JPS63138295A - 核燃料要素 - Google Patents
核燃料要素Info
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- 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
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- Japan
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- zirconium
- oxygen
- nuclear fuel
- corrosion cracking
- stress corrosion
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- 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
Links
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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
- Catalysts (AREA)
- Glass Compositions (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】
〔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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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)
- 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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61284345A JPS63138295A (ja) | 1986-12-01 | 1986-12-01 | 核燃料要素 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61284345A JPS63138295A (ja) | 1986-12-01 | 1986-12-01 | 核燃料要素 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63138295A true JPS63138295A (ja) | 1988-06-10 |
Family
ID=17677376
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61284345A Pending JPS63138295A (ja) | 1986-12-01 | 1986-12-01 | 核燃料要素 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63138295A (ja) |
Citations (2)
| 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 |
-
1986
- 1986-12-01 JP JP61284345A patent/JPS63138295A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| 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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