JPH081514A - 原子炉内構造物の表面処理方法 - Google Patents

原子炉内構造物の表面処理方法

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JPH081514A
JPH081514A JP6134108A JP13410894A JPH081514A JP H081514 A JPH081514 A JP H081514A JP 6134108 A JP6134108 A JP 6134108A JP 13410894 A JP13410894 A JP 13410894A JP H081514 A JPH081514 A JP H081514A
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JP
Japan
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reactor
crystal
alloy
spherical particles
equipment
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JP6134108A
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English (en)
Inventor
Seigoro Yamamoto
征五郎 山本
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin

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  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】原子炉構造物または機器の耐応力腐食割れと異
常腐食を予防する。 【構成】原子炉構造物または機器の表面をディンプル13
またはたて溝14が形成された合金球12を音速以上の速度
で吹き付けてショットピーニングする。このショットピ
ーニングにより高速に回転する合金球が原子炉構造物ま
たは機器表面の結晶に衝突し、結晶に衝撃力と結晶軸の
回転エネルギーを与え、結晶が超微細化する。結晶が微
細化すると、結晶粒界が移動して伸びの低下を防ぎ、か
つ発生応力を分散する。また、結晶粒界面積が増加し、
不純物の結晶粒界での濃縮量が減少して応力腐食割れと
異常腐食を防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は沸騰水型原子炉内で使用
される原子炉構造物または機器の耐応力腐食割れと異常
腐食を予防する原子炉内構造物の表面処理方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】沸騰水型原子炉の原子力発電所では原子
炉圧力容器内で冷却水を炉心により加熱して蒸気を発生
させ、この蒸気を主蒸気管を通してタービンへ送り、タ
ービンを駆動して発電させる。タービンで仕事をした蒸
気は復水となり、浄化されて原子炉圧力容器内へ給水さ
れる。
【0003】原子力発電所で使用する原子炉内構造物の
概要を図8により説明する。すなわち、図8に一部断面
図で示すように全体を取り包んでいる原子炉圧力容器1
内には制御棒駆動機構2,制御棒案内管3,気水分離器
4,炉心中央部外側を構成する炉心シュラウド5,シュ
ラウドサポートシリンダ6,上部炉心支持格子板7,下
部炉心支持格子板8,炉心を構成する燃料集合体9,制
御棒10および炉心計装管11等の原子炉構造物および機器
が配設されている。
【0004】これらの原子炉構造物または機器の材料
は、圧延等の製作時の加工応力や熱で不純物元素が結晶
粒界で濃縮する傾向や、結晶に歪みが残る傾向があるの
で加熱して再結晶させたり、不純物元素を結晶に再び固
溶させている。
【0005】この熱処理により結晶は、平均6μmから
12μmまでの範囲に再結晶する。結晶粒が大きいと放射
線照射で誘起される結晶粒界での不純物濃度が高くな
り、かつ、放射線照射で誘起された面欠陥およびボイド
による影響が大きくなる。
【0006】結晶粒が大きいと、原子炉で放射線照射を
受けた場合、原子炉構造物および機器の表面部に点欠
陥、高密度の面欠陥およびボイドが生成して活動滑り系
が減少して延性を失うと共に点欠陥が不純物元素を結晶
粒界に運び濃縮し結晶粒界脆化を誘起する可能性が高く
なる。
【0007】原子炉構造物または機器の表面に高密度な
面欠陥およびボイドが生成すると表面を活性化し耐食性
が劣化する。これらの原子炉構造物または機器は温度 2
90℃で放射線の照射を受けながら40年以上に亘って供用
する。
【0008】この供用期間中に高速中性子を受けて高密
度の面欠陥およびボイドが生成し脆化が進行する。その
結果、原子炉構造物または機器の表面部から応力腐食割
れおよび表面部の異常酸化を起こす可能性が高くなる課
題がある。
【0009】また、従来公知のショットピーニングによ
る金属製品の表面硬化法では、表面が部分的にA3 変態
温度まで上昇し、母材の低温部の影響で結晶粒界が鋭敏
化する課題がある。
【0010】さらに、従来の熱処理や冷間加工と熱処理
で結晶粒の微細化を行うことはできるが、結晶粒を超微
細化する技術は公知例がなく、従来の技術ではせいぜい
6μm程度で十分な耐食性と耐応力腐食割れを期待でき
ない課題がある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するためになされたもので、原子炉構造物または機器表
面部からの応力腐食割れの発生および前記表面部の異常
腐食を防止することができる原子炉内構造物の表面処理
方法を提供することにある。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】本発明は原子炉構造物
または機器の表面にディンプルまたはたて溝付き球形粒
子を音速以上の速度で打ち付けて前記表面組織の結晶を
0.5μm以下の結晶粒まで超微細化することを特徴とす
る。
【0013】
【作用】原子炉構造物または機器の表面にディンプルま
たはたて溝付き球形粒子を高速に回転させながら打ち付
けると、その表面組織の結晶に衝撃力と結晶軸の回転力
を与え、表面組織の結晶が超微細化する。
【0014】原子炉構造物または機器の表面組織には供
用期間中に放射線により面欠陥やボイドが生成し、活動
スベリ系が減少し、伸びが低下する。表面組織の結晶が
超微細化すると、結晶粒界が移動して伸びの低下を防
ぎ、かつ発生応力を分散する。また、結晶粒界面積が増
加し、不純物の結晶粒界での濃縮が減少して応力腐食割
れと異常腐食を防止できる。
【0015】
【実施例】まず図1(a)または(b)に示すように直
径1mmから5mまでの球状粒子12を用意する。この球状
粒子12は例えばFe−Cr−Ni合金で、表面に図1
(a)では多数のディンプル13が形成されており、ま
た、図1(b)に示す球形粒子12には複数のたて溝14が
形成されている。
【0016】この球状粒子12を窒素雰囲気加熱炉で 200
℃から 500℃,1気圧で10時間から20時間加熱処理す
る。または、球状粒子12の表面に 0.1mμのクロムメッ
キを施し、真空炉で温度 200℃から 500℃,1気圧で10
時間から20時間加熱処理する。
【0017】このいずれかの加熱処理が施された球形粒
子12はハードニングされて表面が硬化し、内部に弾性を
残す状態となる。この加熱処理された球形粒子12を以
下、合金球と称す。
【0018】この合金球を音速以上の速度で1秒間に50
回以上回転させ原子炉構造物または機器表面に対して角
度45°から90°の範囲で打ち付けて原子炉構造物表面組
織の結晶を 0.5μm以下に超微細化する。
【0019】この合金球を1秒間に50回以上回転させる
ためには螺旋状の溝を形成したノズルを使用し、このノ
ズルから合金球を吹き出すことによって行うことができ
る。また、原子炉圧力容器内へ原子炉構造物または機器
を組み込んだ後の表面処理は合金球の代りに氷球を使用
する。
【0020】すなわち、低温窒素とともに内側に螺旋状
の溝が形成されたノズルから図4に示すような直径の氷
球を図5に示すような大気中での音速で、図6に示すよ
うな1秒間に50回以上回転させて原子炉構造物または機
器の表面に打ち付ける。
【0021】しかして、原子炉構造物または機器の表面
に対して合金球または氷球を図7のように角度45°から
90°の範囲で打ち付けると、例えば放射線照射で脆化し
た結晶粒を 0.5μm以下に超微細化して放射線脆化を回
復させるとともに応力腐食割れおよび異常腐食を防止す
ることができる。
【0022】原子炉構造物または機器の機械的特性は、
結晶直径の平方根に比例してよくなる。原子炉構造物ま
たは機器表面組織の結晶を 0.5μm以下に超微細化する
と、図2に示すように高温流水中での耐食性が向上し、
またおよび図3に示すように耐応力腐食割れ特性が向上
する。
【0023】図2は減肉厚さ(耐食性)と結晶粒径との
関係、図3は応力腐食割れ発生率(耐応力腐食性)と結
晶粒径との関係を示している。また、図4は合金球また
は氷球の直径と結晶粒径との関係、図5は合金球または
氷球の速度と結晶粒径との関係、図6は合金球または氷
球の回転速度との関係、図7は合金球または氷球の照射
角度との関係をそれぞれ示している。
【0024】上記実施例において合金球の代わりに氷球
を使用する場合には、例えばつぎのように実施する。す
なわち、供用中の放射線照射損傷を受けた原子炉構造物
または機器への表面処理にあたり、合金球と同様な形状
の球形氷を低温窒素と共に原子炉構造物または機器表面
に向けて打ち付ける。氷球は常温以上で解氷するため、
合金球に比較してその氷球を回収する必要がなく周囲を
汚すことがなく作業性が容易となる効果がある。
【0025】原子炉構造物または機器の表面処理方法
は、炉心シュラウド5,燃料集合体9の燃料被覆管やチ
ャンネルボックス等に有効に適用できるばかりでなく、
原子炉構造物または機器以外の構造物や機器の溶接部の
結晶物が粗大した場所、湾曲部の残留応力のある部分の
応力腐食割れおよび異常腐食の防止に活用できる。
【0026】また、回転を与えた合金球あるいは氷球を
音速以上の速度で吹き付ける代りに回転するロール、研
磨機でも板材の表面の結晶径を超微細化にすることがで
きるので併用すると一層の効果がある。
【0027】本発明方法の実施態様を要約すればつぎの
とおりである。 (1)原子炉構造物または機器表面組織の結晶を応力腐
食割れおよび異常腐食を防止できる結晶粒( 0.5μm以
下)まで超微細化すること。 (2)原子炉構造物または機器がFe−Cr−Ni合
金、ジルコニウム合金またはニッケル基合金等で構成さ
れている場合、その表面処理を対象とする同じ種類の合
金粒を使用すること。 (3)球形粒子が合金の場合、その表面に厚さ 0.1μm
のクロムメッキを施したのち温度 200℃から 500℃で、
10時間から20時間まで加熱処理するか、または1気圧の
窒素ガス中、温度 200℃から 500℃で、10時間から20時
間まで加熱処理して耐摩耗性と弾力性を付与すること。 (4)球形粒子は、原子炉構造物または機器の表面組織
の結晶を超微細化するために音速以上に加速して原子炉
構造物または機器の表面部に角度(45°より90°の範
囲)を持って打ち付けること。 (5)球形粒子で原子炉構造物または機器の表面組織の
結晶を超微細化するには、球形粒子が原子炉構造物また
は機器の表面組織に圧縮力と結晶格子に回転エネルギー
を与えること。そのために球形粒子に(1秒間に50回以
上)回転を与えること。 (6)球形粒子に回転(1秒間に50回以上)させるた
め、球形粒子に多数のディンプルあるいは複数の溝を形
成すること。 (7)球形粒子を回転させるために、球形粒子の原子炉
構造物機器の表層部への打ち付けは、螺旋状の溝を有す
るノズルで行うこと。
【0028】
【発明の効果】本発明によれば、結晶粒界での不純物元
素の濃縮割合も小さくなり、かつ、結晶を微細化するこ
とにより活動滑り系の増加、外部荷重の微細結晶の結晶
粒界での吸収、および結晶粒の微細化加工により原子炉
内構造物および機器の表面での圧力歪みをつくることに
なり、原子炉内構造物または機器表面での応力腐食割れ
および異常腐食を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明方法において使用するディンプ
ル付き合金球を示す外観図、(b)は同じくたて溝付き
合金球を示す外観図。
【図2】本発明に係る表面処理方法を説明するための材
料の減肉厚さと結晶粒径との関係を示す特性図。
【図3】同じく、応力腐食割れ発生率と結晶粒径との関
係を示す特性図。
【図4】本発明に係る表面処理方法の実施例における合
金球または氷球の直径と結晶粒径との関係を示す特性
図。
【図5】同じく、合金球または氷球の速度と結晶粒径と
の関係を示す特性図。
【図6】同じく、合金球または氷球の回転速度と結晶粒
径との関係を示す特性図。
【図7】同じく、合金球または氷球の照射角度と結晶粒
径との関係を示す特性図。
【図8】従来の沸騰水型原子炉内を一部切欠して断面で
示す斜視図。
【符号の説明】
1…原子炉圧力容器、2…制御棒駆動機構、3…制御棒
案内管、4…気水分離器、5…炉心シュラウド、6…シ
ュラウドサポートシリンダ、7…上部炉心支持格子板、
8…下部炉心支持格子板、9…燃料集合体、10…制御
棒、11…炉内計装管、12…球状粒子、13…ディンプル、
14…たて溝。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 原始炉内で使用される原子炉構造物また
    は機器の表面にディンプルまたはたて溝付き球形粒子を
    音速以上の速度で打ち付けて前記表面組織の結晶を 0.5
    μm以下の結晶粒まで超微細化することを特徴とする原
    子炉内構造物の表面処理方法。
  2. 【請求項2】 前記球形粒子はFe−Cr−Ni合金,
    ジルコニウム合金,ニッケル基合金または氷から選択さ
    れた少なくとも一種からなることを特徴とする請求項1
    記載の原子炉内構造物の表面処理方法。
  3. 【請求項3】 前記球形粒子の合金表面はクロムハード
    ニングまたは窒素ハードニングされて耐摩耗性と弾力性
    が付与されてなることを特徴とする請求項1記載の原子
    炉内構造物の表面処理方法。
  4. 【請求項4】 前記球状粒子は前記原子炉構造物または
    機器の表面に45°から90°の角度を持って打ち付けるこ
    とを特徴とする請求項1記載の原子炉内構造物の表面処
    理方法。
  5. 【請求項5】 前記球状粒子に1秒間に50回以上の回転
    力を付与することを特徴とする請求項1記載の原子炉内
    構造物の表面処理方法。
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004040022A1 (ja) * 2002-10-31 2004-05-13 Nippon Steel Corporation 耐環境助長割れ性の優れた金属構造製品および、金属構造製品の環境助長割れ抵抗性向上方法
WO2004042093A1 (ja) * 2002-11-06 2004-05-21 Nippon Steel Corporation 液体金属脆化抵抗性の優れた金属構造製品、鉄構製品およびそれらの製造方法
WO2004046396A1 (ja) * 2002-11-18 2004-06-03 Nippon Steel Corporation 超音波衝撃処理による金属切断面の疲労強度向上方法および長寿命の金属製品
WO2004046397A1 (ja) * 2002-11-18 2004-06-03 Nippon Steel Corporation 超音波衝撃処理による冷間加工部の強度向上方法および破壊靭性および疲労強度の高い金属製品
WO2004046393A1 (ja) * 2002-11-18 2004-06-03 Nippon Steel Corporation 疲労強度に優れた長寿命回転体およびその製造方法
WO2004046392A1 (ja) * 2002-11-19 2004-06-03 Nippon Steel Corporation 鋼構造物の遅れ破壊防止方法および鋼構造物の製造方法
WO2004046394A1 (ja) * 2002-11-19 2004-06-03 Nippon Steel Corporation 表層部をナノ結晶化させた金属製品の製造方法
WO2004046395A1 (ja) * 2002-11-19 2004-06-03 Nippon Steel Corporation 金属材料の超音波衝撃処理条件の設定方法
WO2004059015A1 (ja) * 2002-12-25 2004-07-15 Sintokogio, Ltd. 金属表面の微細化方法及びその金属製品
FR2925522A1 (fr) * 2007-12-21 2009-06-26 Areva Np Sas Procede de traitement superficiel d'un alliage de zirconium ou de hafnium, et piece ainsi traitee

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004040022A1 (ja) * 2002-10-31 2004-05-13 Nippon Steel Corporation 耐環境助長割れ性の優れた金属構造製品および、金属構造製品の環境助長割れ抵抗性向上方法
CN100439519C (zh) * 2002-10-31 2008-12-03 新日本制铁株式会社 耐环境助长裂纹性优良的金属结构制品、提高金属结构制品的抗环境助长裂纹性的方法
WO2004042093A1 (ja) * 2002-11-06 2004-05-21 Nippon Steel Corporation 液体金属脆化抵抗性の優れた金属構造製品、鉄構製品およびそれらの製造方法
WO2004046397A1 (ja) * 2002-11-18 2004-06-03 Nippon Steel Corporation 超音波衝撃処理による冷間加工部の強度向上方法および破壊靭性および疲労強度の高い金属製品
WO2004046393A1 (ja) * 2002-11-18 2004-06-03 Nippon Steel Corporation 疲労強度に優れた長寿命回転体およびその製造方法
WO2004046396A1 (ja) * 2002-11-18 2004-06-03 Nippon Steel Corporation 超音波衝撃処理による金属切断面の疲労強度向上方法および長寿命の金属製品
WO2004046392A1 (ja) * 2002-11-19 2004-06-03 Nippon Steel Corporation 鋼構造物の遅れ破壊防止方法および鋼構造物の製造方法
WO2004046394A1 (ja) * 2002-11-19 2004-06-03 Nippon Steel Corporation 表層部をナノ結晶化させた金属製品の製造方法
WO2004046395A1 (ja) * 2002-11-19 2004-06-03 Nippon Steel Corporation 金属材料の超音波衝撃処理条件の設定方法
US7857918B2 (en) 2002-11-19 2010-12-28 Nippon Steel Corporation Method of production of steel product with nanocrystallized surface layer
WO2004059015A1 (ja) * 2002-12-25 2004-07-15 Sintokogio, Ltd. 金属表面の微細化方法及びその金属製品
FR2925522A1 (fr) * 2007-12-21 2009-06-26 Areva Np Sas Procede de traitement superficiel d'un alliage de zirconium ou de hafnium, et piece ainsi traitee
WO2009081013A1 (fr) * 2007-12-21 2009-07-02 Areva Np Procédé de traitement superficiel d'un alliage de zirconium ou de hafnium, et pièce ainsi traitée.
US9340845B2 (en) 2007-12-21 2016-05-17 Areva Np Method for surface processing a zirconium or hafnium alloy, and component processed in this manner

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