JPS62194493A - 原子炉用燃料棒 - Google Patents
原子炉用燃料棒Info
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- JPS62194493A JPS62194493A JP61017981A JP1798186A JPS62194493A JP S62194493 A JPS62194493 A JP S62194493A JP 61017981 A JP61017981 A JP 61017981A JP 1798186 A JP1798186 A JP 1798186A JP S62194493 A JPS62194493 A JP S62194493A
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- nuclear reactor
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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
- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (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〕
本発明は原子炉用燃料棒に係り、特に被覆管の耐食性を
改善した原子炉用燃料棒に関する。
改善した原子炉用燃料棒に関する。
従来の軽水冷却形原子炉用燃料棒は一般にジルコニウム
基合金製の被覆管内に燃料ペレットを収容し上記被覆管
の両端を端栓で密封して構成され、この燃料棒は複数本
結束して燃料集合体を構成し原子炉の炉心に装荷される
。
基合金製の被覆管内に燃料ペレットを収容し上記被覆管
の両端を端栓で密封して構成され、この燃料棒は複数本
結束して燃料集合体を構成し原子炉の炉心に装荷される
。
したがって原子炉用燃料棒の被覆管の外表面は原子炉の
運転中に高温で高圧の冷却材に接触して酸化膜が形成さ
れ、かつ高速中性子の照射を受けて酸化速度が加速され
る。この酸化膜は２酸化ジルコニウムｚ ｒ ｏｘであ
シその熱伝導度はジルコニウム基合金の１／１０程度に
低いため、燃料ペレットで発生した熱が冷却材まで伝達
されるさいの熱抵抗が増大して燃料棒の温度が上昇する
うえ、酸化膜の形成により被覆管本体の肉厚が減少して
機械的強度が低下する結果、燃料棒の被覆管の健全性に
悪影響するおそれがある。とくに最近では原子炉燃料の
経済性向上のため燃料の高燃焼度化がはかられるが、こ
れには燃料棒の炉内滞在時間をさらに延長する必要があ
って、被覆管の外表面に形成される酸化膜の厚さがさら
に増大して被覆管が寿命に達してしまい高燃焼度化を困
難にする。
運転中に高温で高圧の冷却材に接触して酸化膜が形成さ
れ、かつ高速中性子の照射を受けて酸化速度が加速され
る。この酸化膜は２酸化ジルコニウムｚ ｒ ｏｘであ
シその熱伝導度はジルコニウム基合金の１／１０程度に
低いため、燃料ペレットで発生した熱が冷却材まで伝達
されるさいの熱抵抗が増大して燃料棒の温度が上昇する
うえ、酸化膜の形成により被覆管本体の肉厚が減少して
機械的強度が低下する結果、燃料棒の被覆管の健全性に
悪影響するおそれがある。とくに最近では原子炉燃料の
経済性向上のため燃料の高燃焼度化がはかられるが、こ
れには燃料棒の炉内滞在時間をさらに延長する必要があ
って、被覆管の外表面に形成される酸化膜の厚さがさら
に増大して被覆管が寿命に達してしまい高燃焼度化を困
難にする。
従来この種の原子炉用燃料棒の被覆管の外表面の酸化を
抑制する対策として、熱処理により被覆管の微細構造を
変化させる方法や、たとえば特開昭６０−４６４８４号
公報に示されるようにジルコニウム基合金のなかでは比
較的に耐食性のよいジルコニウム−ニオブ合金からなる
耐腐食層を被覆管外周に外貼りする方法などが知られて
いる。
抑制する対策として、熱処理により被覆管の微細構造を
変化させる方法や、たとえば特開昭６０−４６４８４号
公報に示されるようにジルコニウム基合金のなかでは比
較的に耐食性のよいジルコニウム−ニオブ合金からなる
耐腐食層を被覆管外周に外貼りする方法などが知られて
いる。
しかしこれらの方法においても、被覆管の外表面の酸化
によ、！１ｌｌＺｒＯ２の酸化膜が形成され、このジル
コニウムの酸化による重量増加は初期段階では時間の約
１／３乗に比例して時間とともに飽和する傾向を示すが
、酸化膜がある程度の厚さに達すると酸化の速度式がか
わって酸化による重量増加は時間にほぼ比例する傾向を
示し酸化の進行が速まるのを避けられない問題点があっ
た。
によ、！１ｌｌＺｒＯ２の酸化膜が形成され、このジル
コニウムの酸化による重量増加は初期段階では時間の約
１／３乗に比例して時間とともに飽和する傾向を示すが
、酸化膜がある程度の厚さに達すると酸化の速度式がか
わって酸化による重量増加は時間にほぼ比例する傾向を
示し酸化の進行が速まるのを避けられない問題点があっ
た。
本発明は上記した従来技術の問題点を解決し。
原子炉運転時に発生する被覆管の外表面の酸化を抑：ｕ
ｌＪ して高燃焼度においても安全性に優れた原子炉用
燃料棒を提供するにある。
ｌＪ して高燃焼度においても安全性に優れた原子炉用
燃料棒を提供するにある。
本発明は上記の目的を達成するため、ジルコニウム基合
金からなる被覆管の外表面にクロムの被覆層を形成する
ことにより、クロムが酸化すると緻密な保護性の強い酸
化膜を形成するため被損管本体の酸化を十分に抑制して
耐食性を改善した原子炉用燃料棒である。
金からなる被覆管の外表面にクロムの被覆層を形成する
ことにより、クロムが酸化すると緻密な保護性の強い酸
化膜を形成するため被損管本体の酸化を十分に抑制して
耐食性を改善した原子炉用燃料棒である。
以下に本発明の一実施例を第１図および第２図により説
明する。
明する。
第１図は本発明による原子炉用燃料棒の一実施例を示す
横断面図である。
横断面図である。
第１図において、１はジルコニウム基合金からなる被覆
管で、その両端は図示していない端栓で密する。２は被
覆管１内に収容される燃料ペレットである。３は本発明
により被優管１の外表面にする一方法として電気メッキ
による方法がある。
管で、その両端は図示していない端栓で密する。２は被
覆管１内に収容される燃料ペレットである。３は本発明
により被優管１の外表面にする一方法として電気メッキ
による方法がある。
この方法は湿式法であり実施が容易である。クロムの被
覆層３の厚さは中性子経済を考慮すれば薄い方がよく、
２μｍないし１０μｍ程度が適当である。
覆層３の厚さは中性子経済を考慮すれば薄い方がよく、
２μｍないし１０μｍ程度が適当である。
また被覆管工の外表面にクロムの被覆層３を形成する他
の方法として真空メッキによる方法がある。この方法は
乾式法であわ、湿式法ではメッキ中に被覆管１が水素を
吸収して被覆管１の健全性に悪影響をおよぼす可能性も
考えられるが、乾式法ではその可能性がない。さらにこ
の方法は薄い膜を均一に形成できる。このためクロムの
被覆、層３の厚さは０．０１μｍないし０．２μｍ程度
が適当であシ、中性子経済上も有利である。
の方法として真空メッキによる方法がある。この方法は
乾式法であわ、湿式法ではメッキ中に被覆管１が水素を
吸収して被覆管１の健全性に悪影響をおよぼす可能性も
考えられるが、乾式法ではその可能性がない。さらにこ
の方法は薄い膜を均一に形成できる。このためクロムの
被覆、層３の厚さは０．０１μｍないし０．２μｍ程度
が適当であシ、中性子経済上も有利である。
第２図はクロム合金の腐食による重量減少とクロム濃度
の関係を例示する特性図で、たとえば諸石犬司「防食技
術Ｊ ２５ （１９７６） ｐ、 ９７〜１０４に示さ
れるようにＣｒ−Ｎ１オーステナイト鋼の６５０Ｃ，１
０００ｈ、水蒸気中での水蒸気酸化による腐食減量とク
ロム濃度の関係を例示する。
の関係を例示する特性図で、たとえば諸石犬司「防食技
術Ｊ ２５ （１９７６） ｐ、 ９７〜１０４に示さ
れるようにＣｒ−Ｎ１オーステナイト鋼の６５０Ｃ，１
０００ｈ、水蒸気中での水蒸気酸化による腐食減量とク
ロム濃度の関係を例示する。
なお図中の数字は結晶粒度番号を示す。第１図の被覆管
１の外表面の耐腐食層としてクロムの被覆層３を選択し
て形成するのはクロムが酸化するときに緻密な保護性の
酸化膜を形成するととＫよるもので、第２図に例示する
ように水蒸気酸化速度におよぼすクロムの影響は非常に
顕著でｓｂ、被覆管１の外表面にクロムの被覆層３を形
成すれば耐酸化性は飛躍的に向上することが期待できる
。
１の外表面の耐腐食層としてクロムの被覆層３を選択し
て形成するのはクロムが酸化するときに緻密な保護性の
酸化膜を形成するととＫよるもので、第２図に例示する
ように水蒸気酸化速度におよぼすクロムの影響は非常に
顕著でｓｂ、被覆管１の外表面にクロムの被覆層３を形
成すれば耐酸化性は飛躍的に向上することが期待できる
。
なお電気化学的に責な金属からなる被覆層を被覆管１の
外表面に形成する方法も考えられるが、金。
外表面に形成する方法も考えられるが、金。
銀、白金などの貴金属は高価であるのみならず、クロム
に比べて熱中性子吸収断面も大きくて中性子経済上も不
利である。
に比べて熱中性子吸収断面も大きくて中性子経済上も不
利である。
このように原子炉用燃料棒の被覆管１の外表面にクロム
の被覆層３を形成することにより、クロムが酸化すると
緻密な保護性の強す酸化膜を形成しかつ酸化速度の遷移
も起らないので、被覆管１７本体の酸化を十分に抑制す
ることができて燃料を高燃焼度において使用しても酸化
膜の厚さは十分に薄く、被覆管の耐食性を改善して健全
性を確保できる。
の被覆層３を形成することにより、クロムが酸化すると
緻密な保護性の強す酸化膜を形成しかつ酸化速度の遷移
も起らないので、被覆管１７本体の酸化を十分に抑制す
ることができて燃料を高燃焼度において使用しても酸化
膜の厚さは十分に薄く、被覆管の耐食性を改善して健全
性を確保できる。
以上のように本発明によれば、原子炉運転時に被覆管の
外表面に生成する酸化膜の成長を抑制して高燃焼度にお
いても安全に使用できる原子炉用燃料棒を提供できる。
外表面に生成する酸化膜の成長を抑制して高燃焼度にお
いても安全に使用できる原子炉用燃料棒を提供できる。
第１図は本発明による原子炉用燃料棒の一実施例を示す
横断面図、第２図はクロム合金の腐食による重量減少と
クロム濃度の関係を例示する特性図である。 １・・・被覆管、２・・・燃料ペレット、３・・・被覆
層。
横断面図、第２図はクロム合金の腐食による重量減少と
クロム濃度の関係を例示する特性図である。 １・・・被覆管、２・・・燃料ペレット、３・・・被覆
層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、ジルコニウム基合金からなる被覆管内に燃料ペレッ
トを収容し、上記被覆管の両端を端栓により密封して構
成される原子炉用燃料棒において、上記被覆管の外表面
にクロムからなる被覆層を形成したことを特徴とする原
子炉用燃料棒。 ２、上記クロムからなる被覆層は電気メッキにより厚さ
２μｍないし１０μｍに形成したことを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の原子炉用燃料棒。 ３、上記クロムからなる被覆層は真空メッキにより厚さ
０．０１μｍないし０．２μｍに形成したことを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の原子炉用燃料棒。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61017981A JPS62194493A (ja) | 1986-01-31 | 1986-01-31 | 原子炉用燃料棒 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61017981A JPS62194493A (ja) | 1986-01-31 | 1986-01-31 | 原子炉用燃料棒 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62194493A true JPS62194493A (ja) | 1987-08-26 |
Family
ID=11958896
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61017981A Pending JPS62194493A (ja) | 1986-01-31 | 1986-01-31 | 原子炉用燃料棒 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62194493A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017517631A (ja) * | 2014-05-27 | 2017-06-29 | ウエスチングハウス・エレクトリック・カンパニー・エルエルシー | 原子力発電用ジルコニウム合金への金属含有層とクロム含有層とを含む保護被膜の付着 |
| JP2019527345A (ja) * | 2016-07-22 | 2019-09-26 | ウエスチングハウス・エレクトリック・カンパニー・エルエルシー | 原子燃料棒向けのコールドスプレークロム被覆法 |
-
1986
- 1986-01-31 JP JP61017981A patent/JPS62194493A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017517631A (ja) * | 2014-05-27 | 2017-06-29 | ウエスチングハウス・エレクトリック・カンパニー・エルエルシー | 原子力発電用ジルコニウム合金への金属含有層とクロム含有層とを含む保護被膜の付着 |
| JP2019527345A (ja) * | 2016-07-22 | 2019-09-26 | ウエスチングハウス・エレクトリック・カンパニー・エルエルシー | 原子燃料棒向けのコールドスプレークロム被覆法 |
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