JPS61283893A - 硼素含有被覆の形成方法 - Google Patents
硼素含有被覆の形成方法Info
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- G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
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- G21C3/04—Constructional details
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- G21C3/20—Details of the construction within the casing with coating on fuel or on inside of casing; with non-active interlayer between casing and active material with multiple casings or multiple active layers
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/28—Deposition of only one other non-metal element
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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
【発明の詳細な説明】
の
本発明は原子炉部材に使用するジルコニウム管の内面上
に中性子吸収材の被膜を形成する方法及び改善された核
燃料被覆材及び燃料要素に間する。
に中性子吸収材の被膜を形成する方法及び改善された核
燃料被覆材及び燃料要素に間する。
の
原子炉装置から電気的エネルギーを製造する際に、原子
炉はスチーム製造用の熱を提供し、次に電気が製造され
る。原子炉においては、核燃料棒が存在し、この核燃料
棒は二酸化ウランまたは二酸化ウランと二酸化プルトニ
ウムの混合物のペレットのような核燃料を含有する。こ
れらの燃料棒は金属質管状殻すなわち被覆材を備え、こ
の被覆材中に複数個の燃料ペレットを含有し、これらを
一体に保持し、且つ殻（被覆材）への、または殻からの
放射能の浅瀬を全て防止している。
炉はスチーム製造用の熱を提供し、次に電気が製造され
る。原子炉においては、核燃料棒が存在し、この核燃料
棒は二酸化ウランまたは二酸化ウランと二酸化プルトニ
ウムの混合物のペレットのような核燃料を含有する。こ
れらの燃料棒は金属質管状殻すなわち被覆材を備え、こ
の被覆材中に複数個の燃料ペレットを含有し、これらを
一体に保持し、且つ殻（被覆材）への、または殻からの
放射能の浅瀬を全て防止している。
燃料の初期寿命中に原子炉で過剰量の燃料を使用するこ
とを可能にする中性子吸収材を核燃料棒に種々の態様で
組み入れると燃料棒の寿命を延長することができること
は良く知られている。ある場合には、中性子吸収材を直
接燃料と混合して燃料と一体としているが、他の場合に
は、中性子吸収材被膜を燃料ペレット表面に塗布するか
、または中性子吸収材を別途に慣用の燃料ペレット間に
介在させるか、さもなければ核燃料用の被覆材中に装填
している０例えば米国特許第３．４２７．２２２号では
、燃料棒は個々の燃料ベレットの表面上に融着した被覆
をもつ燃料ベレットを備える管状被覆材よりなり、また
、該被覆は中性子吸収材として作用する硼素含有物質よ
りなる。
とを可能にする中性子吸収材を核燃料棒に種々の態様で
組み入れると燃料棒の寿命を延長することができること
は良く知られている。ある場合には、中性子吸収材を直
接燃料と混合して燃料と一体としているが、他の場合に
は、中性子吸収材被膜を燃料ペレット表面に塗布するか
、または中性子吸収材を別途に慣用の燃料ペレット間に
介在させるか、さもなければ核燃料用の被覆材中に装填
している０例えば米国特許第３．４２７．２２２号では
、燃料棒は個々の燃料ベレットの表面上に融着した被覆
をもつ燃料ベレットを備える管状被覆材よりなり、また
、該被覆は中性子吸収材として作用する硼素含有物質よ
りなる。
燃料棒を備える原子炉を運転する間に核燃料から放出さ
れる成分による侵食から管状被覆材を保護するために、
管状被覆材の内壁上に種々の被覆または遮蔽手段をもつ
ジルコニウム基合金類のような被覆材を提供することが
また提唱されている。
れる成分による侵食から管状被覆材を保護するために、
管状被覆材の内壁上に種々の被覆または遮蔽手段をもつ
ジルコニウム基合金類のような被覆材を提供することが
また提唱されている。
被覆材中または被覆材上に硼素含有化合物を使用するこ
とが提唱されている。米国特許第３．１０３，４７６号
明細書は核燃料要素の被覆材へ硼素のような中性子吸収
材を併用することを開示している。硼素は、好適にはス
テンレス鋼であるが、ジルコニウムまたは他の材料であ
ってもよい、被覆材へ被覆材１００万部当たり２００〜
１ＯｏＯ部の量で添加され、被覆材全体にわたって均一
に分散させる。米国特許第３，６２５，８２１号明細書
は中性子吸収材である硼素で管の内壁を被覆したジルコ
ニウム被覆管またはジルカロイ被覆管をもつ核燃料要素
を記載している。硼素は微細粒子としてニッケルまたは
他の保持金属の地に分散されている。
とが提唱されている。米国特許第３．１０３，４７６号
明細書は核燃料要素の被覆材へ硼素のような中性子吸収
材を併用することを開示している。硼素は、好適にはス
テンレス鋼であるが、ジルコニウムまたは他の材料であ
ってもよい、被覆材へ被覆材１００万部当たり２００〜
１ＯｏＯ部の量で添加され、被覆材全体にわたって均一
に分散させる。米国特許第３，６２５，８２１号明細書
は中性子吸収材である硼素で管の内壁を被覆したジルコ
ニウム被覆管またはジルカロイ被覆管をもつ核燃料要素
を記載している。硼素は微細粒子としてニッケルまたは
他の保持金属の地に分散されている。
核燃料棒被覆材の内面上に被覆を形成するための種々の
方法が提唱されている。米国特許第３．２７４，０６６
号明細書はグラファイト被覆材内壁上に沈着し且つ沈着
と同時または沈着は続いて化学的にグラファイトと反応
して望ましいカーバイドを形成することができるガス状
物質へ露出して該グラファイト壁を処理することによっ
て燃料体とグラフディト被覆殻の間に遮蔽物質を形成す
る方法を教示している。シリコンカーバイドの遮蔽層を
形成するために種々の珪素化合物を水素のような適当な
雰囲気中で比較的低温で分解することができる。米国特
許第４，２２９，２６０号明細書には、被覆材の内面上
に酸素ゲッター材を被覆する方法を開示している。被覆
材を４００〜４５０℃に加熱し、一方、被覆金属の揮発
性化合物を加熱して気化し、加熱した不活性ガスと混合
される０次に、混合物を加熱した支持体（被覆材）上に
送り、それによって該化合物の蒸気が分解して被覆材上
に金属を沈着する。被覆は好ましくはジクメンクロムの
熱分解から得られたクロム層である。
方法が提唱されている。米国特許第３．２７４，０６６
号明細書はグラファイト被覆材内壁上に沈着し且つ沈着
と同時または沈着は続いて化学的にグラファイトと反応
して望ましいカーバイドを形成することができるガス状
物質へ露出して該グラファイト壁を処理することによっ
て燃料体とグラフディト被覆殻の間に遮蔽物質を形成す
る方法を教示している。シリコンカーバイドの遮蔽層を
形成するために種々の珪素化合物を水素のような適当な
雰囲気中で比較的低温で分解することができる。米国特
許第４，２２９，２６０号明細書には、被覆材の内面上
に酸素ゲッター材を被覆する方法を開示している。被覆
材を４００〜４５０℃に加熱し、一方、被覆金属の揮発
性化合物を加熱して気化し、加熱した不活性ガスと混合
される０次に、混合物を加熱した支持体（被覆材）上に
送り、それによって該化合物の蒸気が分解して被覆材上
に金属を沈着する。被覆は好ましくはジクメンクロムの
熱分解から得られたクロム層である。
金属質支持体上への硼素または硼化物類の蒸着方法はカ
ロール・エフ・ボーエル（Ｃａｒｒｏｌｌ Ｆ。
ロール・エフ・ボーエル（Ｃａｒｒｏｌｌ Ｆ。
Ｐｏｗｅｌｌ）、ジョセフ・エイチ・アクシリ−（Ｊｏ
ｓｅｐｈＨ，０に１ｅｙ）及びジョン・エム・プロッチ
ャー・ジュニア（Ｊｏｈｎ Ｍ、Ｂｌｏｃｈｅｒ、 Ｊ
ｒ）著、ペーパー・−イポジションｖ＠ ０ｒｌ）６
ｏｓｉｔｉｏｎ ［ジョン瞳ウィリー・エンド・サンズ
社（Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆ ５ｏｎｓ、Ｉｎｃ、）
発行］の第１１章３４３〜３５２頁に記載されている。
ｓｅｐｈＨ，０に１ｅｙ）及びジョン・エム・プロッチ
ャー・ジュニア（Ｊｏｈｎ Ｍ、Ｂｌｏｃｈｅｒ、 Ｊ
ｒ）著、ペーパー・−イポジションｖ＠ ０ｒｌ）６
ｏｓｉｔｉｏｎ ［ジョン瞳ウィリー・エンド・サンズ
社（Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆ ５ｏｎｓ、Ｉｎｃ、）
発行］の第１１章３４３〜３５２頁に記載されている。
記載されている２種の方法は（１）気化した化合物の形
態で硼素及び金属成分を含有する雰囲気から直接硼化物
を沈着する方法と、（２）揮発性硼素化合物雰囲気中で
目的の表面層を加熱することによって該表面層を硼素化
または硼化物化する方・法である。ジボランのような硼
化水素またはトリメチル硼素のような有機硼素化合物の
熱分解が開示されている。
態で硼素及び金属成分を含有する雰囲気から直接硼化物
を沈着する方法と、（２）揮発性硼素化合物雰囲気中で
目的の表面層を加熱することによって該表面層を硼素化
または硼化物化する方・法である。ジボランのような硼
化水素またはトリメチル硼素のような有機硼素化合物の
熱分解が開示されている。
本発明方法によるジルコニウム管の内面上への硼素被覆
の蒸気層沈着は原子炉に使用する管、特に燃料棒被覆管
の冶金的構造に影響を及ぼさない温度で行なわれる。
の蒸気層沈着は原子炉に使用する管、特に燃料棒被覆管
の冶金的構造に影響を及ぼさない温度で行なわれる。
日の
中空状ジルコニウム管または中空状ジルコニウム合金管
は鎖管の内面を２００〜４５０℃の温度へ加熱し、キャ
リアガスとしてヘリウムまたはアルゴンと混合した気化
した硼素化合物を鎖管に通すことによって鎖管の内面上
に硼素含有被覆を備える。硼素化合物は所定の温度で気
化し、分解して管の内面上に硼素被覆またはボロンカー
バイド被覆を形成することができる無機硼素化合物また
は有機硼素化合物から選択される。硼素含有被覆は約０
．０２５ｍ＋ｓ（１ミル）以下の厚さで管の内面と一体
となる。厚さは管の縦方向に沿って変化させることがで
きる。
は鎖管の内面を２００〜４５０℃の温度へ加熱し、キャ
リアガスとしてヘリウムまたはアルゴンと混合した気化
した硼素化合物を鎖管に通すことによって鎖管の内面上
に硼素含有被覆を備える。硼素化合物は所定の温度で気
化し、分解して管の内面上に硼素被覆またはボロンカー
バイド被覆を形成することができる無機硼素化合物また
は有機硼素化合物から選択される。硼素含有被覆は約０
．０２５ｍ＋ｓ（１ミル）以下の厚さで管の内面と一体
となる。厚さは管の縦方向に沿って変化させることがで
きる。
＝ ｆ 舌 日本発明は原子炉
部材に使用する中空ジルコニウム管部材の内面上に中性
子吸収材として制御された厚さの硼素含有一体化被覆す
なわち層を形成する方法を提供するにある。管状部材は
燃料要素、シンプル管または原子炉燃料組体または炉心
部材の他のジルコニウム部材用の被覆材として使用する
ことができる。
部材に使用する中空ジルコニウム管部材の内面上に中性
子吸収材として制御された厚さの硼素含有一体化被覆す
なわち層を形成する方法を提供するにある。管状部材は
燃料要素、シンプル管または原子炉燃料組体または炉心
部材の他のジルコニウム部材用の被覆材として使用する
ことができる。
中空管状部材は約５重量％以下の原子炉に使用できる合
金元素を含有するジルコニウム合金またはジルコニウム
から形成される。上述のジルコニウム合金はジルコニウ
ム金属の機械的特性及び／またはジルコニウム金属の耐
食性を増加する元素を含有する。上述の合金を造るのに
使用する元素、はニオブ、酸素、錫、鉄、クロム、ニッ
ケル、モリブデン、銅及びバナジウム等を包含する。特
に有用な合金は約２．５重量％のニオブを含有する合金
及びジルカロイ−２及びジルカロイ−４として既知のジ
ルカロイ−２合金である。ジルカロイ−２は約１，２〜
１．７重量％の錫、０．０７〜０．２０重量％の鉄；０
．０５〜０゜１５重量％のクロム；及び約０．０３〜０
．０８重量％のニッケルを含有し、残余がジルコニウム
である。ジルカロイ−４は約１．２〜１．７重量％の錫
；０．１２〜０．１８重量％の鉄；及び０．０５〜０．
１５重量％のクロムを含有し、残余がジルコニウムであ
る。簡略化するために、以下に記載する術藷「ジルコニ
ウム」は上述のジルコニウム合金類並びにジルコニウム
金属単独を包含する意味で使用することを理解されたい
。
金元素を含有するジルコニウム合金またはジルコニウム
から形成される。上述のジルコニウム合金はジルコニウ
ム金属の機械的特性及び／またはジルコニウム金属の耐
食性を増加する元素を含有する。上述の合金を造るのに
使用する元素、はニオブ、酸素、錫、鉄、クロム、ニッ
ケル、モリブデン、銅及びバナジウム等を包含する。特
に有用な合金は約２．５重量％のニオブを含有する合金
及びジルカロイ−２及びジルカロイ−４として既知のジ
ルカロイ−２合金である。ジルカロイ−２は約１，２〜
１．７重量％の錫、０．０７〜０．２０重量％の鉄；０
．０５〜０゜１５重量％のクロム；及び約０．０３〜０
．０８重量％のニッケルを含有し、残余がジルコニウム
である。ジルカロイ−４は約１．２〜１．７重量％の錫
；０．１２〜０．１８重量％の鉄；及び０．０５〜０．
１５重量％のクロムを含有し、残余がジルコニウムであ
る。簡略化するために、以下に記載する術藷「ジルコニ
ウム」は上述のジルコニウム合金類並びにジルコニウム
金属単独を包含する意味で使用することを理解されたい
。
本発明方法において、中空管状部材はその内面が約２０
０〜４５０℃の温度へ上昇するように加熱する６次に、
上述の温度で分解可能な、気化可能な硼素化合物とヘリ
ウムまたはアルゴンから選択されるキャリアガスのガス
状混合物流を該中空管状部材へ通す０本発明方法に使用
することができる硼素化合物はキャリアガスと混合する
ために気化可能であり且つジルコニウムの存在下、２０
０〜４５０℃の温度で分解して中空ジルコニウム管の内
面上に硼素被覆を形成することができる硼素化合物であ
る。気化可能で且つ所望の温度で分解するボラン類のよ
うな無機硼素化合物はジボラン（Ｂ２Ｈｓ：沸点−９３
℃）、ペンタボラン（ＢＳＨ！；沸点５９℃）、ヘキサ
ボラン（Ｂ＠Ｈ＋ｏ；沸点０℃）及びデカボラン（Ｂｔ
。Ｈｌ、；沸点２１３℃）を包含する。気化可能で且つ
所望の温度で分解する有機硼素化合物はジメチルボリン
［Ｂ （ＣＨｓｈ；沸点Ｏ℃］、トリメチルボリン［Ｂ
（ＣＨ２’）２：沸点２０℃］、及びトリエチルボリ
ン［Ｂ （Ｃ２ＨＳ＞３；沸点９６℃］を包含する。更
に、ジルコニウムボロハイドライド［Ｚ ｒ（Ｂ Ｈ４
）４：沸点２０〜５０℃］も使用できる。
０〜４５０℃の温度へ上昇するように加熱する６次に、
上述の温度で分解可能な、気化可能な硼素化合物とヘリ
ウムまたはアルゴンから選択されるキャリアガスのガス
状混合物流を該中空管状部材へ通す０本発明方法に使用
することができる硼素化合物はキャリアガスと混合する
ために気化可能であり且つジルコニウムの存在下、２０
０〜４５０℃の温度で分解して中空ジルコニウム管の内
面上に硼素被覆を形成することができる硼素化合物であ
る。気化可能で且つ所望の温度で分解するボラン類のよ
うな無機硼素化合物はジボラン（Ｂ２Ｈｓ：沸点−９３
℃）、ペンタボラン（ＢＳＨ！；沸点５９℃）、ヘキサ
ボラン（Ｂ＠Ｈ＋ｏ；沸点０℃）及びデカボラン（Ｂｔ
。Ｈｌ、；沸点２１３℃）を包含する。気化可能で且つ
所望の温度で分解する有機硼素化合物はジメチルボリン
［Ｂ （ＣＨｓｈ；沸点Ｏ℃］、トリメチルボリン［Ｂ
（ＣＨ２’）２：沸点２０℃］、及びトリエチルボリ
ン［Ｂ （Ｃ２ＨＳ＞３；沸点９６℃］を包含する。更
に、ジルコニウムボロハイドライド［Ｚ ｒ（Ｂ Ｈ４
）４：沸点２０〜５０℃］も使用できる。
ジルコニウム管状部材の内面はジルコニウム金属が失活
された状態または汚染された状態でないことを意味する
活性状態になければならない、活性状態は酸ビックリン
グ、前記内面の侵食噴射仕上または管状部材へ表面コン
ディショナーを通すことによるような前記内面の洗浄に
より得られる。
された状態または汚染された状態でないことを意味する
活性状態になければならない、活性状態は酸ビックリン
グ、前記内面の侵食噴射仕上または管状部材へ表面コン
ディショナーを通すことによるような前記内面の洗浄に
より得られる。
本質的には、活性状態は内面で露出するジルコニウム金
属が清浄で、化学的または物理的に汚染されていないこ
とを意味する。活性表面が存在する場合には、所定の温
度で硼素含有化合物の分解が生じ、内面ジルコニウム表
面と反応して内面上に中性子吸収材の一体的に付着した
被覆を形成する。
属が清浄で、化学的または物理的に汚染されていないこ
とを意味する。活性表面が存在する場合には、所定の温
度で硼素含有化合物の分解が生じ、内面ジルコニウム表
面と反応して内面上に中性子吸収材の一体的に付着した
被覆を形成する。
本発明方法を実施するには、気化可能な硼素含有化合物
を気化し、ヘリウムまたはアルゴンと混合し、得られた
ガス状混合物を大気圧で２００〜４５０℃の温度の内面
をもつジルコニウム管状部材に通す、好適な温度は活性
ジルコニウム内面の存在下で分解する硼素化合物に依存
して変化させることができる。無機硼素化合物を使用す
る場合に使用する温度は好適には２５０〜４５０℃、最
適には約２７５〜３７５℃である。有機硼素化合物を使
用する場合に使用する温度は好適には２５０〜４００℃
、最適には約２７５〜３００℃である。ジルコニウムボ
ロハイドライドを用いる場合には、好適な温度は約２０
０〜４００℃である。無機硼素含有化合物が使用される
場合には、硼素含有化合物は全圧１気圧で約１〜５＋＊
＊ＨＨの硼素含有化合物分圧を提供する量でガス状混合
物中に存在すべきである；有機硼素含有化合物が使用
゛される場合には、分圧は約１〜３＋ａｍＨｇ
である；また、ジルコニウムボロハイドライドが使用さ
れる場合には、分圧は約１〜５０＋ｕｅＨｇである。無
機硼素含有化合物類またはジルコニウムボロハイドライ
ドを使用する場合には、混合物中に還元性ガスが存在し
てはならない、しかし、有機硼素含有化合物類を使用す
る場合には、ヘリウムまたはアルゴンの体積を基準とし
て約２〜５気圧％の水素を添加して有機硼素含有化合物
の分解中に生ずる遊離炭素と結合させることができる。
を気化し、ヘリウムまたはアルゴンと混合し、得られた
ガス状混合物を大気圧で２００〜４５０℃の温度の内面
をもつジルコニウム管状部材に通す、好適な温度は活性
ジルコニウム内面の存在下で分解する硼素化合物に依存
して変化させることができる。無機硼素化合物を使用す
る場合に使用する温度は好適には２５０〜４５０℃、最
適には約２７５〜３７５℃である。有機硼素化合物を使
用する場合に使用する温度は好適には２５０〜４００℃
、最適には約２７５〜３００℃である。ジルコニウムボ
ロハイドライドを用いる場合には、好適な温度は約２０
０〜４００℃である。無機硼素含有化合物が使用される
場合には、硼素含有化合物は全圧１気圧で約１〜５＋＊
＊ＨＨの硼素含有化合物分圧を提供する量でガス状混合
物中に存在すべきである；有機硼素含有化合物が使用
゛される場合には、分圧は約１〜３＋ａｍＨｇ
である；また、ジルコニウムボロハイドライドが使用さ
れる場合には、分圧は約１〜５０＋ｕｅＨｇである。無
機硼素含有化合物類またはジルコニウムボロハイドライ
ドを使用する場合には、混合物中に還元性ガスが存在し
てはならない、しかし、有機硼素含有化合物類を使用す
る場合には、ヘリウムまたはアルゴンの体積を基準とし
て約２〜５気圧％の水素を添加して有機硼素含有化合物
の分解中に生ずる遊離炭素と結合させることができる。
ジルコニウム管状部材の内面への硼素含有化合物の露出
時間は使用する温度、分圧及び硼素含有化合物に依存し
て変化させることができるが、所望の厚さの被覆を形成
するために充分な時間とすべきである。硼素被覆の厚さ
は管状部材を設置する用途に依存して変化させることが
できるが、厚さは０．０２５ｍｍ（１ミル）以下、好適
には約０．０１３ｍｍ（０，５ミル）またはそれ以下で
なければならない。
時間は使用する温度、分圧及び硼素含有化合物に依存し
て変化させることができるが、所望の厚さの被覆を形成
するために充分な時間とすべきである。硼素被覆の厚さ
は管状部材を設置する用途に依存して変化させることが
できるが、厚さは０．０２５ｍｍ（１ミル）以下、好適
には約０．０１３ｍｍ（０，５ミル）またはそれ以下で
なければならない。
本発明方法の利点はジルコニウムの内面上に所望の場合
には管の縦方向に沿って厚さを変化させることができる
中性子吸収材被覆を形成できることにある。管の１帯域
の温度を管の残部の温度Ｔ、より高い温度Ｔ２へ上昇さ
せることによって、Ｔ２の温度をもつ前記帯域に沿って
管の前記残部に沿って形成される被覆より厚い被覆を形
成することができる。これは例えば被覆材の端部の被覆
の厚さより被覆材の中央帯域の被覆の厚さがより厚いの
が好都合である燃料管被覆材において非常に望ましい。
には管の縦方向に沿って厚さを変化させることができる
中性子吸収材被覆を形成できることにある。管の１帯域
の温度を管の残部の温度Ｔ、より高い温度Ｔ２へ上昇さ
せることによって、Ｔ２の温度をもつ前記帯域に沿って
管の前記残部に沿って形成される被覆より厚い被覆を形
成することができる。これは例えば被覆材の端部の被覆
の厚さより被覆材の中央帯域の被覆の厚さがより厚いの
が好都合である燃料管被覆材において非常に望ましい。
本発明の他の利点は管状部材の金属学的構造に影響を及
ぼさない２００〜４５０℃の比較的低温を使用すること
にある。これは前記管状部材の焼きなましが通常上述の
温度以上の温度で生ずるためである。すなわち、最終焼
きなまし済み被覆材の他の特性に悪影響を及ぼさずに、
該被覆材の内面上を硼素で被覆することができる。
ぼさない２００〜４５０℃の比較的低温を使用すること
にある。これは前記管状部材の焼きなましが通常上述の
温度以上の温度で生ずるためである。すなわち、最終焼
きなまし済み被覆材の他の特性に悪影響を及ぼさずに、
該被覆材の内面上を硼素で被覆することができる。
さて、本発明方法を利用する核燃料被覆材と燃料棒を説
明する図に関して記載する。第１図において、本発明方
法により調製される被覆材（１）の横断面は内面（５）
をもつジルコニウム管（３）並びに内面（５）と一体的
に形成された硼素含有被覆（））よりなる。
明する図に関して記載する。第１図において、本発明方
法により調製される被覆材（１）の横断面は内面（５）
をもつジルコニウム管（３）並びに内面（５）と一体的
に形成された硼素含有被覆（））よりなる。
本発明方法により調製された被−材（１）を使用する核
燃料要素（９）を気密封止燃料ベレットについて第２図
及び第３図で説明する。燃料ベレット（１１）は慣用の
ベレットであり濃縮二酸化ウランまたは二酸化ウランと
二酸化プルトニウムの混合物の焼結ベレットが好適であ
る。ベレットは複合管状被覆材へ予め溶接したジルカロ
イ底端部栓（１３）及び溶接したジルカロイ頂部栓（１
５）により被覆材（１）内に保持されている。空隙空間
すなわちプレナム（１７）はベレットの頂部とジルカロ
イ頂部栓（１５）の間に設けられ、スプリング（１９）
のようなバイアス手段で被覆材（１）内に燃料ペレット
（１１）を保持させるが、燃料ペレット（１１）と被覆
材（１）の硼酸含有被覆（５）の間に空間（２１）（第
３図）が残る。
燃料要素（９）を気密封止燃料ベレットについて第２図
及び第３図で説明する。燃料ベレット（１１）は慣用の
ベレットであり濃縮二酸化ウランまたは二酸化ウランと
二酸化プルトニウムの混合物の焼結ベレットが好適であ
る。ベレットは複合管状被覆材へ予め溶接したジルカロ
イ底端部栓（１３）及び溶接したジルカロイ頂部栓（１
５）により被覆材（１）内に保持されている。空隙空間
すなわちプレナム（１７）はベレットの頂部とジルカロ
イ頂部栓（１５）の間に設けられ、スプリング（１９）
のようなバイアス手段で被覆材（１）内に燃料ペレット
（１１）を保持させるが、燃料ペレット（１１）と被覆
材（１）の硼酸含有被覆（５）の間に空間（２１）（第
３図）が残る。
空間（２１）及び空隙空間（１７）を、約２〜５気圧（
ＳＴＰ）へ加圧された高純度ヘリウムような高熱伝導度
をもつ高純度不活性雰囲気で充填する。内面（５）上に
より厚い硼素含有被覆を形成することがでＡるためＬ７
′ＷＦｒ墾Ｌ−） １’１ 油璽廿１１翫＾市口帯域
Ａ（第３図）は被覆材（１）の端部帯域Ｂ及びＣに形成
される硼素含有被覆よりも厚い硼素含有被覆を形成する
ことができる。
ＳＴＰ）へ加圧された高純度ヘリウムような高熱伝導度
をもつ高純度不活性雰囲気で充填する。内面（５）上に
より厚い硼素含有被覆を形成することがでＡるためＬ７
′ＷＦｒ墾Ｌ−） １’１ 油璽廿１１翫＾市口帯域
Ａ（第３図）は被覆材（１）の端部帯域Ｂ及びＣに形成
される硼素含有被覆よりも厚い硼素含有被覆を形成する
ことができる。
第１図は本発明方法により製造した管状被覆材の横断面
図であり、第２ｒＩ！ｉは本発明方法により調製した被
覆材を備える原子炉核燃料要素の部分縦断面図であり、
第３図は第２図に説明する核燃料要素の拡大断面図であ
る。１！Ｉ中：１・・・被覆材、３・・・ジルコニウム
管、５・・・内面、７・・・硼素含有被覆、９・・・核
燃料要素、１１・・・燃料ペレット、１３・・・ジルコ
ニウム底端部栓、１５・・・ジルコニウム頂部栓、１７
・・・空隙空間、１９・・・スプリング、２１・・・空
間。
図であり、第２ｒＩ！ｉは本発明方法により調製した被
覆材を備える原子炉核燃料要素の部分縦断面図であり、
第３図は第２図に説明する核燃料要素の拡大断面図であ
る。１！Ｉ中：１・・・被覆材、３・・・ジルコニウム
管、５・・・内面、７・・・硼素含有被覆、９・・・核
燃料要素、１１・・・燃料ペレット、１３・・・ジルコ
ニウム底端部栓、１５・・・ジルコニウム頂部栓、１７
・・・空隙空間、１９・・・スプリング、２１・・・空
間。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ジルコニウムまたはジルコニウム合金から選択された金
属よりなる原子炉部材用中空管の内面への硼素含有被覆
の形成方法において、 被覆される中空管の内面を２００〜４５０℃の温度へ加
熱し；且つ ヘリウムまたはアルゴンから選択されたキャリアガスと
、前記温度で分解する硼素化合物よりなる群より選択さ
れた気化した硼素化合物との混合物を加熱済み中空管に
通し、それによって硼素含有被覆を前記内面上に沈着さ
せることを特徴とする硼素含有被覆の形成方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/742,153 US4695476A (en) | 1985-06-06 | 1985-06-06 | Process for coating the internal surface of zirconium tubes with neutron absorbers |
| US742153 | 1985-06-06 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61283893A true JPS61283893A (ja) | 1986-12-13 |
| JPH0466318B2 JPH0466318B2 (ja) | 1992-10-22 |
Family
ID=24983691
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61130451A Granted JPS61283893A (ja) | 1985-06-06 | 1986-06-06 | 硼素含有被覆の形成方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4695476A (ja) |
| EP (1) | EP0204565A3 (ja) |
| JP (1) | JPS61283893A (ja) |
| KR (1) | KR870000712A (ja) |
| ES (1) | ES8801471A1 (ja) |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4762675A (en) * | 1985-06-06 | 1988-08-09 | Westinghouse Electric Corp. | Process for coating the internal surface of zirconium tubes with neutron absorbers |
| US4880597A (en) * | 1987-08-05 | 1989-11-14 | Combustion Engineering, Inc. | Alloy coated fuel cladding |
| US4990303A (en) * | 1988-06-24 | 1991-02-05 | Combustion Engineering, Inc. | Element with burnable poison coating |
| US4957773A (en) * | 1989-02-13 | 1990-09-18 | Syracuse University | Deposition of boron-containing films from decaborane |
| ES2045849T3 (es) * | 1989-07-21 | 1994-01-16 | Framatome Sa | Procedimiento de realizacion de una capa de aislamiento de oxido de cromo entre las pastillas y la vaina de un elemento combustible nuclear y elemento combustible que comprende dicha capa de aislamiento. |
| US5434896A (en) * | 1990-09-04 | 1995-07-18 | Combustion Engineering, Inc. | Wear resistant coating for components of fuel assemblies and control assemblies, and method of enhancing wear resistance of fuel assembly and control assembly components using wear-resistant coating |
| US5268946A (en) * | 1990-09-04 | 1993-12-07 | Combustion Engineering, Inc. | Wear resistant coating for fuel cladding |
| FR2695506B1 (fr) * | 1992-09-10 | 1994-10-28 | Pechiney Uranium | Gaine pour combustible nucléaire revêtue de poison neutronique consommable et son procédé d'obtention. |
| FR2726393B1 (fr) * | 1994-11-02 | 1997-01-17 | Framatome Sa | Alliage a base d'argent renfermant de l'indium et du cadmium pour la realisation d'elements absorbant les neutrons et utilisation |
| US6512806B2 (en) * | 1996-02-23 | 2003-01-28 | Westinghouse Atom Ab | Component designed for use in a light water reactor, and a method for the manufacture of such a component |
| US20040086648A1 (en) * | 2002-10-30 | 2004-05-06 | Xiangyang Zhou | Hydrothermal deposition of thin and adherent metal oxide coatings for high temperature corrosion protection |
| AU2003299556A1 (en) * | 2002-11-13 | 2004-06-03 | Proportional Technologies, Inc. | Boron coated straw neutron detector |
| US8330116B2 (en) * | 2008-06-16 | 2012-12-11 | Proportional Technologies, Inc. | Long range neutron-gamma point source detection and imaging using rotating detector |
| US8792607B2 (en) | 2008-10-14 | 2014-07-29 | General Electric Company | Fuel rod assembly and method for mitigating the radiation-enhanced corrosion of a zirconium-based component |
| EP2438470A4 (en) * | 2009-06-02 | 2014-02-12 | Proportional Technologies Inc | OPTIMIZED DETECTION OF FISSIONING NEUTRONS WITH BORON-COATED STRAW DETECTORS DISTRIBUTED IN A MODERATOR MATERIAL |
| EP2569654A4 (en) | 2010-05-12 | 2014-05-21 | Proportional Technologies Inc | NEUTRONOUS DETECTORS FOR ACTIVE QUERIES |
| WO2011143506A1 (en) | 2010-05-13 | 2011-11-17 | Lacy Jeffrey L | Sealed boron coated straw detectors |
| SI3519604T1 (sl) * | 2016-09-28 | 2020-12-31 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Jedrska komponenta s kovinskim substratom, postopek za njeno proizvodnjo z DLI-MOCVD in uporabe proti oksidaciji/hidraciji |
Family Cites Families (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL245961A (ja) * | 1958-03-14 | 1900-01-01 | ||
| US2983663A (en) * | 1959-02-10 | 1961-05-09 | Charles H Bassett | Fuel element for nuclear reactors |
| GB914163A (en) * | 1960-12-05 | 1962-12-28 | Combustion Eng | Fuel element |
| US3274066A (en) * | 1965-10-05 | 1966-09-20 | Lloyd R Zumwalt | Unpurged fuel element |
| US3427222A (en) * | 1965-10-15 | 1969-02-11 | Westinghouse Electric Corp | Nuclear fuel elements |
| US3301763A (en) * | 1966-04-28 | 1967-01-31 | Ronald L Beatty | Method for preparing actinide oxide fuel particles and article thereof |
| US3510398A (en) * | 1967-06-23 | 1970-05-05 | Phillip M Wood | Burnable poison rods |
| US3561920A (en) * | 1968-05-31 | 1971-02-09 | Varian Associates | Chemical vapor deposition of thick deposits of isotropic boron nitride |
| US3625821A (en) * | 1968-06-26 | 1971-12-07 | Westinghouse Electric Corp | Fuel-element coating containing burnable poison |
| US3650896A (en) * | 1969-10-09 | 1972-03-21 | Atomic Energy Commission | Nuclear fuel particles |
| BE786522A (fr) * | 1971-07-24 | 1972-11-16 | Alkem Gmbh | Procede de fabrication de barres de combustible nucleaire contenant du plutonium |
| CA999687A (en) * | 1972-09-27 | 1976-11-09 | John Pawliw | Fibre reinforced fuel sheath |
| JPS534199B2 (ja) * | 1974-05-22 | 1978-02-15 | ||
| GB1507487A (en) * | 1974-06-24 | 1978-04-12 | Gen Electric | Nuclear fuel element |
| US4229260A (en) * | 1976-06-02 | 1980-10-21 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Nuclear reactor fuel element |
| DE2752040C3 (de) * | 1977-11-22 | 1981-10-08 | Elektroschmelzwerk Kempten GmbH, 8000 München | Neutronenabsorberplatten auf Grundlage von Borcarbid und Kohlenstoff und Verfahren zu ihrer Herstellung |
| US4385645A (en) * | 1981-03-24 | 1983-05-31 | Raychem Corporation | Method for use in making a selectively vapor deposition coated tubular article, and product made thereby |
| US4522849A (en) * | 1981-07-10 | 1985-06-11 | General Electric Company | Method for coating quartz with boron nitride |
| US4474728A (en) * | 1981-12-28 | 1984-10-02 | Westinghouse Electric Corp. | Neutron absorber pellets with modified microstructure |
| US4541984A (en) * | 1982-09-29 | 1985-09-17 | Combustion Engineering, Inc. | Getter-lubricant coating for nuclear fuel elements |
| US4582676A (en) * | 1983-02-22 | 1986-04-15 | Westinghouse Electric Corp. | Coating a uranium dioxide nuclear fuel with a zirconium diboride burnable poison |
| US4587087A (en) * | 1983-02-22 | 1986-05-06 | Westinghouse Electric Corp. | Burnable absorber coated nuclear fuel |
| US4560575A (en) * | 1983-12-21 | 1985-12-24 | Westinghouse Electric Corp. | Method for coating a nuclear fuel with boron nitride |
| US4582751A (en) * | 1984-09-04 | 1986-04-15 | Avco Corporation | Oxidation protection for carbon composite materials |
-
1985
- 1985-06-06 US US06/742,153 patent/US4695476A/en not_active Expired - Fee Related
-
1986
- 1986-06-04 EP EP86304271A patent/EP0204565A3/en not_active Ceased
- 1986-06-04 ES ES555716A patent/ES8801471A1/es not_active Expired
- 1986-06-05 KR KR1019860004461A patent/KR870000712A/ko not_active Application Discontinuation
- 1986-06-06 JP JP61130451A patent/JPS61283893A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0466318B2 (ja) | 1992-10-22 |
| US4695476A (en) | 1987-09-22 |
| EP0204565A3 (en) | 1989-01-11 |
| KR870000712A (ko) | 1987-02-20 |
| EP0204565A2 (en) | 1986-12-10 |
| ES8801471A1 (es) | 1988-01-01 |
| ES555716A0 (es) | 1988-01-01 |
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