JPS5916956A - 金属構造体の湾曲制御方法 - Google Patents
金属構造体の湾曲制御方法Info
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- JPS5916956A JPS5916956A JP58105062A JP10506283A JPS5916956A JP S5916956 A JPS5916956 A JP S5916956A JP 58105062 A JP58105062 A JP 58105062A JP 10506283 A JP10506283 A JP 10506283A JP S5916956 A JPS5916956 A JP S5916956A
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- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D9/00—Bending tubes using mandrels or the like
- B21D9/16—Auxiliary equipment, e.g. machines for filling tubes with sand
- B21D9/18—Auxiliary equipment, e.g. machines for filling tubes with sand for heating or cooling of bends
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- 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
- G21C3/30—Assemblies of a number of fuel elements in the form of a rigid unit
- G21C3/32—Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements
- G21C3/324—Coats or envelopes for the bundles
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- 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
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- Heat Treatment Of Nonferrous Metals Or Alloys (AREA)
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
本弁明は金属構造体の湾曲制御方法に関し、特に、細長
い金属構造体が核１１１１７１線のような外的要因の影
響の下で不均等に膨張しようとする時に生ずる該金属構
造体の湾曲作用を制御Ｉ ′？Ｊるための新規で改良さ
れた方法に関づる。 弁明の背景 原子炉心は適部に複数の燃料束を内蔵し、各燃料束は、
燃料チャンネルのような細長い金属構造体内に配置され
た例えば８×８本配列の細長い燃料棒からなる。このよ
うな構造体は、ゼネラル・エレクトリック・カンパニー
に譲渡されたラス（Ｌａｓｓ）等の１９６９年３月４日
ｆ寸米国特許第３４３１１７０号に十分詳細に開示され
Ｃいる。 炉心の普通の構造では、各チャンネルは、対向して対に
なった平行な壁部によつＣ画成されるほぼ四角形の断面
を有し、平行な壁部の間に燃料棒を収納する。チＡ・ン
ネル群を組合わせて複数のモジコールにり−ることも司
能であり、各モジュールは４つのチャンネルと１木の細
長く十字形断面をもつ制御棒とを含み、その制御棒はモ
ジ１−ル内のチャンネルを分離する。 当業者に周知のように、原子炉心用の燃料チＡ・ンネル
は所要特性を有する材料で製造されな（）ればならない
。これらの特性は、ＵＯ２燃料から出る中性子の吸収力
が低いこと、耐ｒａ性が高いこと、Ａ３よひ炉心内の応
力に耐えるために機械的強度が高いことを含む。ジルコ
ニウムとその合金、例えば、市販のジルカロイ−２およ
びジルカロイ＝４という合金はこれらの特性をもだ’ｌ
−ＴＩものとして知られており、炉心用燃料チャンネル
の製造に広く使われている。ジルカロイ−２は約１．５
％の錫と、０．１５％の鉄と、０，１％のクロムと、０
．５％のニッケルと、０．１％の酸素を含有する。シル
カロイ−４は、実質的にニッケルを含まずそし−Ｃ約０
．２％の鉄を含むほかはジルカロイ−２と同様の組成で
ある。 燃料チャンネルの製造において、平板な月利を箱形に成
形し、そして時には耐腐食性を高めるために１５００″
Ｆ以上の温度に均等に加熱する。経験によれば、燃料チ
ャンネルは、炉心内の／Ｍ剣線にさらされることにより
、シルカＩ」イの微細構造に対する放射線の影響の結果
、長さを増ず。この長さの増大が不均等である時、望ま
しくない湾曲が生じうる。 具体的には、各チャンネルは１３フイ一１〜程度の長さ
を有し、それに包囲される燃料束の少なくとも一端に固
着される。もし湾曲作用が制御棒の方向に生じそして湾
曲したチャンネルが制御棒と実際に接触す”れば、原子
炉の機能が悪化覆る結果になる。従って、すべてこのよ
うな湾曲は実際の核燃料の据えつけの際には注意深く監
視され、そして燃料チャンネルまたは制御棒が原子炉の
運転を妨害しないにうに思いきった費用のかがる操業停
止方式がとられる。 本発明の主目的は、金属構造体が核放射線の影響を受（
）て膨張する時の機能の悪化を防止覆るために金属構造
体の湾曲作用を制御する新規で改良された方法を提供す
−ることである。 本発明の他の目的は、原子炉の燃料チャンネルが放射線
にさらされた時の湾曲の方向を制御覆ることによっ−Ｃ
燃籾チャンネルの損傷を防止覆る新規て改良された方法
を提供づることである。 本発明の他の目的は、原子炉の燃料チャンネルの予知さ
れる湾曲り向に備えて装着前に燃料チャンネルを熱処理
することによってチャンネルの湾曲作用を制御する新規
で改良され７ｊ方法を提供°りることである。 本発明の他の目的は、原子炉心の制御棒モジュールにＪ
３りる熱処理ずみ燃料ヂレンネルを、湾曲が妨害されな
い方向にのみ生ずるように装着時に配向させることによ
って、熱処理ずみ燃料チャンネルの湾曲の方向を制御す
ることである。 本発明の他の目的は、原子炉心におりる各燃料チャンネ
ルの一対の隣合う壁部をチャンネルの残りの壁部に加え
られた温度と異なる調度に加熱りることによって炉心用
燃料チ１７ンネルの湾曲制御に関づる新規で改良された
方法を提供り−ることである。 本発明の他の目的は、各燃料チャンネルの限定的な熱処
理と、その後の装着時における各チ１７ンネルの配向を
選択層ることにより、原子炉内で放射線にさらされる燃
料チャンネルの有効庁命を長くすることである。 本発明の原理によれば、−特定例において本発明の方法
を適用する構造体は細長い中空の燃料チャンネルからな
る。このチャンネルは、一対の隣合うチャンネル壁部を
、それと対向リ−る一対の隣合う壁部が加熱される温度
より高い設定温度まで高める方式で加熱される。この不
均等な加熱により、それぞれの一対の壁部の微細構造に
相違が生じ、そしてチャンネルがその後装着され核放射
線にさらされて好ましい膨張が生じる時の湾曲のプ）向
が決定される。熱処理された燃料チャンネルは、制御棒
モジコール内に装着される時、湾曲が妨害なしに生じう
るように配向される。 本発明の上記ａ５よび他の目的は、本発明の様々な特徴
および利点と共に、添イ］図面とともに下記の詳細な説
明から明らかになろう。 添イ；１図面には、中空の細長い金属構造体の形態をな
Ｊ燃わ１ヂトンネル１０が示され、第２．４ （１５よ
び５図に最良に図示されているように一般的には四角形
の断面を有づる。しかし、本発明を異なる断面形状を有
する燃料チせンネルまたは他の金属構造体、例えば、第
３図に示寸ような円形断面あるいはその他の断面を有す
るチャンネルに同様に適用することも可能である。 第１図は燃料チャンネル１０がヒータを軸方向に貫通乃
るＪ：うに支持Ｊる装置の一具体例を承り。 図示のように、チャンネル１０はその両端において一対
の支持アーム１４および１６によって保持され、両アー
ムはフレーム１８から外方に延びている。そのフレーム
１８は歯２０を有し、これらの歯は回転自在なビニオン
歯車２２の歯とかみ合ってラック・ビニオン装置を構成
している。歯車２２を回転させることにより、フレーム
１８、Ｊなわちチャンネル１０を昇降させうる。 第１図はさらに電気誘導コイル２４を示１゜このコイル
の電流は制御回路２６によって制御される。第２図に最
良に示されているＪ、うに、」イル２４はチャンネル１
０を囲み、コイルの内径寸法はチャンネルの最大断面寸
法にり人ぎい。制御回路によって（＝Ｊ勢される時の誘
導コイル２４にＪ：って生ずる磁界により、チャンネル
１０は制御回路によって決定される温度まで加熱される
。所望により冷Ｌ１は一対のノズル２８の噴ｎ機能によ
って得られ、両ノズルは水源（図示せず）に連結されて
いる。 第４図に示１ように、中空のチャンネル１ｏは壁部１０
Ａ〜１０Ｄによっ−Ｃ画成される一般的には四角形の断
面を右する。本発明の原理によれば、チャンネルはコイ
ル２７１の内側にあってその中心がコイルの中心に対し
てずれているように配置される。すなわら、一対の隣合
う壁部１０Ａおにび１０［３が反対側の一対の隣合う壁
部１０Ｃおよび１０ Ｄ Ｊ：り誘導コイル２４に接近
している。これは第２図と第４図に例示しである。チャ
ンネル１０の各壁部の湿度は誘Ｓ］イル２４によって生
する加熱量の関数Ｃある。チャンネル壁部がコイルに近
（ブれば近い程、チャンネル壁部はコイルの磁界にそれ
だ（〕密接にかかわり、対向するチャンネル壁部にくら
へその温度は上昇づ゛る。 前述のように原子炉用の燃料チャンネルは通常ジルコニ
ウムとその合金からなる。周知のように、ジルコニウム
とその合金は加熱により相変態を示り。詳述すると、こ
れらの材料はα相における温度Ｃ゛存在る稠密６方品構
造から、例えばβ相にお
い金属構造体が核１１１１７１線のような外的要因の影
響の下で不均等に膨張しようとする時に生ずる該金属構
造体の湾曲作用を制御Ｉ ′？Ｊるための新規で改良さ
れた方法に関づる。 弁明の背景 原子炉心は適部に複数の燃料束を内蔵し、各燃料束は、
燃料チャンネルのような細長い金属構造体内に配置され
た例えば８×８本配列の細長い燃料棒からなる。このよ
うな構造体は、ゼネラル・エレクトリック・カンパニー
に譲渡されたラス（Ｌａｓｓ）等の１９６９年３月４日
ｆ寸米国特許第３４３１１７０号に十分詳細に開示され
Ｃいる。 炉心の普通の構造では、各チャンネルは、対向して対に
なった平行な壁部によつＣ画成されるほぼ四角形の断面
を有し、平行な壁部の間に燃料棒を収納する。チＡ・ン
ネル群を組合わせて複数のモジコールにり−ることも司
能であり、各モジュールは４つのチャンネルと１木の細
長く十字形断面をもつ制御棒とを含み、その制御棒はモ
ジ１−ル内のチャンネルを分離する。 当業者に周知のように、原子炉心用の燃料チＡ・ンネル
は所要特性を有する材料で製造されな（）ればならない
。これらの特性は、ＵＯ２燃料から出る中性子の吸収力
が低いこと、耐ｒａ性が高いこと、Ａ３よひ炉心内の応
力に耐えるために機械的強度が高いことを含む。ジルコ
ニウムとその合金、例えば、市販のジルカロイ−２およ
びジルカロイ＝４という合金はこれらの特性をもだ’ｌ
−ＴＩものとして知られており、炉心用燃料チャンネル
の製造に広く使われている。ジルカロイ−２は約１．５
％の錫と、０．１５％の鉄と、０，１％のクロムと、０
．５％のニッケルと、０．１％の酸素を含有する。シル
カロイ−４は、実質的にニッケルを含まずそし−Ｃ約０
．２％の鉄を含むほかはジルカロイ−２と同様の組成で
ある。 燃料チャンネルの製造において、平板な月利を箱形に成
形し、そして時には耐腐食性を高めるために１５００″
Ｆ以上の温度に均等に加熱する。経験によれば、燃料チ
ャンネルは、炉心内の／Ｍ剣線にさらされることにより
、シルカＩ」イの微細構造に対する放射線の影響の結果
、長さを増ず。この長さの増大が不均等である時、望ま
しくない湾曲が生じうる。 具体的には、各チャンネルは１３フイ一１〜程度の長さ
を有し、それに包囲される燃料束の少なくとも一端に固
着される。もし湾曲作用が制御棒の方向に生じそして湾
曲したチャンネルが制御棒と実際に接触す”れば、原子
炉の機能が悪化覆る結果になる。従って、すべてこのよ
うな湾曲は実際の核燃料の据えつけの際には注意深く監
視され、そして燃料チャンネルまたは制御棒が原子炉の
運転を妨害しないにうに思いきった費用のかがる操業停
止方式がとられる。 本発明の主目的は、金属構造体が核放射線の影響を受（
）て膨張する時の機能の悪化を防止覆るために金属構造
体の湾曲作用を制御する新規で改良された方法を提供す
−ることである。 本発明の他の目的は、原子炉の燃料チャンネルが放射線
にさらされた時の湾曲の方向を制御覆ることによっ−Ｃ
燃籾チャンネルの損傷を防止覆る新規て改良された方法
を提供づることである。 本発明の他の目的は、原子炉の燃料チャンネルの予知さ
れる湾曲り向に備えて装着前に燃料チャンネルを熱処理
することによってチャンネルの湾曲作用を制御する新規
で改良され７ｊ方法を提供°りることである。 本発明の他の目的は、原子炉心の制御棒モジュールにＪ
３りる熱処理ずみ燃料ヂレンネルを、湾曲が妨害されな
い方向にのみ生ずるように装着時に配向させることによ
って、熱処理ずみ燃料チャンネルの湾曲の方向を制御す
ることである。 本発明の他の目的は、原子炉心におりる各燃料チャンネ
ルの一対の隣合う壁部をチャンネルの残りの壁部に加え
られた温度と異なる調度に加熱りることによって炉心用
燃料チ１７ンネルの湾曲制御に関づる新規で改良された
方法を提供り−ることである。 本発明の他の目的は、各燃料チャンネルの限定的な熱処
理と、その後の装着時における各チ１７ンネルの配向を
選択層ることにより、原子炉内で放射線にさらされる燃
料チャンネルの有効庁命を長くすることである。 本発明の原理によれば、−特定例において本発明の方法
を適用する構造体は細長い中空の燃料チャンネルからな
る。このチャンネルは、一対の隣合うチャンネル壁部を
、それと対向リ−る一対の隣合う壁部が加熱される温度
より高い設定温度まで高める方式で加熱される。この不
均等な加熱により、それぞれの一対の壁部の微細構造に
相違が生じ、そしてチャンネルがその後装着され核放射
線にさらされて好ましい膨張が生じる時の湾曲のプ）向
が決定される。熱処理された燃料チャンネルは、制御棒
モジコール内に装着される時、湾曲が妨害なしに生じう
るように配向される。 本発明の上記ａ５よび他の目的は、本発明の様々な特徴
および利点と共に、添イ］図面とともに下記の詳細な説
明から明らかになろう。 添イ；１図面には、中空の細長い金属構造体の形態をな
Ｊ燃わ１ヂトンネル１０が示され、第２．４ （１５よ
び５図に最良に図示されているように一般的には四角形
の断面を有づる。しかし、本発明を異なる断面形状を有
する燃料チせンネルまたは他の金属構造体、例えば、第
３図に示寸ような円形断面あるいはその他の断面を有す
るチャンネルに同様に適用することも可能である。 第１図は燃料チャンネル１０がヒータを軸方向に貫通乃
るＪ：うに支持Ｊる装置の一具体例を承り。 図示のように、チャンネル１０はその両端において一対
の支持アーム１４および１６によって保持され、両アー
ムはフレーム１８から外方に延びている。そのフレーム
１８は歯２０を有し、これらの歯は回転自在なビニオン
歯車２２の歯とかみ合ってラック・ビニオン装置を構成
している。歯車２２を回転させることにより、フレーム
１８、Ｊなわちチャンネル１０を昇降させうる。 第１図はさらに電気誘導コイル２４を示１゜このコイル
の電流は制御回路２６によって制御される。第２図に最
良に示されているＪ、うに、」イル２４はチャンネル１
０を囲み、コイルの内径寸法はチャンネルの最大断面寸
法にり人ぎい。制御回路によって（＝Ｊ勢される時の誘
導コイル２４にＪ：って生ずる磁界により、チャンネル
１０は制御回路によって決定される温度まで加熱される
。所望により冷Ｌ１は一対のノズル２８の噴ｎ機能によ
って得られ、両ノズルは水源（図示せず）に連結されて
いる。 第４図に示１ように、中空のチャンネル１ｏは壁部１０
Ａ〜１０Ｄによっ−Ｃ画成される一般的には四角形の断
面を右する。本発明の原理によれば、チャンネルはコイ
ル２７１の内側にあってその中心がコイルの中心に対し
てずれているように配置される。すなわら、一対の隣合
う壁部１０Ａおにび１０［３が反対側の一対の隣合う壁
部１０Ｃおよび１０ Ｄ Ｊ：り誘導コイル２４に接近
している。これは第２図と第４図に例示しである。チャ
ンネル１０の各壁部の湿度は誘Ｓ］イル２４によって生
する加熱量の関数Ｃある。チャンネル壁部がコイルに近
（ブれば近い程、チャンネル壁部はコイルの磁界にそれ
だ（〕密接にかかわり、対向するチャンネル壁部にくら
へその温度は上昇づ゛る。 前述のように原子炉用の燃料チャンネルは通常ジルコニ
ウムとその合金からなる。周知のように、ジルコニウム
とその合金は加熱により相変態を示り。詳述すると、こ
れらの材料はα相における温度Ｃ゛存在る稠密６方品構
造から、例えばβ相にお
【ノる温度のような比較的高い
温度に加熱される時体心立方晶構造に変化づる。純粋な
ジルコニウムにおいＣα相とβ相との境界は約１５００
”Ｆで゛あり、他方その合金例えばジルカロイではほぼ
同じ温度で２相からなるα＋β域が存在し、そしＣ全で
のβ相への変態は約１８５０下で生ずる。 加熱されることおよびこれらの高い温度がらの冷ｕ１に
より、ジルカロイは結晶学的な配列または構造が永続的
な変化を受ける。主な構造変化は約１８００’Ｆ以上に
加熱され／ｃｔａ料においＣ生ずる。 従って、もしジルカロイ構造体の一部分が１９００’Ｆ
から冷却される一方、仙の部分が１６００”Ｆから冷却
されるなら、これら二つの部分は相異なる構造を有する
ことになる。金属の構造は原子炉心において金属に生ず
る照銅膨服の量を決定】る。 ビニオン歯車２２を選択的に回１ことにより、チャンネ
ル１０は付勢された誘導」イル２４に通され、そしてチ
ャンネル壁部は全長にゎたっ−Ｃ加熱される。第４図に
示づように、隣合うチャンネル壁部１０Δおよび１０Ｂ
はコイル２４がら等しく隔てられている。従って、両壁
部は同温、例えば、β域内の温度である１ ９００下に
加熱され、そして両壁部の微細構造は等しく影響を受け
る。 同時に、対向づる一対のチャンネル壁部、りなわら、１
０Ｃおよび１０Ｄはα＋β域の温度である１６００’Ｆ
に等しく加熱され、そし−にれらの甲部の微細構造も実
質的に同じである。 上）ホの熱処理工程が完了すると、壁部１０Ａ／１０Ｂ
の特性は対向覆る一対の壁部１０Ｃ／１０［〕の特性と
は異なる。従って、チャンネル１０が原子炉内に配置さ
れて放射線にさらされる時点で比較的高い温度に加熱さ
れた一対の壁部の膨張は対向する一対の壁部の膨張より
少ない。従って、湾曲は各チャンネルにおいて予知方向
に生ずる。 第４図に示ずように、温度検出器、例えば、制御高温５
１３０および３６はそれぞれ壁部１０△および１０Ｄの
近くに配置され、ヂトンネルが」イル２４の間を貫通し
つつある間両壁部の温度を感知りる。これらの高温計は
、コイルに与えられた電流を所望温度が得られるまひ高
温計の読みに応じて増ハ１１シうる限り制御手段となる
。ざら（こ、コイル内のチャンネルの所望の位置は高温
８１の読みに従って決定されうる。例えば、チャンネル
壁部１０Ａおよび１０Ｂは、高温計３０６よび３２によ
る温度読みが両壁部がβ域の温度に達したことを示すま
で、コイルに向かって動かされる。もし壁部１０Ｃおよ
び１０Ｄがチャンネルの特定位置においてまだα十β域
内にないことが高温、’；１３４および３６に示されれ
ば、高温計３４および３Ｇの設定点を高めることによっ
Ｃ誘導コイルの全電力を増加しつる。さらに詳述すると
、特定高温８１の設定点は電）ｊレベルで言えば高温＆
１の所望の動作値である。 前）本の配置工程は、チャンネル１ｏが軸方向において
静止している間準備手順の一つとして一度だ（）実施さ
れ、従って、チャンネルの軸方向の小部分だけがこの工
程中加熱される。丸みをおびたヂャンネル］−プづＯＧ
は、もちろん、壁部１゜Δおよび１０Ｂと同じ温度に達
づる。同様に、」−す１０Ｆは壁部１０Ｃおよび１０Ｄ
の温度となる。コーナ１０１−１の位置付近で、壁部１
０Ｂおよび１０Ｄ間の温度差はなくなる。同様に、コー
ナ１０Ｅの温度は壁部１０ＡおよびＩＯＣの平均温度に
近似する。 ひとたびチャンネル壁部の適温と壁部間の適当な温度差
が、上述の配置工程およびコイル２４に加えた電流を選
択的に変えることによっＣ得られると、チャンネルは、
前述のように歯車２２を選択的に回転させることによっ
てコイル２４を軸方向に貫通り−る。ヂ１７ンネル壁部
のコイル２４からの間隔はチャンネルがコイルを貫通り
−る間一定にとどまり、従って、各壁部の加熱はその全
長に沿って同じに保たれる。 誘導コイル内のチャンネルの配置と熱処理に関づる以上
の説明は、異なる形状をもつ構造体（こち同様に適用可
能であり、例えば、第３図に示す構成、ずなわら、円形
の加熱用コイルを円形断面を４−ｉするチャンネルと共
に用いる構成にも適用しうろことは明らかであろう。す
へてのこのような実施態様において、熱処理は、細長い
構造体の全長にわたる一部分を、構造体の残部が加熱さ
れる温度と異なる所望温度に加熱覆ることからなる・上
述の本発明の好ましい実施例では、ヂψンネルがシルカ
ｌコイからなり、チャンネル壁部のうちの２つの壁部が
β域内に加熱され、はぼ最適の温度は１８５０”Ｆに設
定された。 チャンネル１０の熱処理の後、チャンネルは噴霧ノズル
２８から室温にｄ３いて水を吹きつけるｑとによって冷
却づることもできる。第１図にはノズルを２個だけ示し
であるが、より多くのノズルを用いることが好ましい。 このような構成はチづ７ンネル全長にわたって均一な冷
却をもたらづ。あるいは、チャンネル１ｏを熱処理後温
水内（゛急冷することができる。ただしこの温水は６０
℃〜８８℃の温度範ｌにある。渇水急冷は、チャンネル
の熱処理後の冷却に伴う寸法的なゆがみの防止に役立つ
。 上述のように、各チャンネルは８×８本配列の燃料棒を
含みうる。代表的な原子炉心では比較的多数の燃料チャ
ンネルが使用される。−構成にＪ３いて、チャンネル群
はそれぞれが４つのチャンネルからなる複数のセルまた
はモジュールに組織され、これらのモジュールをここで
は制御棒モジュールと呼ぶ。第５図に参照番号４ｏの断
面図ひ示したように一〇のモジュール４ｏがチャンネル
１０．４６．４８Ｊ５よび５ｏを含む。府中のため、燃
料棒はヂＩ７ンネル１０についてのみ図示しである。４
つのチャンネルは制御棒４４によって互いに分Ｈされ、
この制御棒は一般に゛は十字形の断面を有し、モジュー
ルの全長と同じ長さをもつ。制ｆｕｌｌ棒４４１Ｊモジ
ュール４０内を滑動するようになってｄ５す、ヂレンネ
ルとは独立して昇隣させることも可能である。装着前に
、チャンネルは事前の熱処理によって決定される方向に
配向させられる。 チャンネル１０の場合、前もつ一’ＣＢ域に加熱された
壁部１０Ａおよび１０Ｂが装着ずみのチャンネルにおい
て内方、りなわち、制御棒４４に対面りるように示され
ている。両壁はチャンネルの残部より高い温度に加熱さ
れているので、核ｈり割線の影響下にある側壁１０Ｃお
よび１０Ｄの比較的大きな膨張によるチャンネルの湾曲
は制御棒から遠ざかる方向に生ずる。考慮中の例では、
凹形湾曲がコーナ１０Ｇ′ｃ生じ、凸形湾曲がコープ−
１０１−に沿って生ずる。この作用は、第６図に誇張し
Ｃ示すように、チ寓・ンネルが制御棒４４ど接触せず、
従っＣ１いずれか一万が使方から損傷を受けることを確
実に防止する。 第６図はさらにチャンネル１０の装着の概略を示す。図
かられかるように、チャンネルは所定の装着部位５２に
おいて上方から固定されている。 チャンネル１０の底端部は第６図に例示めように構造体
５４によって横方向に支持され−Ｃいる。ラス等の米国
特許第３４３１１７０号は、設けうる支持体類を特にそ
の第３図に詳細に示している。 チャンネル１０の膨張はいずれも図面に示す湾曲作用を
もたらす。前述の熱処理をチレンネル１０に適用しかつ
チャンネル１０を装着時に適切に配向することにより、
チャンネル１０が照射される時、湾曲による破損が防止
される。破損は、例えば、制御棒の通路内に湾曲したチ
ャンネルによって生ずるｄ３それがある。 以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、もちろん
様々な改変が可能である。チャンネル月利として別種の
合金を用いうろことは既に述べた。 また、既に述べたように、本発明を様々な種類の形状を
右する金属構造体に適用することも可能であり、このよ
うな構造体の全長にわたる一部分を。 構造体の残部が加熱される温度範囲とは異なる設定温度
範囲に加熱しさえずればよい。細長い構造体を加熱覆る
ために誘導加熱コイルを用いると便利Ｃあり、そして構
造体が全長にわたって熱処理されるまで、構造体または
コイルのいずれか一方を他方に対して軸方向に動かずこ
ともできる。構造体を加熱づる他の手段が代用となりう
ろことは当然−Ｃある。まＩ〔、構造体とヒータのどら
らも動かさずにづむように全長ヒータを用いてもよい。 本発明の好ましい実施態様を先に開示したことから明ら
かなように、本発明は当業者が容易にＦＩｔ考しうる数
多くの修正物、改変物、代用物、ｌ１３よび等刷物の適
用を可能にするものである。さらに、既に開示した方法
のある部分を仙の部分無しに使用づるかまたは入れ替え
ることも本発明の真意と範囲内で可能である。
温度に加熱される時体心立方晶構造に変化づる。純粋な
ジルコニウムにおいＣα相とβ相との境界は約１５００
”Ｆで゛あり、他方その合金例えばジルカロイではほぼ
同じ温度で２相からなるα＋β域が存在し、そしＣ全で
のβ相への変態は約１８５０下で生ずる。 加熱されることおよびこれらの高い温度がらの冷ｕ１に
より、ジルカロイは結晶学的な配列または構造が永続的
な変化を受ける。主な構造変化は約１８００’Ｆ以上に
加熱され／ｃｔａ料においＣ生ずる。 従って、もしジルカロイ構造体の一部分が１９００’Ｆ
から冷却される一方、仙の部分が１６００”Ｆから冷却
されるなら、これら二つの部分は相異なる構造を有する
ことになる。金属の構造は原子炉心において金属に生ず
る照銅膨服の量を決定】る。 ビニオン歯車２２を選択的に回１ことにより、チャンネ
ル１０は付勢された誘導」イル２４に通され、そしてチ
ャンネル壁部は全長にゎたっ−Ｃ加熱される。第４図に
示づように、隣合うチャンネル壁部１０Δおよび１０Ｂ
はコイル２４がら等しく隔てられている。従って、両壁
部は同温、例えば、β域内の温度である１ ９００下に
加熱され、そして両壁部の微細構造は等しく影響を受け
る。 同時に、対向づる一対のチャンネル壁部、りなわら、１
０Ｃおよび１０Ｄはα＋β域の温度である１６００’Ｆ
に等しく加熱され、そし−にれらの甲部の微細構造も実
質的に同じである。 上）ホの熱処理工程が完了すると、壁部１０Ａ／１０Ｂ
の特性は対向覆る一対の壁部１０Ｃ／１０［〕の特性と
は異なる。従って、チャンネル１０が原子炉内に配置さ
れて放射線にさらされる時点で比較的高い温度に加熱さ
れた一対の壁部の膨張は対向する一対の壁部の膨張より
少ない。従って、湾曲は各チャンネルにおいて予知方向
に生ずる。 第４図に示ずように、温度検出器、例えば、制御高温５
１３０および３６はそれぞれ壁部１０△および１０Ｄの
近くに配置され、ヂトンネルが」イル２４の間を貫通し
つつある間両壁部の温度を感知りる。これらの高温計は
、コイルに与えられた電流を所望温度が得られるまひ高
温計の読みに応じて増ハ１１シうる限り制御手段となる
。ざら（こ、コイル内のチャンネルの所望の位置は高温
８１の読みに従って決定されうる。例えば、チャンネル
壁部１０Ａおよび１０Ｂは、高温計３０６よび３２によ
る温度読みが両壁部がβ域の温度に達したことを示すま
で、コイルに向かって動かされる。もし壁部１０Ｃおよ
び１０Ｄがチャンネルの特定位置においてまだα十β域
内にないことが高温、’；１３４および３６に示されれ
ば、高温計３４および３Ｇの設定点を高めることによっ
Ｃ誘導コイルの全電力を増加しつる。さらに詳述すると
、特定高温８１の設定点は電）ｊレベルで言えば高温＆
１の所望の動作値である。 前）本の配置工程は、チャンネル１ｏが軸方向において
静止している間準備手順の一つとして一度だ（）実施さ
れ、従って、チャンネルの軸方向の小部分だけがこの工
程中加熱される。丸みをおびたヂャンネル］−プづＯＧ
は、もちろん、壁部１゜Δおよび１０Ｂと同じ温度に達
づる。同様に、」−す１０Ｆは壁部１０Ｃおよび１０Ｄ
の温度となる。コーナ１０１−１の位置付近で、壁部１
０Ｂおよび１０Ｄ間の温度差はなくなる。同様に、コー
ナ１０Ｅの温度は壁部１０ＡおよびＩＯＣの平均温度に
近似する。 ひとたびチャンネル壁部の適温と壁部間の適当な温度差
が、上述の配置工程およびコイル２４に加えた電流を選
択的に変えることによっＣ得られると、チャンネルは、
前述のように歯車２２を選択的に回転させることによっ
てコイル２４を軸方向に貫通り−る。ヂ１７ンネル壁部
のコイル２４からの間隔はチャンネルがコイルを貫通り
−る間一定にとどまり、従って、各壁部の加熱はその全
長に沿って同じに保たれる。 誘導コイル内のチャンネルの配置と熱処理に関づる以上
の説明は、異なる形状をもつ構造体（こち同様に適用可
能であり、例えば、第３図に示す構成、ずなわら、円形
の加熱用コイルを円形断面を４−ｉするチャンネルと共
に用いる構成にも適用しうろことは明らかであろう。す
へてのこのような実施態様において、熱処理は、細長い
構造体の全長にわたる一部分を、構造体の残部が加熱さ
れる温度と異なる所望温度に加熱覆ることからなる・上
述の本発明の好ましい実施例では、ヂψンネルがシルカ
ｌコイからなり、チャンネル壁部のうちの２つの壁部が
β域内に加熱され、はぼ最適の温度は１８５０”Ｆに設
定された。 チャンネル１０の熱処理の後、チャンネルは噴霧ノズル
２８から室温にｄ３いて水を吹きつけるｑとによって冷
却づることもできる。第１図にはノズルを２個だけ示し
であるが、より多くのノズルを用いることが好ましい。 このような構成はチづ７ンネル全長にわたって均一な冷
却をもたらづ。あるいは、チャンネル１ｏを熱処理後温
水内（゛急冷することができる。ただしこの温水は６０
℃〜８８℃の温度範ｌにある。渇水急冷は、チャンネル
の熱処理後の冷却に伴う寸法的なゆがみの防止に役立つ
。 上述のように、各チャンネルは８×８本配列の燃料棒を
含みうる。代表的な原子炉心では比較的多数の燃料チャ
ンネルが使用される。−構成にＪ３いて、チャンネル群
はそれぞれが４つのチャンネルからなる複数のセルまた
はモジュールに組織され、これらのモジュールをここで
は制御棒モジュールと呼ぶ。第５図に参照番号４ｏの断
面図ひ示したように一〇のモジュール４ｏがチャンネル
１０．４６．４８Ｊ５よび５ｏを含む。府中のため、燃
料棒はヂＩ７ンネル１０についてのみ図示しである。４
つのチャンネルは制御棒４４によって互いに分Ｈされ、
この制御棒は一般に゛は十字形の断面を有し、モジュー
ルの全長と同じ長さをもつ。制ｆｕｌｌ棒４４１Ｊモジ
ュール４０内を滑動するようになってｄ５す、ヂレンネ
ルとは独立して昇隣させることも可能である。装着前に
、チャンネルは事前の熱処理によって決定される方向に
配向させられる。 チャンネル１０の場合、前もつ一’ＣＢ域に加熱された
壁部１０Ａおよび１０Ｂが装着ずみのチャンネルにおい
て内方、りなわち、制御棒４４に対面りるように示され
ている。両壁はチャンネルの残部より高い温度に加熱さ
れているので、核ｈり割線の影響下にある側壁１０Ｃお
よび１０Ｄの比較的大きな膨張によるチャンネルの湾曲
は制御棒から遠ざかる方向に生ずる。考慮中の例では、
凹形湾曲がコーナ１０Ｇ′ｃ生じ、凸形湾曲がコープ−
１０１−に沿って生ずる。この作用は、第６図に誇張し
Ｃ示すように、チ寓・ンネルが制御棒４４ど接触せず、
従っＣ１いずれか一万が使方から損傷を受けることを確
実に防止する。 第６図はさらにチャンネル１０の装着の概略を示す。図
かられかるように、チャンネルは所定の装着部位５２に
おいて上方から固定されている。 チャンネル１０の底端部は第６図に例示めように構造体
５４によって横方向に支持され−Ｃいる。ラス等の米国
特許第３４３１１７０号は、設けうる支持体類を特にそ
の第３図に詳細に示している。 チャンネル１０の膨張はいずれも図面に示す湾曲作用を
もたらす。前述の熱処理をチレンネル１０に適用しかつ
チャンネル１０を装着時に適切に配向することにより、
チャンネル１０が照射される時、湾曲による破損が防止
される。破損は、例えば、制御棒の通路内に湾曲したチ
ャンネルによって生ずるｄ３それがある。 以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、もちろん
様々な改変が可能である。チャンネル月利として別種の
合金を用いうろことは既に述べた。 また、既に述べたように、本発明を様々な種類の形状を
右する金属構造体に適用することも可能であり、このよ
うな構造体の全長にわたる一部分を。 構造体の残部が加熱される温度範囲とは異なる設定温度
範囲に加熱しさえずればよい。細長い構造体を加熱覆る
ために誘導加熱コイルを用いると便利Ｃあり、そして構
造体が全長にわたって熱処理されるまで、構造体または
コイルのいずれか一方を他方に対して軸方向に動かずこ
ともできる。構造体を加熱づる他の手段が代用となりう
ろことは当然−Ｃある。まＩ〔、構造体とヒータのどら
らも動かさずにづむように全長ヒータを用いてもよい。 本発明の好ましい実施態様を先に開示したことから明ら
かなように、本発明は当業者が容易にＦＩｔ考しうる数
多くの修正物、改変物、代用物、ｌ１３よび等刷物の適
用を可能にするものである。さらに、既に開示した方法
のある部分を仙の部分無しに使用づるかまたは入れ替え
ることも本発明の真意と範囲内で可能である。
第１図は本発明によって燃料チャンネルを熱処理するた
めの！Ｉｒましい加熱装置と関連装置の前面図；第２図
は第１図に示した装置の一部分の上面図；第３図は本発
明を実／１１−するための燃料チャンネルまたは他の構
造体と加熱装置の他の具体例の一部分の上面図；第４図
は第２図に示した装置の一部分の詳細図；第５図は制御
棒モジュールまたはレルの断面図；第６図は第５図の線
６−６に沿う断面図であり、照射による燃料チャンネル
の湾曲作用を例示する。 主な符号の説明 １０・・・・・・燃料チャンネル、 １０Ａ〜１０Ｄ・・・・・・チャンネル壁部、１０Ｅ〜
１０Ｈ・・・・・・チャンネル壁部コーナ、１４．１６
・・・・・・支持アーム、 １８・・・・・・フレーム、 ２０・・・・・・歯、 ２４・・・・・・電気誘導コイル、 ２６・・・・・・制御回路、 ２８・・・・・・ノズル（冷却用）、 ３０．３２．３４．３６・・・・・・高温８１４０・・
・・・・モジュール、 ４４・・・・・・制御棒、 ４６．４８．５０・・・・・・燃料チャンネル部、５２
．５４・・・・・・支持体。 特許出願人 ゼネラル・エレク１ヘリツク・カンパニイ代理人 （７
６３０） 生 沼 徳 二ＦＩＧ ／ ＩＧ ４
めの！Ｉｒましい加熱装置と関連装置の前面図；第２図
は第１図に示した装置の一部分の上面図；第３図は本発
明を実／１１−するための燃料チャンネルまたは他の構
造体と加熱装置の他の具体例の一部分の上面図；第４図
は第２図に示した装置の一部分の詳細図；第５図は制御
棒モジュールまたはレルの断面図；第６図は第５図の線
６−６に沿う断面図であり、照射による燃料チャンネル
の湾曲作用を例示する。 主な符号の説明 １０・・・・・・燃料チャンネル、 １０Ａ〜１０Ｄ・・・・・・チャンネル壁部、１０Ｅ〜
１０Ｈ・・・・・・チャンネル壁部コーナ、１４．１６
・・・・・・支持アーム、 １８・・・・・・フレーム、 ２０・・・・・・歯、 ２４・・・・・・電気誘導コイル、 ２６・・・・・・制御回路、 ２８・・・・・・ノズル（冷却用）、 ３０．３２．３４．３６・・・・・・高温８１４０・・
・・・・モジュール、 ４４・・・・・・制御棒、 ４６．４８．５０・・・・・・燃料チャンネル部、５２
．５４・・・・・・支持体。 特許出願人 ゼネラル・エレク１ヘリツク・カンパニイ代理人 （７
６３０） 生 沼 徳 二ＦＩＧ ／ ＩＧ ４
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１）垂直に配置づ−るようにされ、対向した端部を含
む少なくとも１個の細長い金属構造体を装着したとぎに
外的要因による膨張が生じる際に湾曲作用を制御する方
法にＪ５いて、該方法が、装着前に、該構造体の全長に
わたる一部分を該構造体の残部とは異なる湿態に加熱づ
ることを含む熱処理を行い、前記熱処理された全長にわ
たる描造体部分を前記構造体残部とは異なる速度Ｃ膨張
さけ、外的要因による湾曲が実質的に予知方向た（）に
生ずるようにする工程と、 前記熱処理された構造体をその両端において、予知方向
の湾曲が仙の近接する構造体を妨害することなしに生じ
るように固定する工程、とからなる金属構造体の湾曲制
御方法。 （２）前記金Ｂ構造体が軸方向に長く延びる中空筒形チ
ャンネルからなる特許請求の範囲第１項記載の金属構造
体の湾曲制御方法。 （３）前記金属４ＷＩ造体がジルコニウム合企て、軸方
向に長く延びる多角形断面の中空チャンネルからなり、
該チャンネル・はその多角形断面の各辺にチャンネル軸
に平行な全長にわたる壁部を有し、前記熱処理が該チャ
ンネルの少なくとも一対の隣合う全長にわたる壁部をβ
域内の温度に加熱り゛る工程と、残余の壁部をα＋β域
に加熱する■稈とからなる特許請求の範囲第１項記載の
金属構造体の湾曲制御方法。 （４）前記チャンネルが一般的な四角形断面を有し、前
記熱処理が該チャンネルの一対の隣合う全長にわたる壁
部をβ域に加熱りる工程と、対向りる一対の隣合うチセ
ンネル壁部をα＋β域に加熱する工程とからなる特許請
求の範囲第３項記載の金属構造体の湾曲制御方法。 く５）前記チャンネルが、原子炉心で作動するようにし
た４個の実質的に同じチャンネルからなる１個のモジュ
ール部を構成し、該チャンネルがそれぞれ該炉心内に配
置されている時核放射線を受リ、該モジュールにおける
個々のチャンネルは実質的に十字形断面をもつ全長にわ
たる制御棒によって相隔てられ、前記の固定工゛程が、
該モジュールにおりる該チ１７ンネルをそれぞれ、核ｔ
ｉ９．剣線による前記予知方向の湾曲が該制御棒を妨害
せずに生じるように配向させる工程を含む特許請求の範
囲第４項記載の金属構造体の湾曲制御方法。 （６）前記チャンネルの前記熱処理が、チャンネルをＬ
ｆｆｉ ４加熱コイル内にチャンネルの断面中心がコイ
ルの断面中心からずれるように配置する工程と、このよ
うに配置したチャンネルとコイルとの間に軸方向の相対
移動をもたらす工程とからなる特許請求の範囲第２項ま
たは第３項記載の金属構造体の湾曲制御方法。 （７）前記の各チャンネルの熱処理がチャンネルを誘導
加熱コイル内に、チャンネルの断面中心がコイルの断面
中心からずれるように配置する工程と、このように配置
したチャンネルとコイルとの間に軸方向の相対移動をも
たらづ工程とからなる特許請求の範囲第５項記載の金属
構造体の湾曲制御方法。 （８）前記装着工程が、前記モジュール中の前記の各チ
ャンネルを、比較的高い温度域に加熱されたース１の壁
部が対向りる一対の壁部より前記制御棒に近接して配置
されるように配向させる工程を含む特許請求の範囲第５
項記載の金属構造体の制御方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US387829 | 1973-08-13 | ||
| US06/387,829 US4548657A (en) | 1982-06-14 | 1982-06-14 | Bow control for metallic structures |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5916956A true JPS5916956A (ja) | 1984-01-28 |
| JPS6155585B2 JPS6155585B2 (ja) | 1986-11-28 |
Family
ID=23531513
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58105062A Granted JPS5916956A (ja) | 1982-06-14 | 1983-06-14 | 金属構造体の湾曲制御方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4548657A (ja) |
| JP (1) | JPS5916956A (ja) |
| DE (1) | DE3319797A1 (ja) |
| ES (1) | ES8502804A1 (ja) |
| SE (1) | SE8303354L (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6704386B2 (en) | 2000-01-21 | 2004-03-09 | Hitachi, Ltd. | Fuel channel box and a method of manufacturing the same |
| JP2006234476A (ja) * | 2005-02-23 | 2006-09-07 | Toshiba Corp | 沸騰水型原子炉用燃料集合体および沸騰水型原子炉用チャンネルボックス |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4678625A (en) * | 1985-08-05 | 1987-07-07 | Westinghouse Electric Corp. | Method of straightening bowed irradiated fuel assemblies |
| KR100958845B1 (ko) | 2007-11-06 | 2010-05-19 | 주식회사 서울레이저발형시스템 | 금속판재의 절곡장치 |
| US10537969B2 (en) | 2008-11-04 | 2020-01-21 | Seoul Laser Dieboard System Co., Ltd. | Device with multiple units for processing strips of material |
| US11205521B2 (en) | 2017-03-21 | 2021-12-21 | Smr Inventec, Llc | Optimized nuclear fuel core design for a small modular reactor |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3431170A (en) * | 1966-12-07 | 1969-03-04 | Gen Electric | Nuclear reactor fuel bundle |
| US3847684A (en) * | 1973-09-20 | 1974-11-12 | Teledyne Wah Chang | Method of quenching zirconium and alloys thereof |
| CA1014833A (en) * | 1974-07-12 | 1977-08-02 | Stuart R. Macewen | Zirconium base alloy and method of production |
| FR2334763A1 (fr) * | 1975-12-12 | 1977-07-08 | Ugine Aciers | Procede permettant d'ameliorer la tenue a chaud du zirconium et de ses alliages |
| US4207381A (en) * | 1977-02-23 | 1980-06-10 | Tokyo Shibaura Electric Co., Ltd. | Bimetal and method for manufacturing the same |
| US4238251A (en) * | 1977-11-18 | 1980-12-09 | General Electric Company | Zirconium alloy heat treatment process and product |
| US4279667A (en) * | 1978-12-22 | 1981-07-21 | General Electric Company | Zirconium alloys having an integral β-quenched corrosion-resistant surface region |
| US4401486A (en) * | 1981-05-26 | 1983-08-30 | Park-Ohio Industries, Inc. | Method for annealing work hardened portions of structural beams |
-
1982
- 1982-06-14 US US06/387,829 patent/US4548657A/en not_active Expired - Fee Related
-
1983
- 1983-06-01 DE DE19833319797 patent/DE3319797A1/de not_active Withdrawn
- 1983-06-10 ES ES523147A patent/ES8502804A1/es not_active Expired
- 1983-06-13 SE SE8303354A patent/SE8303354L/xx not_active Application Discontinuation
- 1983-06-14 JP JP58105062A patent/JPS5916956A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6704386B2 (en) | 2000-01-21 | 2004-03-09 | Hitachi, Ltd. | Fuel channel box and a method of manufacturing the same |
| JP2006234476A (ja) * | 2005-02-23 | 2006-09-07 | Toshiba Corp | 沸騰水型原子炉用燃料集合体および沸騰水型原子炉用チャンネルボックス |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES523147A0 (es) | 1985-01-16 |
| ES8502804A1 (es) | 1985-01-16 |
| DE3319797A1 (de) | 1983-12-15 |
| SE8303354L (sv) | 1983-12-15 |
| US4548657A (en) | 1985-10-22 |
| JPS6155585B2 (ja) | 1986-11-28 |
| SE8303354D0 (sv) | 1983-06-13 |
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