JPS61196191A - 燃料チヤンネルボツクス - Google Patents
燃料チヤンネルボツクスInfo
- Publication number
- JPS61196191A JPS61196191A JP60036419A JP3641985A JPS61196191A JP S61196191 A JPS61196191 A JP S61196191A JP 60036419 A JP60036419 A JP 60036419A JP 3641985 A JP3641985 A JP 3641985A JP S61196191 A JPS61196191 A JP S61196191A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- channel box
- fuel channel
- control rod
- zirconium alloy
- side plate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- 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
Landscapes
- Feeding And Controlling Fuel (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は燃料チャンネルボックスに関するものである。
第２図には沸騰水形原子炉の燃料集合体の従来例が示さ
れている。同図に示されているように燃料集合体は燃料
チャンネルボックス１内に上部タイプレート２、下部タ
イプレート３および複数個のスペーサ４で保持された複
数本の核燃料棒５が収納されて構成されている。この燃
料チャンネルボックス１は核燃料棒５を冷却する冷却材
の流路を定めると共に、制御棒の挿入経路となる制御棒
案内面を形成している。
れている。同図に示されているように燃料集合体は燃料
チャンネルボックス１内に上部タイプレート２、下部タ
イプレート３および複数個のスペーサ４で保持された複
数本の核燃料棒５が収納されて構成されている。この燃
料チャンネルボックス１は核燃料棒５を冷却する冷却材
の流路を定めると共に、制御棒の挿入経路となる制御棒
案内面を形成している。
このように構成された燃料集合体でジルコニウム合金板
で成形される燃料チャンネルボックス１を長期間使用す
ると、高速中性子照射によるジルコニウム合金の照射成
長が原因で燃料チャンネルボックス１が軸方向に伸長す
る現象が起きる。特に、原子炉の炉心最外周部において
は炉心中央側の高速中性子束が炉心壁側のものより大き
くなり、燃料チャンネルボックス１０両側面で高速中性
子束に勾配が生じるので、第３図にも示されているよう
に燃料チャンネルボックス１の側面■（高速中性子束φ
１が大）での照射成長ひずみが側面■（高速中性子束φ
２がφ諺より小）での照射成長ひずみより大きくなる。
で成形される燃料チャンネルボックス１を長期間使用す
ると、高速中性子照射によるジルコニウム合金の照射成
長が原因で燃料チャンネルボックス１が軸方向に伸長す
る現象が起きる。特に、原子炉の炉心最外周部において
は炉心中央側の高速中性子束が炉心壁側のものより大き
くなり、燃料チャンネルボックス１０両側面で高速中性
子束に勾配が生じるので、第３図にも示されているよう
に燃料チャンネルボックス１の側面■（高速中性子束φ
１が大）での照射成長ひずみが側面■（高速中性子束φ
２がφ諺より小）での照射成長ひずみより大きくなる。
従って図中点線表示のように燃料チャンネルボックス１
が軸方向に曲つて湾曲変形する問題が起きる。このよう
な燃料チャンネルボックス１の炉内変形挙動の例として
、日本原子力学会昭和５７年秋の分科会予稿集（Ｇ３７
）小貫亮−他の報告が挙げられる。このように制御棒の
案内面となる燃料チャンネルボックス１の両側テ燃料チ
ャンネルボックス１の湾曲変形が増大すると、第４図に
も示されているように点線表示のような変形をするので
制御棒６を挿入するための間隔が狭くなり、制御棒６の
挿入に支障をきたすことになる。
が軸方向に曲つて湾曲変形する問題が起きる。このよう
な燃料チャンネルボックス１の炉内変形挙動の例として
、日本原子力学会昭和５７年秋の分科会予稿集（Ｇ３７
）小貫亮−他の報告が挙げられる。このように制御棒の
案内面となる燃料チャンネルボックス１の両側テ燃料チ
ャンネルボックス１の湾曲変形が増大すると、第４図に
も示されているように点線表示のような変形をするので
制御棒６を挿入するための間隔が狭くなり、制御棒６の
挿入に支障をきたすことになる。
原子炉内で長期間使用する燃料チャンネルボックス１に
円滑な制御棒挿入性を維持させるＫは、例えば特開昭５
８−１８０９８３号公報に示されているように、燃料チ
ャンネルボックス１をジルコニウム合金の冷間加工度を
変えたジルコニウム合金板で構成するものが知られてい
る。しかしこれではジルコニウム合金の結晶粒径を変化
させることで、ジルコニウム合金の照射成長特性が異な
るジルコニウム合金の照射成長に対する結晶粒径の影響
については認識されていない。
円滑な制御棒挿入性を維持させるＫは、例えば特開昭５
８−１８０９８３号公報に示されているように、燃料チ
ャンネルボックス１をジルコニウム合金の冷間加工度を
変えたジルコニウム合金板で構成するものが知られてい
る。しかしこれではジルコニウム合金の結晶粒径を変化
させることで、ジルコニウム合金の照射成長特性が異な
るジルコニウム合金の照射成長に対する結晶粒径の影響
については認識されていない。
本発明は以上の点に鑑みなされたものであシ、原子炉内
で長期間使用しても高速中性子照射による湾曲変形が防
止でき、制御棒案内面としての制御棒の挿入経路を確保
することを可能とした燃料チャンネルボックスを提供す
ることを目的とするものである。
で長期間使用しても高速中性子照射による湾曲変形が防
止でき、制御棒案内面としての制御棒の挿入経路を確保
することを可能とした燃料チャンネルボックスを提供す
ることを目的とするものである。
すなわち本発明は十字形断面の制御棒を取り巻いて配置
されると共に、その内部に核燃料棒を収納し、かつジル
コニウム合金板でその断面が矩形状に成形されている燃
料チャンネルボックスにおいて、前記制御棒と対向する
前記燃料チャンネルボックスの側面板の前記ジルコニウ
ム合金板が、この他の側面板の前記ジルコニウム合金板
より結晶粒径の大亀いジルコニウム合金で形成されたも
のであることを特徴とするものであり、これによって制
御棒と対向する燃料チャンネルボックスの側面板のジル
コニウム合金板が、この他の側面板のジルコニウム合金
板より結晶粒径の大きいジルコニウム合金で形成される
ようになる。
されると共に、その内部に核燃料棒を収納し、かつジル
コニウム合金板でその断面が矩形状に成形されている燃
料チャンネルボックスにおいて、前記制御棒と対向する
前記燃料チャンネルボックスの側面板の前記ジルコニウ
ム合金板が、この他の側面板の前記ジルコニウム合金板
より結晶粒径の大亀いジルコニウム合金で形成されたも
のであることを特徴とするものであり、これによって制
御棒と対向する燃料チャンネルボックスの側面板のジル
コニウム合金板が、この他の側面板のジルコニウム合金
板より結晶粒径の大きいジルコニウム合金で形成される
ようになる。
発明者はどのようにすれば原子炉内で長期間使用しても
高速中性子照射による湾曲変形が防止でき、制御棒案内
面としての制御棒の挿入経路が確保できるかを検討した
。ジルコニウム合金の照射成長は、高速中性子によるは
じき出し損傷で生、成された過飽和な原子空孔や格子間
原子のような点欠陥が結晶内の点欠陥消滅場所（シンク
）に向って夫々拡散してゆき、結晶内のシンクの特性に
よって点欠陥の拡散流量に差が生じるために発生する。
高速中性子照射による湾曲変形が防止でき、制御棒案内
面としての制御棒の挿入経路が確保できるかを検討した
。ジルコニウム合金の照射成長は、高速中性子によるは
じき出し損傷で生、成された過飽和な原子空孔や格子間
原子のような点欠陥が結晶内の点欠陥消滅場所（シンク
）に向って夫々拡散してゆき、結晶内のシンクの特性に
よって点欠陥の拡散流量に差が生じるために発生する。
例えばシンクのひとつである結晶粒界では原子空孔が結
晶粒界のある特定面に向って拡散し、そこでより多く消
滅するとその面で収縮が起こシ、その反対面では逆に伸
長が生じるため、結晶粒が一定方向に伸びてゆくように
なる。燃料チャンネルボックスに用いられるジルコニウ
ム合金は集合組織を持った異方性の強い材質であるため
、結晶粒の平均の大きさく結晶粒径）が結晶粒径をパラ
メータとし、横軸に結晶粒の縦横比をとシ、縦軸に照射
成長ひずみ速度（相対値）をとって示した第５図に示さ
れているように、ジルコニウム合金の照射成長ひずみに
対して大きな影響を与える。
晶粒界のある特定面に向って拡散し、そこでより多く消
滅するとその面で収縮が起こシ、その反対面では逆に伸
長が生じるため、結晶粒が一定方向に伸びてゆくように
なる。燃料チャンネルボックスに用いられるジルコニウ
ム合金は集合組織を持った異方性の強い材質であるため
、結晶粒の平均の大きさく結晶粒径）が結晶粒径をパラ
メータとし、横軸に結晶粒の縦横比をとシ、縦軸に照射
成長ひずみ速度（相対値）をとって示した第５図に示さ
れているように、ジルコニウム合金の照射成長ひずみに
対して大きな影響を与える。
同図で曲ＫｉＪＡは結晶粒径が５μｍの場合であり、曲
線Ｂは結晶粒径が１０μｍの場合である。同図から明ら
かなように曲線Ｂの結晶粒径が１０μｍの場合は、曲線
Ａの結晶粒径が５μｍの場合より照射成長ひずみ速度が
小さくなることが判る。これは結晶粒径が大きくなると
結晶粒内において原子空孔と格子間原子との再結合が起
こシ易くなって、過飽和な原子空孔と格子間原子との濃
度が減少し、シンクへの拡散流量が少なくなるので照射
成長ひずみが小きくなることに起因するためである。従
ってこれらのことから高速中性子照射による燃料チャン
ネルボックスの湾曲変形を防止するには制御棒と対向す
る側と対向しない側との燃料チャンネルボックスの側面
板を形成するジルコニウム合金の結晶粒径を変えてやれ
ばよいことが明らかとなった。そこで本発明では制御棒
と対向する燃料チャンネルボックスの側面板のジルコニ
ウム合金板を、この他の側面板のジルコニウム合金板よ
り結晶粒径の大きいジルコニウム合金で形成した。この
ようにすることにより原子炉内で長期間便用しても高速
中性子照射による湾曲変形が防止でき、制御棒案内面と
しての制御棒の挿入経路を確保することを可能とした燃
料チャンネルボックスを得ることを可能、とじたもので
ある。
線Ｂは結晶粒径が１０μｍの場合である。同図から明ら
かなように曲線Ｂの結晶粒径が１０μｍの場合は、曲線
Ａの結晶粒径が５μｍの場合より照射成長ひずみ速度が
小さくなることが判る。これは結晶粒径が大きくなると
結晶粒内において原子空孔と格子間原子との再結合が起
こシ易くなって、過飽和な原子空孔と格子間原子との濃
度が減少し、シンクへの拡散流量が少なくなるので照射
成長ひずみが小きくなることに起因するためである。従
ってこれらのことから高速中性子照射による燃料チャン
ネルボックスの湾曲変形を防止するには制御棒と対向す
る側と対向しない側との燃料チャンネルボックスの側面
板を形成するジルコニウム合金の結晶粒径を変えてやれ
ばよいことが明らかとなった。そこで本発明では制御棒
と対向する燃料チャンネルボックスの側面板のジルコニ
ウム合金板を、この他の側面板のジルコニウム合金板よ
り結晶粒径の大きいジルコニウム合金で形成した。この
ようにすることにより原子炉内で長期間便用しても高速
中性子照射による湾曲変形が防止でき、制御棒案内面と
しての制御棒の挿入経路を確保することを可能とした燃
料チャンネルボックスを得ることを可能、とじたもので
ある。
なおこの種ジルコニウム合金の照射成長ひずみに対する
結晶粒径の効果については、Ｊ−ＮｕＣｌ。
結晶粒径の効果については、Ｊ−ＮｕＣｌ。
Ｍａｔｅｒｉａｌｓ、 ９０ （１９８０） １０８に
おけるＳ。
おけるＳ。
ＲｏＭａｃｅｗｅｎ ａｎｄ Ｇ、 ｏｒ、 ｃ、
ＣａｒｐｅｎｔｅｒｉよるＣａ１ｃｕｌａｔｉｏｎｓ
ｏｆ Ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ （）ｒｏｗｔｈｉ
ｎ Ｚｉｒｃｏｎｉｕｍと題する文献において論じら
れている。
ＣａｒｐｅｎｔｅｒｉよるＣａ１ｃｕｌａｔｉｏｎｓ
ｏｆ Ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ （）ｒｏｗｔｈｉ
ｎ Ｚｉｒｃｏｎｉｕｍと題する文献において論じら
れている。
以下、図示した実施例に基づいて本発明を説明する。第
１図には本発明の一実施例が示されている。なお従来と
同じ部品には同じ符号を付したので説明を省略する。本
実施例では制御棒６と対向する燃料チャンネルボックス
１の側面板１ａのジルコニウム合金板を、この他の側面
板１ｂのジルコニウム合金板より結晶粒径の大きいジル
コニウム合金で形成した。このようにすることにより制
御棒６と対向する燃料チャンネルボックス１の側面板１
ａのジルコニウム合金板は、この他の側面板１ｂのジル
コニウム合金板より結晶粒径の大きいジルコニウム合金
で形成されるようになって、制御棒６と対向する側面板
１ａの照射成長ひずみ速度がこの他の側面板１ｂのそれ
より小さくなって側面板１ａの照射成長による軸方向へ
の伸びがこの他の側面板１ｂのそれより小さくなシ、原
子炉内で長期間使用しても高速中性子照射による湾曲変
形が防止でき、制御棒案内面としての制御棒６の挿入経
路を確保することを可能とした燃料チャンネルボックス
１を得ることができる。
１図には本発明の一実施例が示されている。なお従来と
同じ部品には同じ符号を付したので説明を省略する。本
実施例では制御棒６と対向する燃料チャンネルボックス
１の側面板１ａのジルコニウム合金板を、この他の側面
板１ｂのジルコニウム合金板より結晶粒径の大きいジル
コニウム合金で形成した。このようにすることにより制
御棒６と対向する燃料チャンネルボックス１の側面板１
ａのジルコニウム合金板は、この他の側面板１ｂのジル
コニウム合金板より結晶粒径の大きいジルコニウム合金
で形成されるようになって、制御棒６と対向する側面板
１ａの照射成長ひずみ速度がこの他の側面板１ｂのそれ
より小さくなって側面板１ａの照射成長による軸方向へ
の伸びがこの他の側面板１ｂのそれより小さくなシ、原
子炉内で長期間使用しても高速中性子照射による湾曲変
形が防止でき、制御棒案内面としての制御棒６の挿入経
路を確保することを可能とした燃料チャンネルボックス
１を得ることができる。
すなわち結晶粒径が１０μｍと大きなジルコニウム合金
でつくった側面板１ａを制御棒案内面となるように制御
棒６と対向させ、結晶粒径が５．ｃａｎと側面板１ａの
それより小さなジルコニウム合金でつくった側面板１ｂ
を制御棒６と対向させないようにし、これら側面板１ａ
、ｌｂでその断面を矩形状に成形して構成した燃料チャ
ンネルボックス１を燃料セル内に夫々配置した。なおこ
の場合に制御棒案内面となる側面板１ａとこの他の側面
板１ｂとのジルコニウム合金の結晶粒径は１０μｍ、５
μｍに限定されるものではなく、制御棒案内面となる側
面板１ａのジルコニウム合金の結晶粒径が、この他の面
の側面板１ｂのジルコニウム合金の結晶粒径より大きけ
ればよい。このようにすることにより制御棒６と対向し
、制御棒案内面となる側面板１ａの照射成長による軸方
向への伸びが、この他の制御棒６と対向しない面の側面
板１ｂの照射成長による軸方向への伸びより小さくなる
ので、従来のように高速中性子束の勾配に起因して生じ
る湾曲変形が押えられる。すなわち制御棒６の案内面側
に燃料チャンネルボックス１が凸となる湾曲変形が抑制
され、制御棒６を挿入するための間隔が狭くなって制御
棒６の挿入が困難になることを防止できる。
でつくった側面板１ａを制御棒案内面となるように制御
棒６と対向させ、結晶粒径が５．ｃａｎと側面板１ａの
それより小さなジルコニウム合金でつくった側面板１ｂ
を制御棒６と対向させないようにし、これら側面板１ａ
、ｌｂでその断面を矩形状に成形して構成した燃料チャ
ンネルボックス１を燃料セル内に夫々配置した。なおこ
の場合に制御棒案内面となる側面板１ａとこの他の側面
板１ｂとのジルコニウム合金の結晶粒径は１０μｍ、５
μｍに限定されるものではなく、制御棒案内面となる側
面板１ａのジルコニウム合金の結晶粒径が、この他の面
の側面板１ｂのジルコニウム合金の結晶粒径より大きけ
ればよい。このようにすることにより制御棒６と対向し
、制御棒案内面となる側面板１ａの照射成長による軸方
向への伸びが、この他の制御棒６と対向しない面の側面
板１ｂの照射成長による軸方向への伸びより小さくなる
ので、従来のように高速中性子束の勾配に起因して生じ
る湾曲変形が押えられる。すなわち制御棒６の案内面側
に燃料チャンネルボックス１が凸となる湾曲変形が抑制
され、制御棒６を挿入するための間隔が狭くなって制御
棒６の挿入が困難になることを防止できる。
なお制御棒案内面となる側面板１ａとこの他の面の側面
板１ｂとの間でジルコニウム合金の結晶粒径の差をどの
程度にするかは、燃料チャンネルボックス１の長期間使
用による目標中性子照射量から生じる側面板１ａと側面
板１ｂとの照射成長による軸方向への伸び差に応じて適
宜選定すればよい。
板１ｂとの間でジルコニウム合金の結晶粒径の差をどの
程度にするかは、燃料チャンネルボックス１の長期間使
用による目標中性子照射量から生じる側面板１ａと側面
板１ｂとの照射成長による軸方向への伸び差に応じて適
宜選定すればよい。
上述のように本発明は原子炉内で長期間使用しても高速
中性子照射による湾曲変形が防止され、制御棒案内面と
しての制御棒の挿入経路が確保されるようになって、原
子炉内で長期間使用しても高速中性子照射による湾曲変
形が防止でき、制御棒案内面としての制御棒の挿入経路
を確保することを可能とした燃料チャンネルボックスを
得ることができる。
中性子照射による湾曲変形が防止され、制御棒案内面と
しての制御棒の挿入経路が確保されるようになって、原
子炉内で長期間使用しても高速中性子照射による湾曲変
形が防止でき、制御棒案内面としての制御棒の挿入経路
を確保することを可能とした燃料チャンネルボックスを
得ることができる。
第１図は本発明の燃料チャンネルボックスの一実施例の
配置を示す平面図、第２図は従来の燃料チャンネルボッ
クスによる燃料集合体の斜視図、第３図は従来の燃料チ
ャンネルボックスの照射成長に起因する湾曲変形を示す
正面図、第４図は従来の燃料チャンネルボックスの湾曲
変形が制御棒の挿入経路に及ぼす影響を示す正面図、第
５図は燃料チャンネルボックスの結晶粒径をパラメータ
としたジルコニウム合金の結晶粒の縦横比と照射成長ひ
ずみ速度との関係を示す特性図である。 １・・・燃料チャンネルボックス、ｌａ・・・制御棒と
対向する燃料チャンネルボックスの側面板、１ｂ・・・
この他（制御［４＋俸と対向しない）の面の燃料チャン
ネルボックスの側面板、２・・・上部タイブレート、３
・・・下部タイグレート、４・・・スペーサ、５・・・
核燃料棒、６・・・制御棒。
配置を示す平面図、第２図は従来の燃料チャンネルボッ
クスによる燃料集合体の斜視図、第３図は従来の燃料チ
ャンネルボックスの照射成長に起因する湾曲変形を示す
正面図、第４図は従来の燃料チャンネルボックスの湾曲
変形が制御棒の挿入経路に及ぼす影響を示す正面図、第
５図は燃料チャンネルボックスの結晶粒径をパラメータ
としたジルコニウム合金の結晶粒の縦横比と照射成長ひ
ずみ速度との関係を示す特性図である。 １・・・燃料チャンネルボックス、ｌａ・・・制御棒と
対向する燃料チャンネルボックスの側面板、１ｂ・・・
この他（制御［４＋俸と対向しない）の面の燃料チャン
ネルボックスの側面板、２・・・上部タイブレート、３
・・・下部タイグレート、４・・・スペーサ、５・・・
核燃料棒、６・・・制御棒。
Claims (1)
- １、十字形断面の制御棒を取り巻いて配置されると共に
、その内部に核燃料棒を収納し、かつジルコニウム合金
板でその断面が矩形状に成形されている燃料チャンネル
ボックスにおいて、前記制御棒と対向する前記燃料チャ
ンネルボックスの側面板の前記ジルコニウム合金板が、
この他の側面板の前記ジルコニウム合金板より結晶粒径
の大きいジルコニウム合金で形成されたものであること
を特徴とする燃料チャンネルボックス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60036419A JPS61196191A (ja) | 1985-02-27 | 1985-02-27 | 燃料チヤンネルボツクス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60036419A JPS61196191A (ja) | 1985-02-27 | 1985-02-27 | 燃料チヤンネルボツクス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61196191A true JPS61196191A (ja) | 1986-08-30 |
Family
ID=12469303
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60036419A Pending JPS61196191A (ja) | 1985-02-27 | 1985-02-27 | 燃料チヤンネルボツクス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61196191A (ja) |
-
1985
- 1985-02-27 JP JP60036419A patent/JPS61196191A/ja active Pending
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