの原子炉の燃料被覆管に
はZr合金が用いられ、このZr合金としては、重量％で
（以下％は重量％を示す）、 Sn:1.2〜1.7％、 Fe:0.18〜0.24％、 Cr:0.07〜0.13％、 を含有し、残りがZrと不可避不純物からなる組成をもつ
たジルカロイー４が使用されていることはよく知られる
ところである。
（PWR）のものがあり、かつこの原子炉の燃料被覆管に
はZr合金が用いられ、このZr合金としては、重量％で
（以下％は重量％を示す）、 Sn:1.2〜1.7％、 Fe:0.18〜0.24％、 Cr:0.07〜0.13％、 を含有し、残りがZrと不可避不純物からなる組成をもつ
たジルカロイー４が使用されていることはよく知られる
ところである。
一方、近年、原子力発電プラントの経済性向上のための
燃料の高燃焼度化に伴つて、燃料被覆管の炉内滞在時間
が長期化の方向にあるが、上記の従来Zr合金製燃料被覆
管では、耐食性が十分でないことに原因して、これに対
応することができないのが現状である。
燃料の高燃焼度化に伴つて、燃料被覆管の炉内滞在時間
が長期化の方向にあるが、上記の従来Zr合金製燃料被覆
管では、耐食性が十分でないことに原因して、これに対
応することができないのが現状である。
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、原子炉
の燃料被覆管として用いた場合に、よりすぐれた耐食性
を示すZr合金を開発すべく、特に上記の従来Zr合金に着
目し研究を行なつた結果、これに合金成分としてTaを含
有させ、さらに必要に応じてNbを含有させると、一段と
耐食性が向上するようになつて、原子炉の燃料被覆管と
して、長期に亘る使用が可能となるという知見を得たの
である。
の燃料被覆管として用いた場合に、よりすぐれた耐食性
を示すZr合金を開発すべく、特に上記の従来Zr合金に着
目し研究を行なつた結果、これに合金成分としてTaを含
有させ、さらに必要に応じてNbを含有させると、一段と
耐食性が向上するようになつて、原子炉の燃料被覆管と
して、長期に亘る使用が可能となるという知見を得たの
である。
したがつて、この発明は、上記知見にもとづいてなされ
たものであつて、 Sn:0.2〜1.7％、 Fe:0.18〜0.24％、 Cr:0.07〜0.13％、 Ta:0.01〜0.1％、 を含有し、さらに必要に応じて、 Nb:0.05〜１％、 を含有し、残りがZrと不可避不純物からなる組成を有す
る原子炉燃料被覆用Zr合金に特徴を有するものである。
たものであつて、 Sn:0.2〜1.7％、 Fe:0.18〜0.24％、 Cr:0.07〜0.13％、 Ta:0.01〜0.1％、 を含有し、さらに必要に応じて、 Nb:0.05〜１％、 を含有し、残りがZrと不可避不純物からなる組成を有す
る原子炉燃料被覆用Zr合金に特徴を有するものである。
なお、この発明のZr合金において、Sn,Fe,およびCr成分
は、共存した状態で耐食性を向上させる作用があり、し
たがつて、これらの３成分のうちのいずれの成分の含有
量でも上記の下限値より少ない含有量になると、所望の
すぐれた耐食性を確保することができないものであり、
一方上記の３成分のうちのいずれかの成分でも上記の上
限値を越えた含有量になると、再び耐食性が低下するよ
うになることから、これらの成分の含有量を、それぞれ
Sn:0.2〜1.7％、Fe:0.18〜0.24％、Cr:0.07〜0.13％と
定めた。
は、共存した状態で耐食性を向上させる作用があり、し
たがつて、これらの３成分のうちのいずれの成分の含有
量でも上記の下限値より少ない含有量になると、所望の
すぐれた耐食性を確保することができないものであり、
一方上記の３成分のうちのいずれかの成分でも上記の上
限値を越えた含有量になると、再び耐食性が低下するよ
うになることから、これらの成分の含有量を、それぞれ
Sn:0.2〜1.7％、Fe:0.18〜0.24％、Cr:0.07〜0.13％と
定めた。
また、Ta成分には、合金の耐食性を向上させる作用があ
るが、その含有量が0.01％未満では、所望の耐食性向上
効果が得られず、一方その含有量が0.1％を越えると中
性子吸収作用が増大するようになって、核反応が阻害さ
れるようになることから、その含有量を0.01〜0.1％と
定めた。
るが、その含有量が0.01％未満では、所望の耐食性向上
効果が得られず、一方その含有量が0.1％を越えると中
性子吸収作用が増大するようになって、核反応が阻害さ
れるようになることから、その含有量を0.01〜0.1％と
定めた。
さらに、Nb成分には、Ta成分との共存において、さらに
一段と耐食性を向上させる作用があるので、必要に応じ
て含有されるが、その含有量が0.05％未満では所望の耐
食性向上効果が得られず、一方その含有量が１％を越え
ると、Ta成分と同様に中性子吸収作用が増大するように
なるほか、合金中の析出物の量が多くなって、加工性が
劣化するようになることから、その含有量を0.05〜１％
と定めた。
一段と耐食性を向上させる作用があるので、必要に応じ
て含有されるが、その含有量が0.05％未満では所望の耐
食性向上効果が得られず、一方その含有量が１％を越え
ると、Ta成分と同様に中性子吸収作用が増大するように
なるほか、合金中の析出物の量が多くなって、加工性が
劣化するようになることから、その含有量を0.05〜１％
と定めた。
つぎに、この発明のZr合金を実施例により具体的に説明
する。
する。
原料として、99.8％以上の純度を有するZrスポンジ、い
ずれも99.9％の純度を有するSn粉末、Fe粉末、Cr粉末、
Ta粉末、およびNb粉末をそれぞれ用意し、これら原料を
それぞれ所定の配合組成に配合し、混合した後、圧粉体
にプレス成形し、この圧粉体をアーク炉にて溶解してボ
タン材とし、ついでこれに温度:600℃、圧下率:50％の
条件で熱間鍛造を旋した後、温度:1080℃に加熱後水焼
入れの処理を施し、ついで塩浴酸洗を行なつた状態で、
圧延率:50％にて冷間圧延を施し、さらに温度:630℃に
２時間保持の条件で再結晶焼鈍を行なつた後、再び圧下
率:50％にて冷間圧延を施し、引続いて温度:450℃に２
時間保持の条件で歪取り焼鈍を行ない、最終的に酸洗お
よび研磨を施すことによつて、第１表に示される成分組
成を有し、かつ幅:20mm×長さ:40mm×厚さ:0.5mmの寸法
をもつた本発明Zr合金１〜12および比較Zr合金１〜７か
らなる試験片をそれぞれ製造した。
ずれも99.9％の純度を有するSn粉末、Fe粉末、Cr粉末、
Ta粉末、およびNb粉末をそれぞれ用意し、これら原料を
それぞれ所定の配合組成に配合し、混合した後、圧粉体
にプレス成形し、この圧粉体をアーク炉にて溶解してボ
タン材とし、ついでこれに温度:600℃、圧下率:50％の
条件で熱間鍛造を旋した後、温度:1080℃に加熱後水焼
入れの処理を施し、ついで塩浴酸洗を行なつた状態で、
圧延率:50％にて冷間圧延を施し、さらに温度:630℃に
２時間保持の条件で再結晶焼鈍を行なつた後、再び圧下
率:50％にて冷間圧延を施し、引続いて温度:450℃に２
時間保持の条件で歪取り焼鈍を行ない、最終的に酸洗お
よび研磨を施すことによつて、第１表に示される成分組
成を有し、かつ幅:20mm×長さ:40mm×厚さ:0.5mmの寸法
をもつた本発明Zr合金１〜12および比較Zr合金１〜７か
らなる試験片をそれぞれ製造した。
なお、比較Zr合金１〜７は、いずれも構成成分のうちの
いずれかの成分含有量（第１表に※印を 付す）がこの発明の範囲から外れた組成をもつものであ
る。
いずれかの成分含有量（第１表に※印を 付す）がこの発明の範囲から外れた組成をもつものであ
る。
ついで、この結果得られた本発明Zr合金１〜12および比
較Zr合金１〜７の試験片を用い、通常用いられている静
置式オートクレーブ装置で、水蒸気中、温度:450℃、圧
力:105kg/cm2の条件で炉外腐食試験を行ない、720時間
の試験後の腐食増量を測定した。これらの測定結果を第
１表に示した。
較Zr合金１〜７の試験片を用い、通常用いられている静
置式オートクレーブ装置で、水蒸気中、温度:450℃、圧
力:105kg/cm2の条件で炉外腐食試験を行ない、720時間
の試験後の腐食増量を測定した。これらの測定結果を第
１表に示した。
第１表に示される結果から、本発明Zr合金１〜12は、い
ずれもすぐれた耐食性を示すのに対して、比較Zr合金１
〜７に見られるように、構成成分のうちのいずれかの成
分含有量でもこの発明の範囲から外れると、耐食性が低
下するようになることが明らかである。
ずれもすぐれた耐食性を示すのに対して、比較Zr合金１
〜７に見られるように、構成成分のうちのいずれかの成
分含有量でもこの発明の範囲から外れると、耐食性が低
下するようになることが明らかである。
上述のように、この発明のZr合金は、特に原子炉の燃料
被覆管がさらされる条件下ですぐれた耐食性を示すの
で、これを実用に供した場合には著しく長期に亘つての
使用が可能となるなど工業上有用な特性を有するのであ
る。
被覆管がさらされる条件下ですぐれた耐食性を示すの
で、これを実用に供した場合には著しく長期に亘つての
使用が可能となるなど工業上有用な特性を有するのであ
る。
Claims (2)
- 【請求項１】Sn:0.2〜1.7％、 Fe:0.18〜0.24％、 Cr:0.07〜0.13％、 Ta:0.01〜0.1％、 を含有し、残りがZrと不可避不純物からなる組成（以上
重量％）を有することを特徴とする耐食性のすぐれた原
子炉燃料被覆管用Zr合金。 - 【請求項２】Sn:0.2〜1.7％、 Fe:0.18〜0.24％、 Cr:0.07〜0.13％、 Ta:0.01〜0.1％、 を含有し、さらに、 Nb:0.05〜１％、 を含有し、残りがZrと不可避不純物からなる組成（以上
重量％）を有することを特徴とする耐食性のすぐれた原
子炉燃料被覆管用Zr合金。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61178442A JPH076019B2 (ja) | 1986-07-29 | 1986-07-29 | 耐食性のすぐれた原子炉燃料被覆管用Ｚｒ合金 |
| FR878710700A FR2602369B1 (fr) | 1986-07-29 | 1987-07-28 | Alliage de zirconium a haute resistance a la corrosion pour emploi comme matiere de revetement d'elements combustibles pour reacteur nucleaire |
| US07/536,075 US5196163A (en) | 1986-07-29 | 1990-06-11 | Highly corrosion-resistant zirconium alloy for use as nuclear reactor fuel cladding material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61178442A JPH076019B2 (ja) | 1986-07-29 | 1986-07-29 | 耐食性のすぐれた原子炉燃料被覆管用Ｚｒ合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6335751A JPS6335751A (ja) | 1988-02-16 |
| JPH076019B2 true JPH076019B2 (ja) | 1995-01-25 |
Family
ID=16048592
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61178442A Expired - Lifetime JPH076019B2 (ja) | 1986-07-29 | 1986-07-29 | 耐食性のすぐれた原子炉燃料被覆管用Ｚｒ合金 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH076019B2 (ja) |
| FR (1) | FR2602369B1 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2626291B1 (fr) * | 1988-01-22 | 1991-05-03 | Mitsubishi Metal Corp | Alliage a base de zirconium a utiliser comme assemblage pour combustible dans un reacteur nucleaire |
| JPH11194189A (ja) * | 1997-10-13 | 1999-07-21 | Mitsubishi Materials Corp | 耐食性およびクリープ特性にすぐれた原子炉燃料被覆管用Ｚｒ合金管の製造方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1207096B (de) * | 1961-03-23 | 1965-12-16 | Euratom | Verfahren zur Verbesserung der Korrosionsbestaendigkeit von Zirkoniumlegierungen |
| DE1241998B (de) * | 1961-12-27 | 1967-06-08 | Siemens Ag | Zirkoniumlegierung |
| FR1408152A (fr) * | 1963-03-19 | 1965-08-13 | Siemens Ag | Alliage à base de zirconium |
-
1986
- 1986-07-29 JP JP61178442A patent/JPH076019B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1987
- 1987-07-28 FR FR878710700A patent/FR2602369B1/fr not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6335751A (ja) | 1988-02-16 |
| FR2602369B1 (fr) | 1989-05-19 |
| FR2602369A1 (fr) | 1988-02-05 |
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