KR100835830B1 - β-니오븀 석출물의 분포 제어를 통한 내식성이 우수한지르코늄 합금 핵연료피복관의 제조방법 - Google Patents
β-니오븀 석출물의 분포 제어를 통한 내식성이 우수한지르코늄 합금 핵연료피복관의 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR100835830B1 KR100835830B1 KR1020070003261A KR20070003261A KR100835830B1 KR 100835830 B1 KR100835830 B1 KR 100835830B1 KR 1020070003261 A KR1020070003261 A KR 1020070003261A KR 20070003261 A KR20070003261 A KR 20070003261A KR 100835830 B1 KR100835830 B1 KR 100835830B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- heat treatment
- zirconium alloy
- zirconium
- fuel cladding
- niobium
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C21/00—Apparatus or processes specially adapted to the manufacture of reactors or parts thereof
- G21C21/02—Manufacture of fuel elements or breeder elements contained in non-active casings
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/16—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of other metals or alloys based thereon
- C22F1/18—High-melting or refractory metals or alloys based thereon
- C22F1/186—High-melting or refractory metals or alloys based thereon of zirconium or alloys based thereon
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
- G21C3/02—Fuel elements
- G21C3/04—Constructional details
- G21C3/06—Casings; Jackets
- G21C3/07—Casings; Jackets characterised by their material, e.g. alloys
-
- 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
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Abstract
Description
구분 | 니오븀 (중량%) | 철 (중량%) | 산소 (중량%) | 규소 (중량%) | 주석 (중량%) | 크롬 (중량%) | 지르코늄 |
실시예1 | 1.05 | 0.02 | 0.11 | 0.011 | - | - | 잔부 |
실시예2 | 1.05 | 0.015 | 0.13 | 0.008 | - | - | 잔부 |
실시예3 | 1.5 | 0.02 | 0.13 | 0.011 | - | - | 잔부 |
실시예4 | 1.5 | 0.015 | 0.13 | 0.012 | - | - | 잔부 |
실시예5 | 2.5 | 0.02 | 0.12 | 0.011 | - | - | 잔부 |
실시예6 | 2.5 | 0.015 | 0.11 | 0.011 | - | - | 잔부 |
실시예7 | 4.8 | 0.02 | 0.12 | 0.009 | - | - | 잔부 |
실시예8 | 4.8 | 0.015 | 0.11 | 0.009 | - | - | 잔부 |
비교예1 | 1.05 | 0.05 | 0.12 | 0.01 | - | - | 잔부 |
비교예2 | 1.5 | 0.08 | 0.12 | 0.009 | - | - | 잔부 |
비교예3 | 2.5 | 0.025 | 0.14 | 0.01 | - | - | 잔부 |
비교예4 | 4.8 | 0.03 | 0.12 | 0.01 | - | - | 잔부 |
비교예5 | - | 0.25 | 0.12 | 0.009 | 1.35 | 0.1 | 잔부 |
비교예6 | 1.01 | 0.12 | 0.13 | 0.01 | 0.98 | - | 잔부 |
구분 | 석출물의 종류 | 석출물의 크기(nm) |
실시예1 | β-Nb | 50 |
실시예2 | β-Nb | 50 |
실시예3 | β-Nb | 45 |
실시예4 | β-Nb | 50 |
실시예5 | β-Nb | 45 |
실시예6 | β-Nb | 50 |
실시예7 | β-Nb | 45 |
실시예8 | β-Nb | 50 |
비교예1 | β-Nb, Zr(Nb,Fe)2, (Zr,Nb)4Fe2 | 70 |
비교예2 | β-Nb, Zr(Nb,Fe)2, (Zr,Nb)4Fe2 | 80 |
비교예3 | β-Nb, Zr(Nb,Fe)2, (Zr,Nb)4Fe2 | 80 |
비교예4 | β-Nb, Zr(Nb,Fe)2, (Zr,Nb)4Fe2 | 80 |
비교예5 | Zr(Fe,Cr)2 | 150 |
비교예6 | β-Nb, Zr(Nb,Fe)2, (Zr,Nb)4Fe2 | 90 |
구분 | 무게증가량 (mg/dm2) |
실시예1 | 51 |
실시예2 | 48 |
실시예3 | 50 |
실시예4 | 49 |
실시예5 | 53 |
실시예6 | 51 |
실시예7 | 56 |
실시예8 | 55 |
비교예1 | 75 |
비교예2 | 78 |
비교예3 | 81 |
비교예4 | 83 |
비교예5 | 90 |
비교예6 | 74 |
Claims (19)
- 니오븀 1~5 중량%; 철 0.01~0.02 중량%; 산소 0.1~0.14 중량%; 규소 0.008~0.012 중량%; 및 지르코늄 잔부를 포함하여 이루어지는 지르코늄 합금 핵연료피복관의 제조방법에 있어서,상기 지르코늄 합금 조성 원소의 혼합물을 용해하여 주괴를 제조하는 단계(단계 1);상기 단계 1에서 제조된 주괴를 β상 영역에서 단조하는 단계(단계 2);상기 단계 2에서 단조된 주괴를 β상 영역에서 용체화 열처리를 수행한 후 급냉시키는 1차 β-소입 단계(단계 3);상기 단계 3에서 냉각된 주괴를 압출하는 열간가공 단계(단계 4);상기 단계 4에서 압출된 압출체를 최초 열처리를 수행하는 단계(단계 5);상기 단계 5에서 열처리된 압출체를 냉간가공 및 중간 열처리를 수회 반복 수행하여 지르코늄 합금 핵연료피복관을 제조하는 단계(단계 6);상기 단계 6에서 제조된 지르코늄 합금 핵연료피복관을 β상 영역에서 용체화 열처리를 수행한 후 급냉시키는 2차 β-소입 단계(단계 7); 및상기 단계 7에서 β-소입된 지르코늄 합금 핵연료 피복관을 최종 열처리를 수행하는 단계(단계 8)를 포함하여 이루어지는 지르코늄 합금 핵연료피복관의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 단계 1의 주괴는 진공 아크용해 방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 지르코늄 합금 핵연료피복관의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 단계 2의 단조 온도는 1000~1200 ℃에서 수행되는 것을 특징으로 하는 지르코늄 합금 핵연료피복관의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 단계 3의 용체화 열처리는 1000~1200 ℃에서 30~90분 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 지르코늄 합금 핵연료피복관의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 단계 3의 용체화 열처리는 1050~1100 ℃에서 50~70분 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 지르코늄 합금 핵연료피복관의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 단계 3의 급냉은 β상 영역에서 300~400 ℃의 온도까지 300~400 ℃/s의 냉각속도로 냉각하는 것을 특징으로 하는 지르코늄 합금 핵연료피복관의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 단계 4의 압출은 600~640 ℃에서 수행되는 것을 특징으로 하는 지르코늄 합금 핵연료피복관의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 단계 5의 최초 열처리는 570~610 ℃에서 2~4시간 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 지르코늄 합금 핵연료피복관의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 단계 5의 최초 열처리는 575~685 ℃에서 2.5~3.5시간 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 지르코늄 합금 핵연료피복관의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 단계 6의 냉간가공 및 중간열처리는 상기 단계 5에서 열처리된 압출체를 2~5회 냉간가공하고, 상기 냉간가공 사이에 1~4회의 중간열처리를 수행함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 지르코늄 합금 핵연료피복관의 제조방법.
- 제10항에 있어서, 상기 중간열처리는 570~610 ℃에서 3~10시간 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 지르코늄 합금 핵연료피복관의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 단계 7의 용체화 열처리는 1000~1200 ℃에서 30~90분 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 지르코늄 합금 핵연료피복관의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 단계 7의 용체화 열처리는 1050~1100 ℃에서 50~70분 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 지르코늄 합금 핵연료피복관의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 단계 7의 급냉은 β상 영역에서 300~400 ℃의 온도까지 300~400 ℃/s의 냉각속도로 냉각하는 것을 특징으로 하는 지르코늄 합금 핵연료피복관의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 단계 7의 2차 β-소입에 의해 마르텐사이트 조직 또는 위드만슈테텐 조직이 형성되는 것을 특징으로 하는 지르코늄 합금 핵연료피복관의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 단계 8의 최종 열처리는 470 ~ 580 ℃에서 1~100시간 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 지르코늄 합금 핵연료피복관의 제조방법.
- 제16항에 있어서, 상기 최종 열처리에 의해 지르코늄 합금 핵연료피복관의 α-지르코늄 기지금속 내의 니오븀 평형농도가 0.3~0.6 중량%로 되고, β-니오븀을 포함하는 석출물이 석출되는 것을 특징으로 하는 지르코늄 합금 핵연료피복관의 제조방법.
- 제17항에 있어서, 상기 석출물은 β-니오븀만으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 지르코늄 합금 핵연료피복관의 제조방법.
- 제18항에 있어서, 상기 β-니오븀의 평균입자 크기는 50 nm 이하인 것을 특징으로 하는 지르코늄 합금 핵연료피복관의 제조방법.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020070003261A KR100835830B1 (ko) | 2007-01-11 | 2007-01-11 | β-니오븀 석출물의 분포 제어를 통한 내식성이 우수한지르코늄 합금 핵연료피복관의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020070003261A KR100835830B1 (ko) | 2007-01-11 | 2007-01-11 | β-니오븀 석출물의 분포 제어를 통한 내식성이 우수한지르코늄 합금 핵연료피복관의 제조방법 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR100835830B1 true KR100835830B1 (ko) | 2008-06-05 |
Family
ID=39770302
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020070003261A KR100835830B1 (ko) | 2007-01-11 | 2007-01-11 | β-니오븀 석출물의 분포 제어를 통한 내식성이 우수한지르코늄 합금 핵연료피복관의 제조방법 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR100835830B1 (ko) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103350173A (zh) * | 2013-06-24 | 2013-10-16 | 钢铁研究总院 | 一种奥氏体不锈钢异形整体大锻件的生产方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4649023A (en) * | 1985-01-22 | 1987-03-10 | Westinghouse Electric Corp. | Process for fabricating a zirconium-niobium alloy and articles resulting therefrom |
US5838753A (en) * | 1997-08-01 | 1998-11-17 | Siemens Power Corporation | Method of manufacturing zirconium niobium tin alloys for nuclear fuel rods and structural parts for high burnup |
EP0908897A2 (en) * | 1997-08-28 | 1999-04-14 | Siemens Power Corporation | Zirconium tin iron alloys for nuclear fuel rods and structural parts for high burnup |
JP2001208879A (ja) * | 2000-01-25 | 2001-08-03 | Nuclear Fuel Ind Ltd | 燃料集合体部材の製造法 |
WO2001061062A1 (en) * | 2000-02-18 | 2001-08-23 | Westinghouse Electric Company Llc | Zirconium niobium-tin alloy for use in nuclear reactors and method of its manufacture |
-
2007
- 2007-01-11 KR KR1020070003261A patent/KR100835830B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4649023A (en) * | 1985-01-22 | 1987-03-10 | Westinghouse Electric Corp. | Process for fabricating a zirconium-niobium alloy and articles resulting therefrom |
US5838753A (en) * | 1997-08-01 | 1998-11-17 | Siemens Power Corporation | Method of manufacturing zirconium niobium tin alloys for nuclear fuel rods and structural parts for high burnup |
EP0908897A2 (en) * | 1997-08-28 | 1999-04-14 | Siemens Power Corporation | Zirconium tin iron alloys for nuclear fuel rods and structural parts for high burnup |
JP2001208879A (ja) * | 2000-01-25 | 2001-08-03 | Nuclear Fuel Ind Ltd | 燃料集合体部材の製造法 |
WO2001061062A1 (en) * | 2000-02-18 | 2001-08-23 | Westinghouse Electric Company Llc | Zirconium niobium-tin alloy for use in nuclear reactors and method of its manufacture |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103350173A (zh) * | 2013-06-24 | 2013-10-16 | 钢铁研究总院 | 一种奥氏体不锈钢异形整体大锻件的生产方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100831578B1 (ko) | 원자력용 우수한 내식성을 갖는 지르코늄 합금 조성물 및이의 제조방법 | |
KR20080074568A (ko) | 우수한 내식성을 갖는 고농도 철 함유 지르코늄 합금조성물 및 이의 제조방법 | |
KR100945021B1 (ko) | 보호성 산화막을 형성하는 핵연료피복관용 지르코늄 합금조성물, 이를 이용하여 제조한 지르코늄 합금 핵연료피복관및 이의 제조방법 | |
US9099205B2 (en) | Zirconium alloys for a nuclear fuel cladding having a superior oxidation resistance in a reactor accident condition, zirconium alloy nuclear fuel claddings prepared by using thereof and methods of preparing the same | |
KR101378066B1 (ko) | 합금원소의 첨가량을 낮추어 부식저항성을 향상시킨 핵연료 피복관용 지르코늄 합금 조성물 및 이를 이용한 지르코늄 합금 핵연료 피복관의 제조방법 | |
KR101604103B1 (ko) | 우수한 부식저항성을 갖는 핵연료 피복관용 지르코늄 합금 및 그 제조방법 | |
KR100999387B1 (ko) | 다양한 산소화합물 및 석출상의 제어를 통한 우수한내식성을 갖는 지르코늄 합금 조성물 및 이의 제조방법 | |
KR100960894B1 (ko) | 우수한 수소취화 저항성을 갖는 지르코늄 합금 조성물 및이의 제조방법 | |
EP3241920B1 (en) | Method for manufacturing nuclear fuel zirconium part by using multi-stage hot-rolling | |
KR101058872B1 (ko) | 우수한 내식성 및 크립저항성을 갖는 고농도 몰리브덴 함유지르코늄 합금 조성물, 이의 제조방법 및 이의 용도 | |
KR101265261B1 (ko) | 우수한 내식성 및 고강도를 가지는 지르코늄합금의 제조방법 | |
KR100835830B1 (ko) | β-니오븀 석출물의 분포 제어를 통한 내식성이 우수한지르코늄 합금 핵연료피복관의 제조방법 | |
US9111650B2 (en) | Zirconium alloys for a nuclear fuel cladding having a superior oxidation resistance in a severe reactor operation condition and methods of preparing a zirconium alloy nuclear cladding by using thereof | |
KR20080065749A (ko) | 냉각수 및 수증기 부식 저항성이 우수한 지르코늄 합금조성물 | |
KR20140118949A (ko) | 가혹한 원자로 가동조건에서 내산화성이 우수한 핵연료피복관용 지르코늄 합금 조성물 및 이를 이용한 지르코늄 합금 핵연료 피복관의 제조방법 | |
KR20130098622A (ko) | 고온 가압수 및 수증기 부식환경에서 우수한 내식성을 보유한 핵연료피복관용 지르코늄 합금 조성물 및 이를 이용한 지르코늄 합금 핵연료 피복관의 제조방법 | |
KR20140120290A (ko) | 사고조건 하의 원자로 내에서 우수한 내산화성을 나타내는 핵연료 피복관용 지르코늄 합금 조성물, 이를 이용하여 제조한 지르코늄 합금 핵연료 피복관 및 이의 제조방법 | |
KR100916642B1 (ko) | 우수한 내식성을 갖는 고농도 철 함유 지르코늄 합금 조성물 및 이의 제조방법 | |
KR100916652B1 (ko) | 우수한 내식성을 갖는 고농도 철 함유 지르코늄 합금 조성물 및 이의 제조방법 | |
KR102049430B1 (ko) | 핵연료피복관 및 그의 제조 방법 | |
KR101088111B1 (ko) | 부식저항성과 크립저항성이 우수한 지르코늄 합금 조성물 | |
KR20090079866A (ko) | 냉각수 및 수증기 부식 저항성이 우수한 지르코늄 합금 조성물 | |
KR20080097380A (ko) | 냉각수 및 수증기 부식 저항성이 우수한 지르코늄 합금 조성물 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130327 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140513 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150508 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160516 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170524 Year of fee payment: 10 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180517 Year of fee payment: 11 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190516 Year of fee payment: 12 |