JPH1058160A - 核燃料棒端栓抵抗溶接用電極 - Google Patents
核燃料棒端栓抵抗溶接用電極Info
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- JPH1058160A JPH1058160A JP8225670A JP22567096A JPH1058160A JP H1058160 A JPH1058160 A JP H1058160A JP 8225670 A JP8225670 A JP 8225670A JP 22567096 A JP22567096 A JP 22567096A JP H1058160 A JPH1058160 A JP H1058160A
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- end plug
- molybdenum
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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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Abstract
(57)【要約】
【課題】 核燃料棒被覆管と端栓とを抵抗溶接する際に
用いられる溶接用電極であって、電気伝導性が良く、耐
久性に優れており、かつ電極表面の金属が被覆管または
端栓に付着しても、燃料集合体使用時の核燃料棒の耐食
性に悪影響を及ぼさないような溶接用電極を提供する。 【解決手段】 核燃料棒端栓抵抗溶接装置１の管電極６
および端栓電極２０を、銅合金からなる電極本体の少な
くとも核燃料棒被覆管２および端栓２７とそれぞれ接触
する部分に、モリブデン又はモリブデン合金からなる表
面層を形成して構成する。
用いられる溶接用電極であって、電気伝導性が良く、耐
久性に優れており、かつ電極表面の金属が被覆管または
端栓に付着しても、燃料集合体使用時の核燃料棒の耐食
性に悪影響を及ぼさないような溶接用電極を提供する。 【解決手段】 核燃料棒端栓抵抗溶接装置１の管電極６
および端栓電極２０を、銅合金からなる電極本体の少な
くとも核燃料棒被覆管２および端栓２７とそれぞれ接触
する部分に、モリブデン又はモリブデン合金からなる表
面層を形成して構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は核燃料棒の被覆管と
端栓とを抵抗溶接するための溶接用電極に関する。
端栓とを抵抗溶接するための溶接用電極に関する。
【０００２】
【従来の技術】原子炉の燃料として用いられる核燃料棒
は、円筒形の被覆管内に多数の燃料ペレットが挿入さ
れ、被覆管の両端にそれぞれ端栓が溶接されて封止され
ている。更に、被覆管内には、一端側の端栓と燃料ペレ
ットとの間にプレナムスプリングが介装されて燃料ペレ
ット他端側に押圧保持すると共に、ヘリウムガス等が封
入されている。そして端栓を被覆管に溶接する装置の一
例として、抵抗溶接装置が提案されている（例えば、本
発明者等による特願平８−２５６６８号）。このような
抵抗溶接装置では、被覆管側電極と端栓側電極によって
被覆管と端栓の側面をそれぞれ保持するようになってお
り、端栓を被覆管端部に圧接させた状態で、被覆管側電
極と端栓側電極に給電することで被覆管と端栓とを抵抗
溶接できるようになっている。
は、円筒形の被覆管内に多数の燃料ペレットが挿入さ
れ、被覆管の両端にそれぞれ端栓が溶接されて封止され
ている。更に、被覆管内には、一端側の端栓と燃料ペレ
ットとの間にプレナムスプリングが介装されて燃料ペレ
ット他端側に押圧保持すると共に、ヘリウムガス等が封
入されている。そして端栓を被覆管に溶接する装置の一
例として、抵抗溶接装置が提案されている（例えば、本
発明者等による特願平８−２５６６８号）。このような
抵抗溶接装置では、被覆管側電極と端栓側電極によって
被覆管と端栓の側面をそれぞれ保持するようになってお
り、端栓を被覆管端部に圧接させた状態で、被覆管側電
極と端栓側電極に給電することで被覆管と端栓とを抵抗
溶接できるようになっている。
【０００３】ところで、核燃料棒の被覆管および端栓
は、必用な機械的強度を有し、核燃料ペレットを封じ込
めて外側の冷却水と触れないようにすると同時に、核燃
料の発生熱を冷却水に有効に伝え、また核燃料が燃える
ときにできる放射性核分裂生成物の漏洩を防ぐ役割を果
たすものであり、その材質としてはジルコニウム合金が
採用されている。また、核燃料棒の被覆管と端栓とを抵
抗溶接するための電極は電気伝導性が良いものが好まし
く、従来、銅合金が用いられることが知られている（"D
evelopment of a resistance welding technique for e
nd plugs of fuel rods", Bezold,H.;Manzel,R.,BMFT-F
B-K--79-11.43p.,1979）。
は、必用な機械的強度を有し、核燃料ペレットを封じ込
めて外側の冷却水と触れないようにすると同時に、核燃
料の発生熱を冷却水に有効に伝え、また核燃料が燃える
ときにできる放射性核分裂生成物の漏洩を防ぐ役割を果
たすものであり、その材質としてはジルコニウム合金が
採用されている。また、核燃料棒の被覆管と端栓とを抵
抗溶接するための電極は電気伝導性が良いものが好まし
く、従来、銅合金が用いられることが知られている（"D
evelopment of a resistance welding technique for e
nd plugs of fuel rods", Bezold,H.;Manzel,R.,BMFT-F
B-K--79-11.43p.,1979）。
【０００４】しかしながら、銅合金を電極として用いた
場合には、銅合金が被覆管の表面に付着して、燃料集合
体使用時の被覆管の耐食性に悪影響を及ぼすおそれがあ
った。そのため銅合金電極を使用する場合には、抵抗溶
接後、被覆管の表面に付着した銅を除去することが好ま
しく、除去および除去確認の手間がかかるという問題が
あった。また銅合金は耐摩耗性が比較的低く、溶接用電
極としての耐久性にも不満があった。
場合には、銅合金が被覆管の表面に付着して、燃料集合
体使用時の被覆管の耐食性に悪影響を及ぼすおそれがあ
った。そのため銅合金電極を使用する場合には、抵抗溶
接後、被覆管の表面に付着した銅を除去することが好ま
しく、除去および除去確認の手間がかかるという問題が
あった。また銅合金は耐摩耗性が比較的低く、溶接用電
極としての耐久性にも不満があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】よってこの発明におけ
る課題は、核燃料棒の被覆管と端栓とを抵抗溶接するの
に好適な電極、すなわち電気伝導性が良く、耐久性に優
れており、かつ電極表面の金属が被覆管または端栓に付
着しても、燃料集合体使用時の核燃料棒の耐食性に悪影
響を及ぼさないような核燃料棒端栓抵抗溶接用電極を提
供することにある。
る課題は、核燃料棒の被覆管と端栓とを抵抗溶接するの
に好適な電極、すなわち電気伝導性が良く、耐久性に優
れており、かつ電極表面の金属が被覆管または端栓に付
着しても、燃料集合体使用時の核燃料棒の耐食性に悪影
響を及ぼさないような核燃料棒端栓抵抗溶接用電極を提
供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、溶接用電
極を構成する金属として、種々の金属について鋭意検討
した結果、モリブデン又はモリブデン合金が、電気伝導
性に比較的優れている上、耐久性に富み、かつ核燃料棒
の被覆管または端栓に付着しても被覆管または端栓の耐
食性が劣化しないなど、核燃料棒端栓抵抗溶接用電極と
して総合的に優れていることを見い出し、本発明に至っ
た。すなわち、本発明による核燃料棒端栓抵抗溶接用電
極は、核燃料棒被覆管と端栓とを抵抗溶接する際に用い
られる溶接用電極であって、少なくとも核燃料棒被覆管
および端栓とそれぞれ接触する電極表面がモリブデン又
はモリブデン合金からなることを特徴とするものであ
る。本発明の核燃料棒端栓抵抗溶接用電極は、前記核燃
料棒被覆管および端栓が、ＪＩＳ Ｈ４７５１に規定さ
れているジルコニウム合金管と同様の組成を有する合
金、またはＮｂを０．１〜２．０％、Ｓｎを０．５〜
１．５％、Ｆｅを０．０５〜０．３％、Ｃｒを０．０８
〜０．１２％含有し、残部がＺｒからなるニオブ含有ジ
ルコニウム合金からなる場合に特に有効であり、電気伝
導性および耐久性に優れ、核燃料棒の使用環境下におけ
る被覆管および端栓の耐食性に悪影響を及ぼさない、優
れた性能を有する核燃料棒端栓抵抗溶接用電極が得られ
る。
極を構成する金属として、種々の金属について鋭意検討
した結果、モリブデン又はモリブデン合金が、電気伝導
性に比較的優れている上、耐久性に富み、かつ核燃料棒
の被覆管または端栓に付着しても被覆管または端栓の耐
食性が劣化しないなど、核燃料棒端栓抵抗溶接用電極と
して総合的に優れていることを見い出し、本発明に至っ
た。すなわち、本発明による核燃料棒端栓抵抗溶接用電
極は、核燃料棒被覆管と端栓とを抵抗溶接する際に用い
られる溶接用電極であって、少なくとも核燃料棒被覆管
および端栓とそれぞれ接触する電極表面がモリブデン又
はモリブデン合金からなることを特徴とするものであ
る。本発明の核燃料棒端栓抵抗溶接用電極は、前記核燃
料棒被覆管および端栓が、ＪＩＳ Ｈ４７５１に規定さ
れているジルコニウム合金管と同様の組成を有する合
金、またはＮｂを０．１〜２．０％、Ｓｎを０．５〜
１．５％、Ｆｅを０．０５〜０．３％、Ｃｒを０．０８
〜０．１２％含有し、残部がＺｒからなるニオブ含有ジ
ルコニウム合金からなる場合に特に有効であり、電気伝
導性および耐久性に優れ、核燃料棒の使用環境下におけ
る被覆管および端栓の耐食性に悪影響を及ぼさない、優
れた性能を有する核燃料棒端栓抵抗溶接用電極が得られ
る。
【０００７】また、前記核燃料棒端栓抵抗溶接用電極
は、銅合金からなる電極本体と、モリブデン又はモリブ
デン合金からなる厚さ０．１ｍｍ以上３ｍｍ以下の表面
層からなることが好ましい。このような構成とすること
により、銅合金のみで電極を構成した場合とほぼ同等の
良好な電気伝導度が得られるとともに、銅合金からなる
電極の耐久性を向上させ、かつ被覆管および端栓の耐食
性への悪影響を改善して、優れた性能を有する核燃料棒
端栓抵抗溶接用電極が得られる。
は、銅合金からなる電極本体と、モリブデン又はモリブ
デン合金からなる厚さ０．１ｍｍ以上３ｍｍ以下の表面
層からなることが好ましい。このような構成とすること
により、銅合金のみで電極を構成した場合とほぼ同等の
良好な電気伝導度が得られるとともに、銅合金からなる
電極の耐久性を向上させ、かつ被覆管および端栓の耐食
性への悪影響を改善して、優れた性能を有する核燃料棒
端栓抵抗溶接用電極が得られる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
により説明する。図１は実施の形態による抵抗溶接用電
極を備えた抵抗溶接装置の要部分解斜視図である。この
抵抗溶接装置１は、溶接用電極として、核燃料棒被覆管
２に接触する管電極６、および端栓２７に接触する端栓
電極２０を備えたものである。また核燃料棒被覆管２お
よび端栓２７は、通常、ジルコニウム（Ｚｒ）合金を用
いて形成され、具体的には、ＪＩＳ Ｈ４７５１に規定
されているＳｎ−Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ系ジルコニウム合金
管（ＪＩＳ記号 ＺｒＴＮ ８０２ Ｄ）、あるいはＳ
ｎ−Ｆｅ−Ｃｒ系ジルコニウム合金管（ＪＩＳ記号 Ｚ
ｒＴＮ ８０４Ｄ；ジルカロイ−４合金ともいう）と同
様の組成を有する合金からなるものや、ニオブ（Ｎｂ）
を０．１〜２．０％、錫（Ｓｎ）を０．５〜１．５％、
鉄（Ｆｅ）を０．０５〜０．３％、クロム（Ｃｒ）を
０．０８〜０．１２％含有し、残部がジルコニウム（Ｚ
ｒ）からなるニオブ含有ジルコニウム合金からなるもの
等が好ましく用いられる。核燃料棒被覆管２と端栓２７
の材質は同じであっても異なっていてもよい。
により説明する。図１は実施の形態による抵抗溶接用電
極を備えた抵抗溶接装置の要部分解斜視図である。この
抵抗溶接装置１は、溶接用電極として、核燃料棒被覆管
２に接触する管電極６、および端栓２７に接触する端栓
電極２０を備えたものである。また核燃料棒被覆管２お
よび端栓２７は、通常、ジルコニウム（Ｚｒ）合金を用
いて形成され、具体的には、ＪＩＳ Ｈ４７５１に規定
されているＳｎ−Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ系ジルコニウム合金
管（ＪＩＳ記号 ＺｒＴＮ ８０２ Ｄ）、あるいはＳ
ｎ−Ｆｅ−Ｃｒ系ジルコニウム合金管（ＪＩＳ記号 Ｚ
ｒＴＮ ８０４Ｄ；ジルカロイ−４合金ともいう）と同
様の組成を有する合金からなるものや、ニオブ（Ｎｂ）
を０．１〜２．０％、錫（Ｓｎ）を０．５〜１．５％、
鉄（Ｆｅ）を０．０５〜０．３％、クロム（Ｃｒ）を
０．０８〜０．１２％含有し、残部がジルコニウム（Ｚ
ｒ）からなるニオブ含有ジルコニウム合金からなるもの
等が好ましく用いられる。核燃料棒被覆管２と端栓２７
の材質は同じであっても異なっていてもよい。
【０００９】この抵抗溶接装置１において、被覆管２の
先端２ａ側には、被覆管２に給電するための管状電極６
が設けられている。この管状電極６は電極端子１０ａに
よって図示しない抵抗溶接用電源に接続されている。ま
た電極軸１７の先端には端栓電極２０が設けられてお
り、端栓電極２０は給電用の電極端子１０ｂに接続され
ている。そして、端栓２７は端栓電極２０に接触して保
持されるようになっている。
先端２ａ側には、被覆管２に給電するための管状電極６
が設けられている。この管状電極６は電極端子１０ａに
よって図示しない抵抗溶接用電源に接続されている。ま
た電極軸１７の先端には端栓電極２０が設けられてお
り、端栓電極２０は給電用の電極端子１０ｂに接続され
ている。そして、端栓２７は端栓電極２０に接触して保
持されるようになっている。
【００１０】ここで、管電極６および端栓電極２０につ
いてさらに説明する。管電極６および端栓電極２０は、
銅合金からなる電極本体の表面にモリブデン又はモリブ
デン合金をライニングして形成されている。本発明で用
いられるモリブデン合金は、モリブデンの含有量が９０
％以上で、モリブデン以外の含有可能な合金成分として
は、レニウム、ニオブ、ハフニウム、ジルコニウム、ホ
ウ素、炭素、アルミニウム等が挙げられる。また電極本
体を構成する銅合金は、銅の含有量が９０％以上で、銅
以外の含有可能な合金成分としては、クロム、ベリリウ
ム、アルミナ、ジルコニウム、チタン等が挙げられる。
いてさらに説明する。管電極６および端栓電極２０は、
銅合金からなる電極本体の表面にモリブデン又はモリブ
デン合金をライニングして形成されている。本発明で用
いられるモリブデン合金は、モリブデンの含有量が９０
％以上で、モリブデン以外の含有可能な合金成分として
は、レニウム、ニオブ、ハフニウム、ジルコニウム、ホ
ウ素、炭素、アルミニウム等が挙げられる。また電極本
体を構成する銅合金は、銅の含有量が９０％以上で、銅
以外の含有可能な合金成分としては、クロム、ベリリウ
ム、アルミナ、ジルコニウム、チタン等が挙げられる。
【００１１】管電極６および端栓電極２０において、モ
リブデン又はモリブデン合金のライニングは、少なくと
も被覆管２および端栓２７と接触する部分に施されるこ
とが必要である。したがって、図１の例では、管電極６
の内周面および端栓電極２０の先端面に、それぞれモリ
ブデン又はモリブデン合金がライニングされているが、
これら以外の部分にもモリブデンライニングを施しても
差し支えない。またモリブデン又はモリブデン合金から
なる表面層の厚さは、厚すぎるとモリブデンの電気伝導
度が銅より低いために自らの抵抗発熱により発熱してし
まい、また薄すぎると好ましい強度および耐久性が得ら
れない。したがって、モリブデン又はモリブデン合金か
らなる表面層の厚さは０．１ｍｍ以上３ｍｍ以下とする
ことが好ましい。
リブデン又はモリブデン合金のライニングは、少なくと
も被覆管２および端栓２７と接触する部分に施されるこ
とが必要である。したがって、図１の例では、管電極６
の内周面および端栓電極２０の先端面に、それぞれモリ
ブデン又はモリブデン合金がライニングされているが、
これら以外の部分にもモリブデンライニングを施しても
差し支えない。またモリブデン又はモリブデン合金から
なる表面層の厚さは、厚すぎるとモリブデンの電気伝導
度が銅より低いために自らの抵抗発熱により発熱してし
まい、また薄すぎると好ましい強度および耐久性が得ら
れない。したがって、モリブデン又はモリブデン合金か
らなる表面層の厚さは０．１ｍｍ以上３ｍｍ以下とする
ことが好ましい。
【００１２】上記構成の抵抗溶接装置を用いて、核燃料
棒被覆管２と端栓２７とを抵抗溶接するには、被覆管２
の周面に管電極６を接触させるとともに、端栓電極２０
を介して端栓２７を被覆管２の先端２ａに押し付けた状
態とし、管電極６と端栓電極２０に給電して、端栓２７
と被覆管先端２ａとを抵抗溶接する。
棒被覆管２と端栓２７とを抵抗溶接するには、被覆管２
の周面に管電極６を接触させるとともに、端栓電極２０
を介して端栓２７を被覆管２の先端２ａに押し付けた状
態とし、管電極６と端栓電極２０に給電して、端栓２７
と被覆管先端２ａとを抵抗溶接する。
【００１３】本実施の形態によれば、管電極６が、銅合
金からなる電極本体と、電極本体表面の被覆管２と接触
する部分に形成されたモリブデン又はモリブデン合金表
面層とからなっており、また端栓電極２０が、銅合金か
らなる電極本体と、電極本体表面の端栓２７と接触する
部分に形成されたモリブデン又はモリブデン合金表面層
とからなっているので、管電極６および端栓電極２０
は、これらを銅合金のみで構成した場合とほぼ同等の良
好な電気伝導度を有している。またモリブデンは、銅合
金に比べて耐摩耗性、耐久性に優れており、かつ被覆管
２や端栓２７の表面に付着しても、燃料集合体使用時の
被覆管２および端栓２７の耐食性を劣化させるものでは
ないので、これを表面層として用いることにより管電極
６および端栓電極２０の耐久性を向上させることができ
る。また被覆管２および端栓２７と接触する電極表面部
分をモリブデンで構成することにより、被覆管２および
端栓２７の耐食性の劣化を防止することができる。
金からなる電極本体と、電極本体表面の被覆管２と接触
する部分に形成されたモリブデン又はモリブデン合金表
面層とからなっており、また端栓電極２０が、銅合金か
らなる電極本体と、電極本体表面の端栓２７と接触する
部分に形成されたモリブデン又はモリブデン合金表面層
とからなっているので、管電極６および端栓電極２０
は、これらを銅合金のみで構成した場合とほぼ同等の良
好な電気伝導度を有している。またモリブデンは、銅合
金に比べて耐摩耗性、耐久性に優れており、かつ被覆管
２や端栓２７の表面に付着しても、燃料集合体使用時の
被覆管２および端栓２７の耐食性を劣化させるものでは
ないので、これを表面層として用いることにより管電極
６および端栓電極２０の耐久性を向上させることができ
る。また被覆管２および端栓２７と接触する電極表面部
分をモリブデンで構成することにより、被覆管２および
端栓２７の耐食性の劣化を防止することができる。
【００１４】尚、本実施の形態では、核燃料棒端栓抵抗
溶接用電極として、図１の構成の抵抗溶接装置における
管電極６および端栓電極２０を例に挙げて説明したが、
本発明はこの例に限られるものではなく、任意の構成の
核燃料棒端栓抵抗溶接装置において核燃料棒被覆管およ
び端栓とそれぞれ接触して給電する電極に適用すること
ができ、電極の形状も適宜変更可能であることはいうま
でもない。
溶接用電極として、図１の構成の抵抗溶接装置における
管電極６および端栓電極２０を例に挙げて説明したが、
本発明はこの例に限られるものではなく、任意の構成の
核燃料棒端栓抵抗溶接装置において核燃料棒被覆管およ
び端栓とそれぞれ接触して給電する電極に適用すること
ができ、電極の形状も適宜変更可能であることはいうま
でもない。
【００１５】
（実施例１）図１の構成の抵抗溶接装置１を用いて核燃
料棒被覆管２と端栓２７の抵抗溶接を行った。管電極６
および端栓電極２０は、それぞれ銅合金（アルミナ：
１．１％を含み、残部が銅と不可避不純物）からなる電
極本体の表面の被覆管２および端栓２７に接触する部分
に厚さ０．５ｍｍのモリブデン（Ｍｏ）をライニングし
て形成した。また被覆管２としては、ジルカロイ−４合
金からなる外径９．５ｍｍの被覆管を用い、端栓２７も
ジルカロイ−４合金で形成された端栓を用いた。溶接の
条件は、溶接電流 ２０kA、通電時間 ２０msec、加圧
力 ４００kgfとした。
料棒被覆管２と端栓２７の抵抗溶接を行った。管電極６
および端栓電極２０は、それぞれ銅合金（アルミナ：
１．１％を含み、残部が銅と不可避不純物）からなる電
極本体の表面の被覆管２および端栓２７に接触する部分
に厚さ０．５ｍｍのモリブデン（Ｍｏ）をライニングし
て形成した。また被覆管２としては、ジルカロイ−４合
金からなる外径９．５ｍｍの被覆管を用い、端栓２７も
ジルカロイ−４合金で形成された端栓を用いた。溶接の
条件は、溶接電流 ２０kA、通電時間 ２０msec、加圧
力 ４００kgfとした。
【００１６】（比較例１〜８）実施例１において、管電
極６および端栓電極２０の表面層の材質を、モリブデン
（Ｍｏ）に代えて以下の金属とした他は同様にして、核
燃料棒被覆管２と端栓２７の抵抗溶接を行った。電極表
面層のモリブデンに代わる金属として、比較例１ではタ
ングステン（Ｗ）、比較例２では銀（Ａｇ）、比較例３
では白金（Ｐｔ）、比較例４ではアルミニウム（Ａ
ｌ）、比較例５ではグラファイト（Ｃ）、比較例６では
銅合金、比較例７ではクロム（Ｃｒ）、比較例８ではジ
ルコニウム合金（Ｚｒ）（Ｓｎ：１．２％、Ｆｅ：０．
２％、Ｃｒ：０．１％を含み、残部がＺｒと不可避不純
物）を用いた。なお比較例６では、管電極６および端栓
電極２０を銅合金のみで形成し、ライニングは施さなか
った。また比較例７では、クロムは電気抵抗が大きいた
めにクロム層を薄くすることが好ましく、電極表面にメ
ッキを施して厚さ３０μｍのクロムメッキ層を形成し
た。その他の比較例１〜５、および比較例８では、電極
表面の被覆管２および端栓２７との接触部分に上記各金
属をライニングした。ライニング厚さはいずれも０．５
ｍｍとした。
極６および端栓電極２０の表面層の材質を、モリブデン
（Ｍｏ）に代えて以下の金属とした他は同様にして、核
燃料棒被覆管２と端栓２７の抵抗溶接を行った。電極表
面層のモリブデンに代わる金属として、比較例１ではタ
ングステン（Ｗ）、比較例２では銀（Ａｇ）、比較例３
では白金（Ｐｔ）、比較例４ではアルミニウム（Ａ
ｌ）、比較例５ではグラファイト（Ｃ）、比較例６では
銅合金、比較例７ではクロム（Ｃｒ）、比較例８ではジ
ルコニウム合金（Ｚｒ）（Ｓｎ：１．２％、Ｆｅ：０．
２％、Ｃｒ：０．１％を含み、残部がＺｒと不可避不純
物）を用いた。なお比較例６では、管電極６および端栓
電極２０を銅合金のみで形成し、ライニングは施さなか
った。また比較例７では、クロムは電気抵抗が大きいた
めにクロム層を薄くすることが好ましく、電極表面にメ
ッキを施して厚さ３０μｍのクロムメッキ層を形成し
た。その他の比較例１〜５、および比較例８では、電極
表面の被覆管２および端栓２７との接触部分に上記各金
属をライニングした。ライニング厚さはいずれも０．５
ｍｍとした。
【００１７】上記実施例１および比較例１〜８につい
て、管電極６および端栓電極２０の通電性、溶接性、耐
久性、耐食性、およびコストの評価を行った。またこれ
らの評価結果に基づいて総合評価を行った。その結果を
下記表１に示す。通電性は各金属の比抵抗により判定
し、比抵抗値が１２μΩｃｍ未満のものを○、１２μΩ
ｃｍ以上のものを△、絶縁性のものを×として示した。
溶接性は、良好な抵抗溶性が可能であるかどうかを金相
試験および外観検査により判定した。判定結果は、被覆
管と端栓とを良好に溶接できたものを○、抵抗溶接がで
きなかったものや、電極と溶接してしまったものなど正
常な溶接ができなかったものを×として示した。また−
は溶接試験前に不適と判断し、試験を行わなかったこと
を示している。
て、管電極６および端栓電極２０の通電性、溶接性、耐
久性、耐食性、およびコストの評価を行った。またこれ
らの評価結果に基づいて総合評価を行った。その結果を
下記表１に示す。通電性は各金属の比抵抗により判定
し、比抵抗値が１２μΩｃｍ未満のものを○、１２μΩ
ｃｍ以上のものを△、絶縁性のものを×として示した。
溶接性は、良好な抵抗溶性が可能であるかどうかを金相
試験および外観検査により判定した。判定結果は、被覆
管と端栓とを良好に溶接できたものを○、抵抗溶接がで
きなかったものや、電極と溶接してしまったものなど正
常な溶接ができなかったものを×として示した。また−
は溶接試験前に不適と判断し、試験を行わなかったこと
を示している。
【００１８】耐久性は、実際に多数回の抵抗溶接を繰り
返し行って調べた。結果は、連続１０００カ所以上の溶
接を行っても問題がなかったものを○、連続１００カ所
以上の溶接では問題がなく、連続１０００カ所未満の溶
接で剥がれ、欠け等の問題が生じたものを△、連続１０
０カ所未満の溶接で剥がれ、欠け等の問題が生じたもの
を×として示した。また−は耐久性試験前に不適と判断
し、試験を行わなかったことを示している。耐食性は、
被覆管と端栓とを抵抗溶接した後、被覆管の表面に付着
した電極金属を研磨除去しないで、被覆管を温度 ３２
０℃、圧力 約１９０気圧（飽和蒸気圧）の高温高圧水
中に６０日間浸漬させる腐食試験により判定した。判定
結果は、電極表面の金属が付着したことにより被覆管の
耐食性が劣化せず、全く問題がなかったものを○、電極
表面の金属が付着したことにより被覆管の耐食性が劣化
したものを×として示した。また−は耐食性試験前に不
適と判断し、試験を行わなかったことを示している。コ
ストは電極の価格を相対的に評価し、安価なものを○、
やや高価なものを△、高価なものを×として示した。ま
た総合評価は、上記各特性の評価結果のうち、１つでも
×があったものを×、×はないが△があったものを△、
全部○であったものを○として示した。
返し行って調べた。結果は、連続１０００カ所以上の溶
接を行っても問題がなかったものを○、連続１００カ所
以上の溶接では問題がなく、連続１０００カ所未満の溶
接で剥がれ、欠け等の問題が生じたものを△、連続１０
０カ所未満の溶接で剥がれ、欠け等の問題が生じたもの
を×として示した。また−は耐久性試験前に不適と判断
し、試験を行わなかったことを示している。耐食性は、
被覆管と端栓とを抵抗溶接した後、被覆管の表面に付着
した電極金属を研磨除去しないで、被覆管を温度 ３２
０℃、圧力 約１９０気圧（飽和蒸気圧）の高温高圧水
中に６０日間浸漬させる腐食試験により判定した。判定
結果は、電極表面の金属が付着したことにより被覆管の
耐食性が劣化せず、全く問題がなかったものを○、電極
表面の金属が付着したことにより被覆管の耐食性が劣化
したものを×として示した。また−は耐食性試験前に不
適と判断し、試験を行わなかったことを示している。コ
ストは電極の価格を相対的に評価し、安価なものを○、
やや高価なものを△、高価なものを×として示した。ま
た総合評価は、上記各特性の評価結果のうち、１つでも
×があったものを×、×はないが△があったものを△、
全部○であったものを○として示した。
【００１９】
【表１】
【００２０】表１の結果より、モリブデンからなる表面
層を有する溶接用電極は、通電性、溶接性、耐久性、耐
食性、コストのいずれの特性においても良好な評価が得
られ、他の金属を表面層に用いた場合よりも、核燃料棒
端栓抵抗溶接用電極として総合的に優れていることが認
められる。
層を有する溶接用電極は、通電性、溶接性、耐久性、耐
食性、コストのいずれの特性においても良好な評価が得
られ、他の金属を表面層に用いた場合よりも、核燃料棒
端栓抵抗溶接用電極として総合的に優れていることが認
められる。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による核燃
料棒端栓抵抗溶接用電極は、核燃料棒被覆管と端栓とを
抵抗溶接する際に用いられる溶接用電極であって、少な
くとも核燃料棒被覆管および端栓とそれぞれ接触する電
極表面がモリブデン又はモリブデン合金からなっている
ので、良好な電気伝導性を有し、被覆管と端栓とを良好
に抵抗溶接することができる。また電極表面の耐久性も
優れているので、電極の寿命が長く、コスト的にも有利
である。本発明の核燃料棒端栓抵抗溶接用電極は、前記
核燃料棒被覆管および端栓が、ＪＩＳ Ｈ４７５１に規
定されているジルコニウム合金管と同様の組成を有する
合金、またはＮｂを０．１〜２．０％、Ｓｎを０．５〜
１．５％、Ｆｅを０．０５〜０．３％、Ｃｒを０．０８
〜０．１２％含有し、残部がＺｒからなるニオブ含有ジ
ルコニウム合金からなる場合に特に有効であり、抵抗溶
接時に、電極表面の金属が被覆管や端栓に付着しても、
核燃料棒の使用環境下における被覆管および端栓の耐食
性は劣化しないので、抵抗溶接後に付着した金属を除去
する作業が不要となり、作業性を向上させることができ
る。
料棒端栓抵抗溶接用電極は、核燃料棒被覆管と端栓とを
抵抗溶接する際に用いられる溶接用電極であって、少な
くとも核燃料棒被覆管および端栓とそれぞれ接触する電
極表面がモリブデン又はモリブデン合金からなっている
ので、良好な電気伝導性を有し、被覆管と端栓とを良好
に抵抗溶接することができる。また電極表面の耐久性も
優れているので、電極の寿命が長く、コスト的にも有利
である。本発明の核燃料棒端栓抵抗溶接用電極は、前記
核燃料棒被覆管および端栓が、ＪＩＳ Ｈ４７５１に規
定されているジルコニウム合金管と同様の組成を有する
合金、またはＮｂを０．１〜２．０％、Ｓｎを０．５〜
１．５％、Ｆｅを０．０５〜０．３％、Ｃｒを０．０８
〜０．１２％含有し、残部がＺｒからなるニオブ含有ジ
ルコニウム合金からなる場合に特に有効であり、抵抗溶
接時に、電極表面の金属が被覆管や端栓に付着しても、
核燃料棒の使用環境下における被覆管および端栓の耐食
性は劣化しないので、抵抗溶接後に付着した金属を除去
する作業が不要となり、作業性を向上させることができ
る。
【００２２】また、核燃料棒端栓抵抗溶接用電極を、銅
合金からなる電極本体と、モリブデン又はモリブデン合
金からなる厚さ０．１ｍｍ以上３ｍｍ以下の表面層とか
らなる構成とすれば、銅合金のみで電極を構成した場合
とほぼ同等の良好な電気伝導度が得られるとともに、銅
合金からなる電極の耐久性を向上させ、かつ核燃料棒の
使用環境下における被覆管および端栓の耐食性の劣化を
防止できるので、核燃料棒端栓抵抗溶接用電極として性
能に優れた電極が得られる。
合金からなる電極本体と、モリブデン又はモリブデン合
金からなる厚さ０．１ｍｍ以上３ｍｍ以下の表面層とか
らなる構成とすれば、銅合金のみで電極を構成した場合
とほぼ同等の良好な電気伝導度が得られるとともに、銅
合金からなる電極の耐久性を向上させ、かつ核燃料棒の
使用環境下における被覆管および端栓の耐食性の劣化を
防止できるので、核燃料棒端栓抵抗溶接用電極として性
能に優れた電極が得られる。
【図１】 本発明の実施の形態による溶接用電極を含む
核燃料棒端栓抵抗溶接装置の概略構成を示す、一部破断
斜視図である。
核燃料棒端栓抵抗溶接装置の概略構成を示す、一部破断
斜視図である。
１ 抵抗溶接装置 ２ 被覆管 ６ 管電極（溶接用電極） ２０ 端栓電極（溶接用電極） ２７ 端栓
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村上 和夫 茨城県那珂郡東海村大字舟石川622番地１ 三菱原子燃料株式会社東海製作所内
Claims (3)
- 【請求項１】 核燃料棒被覆管と端栓とを抵抗溶接する
際に用いられる溶接用電極であって、少なくとも核燃料
棒被覆管および端栓とそれぞれ接触する電極表面がモリ
ブデン又はモリブデン合金からなることを特徴とする核
燃料棒端栓抵抗溶接用電極。 - 【請求項２】 前記核燃料棒被覆管および端栓が、ＪＩ
Ｓ Ｈ４７５１に規定されているジルコニウム合金管と
同様の組成を有する合金、またはＮｂを０．１〜２．０
％、Ｓｎを０．５〜１．５％、Ｆｅを０．０５〜０．３
％、Ｃｒを０．０８〜０．１２％含有し、残部がＺｒか
らなるニオブ含有ジルコニウム合金からなることを特徴
とする請求項１記載の核燃料棒端栓抵抗溶接用電極。 - 【請求項３】 前記核燃料棒端栓抵抗溶接用電極が、銅
合金からなる電極本体と、モリブデン又はモリブデン合
金からなる厚さ０．１ｍｍ以上３ｍｍ以下の表面層から
なることを特徴とする請求項１または２記載の核燃料棒
端栓抵抗溶接用電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8225670A JPH1058160A (ja) | 1996-08-27 | 1996-08-27 | 核燃料棒端栓抵抗溶接用電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8225670A JPH1058160A (ja) | 1996-08-27 | 1996-08-27 | 核燃料棒端栓抵抗溶接用電極 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1058160A true JPH1058160A (ja) | 1998-03-03 |
Family
ID=16832950
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8225670A Withdrawn JPH1058160A (ja) | 1996-08-27 | 1996-08-27 | 核燃料棒端栓抵抗溶接用電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1058160A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013018022A (ja) * | 2011-07-11 | 2013-01-31 | Nuclear Fuel Ind Ltd | 抵抗溶接用電極及び溶接方法 |
| CN108511093A (zh) * | 2018-04-16 | 2018-09-07 | 西安交通大学 | 一种压水堆燃料棒束高温加热夹持实验装置 |
-
1996
- 1996-08-27 JP JP8225670A patent/JPH1058160A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013018022A (ja) * | 2011-07-11 | 2013-01-31 | Nuclear Fuel Ind Ltd | 抵抗溶接用電極及び溶接方法 |
| CN108511093A (zh) * | 2018-04-16 | 2018-09-07 | 西安交通大学 | 一种压水堆燃料棒束高温加热夹持实验装置 |
| CN108511093B (zh) * | 2018-04-16 | 2019-05-03 | 西安交通大学 | 一种压水堆燃料棒束高温加热夹持实验装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20031104 |