JPS63138295A - 核燃料要素 - Google Patents

核燃料要素

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Publication number
JPS63138295A
JPS63138295A JP61284345A JP28434586A JPS63138295A JP S63138295 A JPS63138295 A JP S63138295A JP 61284345 A JP61284345 A JP 61284345A JP 28434586 A JP28434586 A JP 28434586A JP S63138295 A JPS63138295 A JP S63138295A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
zirconium
oxygen
nuclear fuel
corrosion cracking
stress corrosion
Prior art date
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Pending
Application number
JP61284345A
Other languages
English (en)
Inventor
久保 利雄
雅文 中司
永井 将之
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.)
Nippon Nuclear Fuel Development Co Ltd
Original Assignee
Nippon Nuclear Fuel Development Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Nuclear Fuel Development Co Ltd filed Critical Nippon Nuclear Fuel Development Co Ltd
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Publication of JPS63138295A publication Critical patent/JPS63138295A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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

  • Glass Compositions (AREA)
  • Catalysts (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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は核燃料要素に関するものである。
〔従来の技術〕
核燃料要素は通常第2図に示されているように、被覆管
1内に複数個のウラン酸化物、トリウム酸化物、プルト
ニウム酸化物またはこれらの複合物を焼結成形した燃料
ベレット2が積層収納されると共に、被覆管1の両端開
口部が上、下部端栓3a、3bで密封されている。なお
核燃料要素上部にはガス溜め用プレナム4および燃料ベ
レット2を安定に支持するスプリング5が設けられてい
る。
このように構成された核燃料要素で被覆管1には、燃料
ベレット2から放出された放射性核分裂生成物が冷却材
中に混入するのを阻止すると共に。
燃料ベレット2で発生した熱を冷却材へ伝達する機能が
要求される。ジルコニウム合金は中性子吸収断面積が小
さく、400℃以下で純水あるいは水蒸気との反応が少
なく、かつ適切な強度および転経験から高燃焼度時にお
いて被覆管lは腐食性核分裂生成物による化学作用と燃
料ベレット2の熱膨張によって被覆管1に発生する応力
との重畳作用による応力腐食割れか・′発生することが
ねかつた。被覆管1の応力腐食割れを防ぐために被覆管
1の内表面に、厚さ数十μmのジルコニウムライナ層1
aを設けた所謂ジルコニウムライナ管が開発されている
。ライナ材として最も純度の高いクリスタルバージルコ
ニウム、あるいは比較的純度は低下するが製造コストの
安価なスポンジジルコニウムが用いられている。なおこ
れに関するものとして特開昭60−190891号公報
がある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
現在までの経験から純度の高いジルコニウムはど耐応力
腐食割れ等ライナ材としての性能が優れるが、製造コス
トも純度と共に高くなる。また、従来はライナ中の不純
物のうち主として酸素の影響に注目し酸素濃度を一定値
以下に抑えることにより、耐応力腐食割れ性能の向上を
図ろうとしてきた。ところで最近の実験によりジルコニ
ウムの耐応力腐食割れ性能には酸素だけでなく、もう一
つの主要な不純物である鉄の影響も無視できないことが
わかった。従って耐応力腐食割れ性能を向上させるため
には酸素および鉄濃度をある基準以下に抑える必要があ
り、12遭コストも低減する必要がある。
本発明は以上の点に鑑みなされたものであり。
安価で耐応力腐食割れ性能にすぐれることを可能とした
ジルコニウムライナ層を有する核燃料要素を提供するこ
とを目的とするものである。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的は、ジルコニウムライナ層を、その不純物の酸
素および鉄の濃度が共に800w、t、pp11+以下
で、かつこれら酸素および鉄の濃度の合計が1300w
.t、pρ菖以下のスポンジジルコニウムで形成するこ
とにより、達成される。
〔作用〕
上記のようにジルコニウムライナ材の耐応力腐食割れ性
能は不純物量の増加に伴い低下すると云われている0発
明者等は不純物のうち主要な不純物である酸素および鉄
の影響に注目してジルコニウムの応力腐食割れ実験を行
い、耐応力腐食割れ性能と酸素および鉄濃度との関係を
調べた。その結果は第1図に示されている。同図では耐
応力腐食割れ性能を破断伸びの大小で評価し、これを高
中低の三つのレベルに分類して表示した。同図よか り明らなように酸素濃度および鉄濃度の増加に従って耐
応力腐食割れ性能か・低下するので、酸素濃度C1およ
び鉄濃度Czを夫々一定値(s o ow、t。
特性になる。ところで現在量産されているスポンジジル
コニウムではCx とCzとの値がほぼ等しい、この場
合には酸素および鉄濃度の和C1+ Cx會奇畠性能が
得られることが判った。従ってジルコニウムライナ層を
、その不純物の酸素および鉄の濃度Ct 、Cxが共に
800w、t、ppta以下で、かつこれらCt * 
Czの合計が1300w、t、ppm以下のスポンジジ
ルコニウムで形成したので、ジルコニウムライナ層を安
価で、耐応力腐食割れ性能にすぐれたものとすることが
できるようになる。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を説明する0本実施例ではジル
コニウムライナ層を、その不純物の酸素および鉄の濃度
が共に800 w、t、ppm以下で、かつこれら酸素
および鉄の濃度の合計が1300%+、1゜ppm以下
のスポンジジルコニウムで形成した。このようにするこ
とによりジルコニウムライナ層は。
その不純物の酸素および鉄の濃度が共に800w、t。
ppm以下で、かつこれら酸素および鉄の濃度の合計が
1300w、t、ppm以下のスポンジジルコニウムで
形成されるようになって、ジルコニウムライナ層は安価
で、耐応力腐食割れ性能にすぐれたものとなり、安価で
、耐応力腐食割れ性能にすぐれることを可能としたジル
コニウムライナ層を有する核燃料要素を得ることができ
る。
すなわちクリスタルバージルコニウムの酸素および鉄の
濃度はいずれもおよそ100w、t、ρρ鳳で、現在量
産可能なライナ材として最も純度が高く。
耐応力腐食割れ性能も最もすぐれているが、製造コスト
が高い欠点がある。これに対しスポンジジルコニウムは
クリスタルバージルコニウムと比較して純度は低い(お
よそ500 w、t、ppm以上)が。
製造コストが安い長所がある。従って耐応力腐食割れ性
能と製造コストとを両立させるためには、スポンジジル
コニウムのうち比較的純度の高いもの、すなわち酸素お
よび鉄の濃度が上述の第1図に示される特許請求の範囲
の内側にあるものを使用するのが望ましい、そのための
一つの手段としてスポンジジルコニウムの選別使用があ
る。すなわち現行のスポンジジルコニウムの酸素および
鉄の濃度番よおよそ500PP履のものから1500P
P履以上のものまで大きなばらつきがあり、また一つの
インゴットでも外周部と中心部とでは純度が異なること
もよく知られている。そこでスポンジジルコニウムのう
ちその純度が本特許請求の範囲の内側にあるものを使用
するようにする。純度の悪い部分はチャンネルボックス
、スペーサ等比較的高純度を必要としない部材に使用す
ればよい。
また、この他の手段としてスポンジジルコニウムのイン
ゴット製造時に高真空中で融解する方法。
具体的には電子ビーム融解が挙げられる。この方法では
融解時に不純物が蒸発するので、高純度のスポンジジル
コニウムが得られる。fl!子ビーム融解法は既に応用
例もあり、技術的にも完成されているうえ製造コストへ
の影響も少ない。
〔発明の効果〕
上述のように本発明はジルコニウムライナ層を安価で、
耐応力腐食割れ性能にすぐれたものとすることができる
ようになって、安価で、耐応力腐食割れ性能にすぐれる
ことを可能としたジルコニウムライナ層を有する核燃料
要素を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の核燃料要素の一実施例に適用したジル
コニウムの耐応力腐食割れ性能と酸素および鉄濃度との
関係を示す特性図、第2図は従来の核燃料要素の縦断側
面図である。 1・・・被覆管、1a・・・ジルコニウムライナ層、2
・・・墓1図 鉄濃度CPP町 高2図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、被覆管と、この被覆管内に充填された燃料ペレット
    と、前記被覆管の上端および下端の開口部に溶接された
    上部端栓および下部端栓とを備え、前記被覆管の内側に
    はジルコニウムライナ層が設けられている核燃料要素に
    おいて、前記ジルコニウムライナ層を、その不純物の酸
    素および鉄の濃度が共に800w.t.ppm以下で、
    かつこれら酸素および鉄の濃度の合計が1300w.t
    .ppm以下スポンジジルコニウムで形成したことを特
    徴とする核燃料要素。
JP61284345A 1986-12-01 1986-12-01 核燃料要素 Pending JPS63138295A (ja)

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JP61284345A JPS63138295A (ja) 1986-12-01 1986-12-01 核燃料要素

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JP61284345A JPS63138295A (ja) 1986-12-01 1986-12-01 核燃料要素

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JPS63138295A true JPS63138295A (ja) 1988-06-10

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ID=17677376

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JP61284345A Pending JPS63138295A (ja) 1986-12-01 1986-12-01 核燃料要素

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JP (1) JPS63138295A (ja)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6024494A (ja) * 1983-07-21 1985-02-07 株式会社日立製作所 複合型燃料被覆管用金属ジルコニウムの製造方法
JPS6214085A (ja) * 1985-07-12 1987-01-22 株式会社日立製作所 複合型核燃料被覆管の製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6024494A (ja) * 1983-07-21 1985-02-07 株式会社日立製作所 複合型燃料被覆管用金属ジルコニウムの製造方法
JPS6214085A (ja) * 1985-07-12 1987-01-22 株式会社日立製作所 複合型核燃料被覆管の製造方法

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