JPH0921894A - 軽水炉用燃料集合体および燃料被覆管の製造方法 - Google Patents
軽水炉用燃料集合体および燃料被覆管の製造方法Info
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- JPH0921894A JPH0921894A JP7195699A JP19569995A JPH0921894A JP H0921894 A JPH0921894 A JP H0921894A JP 7195699 A JP7195699 A JP 7195699A JP 19569995 A JP19569995 A JP 19569995A JP H0921894 A JPH0921894 A JP H0921894A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】ウラン酸化物あるいはプルトニウム酸化物ある
いは両酸化物をジルコニウム合金被覆管に内包する燃料
棒を８×８，９×９あるいは１０×１０の格子状に配列
し、燃料棒の一部を水ロッドで置換し、前記燃料棒及び
前記水ロッドをスペーサ及びスペーサバンドで束ねて形
成した燃料集合体において、燃料被覆管の外面もしくは
燃料集合体外周面が予め鉄もしくは鉄酸化膜で密度１〜
８０％覆われていることを特徴とする軽水炉用燃料集合
体。 【効果】炉水中のＣｏ濃度の低減が可能となり、Ｃｏの
配管付着量を大幅に低減出来るので、定期検査時の作業
者が被爆する線量を低減することが可能となる。
いは両酸化物をジルコニウム合金被覆管に内包する燃料
棒を８×８，９×９あるいは１０×１０の格子状に配列
し、燃料棒の一部を水ロッドで置換し、前記燃料棒及び
前記水ロッドをスペーサ及びスペーサバンドで束ねて形
成した燃料集合体において、燃料被覆管の外面もしくは
燃料集合体外周面が予め鉄もしくは鉄酸化膜で密度１〜
８０％覆われていることを特徴とする軽水炉用燃料集合
体。 【効果】炉水中のＣｏ濃度の低減が可能となり、Ｃｏの
配管付着量を大幅に低減出来るので、定期検査時の作業
者が被爆する線量を低減することが可能となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は軽水炉で使用される燃料
集合体に係り、特に、燃料被覆管からの放射性クラッド
付着の促進に好適な燃料集合体及びその製造方法に関す
る。
集合体に係り、特に、燃料被覆管からの放射性クラッド
付着の促進に好適な燃料集合体及びその製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、使用済燃料の排出量低減，発電コ
ストの低減等の環境及び経済的メリットが期待できる理
由から、軽水炉燃料の高燃焼度化，運転サイクルの長期
化への関心が高い。我国の原子力発電は使用済燃料の再
処理を前提としており、抽出されたプルトニウムの再利
用をも含めた高燃焼度化が推進されている。現在、燃料
集合体の平均燃焼度は約３０ＧＷｄ／ｔであるが、６０
ＧＷｄ／ｔ級の高燃焼度燃料が実現すれば、前述したメ
リットはより高くなる。従来、高燃焼度化を実現するた
めに、炉水に曝される被覆管外表面の耐食性改善、ウラ
ン燃料と接触すること（ＰＣＩ：pellet cladding inte
raction ）により発生する応力腐食割れ防止，ウラン燃
料の発熱量分布の平坦化等の改善が実施されてきた。
ストの低減等の環境及び経済的メリットが期待できる理
由から、軽水炉燃料の高燃焼度化，運転サイクルの長期
化への関心が高い。我国の原子力発電は使用済燃料の再
処理を前提としており、抽出されたプルトニウムの再利
用をも含めた高燃焼度化が推進されている。現在、燃料
集合体の平均燃焼度は約３０ＧＷｄ／ｔであるが、６０
ＧＷｄ／ｔ級の高燃焼度燃料が実現すれば、前述したメ
リットはより高くなる。従来、高燃焼度化を実現するた
めに、炉水に曝される被覆管外表面の耐食性改善、ウラ
ン燃料と接触すること（ＰＣＩ：pellet cladding inte
raction ）により発生する応力腐食割れ防止，ウラン燃
料の発熱量分布の平坦化等の改善が実施されてきた。
【０００３】高燃焼度燃料集合体を構成するジルコニウ
ム合金には、従来材より高い耐食性が要求される。ジル
コニウム合金として従来よりジルカロイ−２（Ｚｒｙ−
２：Ｚｒ−１.２〜１.７％Ｓｎ−０.０７〜０.２０％Ｆ
ｅ−０.０５〜０.１５％Ｃｒ−０.０３〜０.０８％Ｎｉ
合金）及びジルカロイ−４(Ｚｒｙ−２：Ｚｒ−１.２〜
１.７％Ｓｎ−０.１８〜０.２４％Ｆｅ−０.０５〜０.
１５％Ｃｒ合金)が使用されている。これら合金の耐食
性を改善する方法として、特公昭63−31543 号，特公昭
63−31544 号，特公昭63−58223 号公報に開示されてい
る（α＋β）相あるいはβ相温度範囲から急冷する熱処
理がある。また、耐ＰＣＩ特性を改善する技術としてジ
ルコニウムライナ層を被覆管内面に設けることが考案さ
れた（特開昭51−69795 号公報）。また被覆管の表面コ
ーテングによる耐食性改善に関する公知例はみられる。
ム合金には、従来材より高い耐食性が要求される。ジル
コニウム合金として従来よりジルカロイ−２（Ｚｒｙ−
２：Ｚｒ−１.２〜１.７％Ｓｎ−０.０７〜０.２０％Ｆ
ｅ−０.０５〜０.１５％Ｃｒ−０.０３〜０.０８％Ｎｉ
合金）及びジルカロイ−４(Ｚｒｙ−２：Ｚｒ−１.２〜
１.７％Ｓｎ−０.１８〜０.２４％Ｆｅ−０.０５〜０.
１５％Ｃｒ合金)が使用されている。これら合金の耐食
性を改善する方法として、特公昭63−31543 号，特公昭
63−31544 号，特公昭63−58223 号公報に開示されてい
る（α＋β）相あるいはβ相温度範囲から急冷する熱処
理がある。また、耐ＰＣＩ特性を改善する技術としてジ
ルコニウムライナ層を被覆管内面に設けることが考案さ
れた（特開昭51−69795 号公報）。また被覆管の表面コ
ーテングによる耐食性改善に関する公知例はみられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】一方、炉水中にはＣｏ
60，Ｃｏ58等がイオン及びクラッドの形態で含まれてお
り、これら放射性物質が配管に付着すると作業者の被爆
線量が増加する。従来、燃料被覆管外表面は炉水と反応
してノジュラー腐食とよばれる多数の割れを含む酸化物
が形成されていた。しかし、上述したように燃料被覆管
の耐食性が大幅に改善され、比較的平滑で割れの無い酸
化物で覆われた表面となった。その結果、Ｃｏ60，Ｃｏ
58等の放射性イオン及びクラッドが燃料表面に付着しに
くく、且つ一旦付着したとしても容易に燃料被覆管表面
から離脱するために炉水中の放射能が上昇する傾向が認
められるようになった。本発明の第一の目的は高耐食性
被覆管を用いた燃料集合体を装荷した軽水炉においても
炉水中の放射能を従来と同程度のレベルに維持する技術
を提供することである。
60，Ｃｏ58等がイオン及びクラッドの形態で含まれてお
り、これら放射性物質が配管に付着すると作業者の被爆
線量が増加する。従来、燃料被覆管外表面は炉水と反応
してノジュラー腐食とよばれる多数の割れを含む酸化物
が形成されていた。しかし、上述したように燃料被覆管
の耐食性が大幅に改善され、比較的平滑で割れの無い酸
化物で覆われた表面となった。その結果、Ｃｏ60，Ｃｏ
58等の放射性イオン及びクラッドが燃料表面に付着しに
くく、且つ一旦付着したとしても容易に燃料被覆管表面
から離脱するために炉水中の放射能が上昇する傾向が認
められるようになった。本発明の第一の目的は高耐食性
被覆管を用いた燃料集合体を装荷した軽水炉においても
炉水中の放射能を従来と同程度のレベルに維持する技術
を提供することである。
【０００５】燃料被覆管表面へのＣｏ付着速度を高める
一つの手法として、現在、炉水のｐＨを弱アルカリ（ｐ
Ｈ＞７）に制御する方法が検討されている。しかし、ｐ
Ｈを高めると燃料被覆管の耐食性は低下する。この耐食
性低下と摩耗等の他の要因が重畳すると燃料破損にいた
る可能性がある。よって、炉水ｐＨを適正化し燃料被覆
管の耐食性に影響を及ぼさない範囲を設定する対策が必
要である。
一つの手法として、現在、炉水のｐＨを弱アルカリ（ｐ
Ｈ＞７）に制御する方法が検討されている。しかし、ｐ
Ｈを高めると燃料被覆管の耐食性は低下する。この耐食
性低下と摩耗等の他の要因が重畳すると燃料破損にいた
る可能性がある。よって、炉水ｐＨを適正化し燃料被覆
管の耐食性に影響を及ぼさない範囲を設定する対策が必
要である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の第一の目的は燃料
被覆管表面に予め鉄あるいは鉄酸化物を固着させておく
ことにより解決される。このための手段として、（１）
ブラスティングによる固着法、（２）溶射による固着方
法がある。被覆管を製造した後上記（１）もしくは
（２）を施工する。または、最終アニール前に上記
（１）もしくは（２）を施す方法、さらに最終的に高温
水蒸気中で鉄あるいは鉄酸化物を固着させる方法があ
る。図１はこの目的を達成するための燃料被覆管の製造
プロセスを示す。
被覆管表面に予め鉄あるいは鉄酸化物を固着させておく
ことにより解決される。このための手段として、（１）
ブラスティングによる固着法、（２）溶射による固着方
法がある。被覆管を製造した後上記（１）もしくは
（２）を施工する。または、最終アニール前に上記
（１）もしくは（２）を施す方法、さらに最終的に高温
水蒸気中で鉄あるいは鉄酸化物を固着させる方法があ
る。図１はこの目的を達成するための燃料被覆管の製造
プロセスを示す。
【０００７】上記第二の目的は、燃料被覆管の表面粗さ
を粗化させクラッドの固着を促進させることにある。上
記（１）もしくは（２）の固着法はより効果的である。
を粗化させクラッドの固着を促進させることにある。上
記（１）もしくは（２）の固着法はより効果的である。
【０００８】さらに炉水のｐＨを７〜８.５ の範囲に調
整することにより解決される。炉水のｐＨの調整には、
ＮａＯＨあるいはＫＯＨが使用できる。ＫＯＨでｐＨを
調整し、水素を炉水中への水素の注入を併用することが
好ましい。
整することにより解決される。炉水のｐＨの調整には、
ＮａＯＨあるいはＫＯＨが使用できる。ＫＯＨでｐＨを
調整し、水素を炉水中への水素の注入を併用することが
好ましい。
【０００９】以上の第一及び第二の手段によって、炉水
放射能の低減を達成できる。
放射能の低減を達成できる。
【００１０】
【作用】第一の目的を達成する手段である燃料被覆管表
面に予め固着した鉄あるいは鉄酸化物の作用及び炉水の
ｐＨの影響について記述する。炉水中では鉄酸化物を主
成分とする鉄クラッドが大部分である。この鉄クラッド
がまず燃料被覆管表面に付着する。被覆管表面で沸騰が
ある（沸騰水型軽水炉，ＢＷＲ）場合、気泡内部の被覆
管表面では水が濃縮され高濃度の鉄クラッドが液膜中に
含まれる。さらに気泡が成長すると乾燥面が出現し、鉄
酸化物が乾固する。この蒸発乾固した鉄クラッドは、ジ
ルコニウム酸化物上ではより強固に付着する。Ｃｏは大
部分イオンとして炉水中に溶けている。しかし、気泡内
部の液膜内では鉄クラッドの場合と同様に濃縮し、つい
には蒸発乾固する。蒸発乾固したＣｏは被覆管表面で高
エネルギの中性子照射をうけて放射化する。しかし、気
泡が消滅し再び炉水に覆われると炉水中に溶出し放射化
したＣｏイオンが炉水の放射能を高める。従って、炉水
放射能の低減には蒸発乾固したＣｏを被覆管表面に固着
させておく必要がある。また、炉水のｐＨが低い（酸
性：ｐＨ＜７）と蒸発乾固したＣｏは再溶解しやすい。
炉水のアルカリ化（ｐＨ＞７）はＣｏの再溶解低減に有
効であるが、ｐＨ＞９では被覆管材料の耐食性を低下さ
せる。
面に予め固着した鉄あるいは鉄酸化物の作用及び炉水の
ｐＨの影響について記述する。炉水中では鉄酸化物を主
成分とする鉄クラッドが大部分である。この鉄クラッド
がまず燃料被覆管表面に付着する。被覆管表面で沸騰が
ある（沸騰水型軽水炉，ＢＷＲ）場合、気泡内部の被覆
管表面では水が濃縮され高濃度の鉄クラッドが液膜中に
含まれる。さらに気泡が成長すると乾燥面が出現し、鉄
酸化物が乾固する。この蒸発乾固した鉄クラッドは、ジ
ルコニウム酸化物上ではより強固に付着する。Ｃｏは大
部分イオンとして炉水中に溶けている。しかし、気泡内
部の液膜内では鉄クラッドの場合と同様に濃縮し、つい
には蒸発乾固する。蒸発乾固したＣｏは被覆管表面で高
エネルギの中性子照射をうけて放射化する。しかし、気
泡が消滅し再び炉水に覆われると炉水中に溶出し放射化
したＣｏイオンが炉水の放射能を高める。従って、炉水
放射能の低減には蒸発乾固したＣｏを被覆管表面に固着
させておく必要がある。また、炉水のｐＨが低い（酸
性：ｐＨ＜７）と蒸発乾固したＣｏは再溶解しやすい。
炉水のアルカリ化（ｐＨ＞７）はＣｏの再溶解低減に有
効であるが、ｐＨ＞９では被覆管材料の耐食性を低下さ
せる。
【００１１】被覆管表面に付着したＣｏを強固に固着さ
せておくには、ＣｏＦｅ2Ｏ4の化学形態の酸化物とする
のが有効である。この酸化物（スピネル酸化物）は高温
水中で極めて安定であり、蒸発乾固した後、再び炉水に
接しても再溶解しない。上記スピネル酸化物は鉄もしく
は鉄酸化物を核として成長するので、それら核の密度は
重要であり、表面積で少なくとも１％以上多くとも８０
％必要である。密度８０％を超えると炉水質を急変動を
招くので好ましくない。また、鉄もしくは鉄酸化物の隣
接距離を制限したのはスピネル酸化物の核を均一に分散
させるためである。鉄もしくは鉄酸化物は被覆管表面が
粗化している場合、かつジルコニウム酸化物で覆われて
いる方がＣｏがより付着しやすい。
せておくには、ＣｏＦｅ2Ｏ4の化学形態の酸化物とする
のが有効である。この酸化物（スピネル酸化物）は高温
水中で極めて安定であり、蒸発乾固した後、再び炉水に
接しても再溶解しない。上記スピネル酸化物は鉄もしく
は鉄酸化物を核として成長するので、それら核の密度は
重要であり、表面積で少なくとも１％以上多くとも８０
％必要である。密度８０％を超えると炉水質を急変動を
招くので好ましくない。また、鉄もしくは鉄酸化物の隣
接距離を制限したのはスピネル酸化物の核を均一に分散
させるためである。鉄もしくは鉄酸化物は被覆管表面が
粗化している場合、かつジルコニウム酸化物で覆われて
いる方がＣｏがより付着しやすい。
【００１２】即ち、速やかに被覆管表面にＣｏを固着さ
せ、炉水中に再び溶解させないためには、１）鉄もしく
は鉄酸化物が予め被覆管表面に形成されている、２）被
覆管表面が予めジルコニウム酸化物で覆われている、
３）炉水のｐＨを７〜８.５ に維持する、ことが重要で
ある。
せ、炉水中に再び溶解させないためには、１）鉄もしく
は鉄酸化物が予め被覆管表面に形成されている、２）被
覆管表面が予めジルコニウム酸化物で覆われている、
３）炉水のｐＨを７〜８.５ に維持する、ことが重要で
ある。
【００１３】さらにＺｒＯ2酸化膜のＺｒ格子位置に鉄
（Ｆｅ）原子が置換するとＺｒＯ2の格子間隔が小さく
なり、水素分子の拡散を抑制する効果、かつＺｒＯ2 の
格子間隔の減少によりＺｒＯ2 の電気抵抗が上昇し（バ
ンドギャップエネルギが高くなり）、管面の耐食性が向
上する。
（Ｆｅ）原子が置換するとＺｒＯ2の格子間隔が小さく
なり、水素分子の拡散を抑制する効果、かつＺｒＯ2 の
格子間隔の減少によりＺｒＯ2 の電気抵抗が上昇し（バ
ンドギャップエネルギが高くなり）、管面の耐食性が向
上する。
【００１４】
（実施例１）以下、本発明の実施例を説明する。図２は
本発明に基づいてＺｒライナ燃料の外表面をブラスティ
ング法により鉄をコーテングした燃料被覆管を使用した
燃料集合体を装荷したＢＷＲ模擬プラント構成図であ
る。タービン１を出た水蒸気は復水器２で水に戻され、
ここを出た復水は復水ポンプ３により復水フィルタ４を
通り復水脱塩器５により不純物を除去する。浄化された
水は給水ポンプ６，低圧給水加熱器７，昇圧ポンプ８，
高圧給水加熱器９を通って模擬燃料装荷圧力容器１０に
導かれる。この為、炉水中には、主として高圧給水加熱
器９及び模擬燃料装荷圧力容器１０で生成した腐食生成
物である鉄主成分とするクラッド及びＮｉ等の金属イオ
ンが含まれている。これらの一部は再循環ポンプ１１の
上流から分岐した炉浄化系１２で除去されるが、その割
合は少なく殆ど炉水中及び燃料棒表面に付着して存在す
ることになる。
本発明に基づいてＺｒライナ燃料の外表面をブラスティ
ング法により鉄をコーテングした燃料被覆管を使用した
燃料集合体を装荷したＢＷＲ模擬プラント構成図であ
る。タービン１を出た水蒸気は復水器２で水に戻され、
ここを出た復水は復水ポンプ３により復水フィルタ４を
通り復水脱塩器５により不純物を除去する。浄化された
水は給水ポンプ６，低圧給水加熱器７，昇圧ポンプ８，
高圧給水加熱器９を通って模擬燃料装荷圧力容器１０に
導かれる。この為、炉水中には、主として高圧給水加熱
器９及び模擬燃料装荷圧力容器１０で生成した腐食生成
物である鉄主成分とするクラッド及びＮｉ等の金属イオ
ンが含まれている。これらの一部は再循環ポンプ１１の
上流から分岐した炉浄化系１２で除去されるが、その割
合は少なく殆ど炉水中及び燃料棒表面に付着して存在す
ることになる。
【００１５】運転を開始すると出力が上昇し、模擬燃料
表面で沸騰が生じるようになる。この時期に炉浄化系１
２からＫＯＨ（ｐＨ調整剤）をリークさせてｐＨを７〜
８に調整する。本実施例によると、炉水中のクラッドは
燃料棒表面に強固に付着しており、実プラントでの水放
射能の上昇を抑制可能となる。
表面で沸騰が生じるようになる。この時期に炉浄化系１
２からＫＯＨ（ｐＨ調整剤）をリークさせてｐＨを７〜
８に調整する。本実施例によると、炉水中のクラッドは
燃料棒表面に強固に付着しており、実プラントでの水放
射能の上昇を抑制可能となる。
【００１６】（実施例２）図３は燃料被覆管の鉄コーテ
ングにおけるブラスティング方法の模式図、図４は粉砕
微細鉄使用のブラスティング法で実施した被覆管の外観
写真を示す。ブラスティングによる鉄固着被覆管１９，
２０は灰色で粗面を呈し、無数の鉄粉が被覆管表面に食
い込み、巨視的には褐色の面となる。これは固着した鉄
が酸化したためである。図５は被覆管１９，２０の鉄固
着様相の説明図で示す。ブラスティング後の被覆管表面
は、粉砕鉄の小片３〜２０μｍが被覆管母地に固着して
いる。また表面は粗化しているのが特徴である。表１は
ブラスティング法による鉄の固着分布を示す。
ングにおけるブラスティング方法の模式図、図４は粉砕
微細鉄使用のブラスティング法で実施した被覆管の外観
写真を示す。ブラスティングによる鉄固着被覆管１９，
２０は灰色で粗面を呈し、無数の鉄粉が被覆管表面に食
い込み、巨視的には褐色の面となる。これは固着した鉄
が酸化したためである。図５は被覆管１９，２０の鉄固
着様相の説明図で示す。ブラスティング後の被覆管表面
は、粉砕鉄の小片３〜２０μｍが被覆管母地に固着して
いる。また表面は粗化しているのが特徴である。表１は
ブラスティング法による鉄の固着分布を示す。
【００１７】
【表１】 鉄の固着はブラスティングにおける鉄粉の吐出圧力が高
く、ノズル間隔が狭くかつブラスティング処理時間が短
いほど固着した鉄の密度が高い。これは１）鉄粉末の吐
出速度が高く、粉末が食い込み安い。２）移動速度を高
めると、施工面が常に新しい面に移り変わり、繰り返し
ブラスティングによる固着物の脱落が防げるためであ
る。
く、ノズル間隔が狭くかつブラスティング処理時間が短
いほど固着した鉄の密度が高い。これは１）鉄粉末の吐
出速度が高く、粉末が食い込み安い。２）移動速度を高
めると、施工面が常に新しい面に移り変わり、繰り返し
ブラスティングによる固着物の脱落が防げるためであ
る。
【００１８】表２はＣｏ付着に及ぼす粉砕鉄ブラスティ
ングの影響を示す。
ングの影響を示す。
【００１９】
【表２】 鉄ブラスティングした被覆管のＣｏ付着量は、未処理被
覆管に比べ約３倍多い。なお鉄の形態はＣｏＦｅ2Ｏ4化
学形態の酸化物とするのが有効である。この酸化物（ス
ピネル酸化物）は高温水中で極めて安定であり、蒸発乾
固した後、再び炉水に接しても再溶解しない。スピネル
酸化物は鉄酸化物を核として成長し、被覆管表面がジル
コニウム酸化物で覆われている方がより付着速度が大き
い（付着しやすい）。
覆管に比べ約３倍多い。なお鉄の形態はＣｏＦｅ2Ｏ4化
学形態の酸化物とするのが有効である。この酸化物（ス
ピネル酸化物）は高温水中で極めて安定であり、蒸発乾
固した後、再び炉水に接しても再溶解しない。スピネル
酸化物は鉄酸化物を核として成長し、被覆管表面がジル
コニウム酸化物で覆われている方がより付着速度が大き
い（付着しやすい）。
【００２０】（実施例３）図６は燃料棒及び水ロッドを
スペーサ及びスペーサバンドで束ねて形成した燃料集合
体において、燃料集合体の外表面に鉄酸化物をブラステ
ィング法で形成させた説明図を表わす。酸化鉄ブラステ
ィングは粉砕微細鉄粉を用い、吐出圧力５kg／cm2 で集
合体外表面を一様に処理した。ブラステイグによる鉄の
固着層は灰色で粗面を呈し、ミクロ的には鉄粉が無数に
散在した様相を呈す。鉄の固着はブラスティングにおけ
る鉄粉の吐出速度を上げかつ処理時間を短くすると効果
的である。
スペーサ及びスペーサバンドで束ねて形成した燃料集合
体において、燃料集合体の外表面に鉄酸化物をブラステ
ィング法で形成させた説明図を表わす。酸化鉄ブラステ
ィングは粉砕微細鉄粉を用い、吐出圧力５kg／cm2 で集
合体外表面を一様に処理した。ブラステイグによる鉄の
固着層は灰色で粗面を呈し、ミクロ的には鉄粉が無数に
散在した様相を呈す。鉄の固着はブラスティングにおけ
る鉄粉の吐出速度を上げかつ処理時間を短くすると効果
的である。
【００２１】（実施例４）図７は燃料被覆管鉄固着の溶
射方法図、図８は燃料被覆管溶射方法による鉄固着状態
を示す模式図、表３は燃料被覆管の溶射後の鉄層とクラ
ツド付着状態をしめす。
射方法図、図８は燃料被覆管溶射方法による鉄固着状態
を示す模式図、表３は燃料被覆管の溶射後の鉄層とクラ
ツド付着状態をしめす。
【００２２】
【表３】 溶射方法は溶射ノズルを固定し被覆管を回転移動するこ
とにより管表面をむらなく鉄の固着ができる。溶射によ
る鉄層の厚さは、薄くともよく、むしろうすいほど炉水
水質を乱さない。また溶射は前処理のブラスティングで
粗化しておくと鉄の固着がより強固となる。なお蒸気酸
化処理は４００℃２kg／cm2 １０時間とした。
とにより管表面をむらなく鉄の固着ができる。溶射によ
る鉄層の厚さは、薄くともよく、むしろうすいほど炉水
水質を乱さない。また溶射は前処理のブラスティングで
粗化しておくと鉄の固着がより強固となる。なお蒸気酸
化処理は４００℃２kg／cm2 １０時間とした。
【００２３】（実施例５）図８は燃料棒及び水ロッドを
スペーサ及びスペーサバンドで束ねて形成した燃料集合
体において、燃料集合体の外表面に鉄を溶射する方法の
説明図である。溶射は粉砕微細鉄粉を用い、大気圧で集
合体外表面のみ一様に施した。溶射による鉄層は薄く
し、非処理面との段差を少なくし固着鉄の剥離を防止し
た。
スペーサ及びスペーサバンドで束ねて形成した燃料集合
体において、燃料集合体の外表面に鉄を溶射する方法の
説明図である。溶射は粉砕微細鉄粉を用い、大気圧で集
合体外表面のみ一様に施した。溶射による鉄層は薄く
し、非処理面との段差を少なくし固着鉄の剥離を防止し
た。
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば、炉水中のＣｏ濃度の低
減が可能となり、Ｃｏの配管付着量を大幅に低減出来る
ので、定期検査時の作業者が被爆する線量を低減するこ
とが可能となる。
減が可能となり、Ｃｏの配管付着量を大幅に低減出来る
ので、定期検査時の作業者が被爆する線量を低減するこ
とが可能となる。
【図１】燃料被覆管鉄固着の製造プロセスのフローチャ
ート。
ート。
【図２】鉄固着処理した燃料集合体を装荷したＢＷＲ模
擬プラントのブロック図。
擬プラントのブロック図。
【図３】燃料被覆管ブラスティング方法の説明図。
【図４】鉄ブラスティング処理前後の被覆管の説明図。
【図５】被覆管鉄固着様相を示す説明図。
【図６】燃料集合体ブラスティング方法の説明図。
【図７】燃料被覆管溶射方法の説明図。
【図８】燃料被覆管溶射方法による鉄固着状態を示す説
明図。
明図。
【図９】燃料集合体溶射方法の説明図。
１…タービン、２…復水器、３…復水ポンプ、４…復水
フィルタ、５…復水脱塩器、６…給水ポンプ、７…低圧
給水加熱器、８…昇圧ポンプ、９…高圧給水加熱器、１
０…模擬燃料装荷圧力容器、１１…再循環ポンプ、１２
…炉浄化系、２１…鉄の固着体。
フィルタ、５…復水脱塩器、６…給水ポンプ、７…低圧
給水加熱器、８…昇圧ポンプ、９…高圧給水加熱器、１
０…模擬燃料装荷圧力容器、１１…再循環ポンプ、１２
…炉浄化系、２１…鉄の固着体。
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 Ｇ２１Ｄ 3/08 ＧＤＬ Ｇ２１Ｃ 3/06 ＧＤＬＪ Ｇ２１Ｄ 1/00 ＧＤＬＹ ＧＤＬＷ (72)発明者 大角 克巳 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内
Claims (16)
- 【請求項１】ウラン酸化物あるいはプルトニウム酸化物
あるいは両酸化物をジルコニウム合金被覆管に内包する
燃料棒を８×８，９×９あるいは１０×１０の格子状に
配列し、燃料棒の一部を水ロッドで置換し、前記燃料棒
及び前記水ロッドをスペーサ及びスペーサバンドで束ね
て形成した燃料集合体において、燃料被覆管の外面もし
くは燃料集合体外周面が予め鉄もしくは鉄酸化膜で密度
１〜８０％覆われていることを特徴とする軽水炉用燃料
集合体。 - 【請求項２】請求項１において、前記ジルコニウム合金
被覆管の内面に純ジルコニウムライナ層が設けてある燃
料集合体外周面が予め鉄もしくは鉄酸化物で密度１〜８
０％覆うわれている軽水炉用燃料集合体。 - 【請求項３】請求項１または２において、前記被覆管の
外表面の鉄もしくは鉄酸化物の隣接距離が最大１００μ
ｍの範囲に調整されている軽水炉用燃料集合体。 - 【請求項４】請求項１または２において、前記被覆管の
外表面の鉄もしくは鉄酸化膜厚さが０.５ 〜５００μｍ
の範囲に調整されている軽水炉用燃料集合体。 - 【請求項５】請求項１または２において、前記燃料集合
体外周面の鉄もしくは鉄酸化膜厚さが０.５ 〜５００μ
ｍの範囲に調整されている軽水炉用燃料集合体。 - 【請求項６】請求項１において、前記ジルコニウム合金
被覆管外面酸化物層の上に鉄または鉄酸化物が予め形成
されている軽水炉用燃料集合体。 - 【請求項７】請求項１または請求項５において、前記燃
料集合体を、炉水のｐＨが７以上となるように水酸化カ
リウム，水酸化リチウムあるいは水酸化ナトリウム添加
によって調整された炉水環境下で使用する軽水炉用燃料
集合体。 - 【請求項８】ジルコニウム合金太径管内に純ジルコニウ
ム内筒管を挿入し熱間押出し加工を施すことにより一体
化した太径管を、８３０〜１１００℃の範囲に加熱し急
冷する熱処理後、塑性加工及び５００〜７００℃でのア
ニールを交互に繰り返すことにより細径薄肉の燃料被覆
管を製造する方法において、前記燃料被覆管の外表面に
鉄もしくは鉄酸化物を密度１〜８０％、隣接距離最大１
００μｍなる層を形成させる工程を挿入することを特徴
とする燃料被覆管の製造方法。 - 【請求項９】請求項８において、鉄もしくは鉄酸化物の
層を形成する工程が最終アニール後である燃料被覆管の
製造方法。 - 【請求項１０】請求項８において、鉄もしくは鉄酸化物
の層を形成する工程が最終アニール前である燃料被覆管
の製造方法。 - 【請求項１１】請求項９または請求項１０において、鉄
もしくは鉄酸化物の層を設け、その後に蒸気中酸化膜を
付与する燃料被覆管の製造方法。 - 【請求項１２】請求項９，請求項１０または請求項１１
において、ブラスティング手法により鉄もしくは鉄酸化
物の層を設ける燃料被覆管の製造方法。 - 【請求項１３】請求項９，請求項１０または請求項１１
において、溶射法により鉄もしくは鉄酸化物の層を設け
る燃料被覆管の製造方法。 - 【請求項１４】燃料棒を８×８，９×９あるいは１０×
１０の格子状に配列し、その燃料棒の一部を水ロッドで
置換し、燃料棒及び水ロッドをスペーサ及びスペーサバ
ンドで束ねて形成した燃料集合体において、燃料集合体
の外表面に鉄もしくは鉄酸化物層を密度１〜８０％、隣
接距離最大１００μｍなる層を形成させる工程を組み入
れることを特徴とする燃料被覆管の製造方法。 - 【請求項１５】請求項１４において、ブラスティング手
法により鉄もしくは鉄酸化物の層を設ける燃料集合体の
製造方法。 - 【請求項１６】請求項１４において、溶射法により鉄も
しくは鉄酸化物の層を設ける燃料集合体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7195699A JPH0921894A (ja) | 1995-07-10 | 1995-07-10 | 軽水炉用燃料集合体および燃料被覆管の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7195699A JPH0921894A (ja) | 1995-07-10 | 1995-07-10 | 軽水炉用燃料集合体および燃料被覆管の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0921894A true JPH0921894A (ja) | 1997-01-21 |
Family
ID=16345522
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7195699A Pending JPH0921894A (ja) | 1995-07-10 | 1995-07-10 | 軽水炉用燃料集合体および燃料被覆管の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0921894A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000121785A (ja) * | 1998-10-16 | 2000-04-28 | Hitachi Ltd | 原子力発電プラントとその運転方法 |
| JP2008070138A (ja) * | 2006-09-12 | 2008-03-27 | Global Nuclear Fuel-Japan Co Ltd | 核燃料集合体、それに用いる部品およびその製造方法 |
| CN107424656A (zh) * | 2017-06-26 | 2017-12-01 | 中国核电工程有限公司 | 一种模拟乏池失冷工况乏包壳高温高压试验的棒束装置 |
| CN109975179A (zh) * | 2017-12-27 | 2019-07-05 | 核动力运行研究所 | 一种燃料棒破损时裂变气体扩散形态试验装置及方法 |
-
1995
- 1995-07-10 JP JP7195699A patent/JPH0921894A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000121785A (ja) * | 1998-10-16 | 2000-04-28 | Hitachi Ltd | 原子力発電プラントとその運転方法 |
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| CN109975179A (zh) * | 2017-12-27 | 2019-07-05 | 核动力运行研究所 | 一种燃料棒破损时裂变气体扩散形态试验装置及方法 |
| CN109975179B (zh) * | 2017-12-27 | 2022-03-22 | 核动力运行研究所 | 一种燃料棒破损时裂变气体扩散形态试验装置及方法 |
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