JPS6326597A - 核燃料被覆管 - Google Patents

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］ この発明は、核燃料波ＷＪ管の改良に関し、さらに詳し
くは、ペレットと被に管との相互作用による応力腐食割
れ（ＰＣＩ／５ＣＣ）を防止した核燃料被覆管に関する
ものである。

［従来の技術］ 一般に、ジルコニウム合金により形成された軽水炉用の
核燃料被覆管は、その内部に収納する核燃料ペレットと
被覆管との機械的相互作用により被覆管内面に引張応力
が発生する。この引張応力が発生した場所に、たとえば
ヨウ素等の核分裂生成物が作用すると、該被ｇ！管に応
力腐食割れが生じ、次第にＪｊｉ＋長し、やがて燃料棒
が破損する。

このような核燃料ペレットと核燃料被覆管との機械重相
〃作用による燃料ｎ湯の破損を防止するために、従来の
被覆管には、その内面にジルコニウム金属のバリヤーを
施すなどの改良が加えられた。また、燃料棒の前記破損
を防止するために、燃料ペレットにつき、ソフトペレッ
トの形成１粒状燃料の形成、耐熱衝撃ペレットの形成な
どの工夫もなされている。

［発明が解決しようとする問題点］ 被田管内面に前記バリヤーを形成することについては、
以下のような問題点がある。

（１）　　ジルコニウムバリヤーの厚みが、Ｂｉａざる
とバリヤーやバフファーとしての所期の効果が得られず
、また２−所定の全厚に対してジルコニウムバリヤーの
占める厚みが大き過ぎると被′ｍ管全体の強度が低下す
るため、被覆管の製造におけるバリヤーの厚みの管理が
必要になって製造工程が煩雑になるとともに、製造コス
トが増加する。

（２）　　バリヤーの厚みを管理するために、被覆管基
体とジルコニウムバリヤーの厚みを測定しなければなら
ないが、その測定が困難なばかりか、同バリヤーと前記
基体との物理的性質が似ているため、正確な測定が困難
である。

さらにまた、前記問題点を解消し得たとしても、このよ
うな措置を講するために、燃料棒を製造する工程、製造
コストの増大が生じる。

［前記問題点を解決するための手段］ この発明の目的は、前記バリヤーの形成を不要にするこ
とで前記問題点を解消し、コスト増を招かず、且つ１品
質特性の確認が容易な核燃料被に管を提供することにあ
る。

すなわち、この発明の概要は、第１図に示すように、そ
の内部に核燃料を収納して原子炉燃料棒を構成する核燃
料被覆管１において、その軸心に直交する面内で周方向
に沿った圧縮応力２を形成させたことを特徴とする核燃
料被覆管である。

前記核燃料被覆管ｌを形成する材料としては、開被Ｙａ
管１に前記圧縮応力２を形成させることができる材料で
あれば特に制限は無いが、通常、ジルコニウム合金、ス
テンレス鋼、マグノックス、好ましくはジルコニウム合
金を使用する。このジルコニウム合金を具体的に例示す
ると、ジルカロイ−１、ジルカロイ−２、ジルカロイ−
３、ジルカロイ−４、Ｚｒ−２，５％Ｎｂ合金、オーゼ
ナイト等を挙げることができる。また、前記ステンレス
鋼としては、たとえば、オーステナイト系ステンレス鋼
、オーステナイト・フェライト系ステンレス鋼、フェラ
イト系ステンレス鋼、マルテンサイト系ステンレス鋼、
析出硬化系ステンレス鋼等を挙げることができる。さら
に、前記マグノックスとしては、たとえばマグノックス
ＡＬ８０、マグノックスＺＲ５５，マグノックスＭ　Ｎ
　７０．マグノックスＣ等を挙げることができる。

前記圧縮応力２の大きさは、前記核燃料被覆管ｌの内部
に核燃料ペレットを収納して核燃料棒を構成した場合に
、同被覆管ｌと同ペレットとの相互作用によって生じる
前記Ｐｃ■／ＳＣＣによる核燃料棒のＳＣＣ破損を防止
するのに十分な大きさを、適宜に設定すればよい。

すなわち、前記圧縮応力２の大きさは、同応力２の付芋
方法に応じて、温度、付与応力の大きさ、時間などの条
件を変えることにより、適宜に設定可能である。

１七１記核燃料被覆管ｌへの前記圧縮応力２の形成方法
としては、たとえば、ショットピーニングがあるがこれ
だと内面近傍しか形成できない、そこで本願では：ｊＳ
ｇ図に示した従来の被覆管製造工程において、最終真空
焼きなまし工程の直前に同被覆管２を内部加圧し、内部
加圧状態で最終真空焼きなましを行ない、冷却後に該内
圧を除去することにより効果的に行なうことができるこ
とがわかった。前記内部加圧は、たとえば核燃料被覆管
１の内部に不活性ガスを加圧封入して行なえばよい、こ
の不活性ガスとしては、ヘリウムガス、アルゴンガス等
の島ガスや窒素ガス等を挙げることができる。また、該
内圧の除去は、たとえば前記不活性ガスを除去すること
により行なえばよい。

この場合の製造工程の一例を第７図に示す、また、前記
圧縮応力２の前記核燃料被覆管ｌへの形成方法としては
、上記の方法以外であってもよく、たとえば、その場合
には同被覆管ｌの製造装置が煩雑化するかもしれないが
、前記内部加圧に代えて同核￥ｔＪｙｉの外部を減圧し
、前記圧縮応力２を形成することも可悌である。

ここで、前記圧縮応力２の大きさにつき、その具体例を
：５６図に示す、同図は従来より市販のジルカロイ−４
応力除去焼鈍材（Ｚｒ−４、ＳＲ材）を用いて形成した
前記核燃料被覆管１の炉外ＳＣＣ試験データである。こ
の場合、試験条件としては、温度３５０−４００℃、ヨ
ウ素量０．０５〜５Ｉ１ｇｌｃｒｒ＋′で試験を行なっ
た。

第６図により、核燃料被覆管の円周方向に沿った引張応
力が５　Ｋｇ’ｓゴ小さいと、同被覆管のＳＣＣ破損寿
命が約１０倍に延びることがわかる。ここで、前記引張
応力は原子炉運転中に同被覆管と核燃料ベレットとの機
械的相互作用や燃料棒内圧の増加により生じる応力であ
る。

すなわち、この発明の核燃料被覆管ｌは前記引張応力に
対抗する圧縮応力２を同被覆管ｌに予め残留形成させ、
同応力２により前記引張応力を相殺または緩和して同被
覆管１のＳＣＣ破損を防止するものである。

［実施例］ この発明の実施例につき１図゛面を参照して説明する。

核燃料被覆管ｌとして、直径９．５ｍｍ、長さ約１５０
ｍｍのジルカロイ−４５１被覆管を用いた。この核燃料
被覆管ｌの内部にアルゴンガスを加圧封入し、約７　Ｋ
ｇ／ｍゴの円周方向引張応力（σ０）を形成させ、５０
０℃で３時間保持した。このときの核燃料被覆管１の直
径変化を第２図に示す０図中、破線Ａは昇圧及び昇温に
よる直径変化を示し、破！ｉＢ及びＣは、それぞれ温度
の低下及び内圧の除去による直径変化を示す。

次に、第３図に前記圧縮応力２を有する核燃料被覆管ｌ
（以下、処理材という、）と従来の核燃料波Ｙａ管（以
ド、非処理材という、）とにつき、円周方向弓１張応力
σ０＝３５にｇ／ａｍ’、温度３６０℃の条件下におけ
る内圧クリープ特性を比較して示す、ここで、処理材、
非処理材とも、その材料として、ジルカロイ−４を使用
した。

第３図により、昇温昇圧時における直径変化は、処理材
の方が非処理材よりも、約０．０７％小さいことが判明
した（第３図破線部）、この差から処理材に予め残留し
ていた前記圧縮応力２の大きさは、弾性計算により約５
　Ｋｇ／ｍゴと推定された。

また、第３図に示した処理材の初期クリープ曲線（同図
、実線ａＢ）　とから、前記圧縮応力２の差を推定する
ため公開のクリープ式（原子力安全研究金錫「ジルカロ
イ被覆管の非弾性特性の研究（■）」昭和８１年２月発
行参照）を適合させた結果、処理材のクリープ曲線は非
処理材のクリープ曲線よりも円周方向の引張応力値が３
〜４　Ｋｇ／１ｍ’程度低い場合のクリープ曲線に相当
した。

すなわち１本実施例においては、核燃料被覆管ｌが３〜
５　Ｋｇ／層は程度の圧縮応力２を有することになり、
従って、該応力２の大きさだけ、該被覆管１に生じる引
張応力が相殺または緩和される。

第４図、第５図に示したのは、それぞれ非処理材、処理
材の断面における圧縮応力２の状態モデルである。ここ
で、それぞれの矢印の長さは該応力の大きさを示し、そ
れぞれの矢印の向きは該応力の向きを示す。

すなわち、非処理材では、第４図（ａ）に示したように
、焼きなまし前には前工程の圧延などによって大小さま
ざまな圧縮または引張の応力が残留し、高温で焼きなま
し中には同図（ｂ）に示したように前記残留応力が消滅
し、同図（ｃ）に示したように冷却後も基本的には残留
応力が存在しないが、冷却速度（又は管径の収縮速度）
により、わずかな応力が発生し、内面に圧縮応力２、外
面に引張応力３が残留し得る。

一方、処理材では、第５図（ａ）に示したように、焼き
なまし前の内部加圧により核燃料被覆管ｌの円周方向に
引張応力３が生じる。その後、昇温時の内圧増加により
、同図（ｂ）に示したように核燃料被覆管ｌの円周方向
にざらに引張応力３が増す、焼きなまし中には、同図（
Ｃ）に示したように、非処理材と同様に、前工程の残留
応力が消滅するとともに、内部加圧によって付加した引
張応力３がかなり回復する０次に、同図（ｄ）に示した
ように冷却後において、および同図（ｅ）に示したした
ように内圧除去後においては、圧縮応力２が発生する。

すなわち、焼きなまし以後の工程においては、引張応力
３が小さくなるとともに、圧縮応力２が大きくなって所
期の核燃料被覆管ｌが形成される。

［発明の効果］ この発明の核燃料波ｗｌ管１は、以下のような効果を有
する。

（１）　　この核燃料被覆管ｌは初期圧縮応力を有する
ので、核燃料ペレットと核燃料被覆管との機械的相互作
用や燃料棒の内圧増加による引張応力が核燃料被覆管に
加わったとしても、この引張応力が、前記圧縮応力によ
り相殺、緩和されて、同核弼管の内面でのクラックの発
生を防止することができる。従って、従来の核燃料被覆
管のように、その内面にジルコニウム金属のバリヤーを
施したりして核分裂生成物へのバリヤーを形成する必要
がない、このため、前記バリヤーの厚みの管理が不要と
なり、製造工程の煩雑化および製造コストの増加を招く
ことのない核燃料被覆管を提供することができる。

（２）　　前記（１）に記載のように、核分裂生成物に
対するバリヤーの形成が不要になり、その厚みの管理も
不要になるため、従来の核燃料被覆管のように面倒な厚
み測定をする必要がない、従って、品質特性を容易に確
認することのできる核燃料被覆管を提供することができ
る。

（３）　　耐応力腐食性が向上するため、核燃料ペレッ
トと核燃料被覆管との機械的相互作用に対し、寿命の長
い核燃料被覆管を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の核燃料被覆管を示す説明図、第２図
は同被覆管の応力付与処理中の直径変化を示すグラフ、
第３図は同被覆管と従来の被覆管とのクリープ曲線を比
較して示すグラフ、第４図（ａ）は従来の核燃料被覆管
の焼きなまし前における同被覆管断面の応力の状態を示
す説明図、同図（ｂ）は同じく焼きなまし中の説明図、
同図（Ｃ）は同じく焼きなまし後の説明図、第５図（ａ
）は本発明の核燃料被覆管に内圧を付加した状態におけ
る同被覆管断面の応力の状態を示す説明図、同図（ｂ）
は同じく昇温後の説明図、同図（Ｃ）は同じく焼きなま
し中の説明図、同図（ｄ）は同じく冷却後であって内圧
除去前の説明図、同図（ｅ）は同じく内圧除去後の説明
図、第６図は従来の核燃料被覆管におけるヨウ素環境下
での円周方向の引張応力と破損時間との関係の一例を示
す説明図、第７図は本発明の核燃料被覆管の製造工程の
一例を示す工程図、第８図は従来の核燃料被覆管の製造
工程の一例を示す工程図である。 １−・−核燃料被覆管、２・・・圧縮応力、３Φ・・引
張応力。 第１図 第２図 ＯＩ　　　　２　　３ 時閉（ｈ） 第３図 第４図 （ａ）　　　　　　　（ｂ）　　　　　　　（ｃ）第５
図 （ａ）　　　（ｂ）　　　（ｃ）　　　　（ｄ）　　　
　（ｅ）第７図 第８図 手続補正書 昭和６２年１０月５日 ＩＶ（和６１年特許願第１６９２８７号２　発明の名称 ３　補正をする者 負性との関係　　特許出願人 ４　代理人 住所　　　　　東京都新宿区西新宿８丁目９番５号セン
トラル西新宿３階 電話０３−３６１−２７３８ 氏名　　　　　弁理士（８７５９）福村直樹５　補正命
令の日付　　なし：自発 ６　補正により増加する発明の数　　　０″°”°″″
　““＜ｒｚ＞　　　７小８　補正の内容　　　　別紙
のとおり−ＬＵ２．−　　。 明　　　　細　　　　書 １、発明の名称 核燃料被覆管 ２、特許請求の範囲 （１）　　その内部に核燃料を収納して原子炉燃料棒を
構成する核燃料被覆管において、その軸心に直交する面
内で　の　−か　　　に　る　べての＋１之　　におい
て周方向に沿った圧縮応力を形成させたことを特徴とす
る核燃料被覆管。 ３、発明の詳細な説明 ［産業上の利用分野］ この発明は、核燃料被Ｓ管の改良に関し、さらに詳しく
は、ベレットと被覆管との相互作用による応力腐食割れ
（Ｐｃｔ／５ＣＣ）および原子炉燃料棒の高燃焼度時に
おけるベレット−被覆管ギャップの際限のない拡大（以
下、リフト・オフと言う、）を防止した核燃料被覆管に
関するものである。 ［従来の技術］ 一般に、ジルコニウム合金により形成された軽水炉用の
核燃料被覆管は、その内部に収納する核燃料ベレットと
被覆管との機械的相互作用により被覆管内面に引張応力
か発生する。この引張応力が発生した場所に、たとえば
ヨウ素等の核分裂生成物か作用すると、該被覆管に応力
腐食割れが生じ、次第に成長し、やがて燃料棒か破損す
る。 このような核燃料ベレットと核燃料被覆管との機械的相
互作用による燃料線温の破損を防止するために、従来の
被覆管には、その内面にジルコニウム金属のバリヤーを
施すなどの改良が加えられた。また、燃料棒の前記破損
を防止するために、燃料ベレ・ントにつき、ソフトベレ
ットの形成、粒状燃料の形成、耐熱衝撃ベレットの形成
などの工夫もなされている。 ［発明が解決しようとする問題点］ 被覆管内面に前記バリヤーを形成することについては、
以下のような問題点がある。 （１）　　ジルコニウムバリヤーの厚みが、薄過ぎると
バリヤーやバッファーとしての所期の効果が得られず、
また、所定の全厚に対してジルコニウムバリヤーの占め
る厚みが大き過ぎると被覆管全体の強度が低下するため
、被覆管の製造におけるバリヤーの厚みの管理か必要に
なって製造工程か煩雑になるとともに、製造コストが増
加する。 （２）　　バリヤーの厚みを管理するために、被慎管基
体とジルコニウムバリヤーの厚みを測定しなければなら
ないが、その測定が困難なばかりか。 同バリヤーと前記基体との物理的性質が似ているため、
正確な測定が困難である。 さらにまた、前記問題点を解消し得たとしても、このよ
うな措置を講するために、燃料棒を製造する工程、製造
コストの増大が生じる。 （３）　　ジルコニウムバリヤーは、そのバッファー効
果により、ＰＣＩのような局所的な応力を緩和すること
ができるが１強度が低下するので、燃料棒内圧増加によ
るリフト・オフのような周方向全域にわたる引張応力に
対しては不利である。 ［前記問題点を解決するための手段］ この発明の目的は、前記バリヤーの形成を不要にするこ
とで前記問題点を解消し、コスト増を招かず、且つ、品
質特性の確認が容易な核燃料被覆管を提供することにあ
る。 すなわち、この発明の概要は、第１図に示すように、そ
の内部に核燃料を収納して原子炉燃料棒を構成する核燃
料被覆管ｌにおいて、その軸心に直交する面内で管の内
面から外面に至るすべての径方向位置において周方向に
沿った圧縮応力２を形成させたことを特徴とする核燃料
被覆管である。 前記核燃料被覆管ｌを形成する材料としては、同被覆管
ｌに前記圧縮応力２を形成させることができる材料であ
れば特に制限は無いが、通常、ジルコニウム合金、ステ
ンレス鋼、マグノックス、好ましくはジルコニウム合金
を使用する。このジルコニウム合金を具体的に例示する
と、ジルカロイ−１、ジルカロイ−２，ジルカロイ−３
、ジルカロイ−４、Ｚｒ−２，５ＸＮｂ合金、オーゼナ
イト等を挙げることができる。また、前記ステンレス鋼
としては、たとえば、オーステナイト系ステンレス鋼、
オーステナイト・フェライト系ステンレス鋼、フェライ
ト系ステンレス鋼、マルテンサイト系ステンレス鋼、析
出硬化系ステンレス鋼等を挙げることかてきる。さらに
、前記マグノックスとしては、たとえばマグノックスＡ
Ｌ８０、マグノックスＺＲ５５、マグノックスＭＮ７０
、マグノックスＣ等を挙げることかできる。 前記圧縮応力２の大きさは、前記核燃料被覆管１の内部
に核燃料ベレットを収納して核燃料棒を構成した場合に
、同被覆管ｌと同ベレットとの相互作用によって生じる
前記ＰＣＩ／ＳＣＣによる核燃料棒のＳＣＣ破損を防止
するのに十分な大きさを、適宜に設定すればよい。 すなわち、前記圧縮応力２の大きさは、同応力２の付与
方法に応じて、温度、付与応力の大きさ１時間などの条
件を変えることにより、適宜に設定可能である。 前記核燃料被覆管ｌへの前記圧縮応力２の形成方法とし
ては、たとえば、ショットピーニングかあるがこれだと
内面近傍しか形成できない、そこで本願では第８図に示
した従来の被覆管製造工程において、最終真空焼きなま
し工程の直前に同被覆管ｌを内部加圧し、内部加圧状態
て最終真空焼きなましを行ない、冷却後に該内圧を除去
することにより、その周方向に圧縮残留応力２を有する
核燃料被覆管ｌとする。 上記内部加圧は、たとえば核燃料被覆管ｌの内部に不活
性ガスを加圧封入して行なえばよい、この不活性ガスと
しては、ヘリウムガス、アルゴンガス等の島ガスや窒素
ガス等を挙げることができる。また、該内圧の除去は、
たとえば前記不活性ガスを除去することにより行なえば
よい。 この場合の製造工程の一例を第７図に示す、また、前記
圧縮応力２の前記核燃料被覆管ｌへの形成方法としては
、上記の方法以外であってもよく、たとえば、その場合
には同被覆管ｌ−の製造装置か煩雑化するかもしれない
が、前記内部加圧に代えて同被覆管ｌの外部を減圧し、
前記圧縮応力２を形成することも可能である。 ここで、前記圧縮応力２の大きさにつき、その具体例を
第６図に示す、同図は従来より市販のジルカロイ−４応
力除去焼鈍材（Ｚｒ−４，ＳＲ材）を用いて形成した前
記核燃料被覆管ｌの炉外ＳＣＣ試験データである。この
場合、試験条件としては、温度３５０〜４００℃、ヨウ
；Ｊ量０．０５〜５Ｂ／ｃｒｎ’て試験を行なった。 第６図により、核燃料被覆管の円周方向に沿った引張応
力がヱにｇ／■ゴ小さいと、同被覆管のＳＣＣ破損寿命
が約１０倍に延びることがわかる。ここて、前記引張応
力は原子炉運転中に同被覆管と核燃料ベレットとの機械
的相互作用や燃料棒内圧の増加により生じる応力である
。 すなわち、この発明の核燃料被覆管１は前記引張応力に
対抗する圧縮応力２を同被覆管１に予め残留形成させ、
同応力２により前記引張応力を相殺または緩和して同被
覆管１のＰｃｔ／ＳＣＣ破損やリフト・オフによるベレ
ット−被覆管間のギャップの拡大を防止するものである
。 ［実施例］ この発明の実施例につき、図面を参照して説明する。 核燃料被覆管ｌとして、直径９．５ｍｍ、長さ約１５０
ｍｍのジルカロイ−４製被覆管を用いた。この核燃料被
覆管ｌの内部にアルゴンガスな加圧封入し、約７　Ｋｇ
／■ゴの周方向引張応力（σθ）を形成させ、５００℃
で３時間保持した。このときの核燃料被覆管１の直径変
化を第２図に示す０図中、破線Ａは昇圧及び昇温による
直径変化を示し、破ｉＢ及びＣは、それぞれ温度の低下
及び内圧の除去による直径変化を示す。 次に、第３図に前記圧縮応力２を有する核燃料被覆管ｌ
（以下、処理材という、）と従来の核燃料被覆管（以下
、非処理材という、）とにつき、円周方向引張応力ｃｒ
　Ｏ＝　３５Ｋｇ／ｕｎｉ’、温度３６０℃の条件下に
おける内圧クリープ特性を比較して示す、ここで、処理
材、非処理材とも、その材料として、ジルカロイ−４を
使用した。 第３図により、昇温昇圧時における直径変化は、処理材
の方か非処理材よりも、約０．０７％小さいことか判明
した（第３図破線部）、この差から処理材に予め残留し
ていた前記圧縮応力２の大きさは１弾性計算により約５
　Ｋｇ／ｓｒｎ’と推定された。 また、第３図に示した処理材の初期クリープ曲線（同図
、実線部）とから、前記圧縮応力２の差を推定するため
公開のクリープ式（原子カ安全研究金錫「ジルカロイ被
覆管の非弾性特性の研究（■）」昭和６１年２月発行参
照）を適合させた結果、処理材のクリープ曲線は非処理
材のクリープ曲線よりも円周方向の引張応力値が３〜４
Ｋｇ／ｍゴ程度低い場合のクリープ曲線に相当した。 すなわち１本実施例においては、核燃料被覆管ｌが３〜
５にｇ／ａｍ″程度の圧縮応力２を有することになり、
従って、該応力２の大きさだけ、該被覆管ｌに生じる引
張応力が相殺または緩和される。 第４図、ｉｓ図に示したのは、それぞれ非処理材、処理
材の断面における圧縮応力２の状態モデルである。ここ
で、それぞれの矢印の長さは該応力の大きさを示し、そ
れぞれの矢印の向きは該応力の向きを示す。 すなわち、非処理材では、第４図（ａ）に示したように
、焼きなまし前には前工程の圧延などによって大小さま
ざまな圧縮または引張の応力が残留し、高温で焼きなま
し中には同図（ｂ）に示したように前記残留応力が消滅
し、同図（ｃ）に示したように冷却後も基本的には残留
応力が存在しないが、冷却速度（又は管径の収縮速度）
により、わずかな応力が発生し、内面に圧縮応力２．外
面に引張応力３が残留し得る。 一方、処理材では、第５図（ａ）に示したように、焼き
なまし前の内部加圧により核燃料被覆管ｌの円周方向に
引張応力３が生じる。その後、昇温時の内圧増加により
、同図（ｂ）に示したように核燃料被覆管ｌの円周方向
にざらに引張応力３が増す、焼きなまし中には、同図（
ｃ）に示したように、非処理材と同様に、前工程の残留
応力が消滅するとともに、内部加圧によって付加した引
張応力３がかなり回復する０次に、同図（ｄ）に示した
ように冷却後において、および同図（ｅ）に示したした
ように内圧除去後においては、圧縮応力２が発生する。 すなわち、焼きなまし以後の工程においては、引張応力
３か小さくなるとともに、圧縮応力２か大きくなって所
期の核燃料被覆管ｌか形成される。 ［発明の効果］ この発明の核燃料被覆管ｌは、以下のような効果を有す
る。 （１）　　この核燃料被覆管ｌは初期圧縮応力を有する
ので、核燃料ベレットと核燃料被覆管との機械的相互作
用や燃料棒の内圧増加による引張応力が核燃料被覆管に
加わったとしても、この引張応力が、前記圧縮応力によ
り相殺、緩和されて、同被覆管の内面でのクラックの発
生を防止することができる。従って、従来の核燃料被覆
管のように、その内面にジルコニウム金属のバリヤーを
施したりして核分裂生成物へのバリヤーを形成する必要
がない、このため、前記バリヤーのＮみの管理が不要と
なり、製造工程の煩雑化および製造コストの増加を招く
ことのない核燃料被覆管を提供することができる。 （２）　　前記（１）に記載のように、核分裂生成物に
対するバリヤーの形成が不要になり、その厚みの管理も
不要になるため、従来の核燃料被覆管のように面倒な厚
み測定をする必要がない、従って１品質特性を容易に確
認することのできる核燃料被覆管を提供することができ
る。 （３）　　耐応力腐食性が向上するため、核燃料ベレッ
トと核燃料被覆管との機械的相互作用に対し、寿命の長
い核燃料被覆管を提供することができる。 ４、図面の簡単な説明 第１図は、本発明の核燃料被覆管を示す説明図、１ｌｆ
５２図は同被覆管の応力付与処理中の直径変化を示すグ
ラフ、第３図は同被覆管と従来の被覆管とのクリープ曲
線を比較して示すグラフ、第４図（ａ）は従来の核燃料
被覆管の焼きなまし前における同被覆管断面の応力の状
態を示す説明図、同図（ｂ）は同じく焼きなまし中の説
明図、同図（ｃ）は同じく焼きなまし後の説明図、第５
図（ａ）は本発明の核燃料被覆管に内圧を付加した状態
における同被覆管断面の応力の状態を示す説明図、同図
（ｂ）は同じく昇温後の説明図、同図（ｃ）は同じく　
　゛焼きなまし中の説明図、同図（ｄ）は同じく冷却後
であって内圧除去部の説明図、同図（ｅ）は同じく内圧
除去後の説明図、第６図は従来の核燃料被覆管における
ヨウ素環境下での円周方向の引張応力と破損時間との関
係の一例を示す説明図、第７図は本発明の核燃料被ｍ＃
Ｉ？の製造工程の一例を示す工程図、第８図は従来の核
燃料被覆管の製造工程の一例を示す工程図である。 １・・・核燃料被覆管、２・・・圧縮応力、３・・・引
張応力。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）その内部に核燃料を収納して原子炉燃料棒を構成
   する核燃料被覆管において、その軸心に直交する面内で
   周方向に沿った圧縮応力を形成させたことを特徴とする
   核燃料被覆管。