JPH0790521A - 亀裂成長抵抗性に優れたジルカロイ管 - Google Patents
亀裂成長抵抗性に優れたジルカロイ管Info
- Publication number
- JPH0790521A JPH0790521A JP6081200A JP8120094A JPH0790521A JP H0790521 A JPH0790521 A JP H0790521A JP 6081200 A JP6081200 A JP 6081200A JP 8120094 A JP8120094 A JP 8120094A JP H0790521 A JPH0790521 A JP H0790521A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- zirconium alloy
- precipitates
- tube
- cladding
- alloy cladding
- 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.)
- Granted
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/16—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of other metals or alloys based thereon
- C22F1/18—High-melting or refractory metals or alloys based thereon
- C22F1/186—High-melting or refractory metals or alloys based thereon of zirconium or alloys based thereon
-
- 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
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
-
- 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
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S376/00—Induced nuclear reactions: processes, systems, and elements
- Y10S376/90—Particular material or material shapes for fission reactors
-
- 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
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
- Y10T428/12014—All metal or with adjacent metals having metal particles
- Y10T428/12028—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, etc.]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
- Chemically Coating (AREA)
- Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 軸方向の亀裂成長、亀裂の発生および腐食に
対して抵抗性を有する被覆管。 【構成】 微細な析出物を含有する外部領域と粗大な析
出物を含有する内部領域とから成るジルカロイ製被覆管
が提供される。外部領域は被覆管の肉厚の約１０％を占
めており、また内部領域は被覆管の肉厚の約９０％を占
めている。かかるジルカロイ製被覆管は亀裂成長抵抗性
を示す共に、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）内において耐食
性を示す。また、常法に従って被覆管の内面上にジルコ
ニウム製またはジルコニウム合金製のライナを配置する
ことにより、ペレットと被覆管との相互作用によって引
起こされる損傷に対する抵抗性を得ることもできる。
対して抵抗性を有する被覆管。 【構成】 微細な析出物を含有する外部領域と粗大な析
出物を含有する内部領域とから成るジルカロイ製被覆管
が提供される。外部領域は被覆管の肉厚の約１０％を占
めており、また内部領域は被覆管の肉厚の約９０％を占
めている。かかるジルカロイ製被覆管は亀裂成長抵抗性
を示す共に、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）内において耐食
性を示す。また、常法に従って被覆管の内面上にジルコ
ニウム製またはジルコニウム合金製のライナを配置する
ことにより、ペレットと被覆管との相互作用によって引
起こされる損傷に対する抵抗性を得ることもできる。
Description
【０００１】本発明は、燃料要素において使用するため
のジルカロイ製被覆管に関するものである。更に詳しく
言えば、本発明は軸方向における亀裂成長抵抗性の向上
した被覆管に関する。
のジルカロイ製被覆管に関するものである。更に詳しく
言えば、本発明は軸方向における亀裂成長抵抗性の向上
した被覆管に関する。
【０００２】
【発明の背景】原子炉用の核燃料は、減速材／冷却材系
からの隔離のため、密封された被覆管内に収容されてい
る。本明細書中において使用される「被覆管」という用
語は、ジルコニウム基材に少なくとも１種の金属を添加
して成るジルコニウム合金製の管を意味する。また、本
明細書中において使用される「析出物」という用語は、
ジルコニウム合金母材中に独立した相を生成するような
被覆管中の添加金属を意味する。これらの析出物は金属
間化合物を生成することもあれば生成しないこともあ
る。通例、これらの析出物は（粒度は様々に変化するも
のの）母材中に一様に分布している。更にまた、いわゆ
る微細な析出物（すなわち、０．１ミクロン未満の析出
物）は一様な分布状態を成すこともあれば、あるいはい
わゆる二次元配列状態（すなわち、析出物がジルコニウ
ム合金の外面付近においてシート状の層を成して分布し
ている状態）を成すこともある。
からの隔離のため、密封された被覆管内に収容されてい
る。本明細書中において使用される「被覆管」という用
語は、ジルコニウム基材に少なくとも１種の金属を添加
して成るジルコニウム合金製の管を意味する。また、本
明細書中において使用される「析出物」という用語は、
ジルコニウム合金母材中に独立した相を生成するような
被覆管中の添加金属を意味する。これらの析出物は金属
間化合物を生成することもあれば生成しないこともあ
る。通例、これらの析出物は（粒度は様々に変化するも
のの）母材中に一様に分布している。更にまた、いわゆ
る微細な析出物（すなわち、０．１ミクロン未満の析出
物）は一様な分布状態を成すこともあれば、あるいはい
わゆる二次元配列状態（すなわち、析出物がジルコニウ
ム合金の外面付近においてシート状の層を成して分布し
ている状態）を成すこともある。
【０００３】被覆管は０．０３０インチ程度の公称厚さ
を有する管から成っていて、その内部には通例ペレット
状の核燃料が収容されている。これらのペレットは、１
６０インチ程度の長さを有する被覆管のほぼ全長にわた
り、互いに接触しながら堆積されている。被覆管にはま
た、燃料ペレットを中心に配置するためのばねおよび核
分裂生成ガスを吸収するためのいわゆる「ゲッタ」が設
けられているのが通例である。最後に、核分裂反応から
生じるガスの消散を最適化するために燃料棒の内部が各
種のガスで加圧され、次いで燃料棒の両端が封止され
る。
を有する管から成っていて、その内部には通例ペレット
状の核燃料が収容されている。これらのペレットは、１
６０インチ程度の長さを有する被覆管のほぼ全長にわた
り、互いに接触しながら堆積されている。被覆管にはま
た、燃料ペレットを中心に配置するためのばねおよび核
分裂生成ガスを吸収するためのいわゆる「ゲッタ」が設
けられているのが通例である。最後に、核分裂反応から
生じるガスの消散を最適化するために燃料棒の内部が各
種のガスで加圧され、次いで燃料棒の両端が封止され
る。
【０００４】通常の情況下では、ジルコニウムおよびそ
れの合金は優れた核燃料被覆材である。なぜなら、それ
らは小さい中性子吸収断面積を有すると共に、約３９８
℃より低い温度（すなわち、運転中の原子炉の炉心温度
以下の温度）においては脱イオン水または蒸気の存在下
で優れた強度、延性、安定性および非反応性を示すから
である。「ジルカロイ」は、広く使用されている一群の
耐食性ジルコニウム合金被覆材の名称である。かかるジ
ルカロイは９８〜９９重量％のジルコニウムから成って
いて、残部はスズ、鉄、クロムおよびニッケルである。
「ジルカロイ−２」および「ジルカロイ−４」は、被覆
目的のために使用されている２種のジルコニウム基合金
である。（なお、ジルカロイ−４からはニッケルが省か
れている。）被覆管の腐食は、沸騰水型原子炉（ＢＷ
Ｒ）および加圧水型原子炉（ＰＷＲ）のいずれにおいて
も起こり得る問題である。たとえばＰＷＲにおいては、
水は沸騰しない（ただし、最新のＰＷＲにおいては一部
の燃料棒の上端において僅かに沸騰が起こることがあ
る）。酸素レベルは比較的低くて、約２０ｐｐｂであ
る。注入された水素が約２００ｐｐｂの濃度で水減速材
中に存在しており、それによって酸素レベルが抑制され
る。水圧は２０００ｐｓｉ程度であり、また温度は原子
炉の運転状態に応じて３００〜３８０℃の範囲内にあ
る。
れの合金は優れた核燃料被覆材である。なぜなら、それ
らは小さい中性子吸収断面積を有すると共に、約３９８
℃より低い温度（すなわち、運転中の原子炉の炉心温度
以下の温度）においては脱イオン水または蒸気の存在下
で優れた強度、延性、安定性および非反応性を示すから
である。「ジルカロイ」は、広く使用されている一群の
耐食性ジルコニウム合金被覆材の名称である。かかるジ
ルカロイは９８〜９９重量％のジルコニウムから成って
いて、残部はスズ、鉄、クロムおよびニッケルである。
「ジルカロイ−２」および「ジルカロイ−４」は、被覆
目的のために使用されている２種のジルコニウム基合金
である。（なお、ジルカロイ−４からはニッケルが省か
れている。）被覆管の腐食は、沸騰水型原子炉（ＢＷ
Ｒ）および加圧水型原子炉（ＰＷＲ）のいずれにおいて
も起こり得る問題である。たとえばＰＷＲにおいては、
水は沸騰しない（ただし、最新のＰＷＲにおいては一部
の燃料棒の上端において僅かに沸騰が起こることがあ
る）。酸素レベルは比較的低くて、約２０ｐｐｂであ
る。注入された水素が約２００ｐｐｂの濃度で水減速材
中に存在しており、それによって酸素レベルが抑制され
る。水圧は２０００ｐｓｉ程度であり、また温度は原子
炉の運転状態に応じて３００〜３８０℃の範囲内にあ
る。
【０００５】ＰＷＲ用被覆管における腐食は一様なもの
であるが、それはジルカロイ被覆材中における析出物の
粒度に関係する。小さい析出物は一様腐食現象を実際に
促進することが判明している。それ故、ＰＷＲ用のジル
カロイ製被覆管においては析出物の粒度が比較的大きい
ことが好ましい。ＰＷＲ内の放射線環境においては、照
射に伴って析出物が溶解して小さくなる。一様腐食現象
の促進を回避するため、ＰＷＲ用被覆管における析出物
は一様に大きい初期粒度（すなわち、０．２ミクロン以
上の粒度）を有している。その結果、小さい粒度の析出
物の生成が減速され、従って小さい粒度の析出物に関し
て起こるより急速な一様腐食が抑制されるのである。
であるが、それはジルカロイ被覆材中における析出物の
粒度に関係する。小さい析出物は一様腐食現象を実際に
促進することが判明している。それ故、ＰＷＲ用のジル
カロイ製被覆管においては析出物の粒度が比較的大きい
ことが好ましい。ＰＷＲ内の放射線環境においては、照
射に伴って析出物が溶解して小さくなる。一様腐食現象
の促進を回避するため、ＰＷＲ用被覆管における析出物
は一様に大きい初期粒度（すなわち、０．２ミクロン以
上の粒度）を有している。その結果、小さい粒度の析出
物の生成が減速され、従って小さい粒度の析出物に関し
て起こるより急速な一様腐食が抑制されるのである。
【０００６】ＢＷＲ環境においては、水は沸騰する。酸
素レベルは比較的高くて、約２００ｐｐｂである。原子
炉の構造部品の安定性を得るために水素が注入されるこ
とがあるが、この水素は沸騰の一部として効果的に除去
され、そして水減速材中には２０ｐｐｂ程度の濃度で存
在している。水圧は１０００ｐｓｉ程度であり、また温
度は本質的に圧力の関数であるが、大体は原子炉の全て
の運転速度にわたって一定（２８８℃）である。
素レベルは比較的高くて、約２００ｐｐｂである。原子
炉の構造部品の安定性を得るために水素が注入されるこ
とがあるが、この水素は沸騰の一部として効果的に除去
され、そして水減速材中には２０ｐｐｂ程度の濃度で存
在している。水圧は１０００ｐｓｉ程度であり、また温
度は本質的に圧力の関数であるが、大体は原子炉の全て
の運転速度にわたって一定（２８８℃）である。
【０００７】ＢＷＲ用のジルカロイ製被覆管上に起こる
腐食は、結節状（またはいぼ状）の腐食である。また、
一様腐食も起こるが、通常の場合はそれほど顕著でな
い。更にまた、被覆管の水接触面上には無機物および粒
子の沈着も起こる。このような腐食および沈着に由来す
る生成物は、被覆管の水接触面上においてかなりの厚さ
に達することがある。
腐食は、結節状（またはいぼ状）の腐食である。また、
一様腐食も起こるが、通常の場合はそれほど顕著でな
い。更にまた、被覆管の水接触面上には無機物および粒
子の沈着も起こる。このような腐食および沈着に由来す
る生成物は、被覆管の水接触面上においてかなりの厚さ
に達することがある。
【０００８】結節状腐食は本質的に悪いものではない。
しかしながら、原子炉内における燃料が長い寿命期間
（たとえば、４０メガワット日／トンを越える使用期
間）を有する場合には、結節状腐食が高密度化する。か
かる結節状腐食が高密度化し、かつその他の粒子（たと
えば、銅イオン）と共に作用した場合には、それが被覆
管を局部的に貫通することがある。
しかしながら、原子炉内における燃料が長い寿命期間
（たとえば、４０メガワット日／トンを越える使用期
間）を有する場合には、結節状腐食が高密度化する。か
かる結節状腐食が高密度化し、かつその他の粒子（たと
えば、銅イオン）と共に作用した場合には、それが被覆
管を局部的に貫通することがある。
【０００９】小さい析出物は結節状腐食を実際に抑制す
ることが判明している。それ故、結節の形成を防止する
ためには、（０．１ミクロン以下の）小さい析出物を得
ることが望ましい。先行技術に従えば、コイルによる加
熱を用いて被覆管の水接触面を外部から処理することに
より、微細な析出物を含有する外面を形成し得ることが
知られている。この点に関しては、エデンス(Eddens)等
の米国特許第４５７６６５４号明細書を参照されたい。
ることが判明している。それ故、結節の形成を防止する
ためには、（０．１ミクロン以下の）小さい析出物を得
ることが望ましい。先行技術に従えば、コイルによる加
熱を用いて被覆管の水接触面を外部から処理することに
より、微細な析出物を含有する外面を形成し得ることが
知られている。この点に関しては、エデンス(Eddens)等
の米国特許第４５７６６５４号明細書を参照されたい。
【００１０】ＢＷＲ内の放射線環境においては、放射線
照射に伴って析出物が溶解して小さくなる。結節状腐食
はかかる小さい析出物によって抑制されると共に、溶解
過程によって溶解状態になった合金元素によっても抑制
される。ジルコニウム合金に関しては様々な焼なまし操
作が使用されてきたが、それらは温度範囲の点から見て
次のように要約することができる。低温側から始めれ
ば、通例は金属の加工によって約７０％の断面減少率を
達成した後、４８０℃より高い温度下における焼なまし
によって応力除去が行われる。約５７６℃における焼な
ましは応力除去をもたらすばかりでなく、金属の再結晶
をも開始させる。かかる焼なましにおいては、材料の延
性が最大になる。最後に、５７６℃より実質的に高い温
度下における焼なましは結晶の成長をもたらし、それに
よって一般に金属は軟化する。
照射に伴って析出物が溶解して小さくなる。結節状腐食
はかかる小さい析出物によって抑制されると共に、溶解
過程によって溶解状態になった合金元素によっても抑制
される。ジルコニウム合金に関しては様々な焼なまし操
作が使用されてきたが、それらは温度範囲の点から見て
次のように要約することができる。低温側から始めれ
ば、通例は金属の加工によって約７０％の断面減少率を
達成した後、４８０℃より高い温度下における焼なまし
によって応力除去が行われる。約５７６℃における焼な
ましは応力除去をもたらすばかりでなく、金属の再結晶
をも開始させる。かかる焼なましにおいては、材料の延
性が最大になる。最後に、５７６℃より実質的に高い温
度下における焼なましは結晶の成長をもたらし、それに
よって一般に金属は軟化する。
【００１１】先行技術においては、ＰＷＲ用被覆管の熱
処理は（毎秒５°より遅い速度の）緩徐な冷却を伴う高
温焼なましによって大きい粒度の析出物を保存する操作
を含んでいた。逆に、ＢＷＲ用被覆管の熱処理は（毎秒
５°より早い速度の）急速な冷却を伴う低温焼なましに
よって小さい粒度の析出物を生成させる操作を含んでい
た。
処理は（毎秒５°より遅い速度の）緩徐な冷却を伴う高
温焼なましによって大きい粒度の析出物を保存する操作
を含んでいた。逆に、ＢＷＲ用被覆管の熱処理は（毎秒
５°より早い速度の）急速な冷却を伴う低温焼なましに
よって小さい粒度の析出物を生成させる操作を含んでい
た。
【００１２】ジルカロイ製被覆管の耐食性は、ジルカロ
イ母材中に一様に分布した小さい析出物粒子を生成させ
ることによって改善されてきた。ジルカロイ母材中に存
在する鉄、クロムおよびニッケル成分の一部は、母材と
異なる化学組成を有する不溶性の結晶質析出物を生成す
る。一般に、かかる析出物は化学式Ｚｒ（Ｆｅ，Ｃｒ）
2 およびＺｒ2 （Ｆｅ，Ｎｉ）によって表わされる。通
例、かかる耐食性合金中において使用される析出物は約
０．１ミクロン未満の平均粒径を有している。
イ母材中に一様に分布した小さい析出物粒子を生成させ
ることによって改善されてきた。ジルカロイ母材中に存
在する鉄、クロムおよびニッケル成分の一部は、母材と
異なる化学組成を有する不溶性の結晶質析出物を生成す
る。一般に、かかる析出物は化学式Ｚｒ（Ｆｅ，Ｃｒ）
2 およびＺｒ2 （Ｆｅ，Ｎｉ）によって表わされる。通
例、かかる耐食性合金中において使用される析出物は約
０．１ミクロン未満の平均粒径を有している。
【００１３】腐食および亀裂はいずれも被覆管に損傷を
もたらすことがあるが、それらは基本的に相異なる現象
である。亀裂は被覆管壁の機械的な破断または破裂であ
るのに対し、腐食は被覆管の金属が電気化学的に酸化物
またはその他の非金属化合物に転化することである。亀
裂の発生は、機械的応力および腐食をはじめとする様々
な原因によって引起こされることがある。たとえ亀裂が
発生しても、それが小さな区域内に限定されている限り
はほとんど問題にならない。しかるにその亀裂が成長す
れば、被覆管は破裂し、そして遂には核燃料物質が冷却
材または減速材に接触することがある。結局、これは不
経済な原子炉の運転休止をもたらすことになる。
もたらすことがあるが、それらは基本的に相異なる現象
である。亀裂は被覆管壁の機械的な破断または破裂であ
るのに対し、腐食は被覆管の金属が電気化学的に酸化物
またはその他の非金属化合物に転化することである。亀
裂の発生は、機械的応力および腐食をはじめとする様々
な原因によって引起こされることがある。たとえ亀裂が
発生しても、それが小さな区域内に限定されている限り
はほとんど問題にならない。しかるにその亀裂が成長す
れば、被覆管は破裂し、そして遂には核燃料物質が冷却
材または減速材に接触することがある。結局、これは不
経済な原子炉の運転休止をもたらすことになる。
【００１４】従来の原子炉においては、亀裂の発生の原
因は各種の機械的応力に帰することができる。亀裂が発
生するのは、金属の線、削り屑または粒子のごとき残骸
が燃料バンドル内の燃料棒の間を通って流れる炉水中に
混入した場合である。かかる残骸は被覆管壁に隣接しな
がら燃料棒スペーサの位置に留まることがある。その結
果、かかる残骸は通過する蒸気／水混合物の作用下で振
動して被覆管壁を摩擦する。このような振動が続くと、
やがて亀裂が発生するのである。
因は各種の機械的応力に帰することができる。亀裂が発
生するのは、金属の線、削り屑または粒子のごとき残骸
が燃料バンドル内の燃料棒の間を通って流れる炉水中に
混入した場合である。かかる残骸は被覆管壁に隣接しな
がら燃料棒スペーサの位置に留まることがある。その結
果、かかる残骸は通過する蒸気／水混合物の作用下で振
動して被覆管壁を摩擦する。このような振動が続くと、
やがて亀裂が発生するのである。
【００１５】腐食は初期の亀裂成長の原因となることが
ある。その上、製造時の欠陥が亀裂の出発点となること
もある。更にまた、原子炉内における使用期間中に存在
する腐食性の高圧環境においては、亀裂の成長が燃料棒
の内側から始まることもある。密封された被覆管の内側
からの亀裂について述べれば、核燃料、被覆管、および
核反応から生じる核分裂生成物の間における様々な相互
作用のために被覆管の脆性破壊が起こることがある。か
かる望ましくない現象は、核燃料と被覆管との間におけ
る膨張の差および摩擦の結果として被覆管上に生じた局
部的な機械的応力に原因することが判明している。ヨウ
素やカドミウムのごとき特定の核分裂生成物の存在下に
おいてかかる局部的な応力およびひずみが生じると、応
力腐食割れおよび液体金属脆化として知られる現象によ
って被覆管の破壊が起こることがある。また、その他の
現象（たとえば、被覆管の局部的な水素化並びに酸素、
窒素、一酸化炭素および二酸化炭素の存在）が被覆管の
破壊を助長し、そして燃料棒の破裂を引起すこともあ
る。
ある。その上、製造時の欠陥が亀裂の出発点となること
もある。更にまた、原子炉内における使用期間中に存在
する腐食性の高圧環境においては、亀裂の成長が燃料棒
の内側から始まることもある。密封された被覆管の内側
からの亀裂について述べれば、核燃料、被覆管、および
核反応から生じる核分裂生成物の間における様々な相互
作用のために被覆管の脆性破壊が起こることがある。か
かる望ましくない現象は、核燃料と被覆管との間におけ
る膨張の差および摩擦の結果として被覆管上に生じた局
部的な機械的応力に原因することが判明している。ヨウ
素やカドミウムのごとき特定の核分裂生成物の存在下に
おいてかかる局部的な応力およびひずみが生じると、応
力腐食割れおよび液体金属脆化として知られる現象によ
って被覆管の破壊が起こることがある。また、その他の
現象（たとえば、被覆管の局部的な水素化並びに酸素、
窒素、一酸化炭素および二酸化炭素の存在）が被覆管の
破壊を助長し、そして燃料棒の破裂を引起すこともあ
る。
【００１６】アルミジョ(Armijo)等の米国特許第４２０
０４９２および４３７２８１号並びにアダムソン(Adams
on) の米国特許第４８９４２０３号の明細書中には、被
覆管の内側に隔壁を配置することによって亀裂の発生を
防止するための解決策が提唱されている。内側に配置さ
れた隔壁を含む被覆管は、「複合」被覆管または２つの
相異なる冶金層を有する被覆管と呼ばれることがある。
０４９２および４３７２８１号並びにアダムソン(Adams
on) の米国特許第４８９４２０３号の明細書中には、被
覆管の内側に隔壁を配置することによって亀裂の発生を
防止するための解決策が提唱されている。内側に配置さ
れた隔壁を含む被覆管は、「複合」被覆管または２つの
相異なる冶金層を有する被覆管と呼ばれることがある。
【００１７】亀裂の発生を防止することは極めて望まし
いものであるが、万一亀裂が発生した場合には、それの
成長を回避する必要がある。特にＢＷＲ環境において
は、軸方向の亀裂成長に対して抵抗性を有する被覆管が
要望されている。また、軸方向の亀裂成長、亀裂の発生
および腐食の全てに対して抵抗性を有する被覆管も要望
されている。
いものであるが、万一亀裂が発生した場合には、それの
成長を回避する必要がある。特にＢＷＲ環境において
は、軸方向の亀裂成長に対して抵抗性を有する被覆管が
要望されている。また、軸方向の亀裂成長、亀裂の発生
および腐食の全てに対して抵抗性を有する被覆管も要望
されている。
【００１８】
【発明の概要】本発明の実施の一態様に従えば、微細な
析出物を含有する外部領域と粗大な析出物を含有する内
部領域とから成るジルコニウム合金製被覆管が提供され
る。粗大な析出物は（特に軸方向における）亀裂成長抵
抗性を付与し、また微細な析出物は原子炉内における結
節状腐食に対する抵抗性を付与する。更にまた、被覆管
の内面上にジルコニウム製または希薄ジルコニウム合金
製のライナを配置することにより、ペレットと被覆管と
の相互作用によって引起こされる燃料棒容器の損傷に対
する抵抗性を得ることもできる。
析出物を含有する外部領域と粗大な析出物を含有する内
部領域とから成るジルコニウム合金製被覆管が提供され
る。粗大な析出物は（特に軸方向における）亀裂成長抵
抗性を付与し、また微細な析出物は原子炉内における結
節状腐食に対する抵抗性を付与する。更にまた、被覆管
の内面上にジルコニウム製または希薄ジルコニウム合金
製のライナを配置することにより、ペレットと被覆管と
の相互作用によって引起こされる燃料棒容器の損傷に対
する抵抗性を得ることもできる。
【００１９】沸騰水型原子炉（およびそれ以外の多くの
用途）においては代表的なジルコニウム合金製被覆管の
外面上における結節状腐食が最も大きな問題となるか
ら、上記のごとき実施の態様においては、被覆管の外部
領域中のみに微細な析出物が生成されている。他方、改
善された亀裂成長抵抗性を付与するため、被覆管の大部
分は粗大な析出物を含有している。微細な析出物を含有
する外部領域と粗大な析出物を含有する内部領域との間
の遷移領域は、比較的鮮明な境界として存在している。
用途）においては代表的なジルコニウム合金製被覆管の
外面上における結節状腐食が最も大きな問題となるか
ら、上記のごとき実施の態様においては、被覆管の外部
領域中のみに微細な析出物が生成されている。他方、改
善された亀裂成長抵抗性を付与するため、被覆管の大部
分は粗大な析出物を含有している。微細な析出物を含有
する外部領域と粗大な析出物を含有する内部領域との間
の遷移領域は、比較的鮮明な境界として存在している。
【００２０】以下、添付の図面を参照しながら本発明の
特定の実施の態様を詳しく説明しよう。
特定の実施の態様を詳しく説明しよう。
【００２１】
（１）管の構造 本明細書中で使用される「部材」という用語は、様々な
用途および形状を有する金属部品を意味する。更に、
「管」という用語は様々な用途を有する金属管を意味
し、また「燃料棒容器」もしくは単に「容器」という用
語は燃料ペレットを封入するため燃料棒において使用さ
れる管を意味する。なお、燃料棒容器は「被覆管」と呼
ばれることもある。
用途および形状を有する金属部品を意味する。更に、
「管」という用語は様々な用途を有する金属管を意味
し、また「燃料棒容器」もしくは単に「容器」という用
語は燃料ペレットを封入するため燃料棒において使用さ
れる管を意味する。なお、燃料棒容器は「被覆管」と呼
ばれることもある。
【００２２】先ず図１について説明すれば、（一般に
「燃料棒」と呼ばれる）燃料要素１４は燃料芯材１６を
包囲する燃料棒容器１７を含んでいる。かかる燃料要素
１４は、燃料棒容器１７と燃料芯材１６との間における
優れた熱的接触、最小の寄生中性子吸収、および冷却材
の高速流れによって時折引起こされる弓そりや振動に対
する抵抗性をもたらすように設計されている。通例、燃
料芯材１６は核分裂性物質および（または）燃料親物質
から成る複数の燃料ペレットである。燃料芯材１６は、
円柱状ペレット、球または小さい粒子のごとき各種の形
状を有し得る。ウラン化合物、トリウム化合物およびそ
れらの混合物をはじめとする各種の核燃料を使用するこ
とができるが、好適な核燃料は二酸化ウランまたは二酸
化ウランと二酸化プルトニウムとの混合物である。
「燃料棒」と呼ばれる）燃料要素１４は燃料芯材１６を
包囲する燃料棒容器１７を含んでいる。かかる燃料要素
１４は、燃料棒容器１７と燃料芯材１６との間における
優れた熱的接触、最小の寄生中性子吸収、および冷却材
の高速流れによって時折引起こされる弓そりや振動に対
する抵抗性をもたらすように設計されている。通例、燃
料芯材１６は核分裂性物質および（または）燃料親物質
から成る複数の燃料ペレットである。燃料芯材１６は、
円柱状ペレット、球または小さい粒子のごとき各種の形
状を有し得る。ウラン化合物、トリウム化合物およびそ
れらの混合物をはじめとする各種の核燃料を使用するこ
とができるが、好適な核燃料は二酸化ウランまたは二酸
化ウランと二酸化プルトニウムとの混合物である。
【００２３】本発明の燃料棒容器１７は、粗大な析出物
を含有する内部領域３０と微細な析出物を含有する外部
領域３３とを有している。燃料棒容器１７の内部領域お
よび外部領域はいずれも、ジルカロイ−２またはジルカ
ロイ−４のごときジルコニウム合金から成ることが好ま
しい。ジルカロイ−２は、約１．５重量％のスズ、０．
１２重量％の鉄、０．０９重量％のクロムおよび０．０
５重量％のニッケルを含有している。ジルカロイ−４は
実質的にニッケルを含有しないと共に約０．２重量％の
鉄を含有しているが、その他の点ではジルカロイ−２と
同様である。本発明において使用し得る別の合金は、約
１重量％のスズ、約１重量％のニオブおよび約０．２重
量％未満の鉄を含有するジルコニウム基合金である「ジ
ルロ(Zirlo) 」である。本発明において使用し得る更に
別の合金は、少なくとも約９８重量％のジルコニウム、
約０．０６〜０．２５重量％の鉄、約０．０３〜０．１
重量％のニッケルおよび約０．８〜１．７重量％のスズ
から成るものである。その他の添加剤としては、ニオ
ブ、ビスマス、モリブデン、および当業界において使用
されるその他各種の元素が挙げられる。最も一般的に述
べれば、金属間化合物を生成する任意のジルコニウム合
金を使用することができる。
を含有する内部領域３０と微細な析出物を含有する外部
領域３３とを有している。燃料棒容器１７の内部領域お
よび外部領域はいずれも、ジルカロイ−２またはジルカ
ロイ−４のごときジルコニウム合金から成ることが好ま
しい。ジルカロイ−２は、約１．５重量％のスズ、０．
１２重量％の鉄、０．０９重量％のクロムおよび０．０
５重量％のニッケルを含有している。ジルカロイ−４は
実質的にニッケルを含有しないと共に約０．２重量％の
鉄を含有しているが、その他の点ではジルカロイ−２と
同様である。本発明において使用し得る別の合金は、約
１重量％のスズ、約１重量％のニオブおよび約０．２重
量％未満の鉄を含有するジルコニウム基合金である「ジ
ルロ(Zirlo) 」である。本発明において使用し得る更に
別の合金は、少なくとも約９８重量％のジルコニウム、
約０．０６〜０．２５重量％の鉄、約０．０３〜０．１
重量％のニッケルおよび約０．８〜１．７重量％のスズ
から成るものである。その他の添加剤としては、ニオ
ブ、ビスマス、モリブデン、および当業界において使用
されるその他各種の元素が挙げられる。最も一般的に述
べれば、金属間化合物を生成する任意のジルコニウム合
金を使用することができる。
【００２４】次の図２には、多数の独立した密閉燃料要
素または燃料棒Ｒを含む独立した燃料単位である燃料バ
ンドル（または燃料集合体）１０の部分切欠き斜視図が
示されている。かかる燃料バンドル１０は、上端に上部
取手１２を具備しかつ下端にノーズピースＬおよび下部
取手１１を具備するチャネルＣを含んでいる。チャネル
Ｃの上端は開放された出口１３を成しており、またノー
ズピースＬの下端には冷却材流入用の開口が設けられて
いる。チャネルＣ内には一群の燃料棒Ｒが配置されてお
り、そして上部タイプレートＵおよび下部タイプレート
（図示せず）によって支持されている。一部の燃料棒は
タイプレート同士を連結するために役立ち、従ってしば
しば「タイロッド」（図示せず）と呼ばれる。更にま
た、燃料棒Ｒ同士の整列状態および燃料棒Ｒとチャネル
Ｃとの整列状態を維持するため、１個以上のスペーサＳ
がチャネルＣ内に配置されることもある。燃料バンドル
１０の使用時には、通例、液体冷却材がノーズピースの
下端の開口を通って流入し、燃料棒Ｒの周囲を通って上
昇し、そして部分的に気化した状態で上部の出口１３か
ら流出する。
素または燃料棒Ｒを含む独立した燃料単位である燃料バ
ンドル（または燃料集合体）１０の部分切欠き斜視図が
示されている。かかる燃料バンドル１０は、上端に上部
取手１２を具備しかつ下端にノーズピースＬおよび下部
取手１１を具備するチャネルＣを含んでいる。チャネル
Ｃの上端は開放された出口１３を成しており、またノー
ズピースＬの下端には冷却材流入用の開口が設けられて
いる。チャネルＣ内には一群の燃料棒Ｒが配置されてお
り、そして上部タイプレートＵおよび下部タイプレート
（図示せず）によって支持されている。一部の燃料棒は
タイプレート同士を連結するために役立ち、従ってしば
しば「タイロッド」（図示せず）と呼ばれる。更にま
た、燃料棒Ｒ同士の整列状態および燃料棒Ｒとチャネル
Ｃとの整列状態を維持するため、１個以上のスペーサＳ
がチャネルＣ内に配置されることもある。燃料バンドル
１０の使用時には、通例、液体冷却材がノーズピースの
下端の開口を通って流入し、燃料棒Ｒの周囲を通って上
昇し、そして部分的に気化した状態で上部の出口１３か
ら流出する。
【００２５】次の図３について説明すれば、燃料棒Ｒの
両端は燃料棒容器１７に溶接された端栓１８によって封
止されている。なお、端栓１８は燃料バンドル１０内に
おける燃料棒Ｒの装着を容易にするためにスタッド１９
を有することがある。燃料棒Ｒの一端には、燃料芯材１
６の縦方向膨張および燃料芯材１６から放出されたガス
の蓄積を可能にするための空間（またはプレナム）２０
が設けられている。なお、核分裂反応に由来する各種の
有害なガスおよびその他の生成物を除去するためにゲッ
タ（図示せず）が使用されるのが通例である。また、燃
料棒Ｒの取扱いおよび輸送時におけるペレット中の軸方
向運動を防止するため、つる巻きばねから成る核燃料保
持部材２４が空間２０内に配置されている。
両端は燃料棒容器１７に溶接された端栓１８によって封
止されている。なお、端栓１８は燃料バンドル１０内に
おける燃料棒Ｒの装着を容易にするためにスタッド１９
を有することがある。燃料棒Ｒの一端には、燃料芯材１
６の縦方向膨張および燃料芯材１６から放出されたガス
の蓄積を可能にするための空間（またはプレナム）２０
が設けられている。なお、核分裂反応に由来する各種の
有害なガスおよびその他の生成物を除去するためにゲッ
タ（図示せず）が使用されるのが通例である。また、燃
料棒Ｒの取扱いおよび輸送時におけるペレット中の軸方
向運動を防止するため、つる巻きばねから成る核燃料保
持部材２４が空間２０内に配置されている。
【００２６】次の図４には、本発明に基づく管壁１０４
の顕微鏡組織が略示されている。管壁１０４の外部領域
においては、ジルコニウム合金は結晶粒１００として存
在している。また、管壁１０４の内部領域においては、
ジルコニウム合金は結晶粒１０６として存在している。
一般に、内部領域および外部領域における結晶粒はほぼ
同じ大きさを有している。しかしながら、これら２つの
領域における結晶粒の顕微鏡組織は異なっている。図示
のごとく、外部領域の結晶粒は微細な析出物１０８を高
い密度で含有するのに対し、内部領域の結晶粒は粗大な
析出物１０２を低い密度で含有している。なお、一部の
実施の態様においては、管壁１０４の内面上にジルコニ
ウム製のライナまたは隔壁層が配置される。
の顕微鏡組織が略示されている。管壁１０４の外部領域
においては、ジルコニウム合金は結晶粒１００として存
在している。また、管壁１０４の内部領域においては、
ジルコニウム合金は結晶粒１０６として存在している。
一般に、内部領域および外部領域における結晶粒はほぼ
同じ大きさを有している。しかしながら、これら２つの
領域における結晶粒の顕微鏡組織は異なっている。図示
のごとく、外部領域の結晶粒は微細な析出物１０８を高
い密度で含有するのに対し、内部領域の結晶粒は粗大な
析出物１０２を低い密度で含有している。なお、一部の
実施の態様においては、管壁１０４の内面上にジルコニ
ウム製のライナまたは隔壁層が配置される。
【００２７】微細な析出物を含有するジルカロイ領域
は、粗大な析出物を含有するジルカロイ領域に比べ、結
節状腐食に対する抵抗性が大きい。本発明においては、
腐食性の沸騰水環境に通例暴露される管壁の外面には
「微細」な析出物が存在する一方、管壁の内面および本
体部分には「粗大」な析出物が存在するように顕微鏡組
織が変化させられる。粗大な析出物は、特に管の軸方向
における亀裂成長抵抗性を付与するものと考えられてい
る。
は、粗大な析出物を含有するジルカロイ領域に比べ、結
節状腐食に対する抵抗性が大きい。本発明においては、
腐食性の沸騰水環境に通例暴露される管壁の外面には
「微細」な析出物が存在する一方、管壁の内面および本
体部分には「粗大」な析出物が存在するように顕微鏡組
織が変化させられる。粗大な析出物は、特に管の軸方向
における亀裂成長抵抗性を付与するものと考えられてい
る。
【００２８】本発明において使用される微細な析出物は
約０．０１〜０．１５ミクロンの範囲内の平均粒径を有
することが好ましく、また約０．０２〜０．０６ミクロ
ンの範囲内の平均粒径を有することがより好ましい。な
お、微細な析出物の平均粒径は約０．０４ミクロンであ
ることが最も好ましい。粗大な析出物は約０．１５〜２
ミクロンの範囲内の平均粒径を有することが好ましく、
また約０．２〜１ミクロンの範囲内の平均粒径を有する
ことがより好ましい。上記のごとき析出物の粒径は、当
業界において公知の標準的な透過電子顕微鏡検査（ＴＥ
ＭおよびＳＴＥＭ）によって容易に測定される。析出物
はジルカロイ母材中において一様な状態もしくは二次元
配列状態で分布し得ることが認められている。本発明に
おいては、外部領域における微細な析出物はいずれの状
態で分布することもあり得る。それに対し、粗大な析出
物はもっぱら一様に分布するのが普通である。
約０．０１〜０．１５ミクロンの範囲内の平均粒径を有
することが好ましく、また約０．０２〜０．０６ミクロ
ンの範囲内の平均粒径を有することがより好ましい。な
お、微細な析出物の平均粒径は約０．０４ミクロンであ
ることが最も好ましい。粗大な析出物は約０．１５〜２
ミクロンの範囲内の平均粒径を有することが好ましく、
また約０．２〜１ミクロンの範囲内の平均粒径を有する
ことがより好ましい。上記のごとき析出物の粒径は、当
業界において公知の標準的な透過電子顕微鏡検査（ＴＥ
ＭおよびＳＴＥＭ）によって容易に測定される。析出物
はジルカロイ母材中において一様な状態もしくは二次元
配列状態で分布し得ることが認められている。本発明に
おいては、外部領域における微細な析出物はいずれの状
態で分布することもあり得る。それに対し、粗大な析出
物はもっぱら一様に分布するのが普通である。
【００２９】腐食は管の表面において最も顕著に見られ
るのが通例であるが、亀裂の発生および成長は管壁の全
域にわたって起こる。それ故、本発明の管は外面付近の
みに微細な析出物を含有すると共に、管の大部分におい
ては粗大な析出物を含有することが好ましい。好適な実
施の態様に従えば、微細な析出物を含有する外部領域は
管の肉厚の約５〜２０％を占める一方、粗大な析出物を
含有する内部領域は管の肉厚の約８０〜９５％を占め
る。なお、外部領域は管の肉厚の約５〜１５％を占める
ことがより好ましく、また管の肉厚の約１０％を占める
ことが最も好ましい。すなわち、３０ミルの肉厚を有す
る典型的な管の場合、外部領域は約３ミルの厚さを有す
ることが好ましいのである。
るのが通例であるが、亀裂の発生および成長は管壁の全
域にわたって起こる。それ故、本発明の管は外面付近の
みに微細な析出物を含有すると共に、管の大部分におい
ては粗大な析出物を含有することが好ましい。好適な実
施の態様に従えば、微細な析出物を含有する外部領域は
管の肉厚の約５〜２０％を占める一方、粗大な析出物を
含有する内部領域は管の肉厚の約８０〜９５％を占め
る。なお、外部領域は管の肉厚の約５〜１５％を占める
ことがより好ましく、また管の肉厚の約１０％を占める
ことが最も好ましい。すなわち、３０ミルの肉厚を有す
る典型的な管の場合、外部領域は約３ミルの厚さを有す
ることが好ましいのである。
【００３０】特定の理論によって束縛されることは望ま
ないが、粗大な析出物はそれの大きい粒度がもたらす効
果並びに析出物／母材界面における局部的な鉄およびニ
ッケル濃度にそれが及ぼす効果によって亀裂成長抵抗性
を付与するものと考えられる。ジルカロイ−２について
述べれば、ジルコニウム、ニッケル、鉄およびクロムの
比率は析出物中においては一定に保たれるが、ジルカロ
イ母材（特に析出物／母材界面付近のジルカロイ母材）
中においては変化することがある。
ないが、粗大な析出物はそれの大きい粒度がもたらす効
果並びに析出物／母材界面における局部的な鉄およびニ
ッケル濃度にそれが及ぼす効果によって亀裂成長抵抗性
を付与するものと考えられる。ジルカロイ−２について
述べれば、ジルコニウム、ニッケル、鉄およびクロムの
比率は析出物中においては一定に保たれるが、ジルカロ
イ母材（特に析出物／母材界面付近のジルカロイ母材）
中においては変化することがある。
【００３１】析出物の粒度が減少するのに伴い、不溶性
の析出物中に残留する鉄およびニッケルは減少する。そ
れ故、微細な析出物を含有するジルカロイにおいては、
析出物付近の母材相中における鉄およびニッケルの濃度
が（比較的低いレベルにおいてではあるが）増加する傾
向を示す。これら２つの効果（すなわち、析出物粒度の
減少および溶質濃度の増加）が亀裂成長抵抗性の低下を
もたらすものと考えられる。
の析出物中に残留する鉄およびニッケルは減少する。そ
れ故、微細な析出物を含有するジルカロイにおいては、
析出物付近の母材相中における鉄およびニッケルの濃度
が（比較的低いレベルにおいてではあるが）増加する傾
向を示す。これら２つの効果（すなわち、析出物粒度の
減少および溶質濃度の増加）が亀裂成長抵抗性の低下を
もたらすものと考えられる。
【００３２】ジルカロイ母材中における低い溶質濃度は
延性の増大をもたらす傾向がある。それ故、亀裂の先端
が析出物／母材界面に出会った場合、それの成長はより
低い溶質濃度ひいてはより高い延性を有する領域内にお
いて減速（そして時には停止）するものと考えられるの
である。これまでに述べた析出物の特性は、製造直後か
つ原子炉内への設置前の管中に存在する析出物に関する
ものである。原子炉内における使用に際しては、中性子
照射が析出物の特性を変化させることが良く知られてい
る。このような変化としては、(1) 元来は結晶質のＺｒ
（Ｆｅ，Ｃｒ）2 析出物が非晶質化すること、(2) Ｚｒ
（Ｆｅ，Ｃｒ）2 析出物中の鉄がジルカロイ母材中の溶
質に移行すること、(3) （ジルカロイ−２の場合には）
Ｚｒ2 （Ｆｅ，Ｎｉ）析出物中のニッケルがジルカロイ
母材中の溶質に移行すること、および(4) 析出物の粒度
が減少することが挙げられる。場合によっては、析出物
から非常に多くの元素が移行するため、周囲のジルカロ
イ母材が鉄およびニッケルで局部的に過飽和状態になる
こともある。これらの変化はいずれも、結節状腐食抵抗
性を改善すると共に亀裂成長抵抗性を低下させるような
ものである。これらの変化の速度は、中性子フルエンス
（原子炉内における使用時間）および元の析出物粒度の
関数である。大きい析出物に比べ、小さい析出物の場合
には変化がより急速に進行する。それ故、ジルカロイ管
の大部分における大きい析出物の数を最大にすることに
より、中性子フルエンスに原因する（亀裂成長抵抗性の
点から見た）管の劣化が改善されることになる。 （２）隔壁層を含む管 ある種の好適な実施の態様においては、核燃料との相互
作用によって引起こされる管の劣化を防止するため、管
の内面上に中性子吸収の小さい隔壁層が配置される。公
知のごとく、核燃料、燃料棒容器、および核燃料からの
核分裂生成物の間における相互作用のために燃料棒容器
は破裂またはその他の劣化を生じることがある。上記の
ごとき隔壁層は、管の内面に対して冶金的に接合された
高純度ジルコニウム（たとえば、結晶棒ジルコニウム）
もしくは中純度ジルコニウム（たとえば、ジルコニウム
スポンジ）製のライナから成るのが通例である。この点
に関しては、アルミジョおよびコフィン(Armijo & Coff
in) の米国特許第４２００４９２および４３７２８１７
号、バネショー(Vannesjo)の米国特許第４６１０８４２
号、並びにアダムソン(Adamson) の米国特許第４８９４
２０３号の明細書を参照されたい。（本発明の燃料棒容
器の第３の構成要素を成す）隔壁層は管の全厚の約１〜
３０％を占めるのが通例であり、また管の全厚の約５〜
１５％を占めることがより好ましい。
延性の増大をもたらす傾向がある。それ故、亀裂の先端
が析出物／母材界面に出会った場合、それの成長はより
低い溶質濃度ひいてはより高い延性を有する領域内にお
いて減速（そして時には停止）するものと考えられるの
である。これまでに述べた析出物の特性は、製造直後か
つ原子炉内への設置前の管中に存在する析出物に関する
ものである。原子炉内における使用に際しては、中性子
照射が析出物の特性を変化させることが良く知られてい
る。このような変化としては、(1) 元来は結晶質のＺｒ
（Ｆｅ，Ｃｒ）2 析出物が非晶質化すること、(2) Ｚｒ
（Ｆｅ，Ｃｒ）2 析出物中の鉄がジルカロイ母材中の溶
質に移行すること、(3) （ジルカロイ−２の場合には）
Ｚｒ2 （Ｆｅ，Ｎｉ）析出物中のニッケルがジルカロイ
母材中の溶質に移行すること、および(4) 析出物の粒度
が減少することが挙げられる。場合によっては、析出物
から非常に多くの元素が移行するため、周囲のジルカロ
イ母材が鉄およびニッケルで局部的に過飽和状態になる
こともある。これらの変化はいずれも、結節状腐食抵抗
性を改善すると共に亀裂成長抵抗性を低下させるような
ものである。これらの変化の速度は、中性子フルエンス
（原子炉内における使用時間）および元の析出物粒度の
関数である。大きい析出物に比べ、小さい析出物の場合
には変化がより急速に進行する。それ故、ジルカロイ管
の大部分における大きい析出物の数を最大にすることに
より、中性子フルエンスに原因する（亀裂成長抵抗性の
点から見た）管の劣化が改善されることになる。 （２）隔壁層を含む管 ある種の好適な実施の態様においては、核燃料との相互
作用によって引起こされる管の劣化を防止するため、管
の内面上に中性子吸収の小さい隔壁層が配置される。公
知のごとく、核燃料、燃料棒容器、および核燃料からの
核分裂生成物の間における相互作用のために燃料棒容器
は破裂またはその他の劣化を生じることがある。上記の
ごとき隔壁層は、管の内面に対して冶金的に接合された
高純度ジルコニウム（たとえば、結晶棒ジルコニウム）
もしくは中純度ジルコニウム（たとえば、ジルコニウム
スポンジ）製のライナから成るのが通例である。この点
に関しては、アルミジョおよびコフィン(Armijo & Coff
in) の米国特許第４２００４９２および４３７２８１７
号、バネショー(Vannesjo)の米国特許第４６１０８４２
号、並びにアダムソン(Adamson) の米国特許第４８９４
２０３号の明細書を参照されたい。（本発明の燃料棒容
器の第３の構成要素を成す）隔壁層は管の全厚の約１〜
３０％を占めるのが通例であり、また管の全厚の約５〜
１５％を占めることがより好ましい。
【００３３】かかる隔壁層は、強い結合力によって管の
残部に接合されていることが必要である。管の材料と隔
壁層の材料との間には結合力を生み出すのに十分なだけ
の拡散が存在していなければならないが、結合領域から
離れた位置にはいかなる拡散も存在していてはならな
い。かかる隔壁層は管の全厚の約１〜３０％を占めるこ
とが好ましく、また管の全厚の５〜１５％を占めること
がより好ましい。特に好適な実施の態様に従えば、全厚
の１０％を占める隔壁層がジルコニウム合金管に接合さ
れるが、これは良好な応力の低減をもたらすと共に、管
の破損を防止するのに十分な隔壁効果を示す。 （３）管の製造 析出物の粒度は各種の製造方法によって調整することが
できる。先ず最初に、析出物の粒度はβ相からの冷却速
度によって本質的に支配される。β相とは、高温（すな
わち、ジルカロイ−２に関しては約９６０℃より高い温
度）において安定な結晶質ジルコニウムおよびジルカロ
イの体心立方格子結晶構造を意味する。別の相（α相）
は、低温において安定なジルコニウムおよびジルカロイ
の最密六方格子結晶構造である。約８２５〜９６０℃の
範囲内においては、ジルカロイ中にα相およびβ相が共
存する。β相から（たとえば、毎秒約５０℃より早い速
度で）急速に冷却すればより小さい析出物が得られるの
に対し、それよりも遅い速度で冷却すればより大きい析
出物が得られる。（β相からの冷却によって得られた）
初期の析出物粒度は、高温（たとえば、約６２１℃より
高い温度）下における焼なましのごとき熱処理によって
ある程度まで変化させることができる。これはジルカロ
イ母材相および小さい析出物中のニッケル、鉄およびク
ロム成分の一部を大きい析出物中に拡散させ、それによ
って析出物を粗大化する。各種の方法に対して広く適用
し得る指針として、「ジルコニウム・イン・ザ・ニュー
クリア・インダストリー(Zirconium in the Nuclear In
dustry) 」（ＡＳＴＭ ＳＴＰ９３９、１９８７年）の
４１７〜４３０頁に収載されたエフ・ガルザローリ(F.G
arzarolli) 等の論文「結節状腐食の知識の進展」中に
定義された「累積規格化焼なまし時間」が挙げられる。
十分に粗大な析出物を確実に得るためには、累積規格化
焼なまし時間が約１０-17 時間より大きいことが好まし
い。
残部に接合されていることが必要である。管の材料と隔
壁層の材料との間には結合力を生み出すのに十分なだけ
の拡散が存在していなければならないが、結合領域から
離れた位置にはいかなる拡散も存在していてはならな
い。かかる隔壁層は管の全厚の約１〜３０％を占めるこ
とが好ましく、また管の全厚の５〜１５％を占めること
がより好ましい。特に好適な実施の態様に従えば、全厚
の１０％を占める隔壁層がジルコニウム合金管に接合さ
れるが、これは良好な応力の低減をもたらすと共に、管
の破損を防止するのに十分な隔壁効果を示す。 （３）管の製造 析出物の粒度は各種の製造方法によって調整することが
できる。先ず最初に、析出物の粒度はβ相からの冷却速
度によって本質的に支配される。β相とは、高温（すな
わち、ジルカロイ−２に関しては約９６０℃より高い温
度）において安定な結晶質ジルコニウムおよびジルカロ
イの体心立方格子結晶構造を意味する。別の相（α相）
は、低温において安定なジルコニウムおよびジルカロイ
の最密六方格子結晶構造である。約８２５〜９６０℃の
範囲内においては、ジルカロイ中にα相およびβ相が共
存する。β相から（たとえば、毎秒約５０℃より早い速
度で）急速に冷却すればより小さい析出物が得られるの
に対し、それよりも遅い速度で冷却すればより大きい析
出物が得られる。（β相からの冷却によって得られた）
初期の析出物粒度は、高温（たとえば、約６２１℃より
高い温度）下における焼なましのごとき熱処理によって
ある程度まで変化させることができる。これはジルカロ
イ母材相および小さい析出物中のニッケル、鉄およびク
ロム成分の一部を大きい析出物中に拡散させ、それによ
って析出物を粗大化する。各種の方法に対して広く適用
し得る指針として、「ジルコニウム・イン・ザ・ニュー
クリア・インダストリー(Zirconium in the Nuclear In
dustry) 」（ＡＳＴＭ ＳＴＰ９３９、１９８７年）の
４１７〜４３０頁に収載されたエフ・ガルザローリ(F.G
arzarolli) 等の論文「結節状腐食の知識の進展」中に
定義された「累積規格化焼なまし時間」が挙げられる。
十分に粗大な析出物を確実に得るためには、累積規格化
焼なまし時間が約１０-17 時間より大きいことが好まし
い。
【００３４】微細な析出物が管の外部領域のみに限定さ
れるような本発明の不均一な析出物分布状態を実現する
ためには、少なくとも１つの工程に際して管の外部領域
および内部領域を相異なる温度に維持する必要がある。
これは、米国特許第４５７６６５４号明細書中に記載さ
れたような公知の誘導加熱処理操作によって簡便に達成
される。一般に、管の内部に冷却水を流しながら誘導コ
イル内において管が加熱される。その結果、外部領域の
温度は十分に上昇してβ相への転移が起こるのに対し、
内部領域の温度は低いレベルに維持され、従って粗大な
析出物を含有する組織が保存される。次いで、管を急速
に冷却すれば、外部領域中のみに小さい析出物が得られ
るのである。
れるような本発明の不均一な析出物分布状態を実現する
ためには、少なくとも１つの工程に際して管の外部領域
および内部領域を相異なる温度に維持する必要がある。
これは、米国特許第４５７６６５４号明細書中に記載さ
れたような公知の誘導加熱処理操作によって簡便に達成
される。一般に、管の内部に冷却水を流しながら誘導コ
イル内において管が加熱される。その結果、外部領域の
温度は十分に上昇してβ相への転移が起こるのに対し、
内部領域の温度は低いレベルに維持され、従って粗大な
析出物を含有する組織が保存される。次いで、管を急速
に冷却すれば、外部領域中のみに小さい析出物が得られ
るのである。
【００３５】管の冷却に関しては、一般にジルコニウム
合金または隔壁層材料に対して不活性な任意の流体を使
用することができる。たとえば、かかる操作に際しては
ガス冷却材、水または蒸気を使用することができるので
ある。勿論、かかる方法を使用した場合、微細な析出物
を含有する外部領域と粗大な析出物を含有する内部領域
との間には冶金学的勾配または遷移領域が存在すること
になる。かかる遷移領域においては、析出物の粒度は所
望の微細な粒度と所望の粗大な粒度との間で変化してい
る。一般に、かかる遷移領域は比較的鮮明な境界を成し
ている。本発明においては、かかる遷移領域は外部領域
の一部と見なされる。通例、かかる遷移領域は外部領域
の高々約２５％を占めるに過ぎないが、これは不可欠の
要求条件ではない。場合によっては、遷移領域が管の全
厚の５〜１０％を占めることもある。
合金または隔壁層材料に対して不活性な任意の流体を使
用することができる。たとえば、かかる操作に際しては
ガス冷却材、水または蒸気を使用することができるので
ある。勿論、かかる方法を使用した場合、微細な析出物
を含有する外部領域と粗大な析出物を含有する内部領域
との間には冶金学的勾配または遷移領域が存在すること
になる。かかる遷移領域においては、析出物の粒度は所
望の微細な粒度と所望の粗大な粒度との間で変化してい
る。一般に、かかる遷移領域は比較的鮮明な境界を成し
ている。本発明においては、かかる遷移領域は外部領域
の一部と見なされる。通例、かかる遷移領域は外部領域
の高々約２５％を占めるに過ぎないが、これは不可欠の
要求条件ではない。場合によっては、遷移領域が管の全
厚の５〜１０％を占めることもある。
【００３６】所要の寸法を有する所望の管を得るため、
その他の様々な製造工程（たとえば、冷間加工、押出
し、熱処理および焼なまし工程）が使用されることがあ
る。これらの様々な工程を実施するために必要な設備お
よび作業条件は、当業者にとって自明であろう。なお、
それらは本願と同日（１９９３年４月２３日）に提出さ
れかつ本発明の譲受人に譲渡された、「亀裂成長抵抗性
に優れたジルカロイ管の製造方法」と称する本発明者等
の米国特許出願第０８／０５２，７９１号明細書中に記
載されている。
その他の様々な製造工程（たとえば、冷間加工、押出
し、熱処理および焼なまし工程）が使用されることがあ
る。これらの様々な工程を実施するために必要な設備お
よび作業条件は、当業者にとって自明であろう。なお、
それらは本願と同日（１９９３年４月２３日）に提出さ
れかつ本発明の譲受人に譲渡された、「亀裂成長抵抗性
に優れたジルカロイ管の製造方法」と称する本発明者等
の米国特許出願第０８／０５２，７９１号明細書中に記
載されている。
【００３７】好適な実施の態様に従えば、ジルコニウム
合金のビレットに対し、水タンク内に浸漬して１０００
℃から約７００℃まで急冷することによってβ焼入れが
施される。次に、約５７０℃の温度に維持しながらビレ
ットを高圧下で１組のテーパ付きダイスに通すことによ
って管が押出される。得られた押出製品は「管素材」と
呼ばれる。かかる管素材は、（アメリカ合衆国オレゴン
州アルバニー市所在の）テレダイン・ワーチャング(Tel
edyne Wahchang) 社、（アメリカ合衆国ユタ州オグデン
市所在のウェスティングハウス関連会社である）ウェス
タン・ジルコニウム(Western Zirconium) 社および（フ
ランス国所在の）セズス(Cezus) 社のごとき様々な販売
業者から指定の寸法で入手することができる。
合金のビレットに対し、水タンク内に浸漬して１０００
℃から約７００℃まで急冷することによってβ焼入れが
施される。次に、約５７０℃の温度に維持しながらビレ
ットを高圧下で１組のテーパ付きダイスに通すことによ
って管が押出される。得られた押出製品は「管素材」と
呼ばれる。かかる管素材は、（アメリカ合衆国オレゴン
州アルバニー市所在の）テレダイン・ワーチャング(Tel
edyne Wahchang) 社、（アメリカ合衆国ユタ州オグデン
市所在のウェスティングハウス関連会社である）ウェス
タン・ジルコニウム(Western Zirconium) 社および（フ
ランス国所在の）セズス(Cezus) 社のごとき様々な販売
業者から指定の寸法で入手することができる。
【００３８】次に、公知プロセスの場合と同様にして１
回目の７０％冷間加工が施され、それに続いて比較的高
い温度下における焼なまし（たとえば、６５０℃で４時
間の焼なまし）が施される。この時点において、管の外
側により小さい析出物を生成させるための熱処理が施さ
れる。この熱処理は（純粋なβ相範囲内にある）１０４
５℃の温度下で行われる。管の内部に水を流しながら、
誘導コイルによって管の外側１５％の部分が所望の温度
にまで急速に加熱され、次いでエネルギーが遮断され
る。その結果、管は急速に（時には約２秒以内で）冷却
される。誘導コイルのエネルギーの浸透度は、誘導コイ
ルの周波数、誘導コイルのエネルギー、誘導コイル内に
おける管の移動速度、および水の温度（流量）を加減す
ることによって調整することができる。管の外側１５％
の部分に小さい析出物を生成させるような熱処理を達成
するためにこれらの条件を調整する方法は、当業者にと
って自明であろう。この点に関する詳細な説明は、エデ
ンス等の米国特許第４５７６６５４号明細書中に見出す
ことができる。こうして得られた管は、内部領域中に粗
大な析出物を保有しながら良好な結節状腐食抵抗性を有
している。
回目の７０％冷間加工が施され、それに続いて比較的高
い温度下における焼なまし（たとえば、６５０℃で４時
間の焼なまし）が施される。この時点において、管の外
側により小さい析出物を生成させるための熱処理が施さ
れる。この熱処理は（純粋なβ相範囲内にある）１０４
５℃の温度下で行われる。管の内部に水を流しながら、
誘導コイルによって管の外側１５％の部分が所望の温度
にまで急速に加熱され、次いでエネルギーが遮断され
る。その結果、管は急速に（時には約２秒以内で）冷却
される。誘導コイルのエネルギーの浸透度は、誘導コイ
ルの周波数、誘導コイルのエネルギー、誘導コイル内に
おける管の移動速度、および水の温度（流量）を加減す
ることによって調整することができる。管の外側１５％
の部分に小さい析出物を生成させるような熱処理を達成
するためにこれらの条件を調整する方法は、当業者にと
って自明であろう。この点に関する詳細な説明は、エデ
ンス等の米国特許第４５７６６５４号明細書中に見出す
ことができる。こうして得られた管は、内部領域中に粗
大な析出物を保有しながら良好な結節状腐食抵抗性を有
している。
【００３９】次に、２回目の７０％冷間加工が施され、
それに続いて６５０℃で２時間の焼なましが施される。
更にまた、公知プロセスの場合と同じ条件下で３回目の
冷間加工および再結晶または応力除去焼なましが施され
る。こうして得られた管は、（軽微な修正および試験を
行った後には）燃料棒において好適に使用することがで
きる。
それに続いて６５０℃で２時間の焼なましが施される。
更にまた、公知プロセスの場合と同じ条件下で３回目の
冷間加工および再結晶または応力除去焼なましが施され
る。こうして得られた管は、（軽微な修正および試験を
行った後には）燃料棒において好適に使用することがで
きる。
【００４０】本発明の管が隔壁層を有する場合には、製
造プロセス中に少なくとも１つの追加工程が含まれる。
かかる工程の詳細は当業界において公知であって、たと
えば、米国特許第４８９４２０３号明細書中に開示され
ている。通例、隔壁層は押出し工程中においてライナと
して管に接合される。製造プロセス中におけるその他の
工程は上記のごとくにして実施される。 （４）結論 以上、特定の実施の態様に関連して本発明をかなり詳し
く説明したが、本発明の範囲内において様々な変更態様
が可能であることは自明であろう。たとえば、本明細書
中には好適なジルコニウム合金管が記載されているが、
その他の形状の部材も使用することができる。たとえ
ば、板やその他の形状の金属部材を使用することもでき
るのである。上記に記載されたジルカロイは、本発明に
おいて管として有利に使用し得る合金の一例に過ぎな
い。その他のジルコニウム基合金および類似の組織を有
する特定のチタン基合金やその他の合金についてもま
た、多くの場合、析出物に関する本発明の顕微鏡組織を
使用して腐食および亀裂の成長を抑制することができる
のである。
造プロセス中に少なくとも１つの追加工程が含まれる。
かかる工程の詳細は当業界において公知であって、たと
えば、米国特許第４８９４２０３号明細書中に開示され
ている。通例、隔壁層は押出し工程中においてライナと
して管に接合される。製造プロセス中におけるその他の
工程は上記のごとくにして実施される。 （４）結論 以上、特定の実施の態様に関連して本発明をかなり詳し
く説明したが、本発明の範囲内において様々な変更態様
が可能であることは自明であろう。たとえば、本明細書
中には好適なジルコニウム合金管が記載されているが、
その他の形状の部材も使用することができる。たとえ
ば、板やその他の形状の金属部材を使用することもでき
るのである。上記に記載されたジルカロイは、本発明に
おいて管として有利に使用し得る合金の一例に過ぎな
い。その他のジルコニウム基合金および類似の組織を有
する特定のチタン基合金やその他の合金についてもま
た、多くの場合、析出物に関する本発明の顕微鏡組織を
使用して腐食および亀裂の成長を抑制することができる
のである。
【００４１】本発明は燃料棒の被覆管に関して使用する
ことが好ましい。とは言え、本発明の冶金学的特性はそ
の他の原子炉部品においても使用し得ることを理解すべ
きである。たとえば、本明細書中に記載されたジルコニ
ウム合金の顕微鏡組織は原子炉内に存在する水管、スペ
ーサ、チャネルおよびその他のジルコニウム合金構造物
に関しても使用し得るのである。
ことが好ましい。とは言え、本発明の冶金学的特性はそ
の他の原子炉部品においても使用し得ることを理解すべ
きである。たとえば、本明細書中に記載されたジルコニ
ウム合金の顕微鏡組織は原子炉内に存在する水管、スペ
ーサ、チャネルおよびその他のジルコニウム合金構造物
に関しても使用し得るのである。
【図１】本発明に基づく好適な燃料棒の横断面図であ
る。
る。
【図２】燃料棒を含む燃料バンドルの部分切欠き斜視図
である。
である。
【図３】燃料バンドルの部分切欠き断面図であって、１
本の燃料棒の内部が示されている。
本の燃料棒の内部が示されている。
【図４】本発明に従って製造された管中に存在する微細
な析出物の領域および粗大な析出物の領域を示す略図で
ある。
な析出物の領域および粗大な析出物の領域を示す略図で
ある。
１０ 燃料バンドル １４ 燃料棒 １６ 燃料芯材 １７ 燃料棒容器 ３０ 内部領域 ３３ 外部領域 １００ 結晶粒 １０２ 粗大な析出物 １０４ 管壁 １０６ 結晶粒 １０８ 微細な析出物 Ｃ チャネル Ｌ 下部タイプレート Ｒ 燃料棒 Ｓ スペーサ Ｕ 上部タイプレート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ２１Ｃ 3/07 ＧＤＢ
Claims (10)
- 【請求項１】 (1) より高い密度で分布した相対的に微
細な析出物を含有する、円周方向に沿って配置された耐
食性の外部領域と、(2) ６２１℃より高い温度下におけ
る粗大化焼なましによって生成されかつより低い密度で
分布した相対的に粗大な析出物を含有する、円周方向に
沿って配置された耐亀裂性の内部領域とから成ることを
特徴とする、冶金学的勾配を有するジルコニウム合金製
被覆管。 - 【請求項２】 前記内部領域が前記被覆管の横断面の約
８０〜９５％を占める請求項１記載のジルコニウム合金
製被覆管。 - 【請求項３】 隔壁層が追加包含される請求項１記載の
ジルコニウム合金製被覆管。 - 【請求項４】 前記粗大な析出物が約０．１５〜２ミク
ロンの範囲内の平均粒径を有する請求項１記載のジルコ
ニウム合金製被覆管。 - 【請求項５】 前記ジルコニウム合金が少なくとも約９
８重量％のジルコニウム、約０．０６〜０．２５重量％
の鉄、約０．０３〜０．１重量％のニッケルおよび約
０．８〜１．７重量％のスズから成る請求項１記載のジ
ルコニウム合金製被覆管。 - 【請求項６】 (1) より高い密度で分布した相対的に微
細な析出物を含有する、円周方向に沿って配置された耐
食性の外部領域と、(2) 全体として少なくとも１０-17
時間の累積規格化焼なまし時間を有する１回以上の焼な
ましによって生成されかつより低い密度で分布した相対
的に粗大な析出物を含有する、円周方向に沿って配置さ
れた耐亀裂性の内部領域とから成ることを特徴とする、
冶金学的勾配を有するジルコニウム合金製被覆管。 - 【請求項７】 前記累積規格化焼なまし時間が少なくと
も約５×１０-17 時間である請求項６記載のジルコニウ
ム合金製被覆管。 - 【請求項８】 前記内部領域が前記被覆管の横断面の約
８０〜９５％を占める請求項６記載のジルコニウム合金
製被覆管。 - 【請求項９】 隔壁層が追加包含される請求項６記載の
ジルコニウム合金製被覆管。 - 【請求項１０】 前記粗大な析出物が約０．１５〜２ミ
クロンの範囲内の平均粒径を有する請求項６記載のジル
コニウム合金製被覆管。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/052,793 US5519748A (en) | 1993-04-23 | 1993-04-23 | Zircaloy tubing having high resistance to crack propagation |
| US052793 | 1993-04-23 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0790521A true JPH0790521A (ja) | 1995-04-04 |
| JP3614885B2 JP3614885B2 (ja) | 2005-01-26 |
Family
ID=21979928
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08120094A Expired - Lifetime JP3614885B2 (ja) | 1993-04-23 | 1994-04-20 | 亀裂成長抵抗性に優れたジルカロイ管 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5519748A (ja) |
| EP (1) | EP0624882B1 (ja) |
| JP (1) | JP3614885B2 (ja) |
| DE (1) | DE69405911T2 (ja) |
| ES (1) | ES2107131T3 (ja) |
| MX (1) | MX9402969A (ja) |
Families Citing this family (27)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5761263A (en) * | 1981-05-14 | 1998-06-02 | Hitachi, Ltd. | Nuclear fuel rod and method of manufacturing the same |
| US5436947A (en) * | 1994-03-21 | 1995-07-25 | General Electric Company | Zirconium alloy fuel cladding |
| US5711826A (en) * | 1996-04-12 | 1998-01-27 | Crs Holdings, Inc. | Functionally gradient cladding for nuclear fuel rods |
| DE19709929C1 (de) * | 1997-03-11 | 1998-08-13 | Siemens Ag | Hüllrohr eines Brennstabs für ein Siedewasserreaktor-Brennelement und Verfahren zu seiner Herstellung |
| US6126762A (en) * | 1998-03-30 | 2000-10-03 | General Electric Company | Protective coarsening anneal for zirconium alloys |
| SE514678C2 (sv) * | 1998-11-12 | 2001-04-02 | Westinghouse Atom Ab | Förfarande för framställning av en komponent utsatt för förhöjd strålning i en korrosiv miljö |
| SE525455C2 (sv) * | 2002-06-07 | 2005-02-22 | Westinghouse Atom Ab | Förfarande, användning och anordning beträffande kapslingsrör för kärnbränsle samt bränslepatron för en nukleär kokarvattenreaktor |
| US7194980B2 (en) * | 2003-07-09 | 2007-03-27 | John Stuart Greeson | Automated carrier-based pest control system |
| US10221475B2 (en) | 2004-03-23 | 2019-03-05 | Westinghouse Electric Company Llc | Zirconium alloys with improved corrosion/creep resistance |
| US9284629B2 (en) | 2004-03-23 | 2016-03-15 | Westinghouse Electric Company Llc | Zirconium alloys with improved corrosion/creep resistance due to final heat treatments |
| US8043448B2 (en) * | 2004-09-08 | 2011-10-25 | Global Nuclear Fuel-Americas, Llc | Non-heat treated zirconium alloy fuel cladding and a method of manufacturing the same |
| US9139895B2 (en) * | 2004-09-08 | 2015-09-22 | Global Nuclear Fuel—Americas, LLC | Zirconium alloy fuel cladding for operation in aggressive water chemistry |
| US8116423B2 (en) | 2007-12-26 | 2012-02-14 | Thorium Power, Inc. | Nuclear reactor (alternatives), fuel assembly of seed-blanket subassemblies for nuclear reactor (alternatives), and fuel element for fuel assembly |
| CA2710432C (en) | 2007-12-26 | 2016-04-26 | Thorium Power, Inc. | Nuclear reactor, fuel assembly consisting of driver-breeding modules for a nuclear reactor and a fuel cell for a fuel assembly |
| US9355747B2 (en) | 2008-12-25 | 2016-05-31 | Thorium Power, Inc. | Light-water reactor fuel assembly (alternatives), a light-water reactor, and a fuel element of fuel assembly |
| JP2013517479A (ja) * | 2010-01-13 | 2013-05-16 | アドバンスト・リアクター・コンセプツ・エルエルシー | シースで被覆された環状の金属核燃料 |
| WO2011142869A2 (en) | 2010-02-22 | 2011-11-17 | Advanced Reactor Concepts LLC | Small, fast neutron spectrum nuclear power plant with a long refueling interval |
| SE536815C2 (sv) * | 2010-03-01 | 2014-09-16 | Westinghouse Electric Sweden | Reaktorkomponent |
| US10192644B2 (en) | 2010-05-11 | 2019-01-29 | Lightbridge Corporation | Fuel assembly |
| WO2011143172A1 (en) | 2010-05-11 | 2011-11-17 | Thorium Power, Inc. | Fuel assembly with metal fuel alloy kernel and method of manufacturing thereof |
| US10170207B2 (en) | 2013-05-10 | 2019-01-01 | Thorium Power, Inc. | Fuel assembly |
| DE102011054718B4 (de) * | 2011-10-21 | 2014-02-13 | Hitachi Power Europe Gmbh | Verfahren zur Erzeugung einer Spannungsverminderung in errichteten Rohrwänden eines Dampferzeugers |
| JP5966157B2 (ja) * | 2012-06-18 | 2016-08-10 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 赤外線検出装置 |
| KR101405396B1 (ko) * | 2012-06-25 | 2014-06-10 | 한국수력원자력 주식회사 | 표면에 혼합층을 포함하는 코팅층이 형성된 지르코늄 합금 및 이의 제조방법 |
| US8971476B2 (en) | 2012-11-07 | 2015-03-03 | Westinghouse Electric Company Llc | Deposition of integrated protective material into zirconium cladding for nuclear reactors by high-velocity thermal application |
| KR102374678B1 (ko) | 2014-04-14 | 2022-03-14 | 어드밴스드 리액터 컨셉트 엘엘씨 | 금속 합금 매트릭스에 분산된 세라믹 핵연료 |
| FR3025929B1 (fr) * | 2014-09-17 | 2016-10-21 | Commissariat Energie Atomique | Gaines de combustible nucleaire, procedes de fabrication et utilisation contre l'oxydation. |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5920633B2 (ja) * | 1980-05-20 | 1984-05-14 | 新日本製鐵株式会社 | 鋳造用ノズル |
| US4576654A (en) * | 1982-04-15 | 1986-03-18 | General Electric Company | Heat treated tube |
| SE436078B (sv) * | 1983-03-30 | 1984-11-05 | Asea Atom Ab | Brenslestav for kernreaktor brenslestav for kernreaktor |
| JPS60165580A (ja) * | 1984-02-08 | 1985-08-28 | 株式会社日立製作所 | 原子炉燃料用被覆管の製造法 |
| US4894203A (en) * | 1988-02-05 | 1990-01-16 | General Electric Company | Nuclear fuel element having oxidation resistant cladding |
| DE3805124A1 (de) * | 1988-02-18 | 1989-08-31 | Siemens Ag | Kernreaktorbrennelement |
| SE463790B (sv) * | 1989-10-27 | 1991-01-21 | Sandvik Ab | Metod foer framstaellning av kapslingsroer foer braenslestavar i kaernreaktorer |
| KR930702548A (ko) * | 1990-11-07 | 1993-09-09 | 제임스 엔. 모르건 | 핵연료 외피에 알맞은 베타 급냉방법 |
-
1993
- 1993-04-23 US US08/052,793 patent/US5519748A/en not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-04-11 ES ES94302538T patent/ES2107131T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1994-04-11 DE DE69405911T patent/DE69405911T2/de not_active Revoked
- 1994-04-11 EP EP94302538A patent/EP0624882B1/en not_active Revoked
- 1994-04-20 JP JP08120094A patent/JP3614885B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1994-04-22 MX MX9402969A patent/MX9402969A/es unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| MX9402969A (es) | 1995-01-31 |
| JP3614885B2 (ja) | 2005-01-26 |
| DE69405911T2 (de) | 1998-04-02 |
| ES2107131T3 (es) | 1997-11-16 |
| US5519748A (en) | 1996-05-21 |
| EP0624882B1 (en) | 1997-10-01 |
| EP0624882A1 (en) | 1994-11-17 |
| DE69405911D1 (de) | 1997-11-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3614885B2 (ja) | 亀裂成長抵抗性に優れたジルカロイ管 | |
| US5681404A (en) | Method of fabricating Zircaloy tubing having high resistance to crack propagation | |
| US4894203A (en) | Nuclear fuel element having oxidation resistant cladding | |
| US5341407A (en) | Inner liners for fuel cladding having zirconium barriers layers | |
| US4029545A (en) | Nuclear fuel elements having a composite cladding | |
| US5026516A (en) | Corrosion resistant cladding for nuclear fuel rods | |
| EP1111623B1 (en) | Zirconium niobium tin alloys for nuclear fuel rods and structural parts for high burnup | |
| KR100274767B1 (ko) | 핵 연료봉 피복에 사용되는 내식성 지르코늄 라이너 | |
| US5434897A (en) | Hydride damage resistant fuel elements | |
| US5524032A (en) | Nuclear fuel cladding having an alloyed zirconium barrier layer | |
| US5436947A (en) | Zirconium alloy fuel cladding | |
| US5618356A (en) | Method of fabricating zircaloy tubing having high resistance to crack propagation | |
| US5475723A (en) | Nuclear fuel cladding with hydrogen absorbing inner liner | |
| JPH11101887A (ja) | 高いフルエンスに晒される水性雰囲気中での使用のためのジルコニウム合金、耐食性原子炉要素、構造核燃料集成部材および該合金から構成されている原子炉燃料棒被覆材 | |
| JPH033917B2 (ja) | ||
| GB2119559A (en) | Zirconium alloy barrier having improved corrosion resistance | |
| US5867552A (en) | Zirconium-based two-phase alloys for hydride resistant nuclear reactor components | |
| KR19990072604A (ko) | 복합부재및이를이용한연료집합체 | |
| JPS6362716B2 (ja) | ||
| Savchenko et al. | MetMet fuel with zirconium matrix alloys | |
| Farina et al. | Current status of Zirconium alloys for fission cladding | |
| JPH0821888A (ja) | 被覆管及びジルカロイ被覆管を製造する方法 | |
| Adamson et al. | Zirconium alloy barrier having improved corrosion resistance |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20040108 |
|
| A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20040114 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040130 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040309 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20040609 |
|
| A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20040614 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040901 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20041005 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20041028 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081112 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091112 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091112 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101112 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111112 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121112 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121112 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131112 Year of fee payment: 9 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |