JPS58162888A - Nuclear fuel cladding tube - Google Patents

Nuclear fuel cladding tube

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JPS58162888A
JPS58162888A JP57044659A JP4465982A JPS58162888A JP S58162888 A JPS58162888 A JP S58162888A JP 57044659 A JP57044659 A JP 57044659A JP 4465982 A JP4465982 A JP 4465982A JP S58162888 A JPS58162888 A JP S58162888A
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JP
Japan
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nuclear fuel
cladding tube
zirconium
liner
fuel cladding
Prior art date
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Pending
Application number
JP57044659A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
信行 上野
清水 繁夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nuclear Fuel Industries Ltd
Original Assignee
Nuclear Fuel Industries Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPS58162888A publication Critical patent/JPS58162888A/en
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    • YGENERAL 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
    • 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
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は原子炉燃誓棒被覆管の改良に関する。[Detailed description of the invention] The present invention relates to improvements in nuclear reactor combustion rod cladding tubes.

より具体的にいえば、軽水炉用核燃料のジルコニウム基
合金(ジルカロイ)調被覆管の改良に関する。
More specifically, the present invention relates to improvements in zirconium-based alloy (Zircaloy) cladding tubes for nuclear fuel for light water reactors.

今日軽水炉用核燃料の被覆管はジルコニウム基合金 造
られ、かつ被覆管と核燃料ペレットの間シこ発生する機
械的相互作用を軽減し、また被覆管に対して化学的に作
用する核分裂生成物のバリヤーを構成する(いわゆるP
CI/80C防止)ために、ジルコニウム基合金製の被
覆管の内面に薄肉のジルコニウム金属のライナーを施す
ことが知られている。(ライナ一つきの管を以下複合管
と。
Nuclear fuel cladding for light water reactors today is made of a zirconium-based alloy, which reduces the mechanical interaction between the cladding and nuclear fuel pellets, and also serves as a barrier for fission products that act chemically on the cladding. (so-called P
In order to prevent CI/80C), it is known to apply a thin zirconium metal liner to the inner surface of a zirconium-based alloy cladding tube. (A pipe with one liner is hereinafter referred to as a composite pipe.

呼ぶ。) この場合ジルコニウムライナーの厚みは上記の効果を達
成するためには非常に重要で、薄過ぎては所期の目的が
果せないし、所定の全厚みのもとてライナーの占める厚
みが大きすぎると複合管全体の強度が低下する。従って
このような複合管の製造においては厚みの管理が極めて
重要な意味をもっている。その管理の前提として複合管
の基体とライナーのそれぞれの、ということはライナー
の、厚みの測定が問題となるが、簡便・的確でかつ工業
的規模で能率的に実施できる非破壊検査法はまだ知られ
ていない。
call. ) In this case, the thickness of the zirconium liner is very important to achieve the above effect; if it is too thin, the intended purpose cannot be achieved, and the liner occupies too much thickness for a given total thickness. and the strength of the entire composite pipe decreases. Therefore, thickness control is extremely important in manufacturing such composite pipes. As a prerequisite for its management, the problem is measuring the thickness of the composite pipe's base and liner, that is, the liner, but there is still no non-destructive testing method that is simple, accurate, and can be carried out efficiently on an industrial scale. unknown.

即ち、基体とライナーはその物理的性質が似ているので
既知の非破壊検査法によってはこれらを区別してill
定することができない。
In other words, the substrate and liner have similar physical properties, so known non-destructive testing methods cannot distinguish them.
cannot be determined.

本発明はこれらの不便を解消することを意図したもので
、非破壊法で容易にライナーの厚みを測定することので
きる複合被覆管を提供するものである。
The present invention is intended to eliminate these inconveniences and provides a composite cladding tube whose liner thickness can be easily measured using a non-destructive method.

本発明によれば、その内部に核燃料を収納するための、
その内面にジルコニウム金属層のライナーを有するジル
コニウム基合金製の核燃料被覆管であって:ジルコニウ
ム金属層がr@放射性物質を均一に含有するものである
ことを特徴とする核燃料被覆管が提供される。
According to the present invention, for storing nuclear fuel therein,
Provided is a nuclear fuel cladding tube made of a zirconium-based alloy having a liner of a zirconium metal layer on its inner surface, characterized in that the zirconium metal layer uniformly contains r@radioactive material. .

ここでいう放射性物質はジルコニウム金属に均一に混合
し、ジルコニウムの特性を阻害しないものである。また
ジルコニウム基合金の被覆管基体を通して放射線を測定
でき、かつ他物を放射化せず、しかも大きな貫通力を要
するから、r線源であることが求められる。
The radioactive substance referred to here is one that is uniformly mixed with zirconium metal and does not inhibit the properties of zirconium. In addition, it is required to be an r-ray source because it can measure radiation through the zirconium-based alloy cladding base, does not activate other substances, and requires a large penetrating force.

ジ コニウム合金の特性を阻害しないという意味ではジ
ルコニウムの放射性同位元素であることが望ましい。し
かしながらこれと類似する金属。
A radioactive isotope of zirconium is preferable in the sense that it does not impede the properties of the zirconium alloy. However, metals similar to this.

Ti、Hf のr放射性同位体も使用できる。またf崩
壊してZrなるY、β7崩壊してZrになるNbも使用
することができる。
r-radioactive isotopes of Ti, Hf 2 can also be used. Further, Y that undergoes f decay to become Zr, and Nb that undergoes β7 decay to become Zr can also be used.

添加する放射性物質は、被覆管製造中減衰してしすうこ
とがないよう適当に半減期が長く、また一方では少敬で
も管外より短時間で正確な測定ができるためζこけ2強
い放射能を持つ即ち適当に半減期が短いことが必要で、
数十日〜数百年程度の半減期のものが好ましい。
The added radioactive substance has an appropriately long half-life so that it does not decay and sew during the manufacturing of the cladding, and on the other hand, even if there is little radiation, accurate measurements can be made in a shorter time than outside the cladding, so it has a strong radioactivity. In other words, it is necessary that the half-life is appropriately short.
Those with a half-life of about several tens of days to several hundred years are preferable.

以上の条件を考慮すると主要な使用可能なγ線金属は次
表の通りである。
Considering the above conditions, the main usable gamma ray metals are shown in the table below.

”Zr   85d      HC0,594”Zr
   65.5a     β−0,255,C1,7
22゜[1,754 ”Ti   48y     EC[10784””H
f    sy     gc      O,126
,[1188゜0.412 1チーHf       7 od         
    gc              O,519
,CL343゜0.456 tat Hy   45 d      β−α133
.α136゜0.546 1M2Hf9x106.    /″″     Q、
271”””)If   91 d      /−0
,500、CL950”Y    108d     
ECt36.t857,2.76Y    57.5d
     β−1,21添加される放射性物質の量は放
射能の強さによるが、一般に常温固溶域に限定するのが
好ましい。
"Zr 85d HC0,594"Zr
65.5a β-0,255,C1,7
22゜[1,754"Ti 48y EC[10784""H
f sy gc O,126
, [1188°0.412 1chi Hf 7 od
gc O,519
, CL343゜0.456 tat Hy 45 d β-α133
.. α136゜0.546 1M2Hf9x106. /″″Q,
271""") If 91 d /-0
,500,CL950"Y 108d
ECt36. t857, 2.76Y 57.5d
The amount of the radioactive substance added to β-1,21 depends on the strength of the radioactivity, but it is generally preferable to limit it to the room temperature solid solution range.

次に図面を参照して本発明をその実施例について具体的
に説明する。
Next, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.

本発明を加圧水型原子炉用の燃料棒の被覆管に適用した
The present invention was applied to a fuel rod cladding tube for a pressurized water reactor.

外径105m、長さ5.5mの総肉厚0.6 Emの2
「ライナ一つきZr基合金被覆管を製作した。
Outer diameter 105m, length 5.5m, total wall thickness 0.6 Em 2
``We manufactured a Zr-based alloy clad tube with a single liner.

Zr苓金合金組成は、 8n 1.55%、 Fe0.
22%。
The Zr Reikin alloy composition is: 8n 1.55%, Fe0.
22%.

CrO,09饅残Zrであった。It was CrO,09 residual Zr.

う1r−用素材は、 Zr金属に・’Zrを1重量%(
分析10.97%)添加して均一に溶解して筒状ビレッ
トに形成した。別途製作した2【合金の素管の内側に嵌
装し1両者を同時に圧延して複合管に形成した。ライナ
ーの厚みは0.0621fl+であった。
The material for U1R is made of Zr metal with 1% by weight of Zr (
Analysis: 10.97%) was added, uniformly dissolved, and formed into a cylindrical billet. It was fitted inside a separately manufactured 2 alloy base tube, and both were simultaneously rolled to form a composite tube. The thickness of the liner was 0.0621 fl+.

実際の燃料棒は、核燃料ペレットを装填し1両端に端栓
を溶接して封するのであるが9本実施例では被覆管のみ
を製作した。
An actual fuel rod is loaded with nuclear fuel pellets and sealed by welding end plugs to both ends of the rod, but in this example, only the cladding tube was fabricated.

@1図はこのように製作した被覆管の断面図である。こ
の図において、 Zr合金基体1の内面に。
Figure @1 is a cross-sectional view of the cladding tube manufactured in this way. In this figure, on the inner surface of the Zr alloy substrate 1.

放射性物質を含有するZr金槁のライナー2と。Zr metal liner 2 containing radioactive materials.

装填されるべき核燃料ペレット3(点線で示されている
)と、空隙部4が示されている。
Nuclear fuel pellets 3 to be loaded (indicated by dotted lines) and voids 4 are shown.

このように製作した被覆管のライナーの厚みを外部から
の放射能測定によって測定した。
The thickness of the liner of the cladding tube thus manufactured was measured by external radioactivity measurement.

第2図に示すように、測定部と反対側のライナ一層の放
射能の効果を連断するために、ステンレス鋼で被覆した
鉛の運蔽体12を挿入し、管外表面に近接してコリメー
タ10を設け、その間隙部10′を通過して来るγ線を
Ge(Li)の半導体検出器11で測定した。
As shown in Fig. 2, a lead carrier 12 coated with stainless steel is inserted close to the outer surface of the tube to isolate the effect of radioactivity in the liner layer on the opposite side of the measuring section. A collimator 10 was provided, and the gamma rays passing through the gap 10' were measured with a Ge(Li) semiconductor detector 11.

コリメータの間隙の巾は小さくする程空間的な分解能は
向上するが1反面計測カウント数が減じる。カウント数
が減すると一定の精度を得るためには測定時間を長くす
る必要を生ずる。また全体をより細かな部分に区切った
ことになるので、全面を検査するための測定時間が長く
なる。
As the width of the collimator gap becomes smaller, the spatial resolution improves, but on the other hand, the number of measurement counts decreases. As the number of counts decreases, it becomes necessary to lengthen the measurement time in order to obtain a certain level of accuracy. Furthermore, since the entire area is divided into smaller parts, the measurement time required to inspect the entire area becomes longer.

従ってコIJ メータの間隙の巾はある一定の測定時間
の中で、空間的な分解能と、計測時間に依存する統計的
誤差に関連した測定精饗上の分解能との最適な組合せを
達成するように設計されなければならず9本実施例では
直径0.50の小孔とした。
Therefore, the width of the gap in the IJ meter is chosen to achieve an optimal combination of spatial resolution and mechanical resolution related to statistical errors that depend on the measurement time within a given measurement time. 9 In this example, a small hole with a diameter of 0.50 was used.

コリメータの厚みは特に限定されない。本実施例では2
0鵡であった。
The thickness of the collimator is not particularly limited. In this example, 2
There were 0 parrots.

この条件で静止させた被り管を測定したところ。Measurements were taken of the cover pipe kept stationary under these conditions.

1秒間に31020カウントが得られた。計数直の標準
偏差は176カウントになり相対誤差は0.6チのメー
ターである。この計数率と別途分析されたライナー素材
中の912.含有量0.97%より計算すればライナ一
層厚さは0.064n+で、 fill定個所を破壊検
査して得られた測定10.062 i+mとよく一致し
た。
31020 counts per second were obtained. The standard deviation of the count is 176 counts, and the relative error is 0.6 inches. This counting rate and the separately analyzed 912. Calculating from the content of 0.97%, the thickness of one liner layer was 0.064n+, which agreed well with the measurement of 10.062i+m obtained by destructive inspection of a fixed part of the fill.

上記は被覆管を静止させて行なった測定であるが、多数
の管を非破壊検査する場合は、第2図のような配置で管
を回転させつつ軸方向に移動させればよく、検査能率を
上げるためには軸方向に隔たった位置、あるいは円周方
向に異った位置で複数個の検出器を配置することも可能
である。
The above measurement was performed with the cladding tube stationary, but when nondestructively inspecting a large number of tubes, it is sufficient to rotate the tubes and move them in the axial direction in the arrangement shown in Figure 2, which increases inspection efficiency. In order to increase the number of detectors, it is also possible to arrange a plurality of detectors at axially separated positions or at different circumferential positions.

上記検査法は比較的連続的な変動の滑らかな平均的4f
ライナー厚さの測定に有効であり、ライナー内面の引掻
き傷等の局部的異常は従来から行なわれている超丘波探
傷法等によるのも有利である。
The above inspection method uses a smooth average 4f with relatively continuous fluctuations.
This method is effective for measuring the thickness of the liner, and it is also advantageous to detect local abnormalities such as scratches on the inner surface of the liner using the conventional ultra-hill wave flaw detection method.

本発明の核燃料被覆管はライナ一層の厚みの測定をシイ
ナ−1−の特性を損うことなく非破壊検査によって工業
的な規模で簡便に実施することを可能にし、核燃料の性
能を向上させる目的で設けられたライナーの品質管理と
性能保証のために大きな効果を発揮する。
The purpose of the nuclear fuel cladding tube of the present invention is to enable the measurement of the thickness of one layer of the liner to be easily carried out on an industrial scale by non-destructive inspection without impairing the characteristics of the liner, thereby improving the performance of nuclear fuel. It is highly effective for quality control and performance assurance of the liner provided.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の概念を示すための1本発明の核燃料被
り管の断面図である。 第2図は本発明の核燃料被覆管のライナーの厚みを放射
能測定によって測定する原理を示す断面で示した概念図
である。 これらの図において。 1:ジルコニウム基合金の被覆管本体 2:ジルコニウムライナー 特許出願人 原子燃料工業株式会社 代理人 弁理士 松 井 政 広(外1名)第1図 第2図 2
FIG. 1 is a cross-sectional view of a nuclear fuel jacket pipe according to the present invention for illustrating the concept of the present invention. FIG. 2 is a conceptual cross-sectional view showing the principle of measuring the thickness of the liner of a nuclear fuel cladding tube according to the present invention by radioactivity measurement. In these figures. 1: Zirconium-based alloy cladding tube body 2: Zirconium liner Patent applicant: Atomic Fuel Industry Co., Ltd. Representative Patent attorney: Masahiro Matsui (1 other person) Figure 1 Figure 2 Figure 2

Claims (1)

【特許請求の範囲】 t その内部に核燃料を収納するための、その内面にジ
ルコニウム金属層のライナーを有するジルコニウム基合
金製の核燃料被後管であって;ジルコニウム金属層がγ
線放射性物質を均一に含有するものであることを特徴と
する核燃料被後管。 2、特許請求の範囲第1項に記載の核燃料被覆管であっ
て、γ線放射性物質がジルコニウムの放射性同位元素で
あることを特徴とする核燃料被覆管。 3、特許請求の範囲第2項に記載の核燃料被覆管であっ
て、ジルコニウムの放射性同位元素がZr−95である
ことを特徴とする核燃料被覆管。 4 特許請求の範囲第2項に記載の核燃料被覆管であっ
て、ジルコニウムの放射性同位元素がZr−88である
ことを特徴とする核燃料被覆管。 5、特許請求の範囲第1項に記載の核燃料被覆管であっ
て、γ線放射性物質がTi 、Hf、Y、 Nb、のr
放射性同位元素から選んだ少くとも1種であることを特
徴とする核燃料被覆管。
[Scope of Claims] t A nuclear fuel sheath tube made of a zirconium-based alloy and having a liner of a zirconium metal layer on its inner surface for storing nuclear fuel therein;
A nuclear fuel tuft characterized by uniformly containing radioactive materials. 2. The nuclear fuel cladding tube according to claim 1, wherein the γ-ray radioactive substance is a radioisotope of zirconium. 3. The nuclear fuel cladding tube according to claim 2, characterized in that the radioactive isotope of zirconium is Zr-95. 4. The nuclear fuel cladding tube according to claim 2, characterized in that the radioactive isotope of zirconium is Zr-88. 5. The nuclear fuel cladding tube according to claim 1, wherein the γ-ray radioactive substance is Ti, Hf, Y, Nb, or the like.
A nuclear fuel cladding tube characterized by being made of at least one kind selected from radioactive isotopes.
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