KR101525242B1 - 마모-억제 코팅된 연료 봉 - Google Patents

마모-억제 코팅된 연료 봉 Download PDF

Info

Publication number
KR101525242B1
KR101525242B1 KR1020080070228A KR20080070228A KR101525242B1 KR 101525242 B1 KR101525242 B1 KR 101525242B1 KR 1020080070228 A KR1020080070228 A KR 1020080070228A KR 20080070228 A KR20080070228 A KR 20080070228A KR 101525242 B1 KR101525242 B1 KR 101525242B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
coating
powder material
fuel
metal
wear
Prior art date
Application number
KR1020080070228A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20090009752A (ko
Inventor
데니스 마이클 그레이
데이빗 윌리엄 화이트
피터 루이스 안드레센
영 진 김
양-피 린
토드 찰스 커티스
찰스 비티 패터슨
Original Assignee
제너럴 일렉트릭 캄파니
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 제너럴 일렉트릭 캄파니 filed Critical 제너럴 일렉트릭 캄파니
Publication of KR20090009752A publication Critical patent/KR20090009752A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101525242B1 publication Critical patent/KR101525242B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
    • C23C4/06—Metallic material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
    • C23C4/06—Metallic material
    • C23C4/073—Metallic material containing MCrAl or MCrAlY alloys, where M is nickel, cobalt or iron, with or without non-metal elements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
    • C23C4/06—Metallic material
    • C23C4/08—Metallic material containing only metal elements
    • 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
    • G21C3/30—Assemblies of a number of fuel elements in the form of a rigid unit
    • G21C3/32—Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements
    • G21C3/324—Coats or envelopes for the bundles
    • 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

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)

Abstract

본 발명의 연료 봉(16)은 마모-억제 코팅(26)된 피복 관(22)을 포함한다. 하나의 실시양태에서, 상기 코팅(26)은, 열 분무 공정을 사용하여 상기 피복 관(22)의 외부 표면상에 적용되는 금속 분말 물질(28)로 구성된다. 다른 실시태양에서, 상기 코팅(26)은 금속 분말 물질(30), 및 상기 금속 분말 물질(30)과 동시에 적용되어 피복 관(22)을 코팅하는 세라믹 분말 물질 또는 금속 산화물 경질 상 분말 물질(32)로 구성되는 복합재이다. 상기 코팅(26)은, 잔해물(debris)이 상기 연료 봉(16)을 부식시키기 쉬운 연료 봉(16)의 선택적 영역에 적용될 수 있다.

Description

마모-억제 코팅된 연료 봉{FUEL ROD WITH WEAR-INHIBITING COATING}
본 발명은 일반적으로 원자로용 연료 요소에 관한 것이며, 더욱 특히는, 측면 브레이싱(bracing) 및 이격(spacing)을 제공하고 상기 연료 요소를 고정된 위치에 유지하기 위해, 일반적으로 상기 연료 요소의 길이를 따라 소정의 거리에 배치된 브레이스(brace), 스페이서(spacer) 또는 지지 격자체에 관한 것이다.
비등수형 원자로(boiling water nuclear reactor, BWR)는 오랜 기간 동안 가동된다. 이들의 초기 건설에서 시작하여 이들의 운행 기간 동안, 상기 원자로는 폐쇄 순환 중성자 감속제(moderator) 시스템에 잔해물을 축적시킨다. 열을 발생시키는 연료 봉을 갖는 코어(core) 영역을 포함하는 연료 다발에 상기 잔해물이 유입되면, 상기 잔해물은 가동상 위험 요소가 될 수 있다. 이러한 문제를 이해하기 위해서, 원자로의 제작이 상기 코어 영역에 잔해물이 축적되는 것과 관련이 있기 때문에, 먼저 이에 대한 개요를 제시하는 것이 필요하다. 그 다음, 연료 다발 제작이 개시된다. 연료 다발 내의 압력 강하 영역을 실질적으로 변하지 않는 상태로 유지하는 것이 필요하다는 것이 강조될 것이다. 그 다음, 연료 다발의 연료 봉 영역에 잔해물이 유입됨에 따른 영향이 요약될 것이다.
비등수형 원자로 제작은 잔해물에 동반된 문제를 이해하기 위한 목적으로 하기와 같이 간단히 요약될 수 있다. 상기 원자로는 대형의 중심 코어를 구비한다. 액체 물 냉각제/중성자 감속제 흐름이 기부로부터 상기 코어로 유입되고, 상부로부터 물/스팀 혼합물로서 상기 코어에서 배출된다.
상기 코어는 많은 병립형 연료 다발을 포함한다. 물은, 상기 코어의 아래에 위치한 고압 플레넘(plenum)으로부터 연료 다발 지지체 주조물을 통해 각각의 연료 다발로 유입된다. 물은 분배된 흐름으로서 각각의 연료 다발을 통과하고, 가열되어 스팀을 생성하고, 2개의 상인 물/스팀 혼합물로서 상기 코어의 상부 영역에서 배출되며, 에너지 생산을 위해 상기 스팀이 상기 혼합물로부터 추출된다.
코어를 통한 물의 순환에 있어서는 상기 코어 지지체 주조물 및 연료 다발이 압력 손실의 근원(source)이다. 이러한 압력 손실은 원자로 코어의 각각의 연료 다발을 가로지르는 흐름의 실질적으로 균일한 분배를 보장한다. 750개 정도로 많은 각각의 연료 다발이 원자로 코어 내에 존재한다는 것을 기억하면, 흐름 분배의 균일성을 보장하는 것이 중요하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 상기 연료 다발 내의 압력 강하를 방해하는 것은 상기 원자로 코어의 연료 다발 내의 냉각제/중성자 감속제의 전체 분배에 영향을 미칠 수 있다.
지금까지 비등수형 원자로의 제작을 적절히 설명하였으며, 이제 상기 원자로의 연료 다발의 제작에 대해 설명한다.
비등수형 원자로용 연료 다발은 하부의 타이 플레이트 조립체를 지지하는 연료 봉을 포함하고, 여기서 하부의 타이 플레이트는 주조된 구조(cast structure)이다. 상기 하부의 타이 플레이트 조립체는, 이것의 가장 하부에서 아래쪽으로 돌출되고 주입 노즐을 피복하는 베일(bail)을 포함한다. 상기 주입 노즐은, 하부 타이 플레이트 내에서 증가되는 유량에 대한 입구를 포함한다. 상기 유량의 상부의 말단에는 봉 지지 그리드(grid)가 배치된다. 상기 지지 그리드와 상기 노즐 사이에서 유량이 한정된다.
상기 봉 지지 그리드는 두 가지 목적을 갖는다. 첫째로, 상기 봉 지지 그리드는 각각의 연료 봉의 중량이 하부 타이 플레이트 전체를 통해 상기 연료 지지 주조물로 전달되게 하는 기계적 지지 연결부를 제공한다. 둘째로, 상기 봉 지지 그리드는, 병립형으로 지지된 연료 봉들 간의 통로인 상기 연료 다발 내로 액체 물 중성자 감속제를 유입시키기 위한 유로(flow path)를 제공한다.
하부의 타이 플레이트 위쪽에서, 각각의 연료 다발은 직립 연료 봉들의 매트릭스를 포함하며, 상기 연료 봉들은, 핵반응을 겪을 때 전력 발생용 스팀을 생산하는 핵분열 물질을 각각 함유하는 밀봉된 관이다. 직립 연료 봉들의 매트릭스의 상부 말단에는 소위 상부 타이 플레이트라 불리는 것이 배치된다. 이러한 상기 타이 플레이트는 수직의 병립형으로 정렬된 연료 봉의 적어도 일부를 유지한다. 상기 연료 봉의 일부는 상부 타이 플레이트 및 하부 타이 플레이트 둘 다에 부착된다. 상부 타이 플레이트 및 하부 타이 플레이트 사이, 특히 연료 다발의 상부에서 공극 분율이 가장 높은 영역에는, 연료에 대한 물 중성자 감속제의 비율을 개선시키기 위한 수 봉(water rod) 또는 이에 상응하는 장치가 포함된다.
또한, 연료 다발은 다양한 높이에서 상기 연료 다발의 길이를 따라 약 7개의 연료 봉 스페이서를 포함한다. 상기 연료 봉이 길고(약 160 인치) 가늘기(약 0.4 내지 0.5 인치의 직경)때문에 상기 스페이서가 필요하며, 이것은 동역학 하의 유체 흐름과 접촉하고 상기 연료 다발 내에서 핵 전력을 발생시킬 수 있다. 상기 스페이서는 각각의 높이에서 각각의 연료 봉들에 적합한 구속력을 제공하며, 이에 따라 상기 연료 봉들 간의 마모성 접촉을 방지하고, 최적의 성능을 위해 상기 연료 봉들의 길이를 따라 상기 연료 봉들을 서로에 대해 균일한 간격으로 유지한다. 이후에 전개되는 바와 같이, 상기 스페이서는 잔해물이 트랩핑(trapping)되어 상기 연료 봉을 손상시킬 수 있는 장소이다.
각각의 연료 다발은 채널로 둘러싸여 있다. 상기 채널은 상기 타이 플레이트들 사이에 물이 흐르게 하여, 상기 타이 플레이트들 사이의 분리된 흐름 경로 내에 단지 하나의 다발만이 한정되도록 한다. 또한, 상기 채널은, 상기 연료 다발을 통해 유로를 생성하는 스팀을 상기 코어 주변의 우회로(bypass) 영역으로부터 분리하는데 도움이 되며, 상기 우회로 영역은 제어 봉의 침투에 활용된다. 상기 우회로 영역 내의 물은 또한 중성자의 감속을 제공한다.
비등수형 원자로의 가동시, 최초에 고안된 흐름 분배를 유지하는 것이 중요하다는 것을 이해하는 것이 중요하다. 특히, 상기 연료 다발의 상부 타이 플레이트를 통과하는 스팀과 물의 혼합물의, 상기 코어에 대한 상기 하부(고압) 플레넘의 주입구로부터 상기 코어의 배출구까지에서, 전형적으로 100% 전력/100% 흐름 가동 조건에서 약 20 lb/in2(psi)의 압력 강하가 발생한다. 상기 연료 지지 주조물을 통해 약 7 내지 8 psi의 압력 강하가 발생한다. 이러한 압력 강하는, 주로 상기 원자로의 코어를 구성하는 많은 연료 다발을 통해 냉각제/중성자 감속제 흐름의 균일한 분배를 보장하고, 상기 원자로의 특정 전력률에서 상기 원자로 내의 가동 불안정성을 방지하는 것과 관련된다. 각각의 연료 다발의 하부 타이 플레이트에서, 유량으로의 주입구 노즐로부터 상기 연료 봉 지지 그리드를 통해, 약 1 내지 1.5 psi의 압력 강하가 발생하며, 이것은 각각의 연료 다발의 각각의 연료 봉들 간의 흐름 분배를 확립하는 데 기여한다. 결국, 상기 연료 다발을 통해(하부 지지 그리드로부터 상부 타이 플레이트의 배출구까지) 약 11 psi의 압력 강하가 주로 발생한다.
비등수형 원자로의 제작 및 가동을 요약함으로써, 이제 상기 원자로의 폐쇄 순환 중성자 감속제 시스템 내에 존재하는 잔해물의 문제를 이해할 수 있다. 전형적으로, 비등수형 원자로 내의 잔해물은 원자로 제작 이후로 잔류하는 이물질을 포함할 수 있다. 추가적으로, 원자로의 수명 동안의 부식이 또한 잔해물을 배출할 수도 있다. 결국, 많은 운전 정지 및 원자로의 보수 동안 추가의 잔해물이 유입될 수 있다. 따라서, 원자로가, 사용 기간이 증가함에 따라 잔해물이 축적되는 폐쇄 순환 시스템를 구성하는 것을 이해할 것이다.
특히, 잔해물이 축적되는 성가신 통상의 장소가 상기 연료 봉들 사이의 상기 연료 다발, 특히 상기 연료 봉 스페이서의 근처라는 것을 발견하였다. 각각의 연료 봉은 상기 스페이서의 특정 높이에서 스페이서에 의해 둘러싸여 있다는 것을 기 억해야한다. 잔해물 입자는 상기 스페이서 구조물과 상기 연료 봉의 사이에 머무르는 경향이 있으며, 종종 상기 연료 봉의 밀봉된 피복물과 마모성 접촉 시 냉각제/중성자 감속제 흐름과 함께 동역학적으로 진동할 수 있다. 원자로 내에서 상기 흐름에 의해 유도된 진동은 부식을 유발할 수 있으며, 결국 상기 연료 봉의 상기 피복물을 손상 및/또는 파열시킨다. 상기 피복물의 파열은, 파열 전에 상기 연료 봉 내에 축적되고 밀봉되었던 핵분열 기체(fission gas)의 바람직하지 않은 방출을 야기한다. 피복물 파열에 의해, 충분한 핵분열 기체가 방출되는 경우, 발전소의 조업 정지가 필요할 수 있다.
현대식 핵발전소는 예상되는 작업상의 사고에 대처하기 위해 고안된 많은 안전 시스템 및 여분, 예를 들어 잔해물에 의해 구멍이 나게 되는 연료 봉을 구비하고 있다. 이러한 사고는 안전성과는 무관하다. 그러나, 대부분의 경우 이들은 발전소가 최적 효율 미만에서 가동되게 한다. 따라서, 연료 봉에 대한 잔해물 손상이 발생하는 것을 감소시키는 것이 매우 바람직하다.
본 발명의 목적은 부식 마모 특성이 개선된 원자로의 연료 봉을 제공하는 것이다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해 마모-억제 코팅된 연료 봉 및 이의 제조 방법을 제공한다.
간단히, 본 발명의 한 양태는 피복 관(cladding tube), 및 상기 피복 관의 외부 표면에 결합된 초경합금 물질을 포함하는 연료봉이며, 이때 상기 초경합금 물질은 NiCrAlY, NiCr, FeCrAlY, FeCr, 또는 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 발명의 다른 양태는 피복 관, 및 금속 매트리스와 세라믹 물질 또는 금속 산화물 경질 상 물질의 복합재를 포함하는 연료 봉이며, 이때 상기 금속 매트릭스는 상기 세라믹 물질 또는 금속 산화물 경질 상 물질을 상기 피복 관에 결합시키기 위한 결합제로서 작용한다.
본 발명의 또 다른 양태에서, 연료 봉의 부식 마모 특성을 개선하기 위한 방법은 NiCrAlY, NiCr, FeCrAlY, FeCr, 또는 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 초경합금 분말 물질을 피복 관의 표면상에 열 분무시켜, 약 25 미크론 내지 약 175 미크론의 두께를 갖는 마모-억제 코팅을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 양태에서, 연료 봉의 부식 마모 특성을 개선하기 위한 방법은 금속 분말 물질을 피복 관의 외부 표면상에 열 분무시켜 금속 매트릭스를 형성하는 단계; 및 상기 금속 분말 물질과 함께 서멧(cermet) 분말 물질을 동시에 피복 관의 외부 표면상에 열 분무시키는 단계를 포함하고, 이때 상기 금속 분말 물질에 의해 형성된 상기 금속 매트릭스는 상기 서멧 물질을 상기 피복 관의 외부 표면상에 결합시키기 위한 결합제로서 작용하여 마모-억제 코팅을 형성한다.
본 발명에 따른 피복 관은 아무것도 코팅되지 않은 지르코늄 합금 피복 관에 비해 우수한 부식 마모 특성을 나타낸다.
본 발명의 특징, 양태, 및 이점은 하기하는 상세한 설명을 첨부된 도면(도면 전체에서 동일한 문자는 동일한 부분을 나타낸다)을 참조하여 읽을 때 더 잘 이해될 수 있을 것이다.
도 1을 참조하면, 연료 다발 조립체는 일반적으로 참조 번호 10으로 나타내어진다. 연료 조립체(10)는, 본 발명의 복수의 연료 봉(16)의 반대편 말단에 존재하는 상부 타이 플레이트(12) 및 하부 타이 플레이트(14)를 포함한다. BWR 조립체의 경우, 상기 조립체(10)는 하나 이상의 수 봉(18)을 포함할 수 있다. 복수의 스페이서 그리드(20)는 상기 연료 봉(16)의 길이를 따라 타이 플레이트들(12 및 14) 사이의 위치에 배치된다. BWR 조립체의 경우, 상기 조립체(10)는 상기 연료 봉(16) 및 상기 스페이서 그리드(20)를 둘러싸는 채널 구조(19)를 포함할 수 있다.
하부 타이 플레이트(14)의 아래로부터 공급되는 냉각제는 상기에 언급된 유형의 잔해물을 운반할 수 있다. 냉각제(물)는 위쪽으로 흐르기 때문에, 일부 잔해물이 가로막혀 하부 타이 플레이트(14) 아래로 떨어질 수 있다. 그러나, 일부 잔해물은 상기 연료 봉(16)의 외부 표면, 스페이서 그리드(20), 및 BWR 조립체인 경 우, 내부 채널 구조(22), 특히 이들의 하부 말단에 충격을 가할 수 있다. 연료 조립체가 잔해물-포획 장치 또는 스크린을 포함하지 않는 경우에는, 더 많은 양의 잔해물이 상기 연료 봉(16)의 외부 표면, 상기 스페이서 그리드(20), 및 상기 연료 조립체(10) 중의 다른 구성요소에 충격을 가하는 것으로 예측될 수 있다. 상기 잔해물 입자는 종종 방사선(irradiation)에 의해 고화되고, 물이 화살표로 표시된 방향으로 흐를 때 상기 연료 봉(16)의 외부 표면을 급속히 부식시키는 것으로 알려져 있다.
도 2 및 3을 참조하면, 상기 연료 봉(16)은 지르코늄 합금 피복 관, 또는 UO2 등과 같은 핵분열 물질의 연료 펠릿(24)을 함유하는 피복 관(22)을 포함한다. 상기 피복 관(22)은 통상적으로 지르코늄-주석 합금, 예컨대 지르칼로이(Zircaloy)-2, 지르칼로이-4 등으로 구성된다.
하나의 실시양태에 따라, 부식이 발생할 것으로 예상되는 하나 이상의 영역 또는 대역에 있는 피복 관(22)의 외부 표면(32)에 마모-억제 코팅(26)을 적용한다. 부식이 예측되는 하나의 영역은 스페이서 그리드 또는 스페이서(20)의 근처이다. 기술을 위한 목적으로, 도 3에서 상기 코팅(26)의 상대적인 치수는 과장되어 있다.
도 4 및 5를 참조하면, 다양한 실시양태의 마모-억제 코팅(26)의 현미경 사진이 도시된다. 도 4에 나타낸 예시적 실시양태에서, 상기 코팅(26)은 NiCrAlY, NiCr, FeCrAlY, FeCr, 또는 이들의 조합과 같은 초경합금 물질(28)을 포함하고, 약 25 미크론 내지 약 175 미크론의 두께를 갖는다.
도 5에 도시된 마모-억제 코팅(26)의 다른 실시양태에서, 상기 코팅(26)은 금속 매트릭스 물질 및 세라믹 및/또는 금속 산화물 모두의 조합을 포함한다. 예를 들어, 상기 금속 및 세라믹 물질 복합재는 금속 매트릭스(30)(현미경 사진에서 밝은 상) 및 세라믹 물질 또는 금속 산화물 경질 상 물질(32)(현미경 사진에서 어두운 상)을 포함할 수 있다. 상기 금속 매트릭스(30)는 다른 것들 중에서 특히 내부식성, 인성 및 접착성을 제공하는 반면, 상기 세라믹 물질 또는 금속 산화물 경질 상 물질(32)은 다른 것들 중에서 특히 복합재 코팅(26)에 대한 추가적인 경도 및 마모 저항성을 제공한다. 도 5에 나타낸 복합재 코팅(26)의 예시적인 실시양태에서, 금속 코팅 또는 금속 매트릭스(30)는 NiCrAlY, NiCr, FeCrAlY, FeCr 등을 포함하고, 상기 세라믹 물질 또는 금속 산화물 경질 상 물질(32)은 ZrO2, Al2O3, Cr2O3, TiO2, Cr3C2, 이들의 조합 등을 포함한다. 예시적인 실시양태에서, 상기 코팅(26)은 약 25 미크론 내지 약 175 미크론의 두께를 갖는다.
방법
일반적으로, 마모-억제 코팅(26)은 피복 관에 적용되는 물질에 따라 많은 다양한 형태의 열 분무 공정을 사용하여 피복 관에 적용될 수 있다.
예를 들면, 상기 코팅이 도 4에 나타낸 단일 초경합금 층을 포함하는 경우, 상기 초경합금 물질은 열 분무 건(gun) 및 단일 초경합금 층의 생성을 위한 특정 매개변수를 사용하여 적용될 수 있다. 특히, 도 4에 나타낸 단일 초경합금 물질을 갖는 코팅(26)의 실시양태에서, 상기 초경합금 물질은 초고속 산소 연료(Hyper Veolcity Oxygen Fuel, HVOF), 초고속 공기 연료(Hyper Veolcity Air Fuel, HVAF), 이들의 조합 등과 같은 열 분무 공정, 및 금속 입자들이 피복물에 접착되고 상기 입자들이 서로 접착되기에 충분한 온도 및 운동 에너지를 사용하여 적용되어 코팅을 형성할 수 있다. 예를 들어, HVOF 공정에 사용되는 온도는 약 3000 K이고, 약 5 미크론 내지 약 35 미크론의 평균 크기를 갖는 금속 입자의 평균 입자 속도는 약 450 m/s이다.
HVOF 열 분무 공정에는, 고속 분무를 달성하기 위해 많은 HVOF 건을 사용하는 다양한 방법이 있다. 하나의 방법은 기본적으로 고압수 냉각식 HVOF 연소 챔버 및 긴 노즐을 사용한다. 연료(케로센, 아세틸렌, 프로필렌 및 수소) 및 산소가 챔버로 공급된다. 연소는 뜨거운 고압 화염을 생성시키고, 상기 화염은 노즐 내로 들어가 속도가 증가된다. 분말은 고압 하에서 HVOF 연소 챔버에 축방향으로 공급되거나, 또는 압력이 더 낮은 라발(laval) 유형의 노즐의 측면을 통해 공급될 수 있다. 다른 방법은 고압 연소 노즐 및 공기 캡(cap)의 더 간단한 시스템을 사용한다. 연료 기체(프로판, 프로필렌, 또는 수소) 및 산소가 고압으로 공급되면, 노즐의 외부, 압축 공기가 공급된 공기 캡 내에서 연소가 일어난다. 압축 공기는 화염을 약하게 하거나 가속하고, HVOF 건을 위한 냉각제로서 작용한다. 분말은 고압 하에 노즐의 중심으로부터 축방향으로 공급된다.
도 5에 나타낸 마모-억제 코팅(26)의 다른 실시양태에서, 목적하는 서멧 코팅(26)을 생성하기 위해 고려될 수 있는 다른 열 분무 공정 또는 기술이 있다. 도 4에 나타낸 단일 층 금속 코팅(26))보다 더 경질이고 더 마모-억제성인, 도 5에 나타낸 복합재 서멧 코팅(26)을 생성하기 위한 하나의 기술은, 금속 및 세라믹 및/또는 금속 산화물 물질을 모두 포함하는 분말을 특정 분말에 대해 최적화되어 있는 동일한 열 분무 공정에 도입하는 것이다. 도 5에 나타낸 복합재 코팅(26)을 생성하기 위한 다른 기술은, 금속 분말 물질에 대해 최적화되어 있는 열 분무 공정과 세라믹 및/또는 산화물 분말 물질에 대해 최적화되어 있는 다른 열 분무 공정을 모두 사용해서 금속 분말 물질을 동시에 주입하는 것이다.
예를 들면, 복합재 코팅(26)은 금속 분말 물질을 위한 별개의 열 분무 공정, 및 세라믹 분말 물질 및/또는 금속 산화물 경질 상 분말 물질을 위한 다른 유형의 열 분무 공정을 동시에 사용하여 생성될 수 있다. 상기 두 가지의 상이한 공정은 상기 피복물의 표면 상의 동일한 위치를 목표로 함으로써, 피복물 표면에 충격이 가해질 때, 용융된 금속 및 세라믹 또는 금속 산화물이 혼합되게 할 수 있다. 이러한 방식으로, 각각의 열 분무 고정은 금속 분말 물질, 세라믹 분말 물질 및/또는 금속 산화물 경질 상 분말 물질이 도 5에 나타낸 코팅 구조의 유형과 같이 목적하는 코팅 구조를 생성하도록 최적화될 수 있다.
금속 분말 물질을 적용하는 데 사용되는 열 분무 공정은 HVOF, HVAF 등이며, 이것은 고온의 화염 내에서 입자의 산화를 최소화할 수 있지만, 피복물의 표면상에 철썩 달라붙어서 고밀도의 코팅을 형성하기에 충분한 에너지를 갖는다. 공기 플라즈마 분무 등과 같이 더 고온의 열 분무 공정은 금속 산화물을 용융시키는데 사용하기 위해 필요하다. 서멧 분말이 카바이드와 함께 사용되면, 카바이드를 용융시키 거나 과열시키지 않는 것이 바람직하다. 카바이드를 과열시키면 바람직하지 않은 카바이드의 분해가 유발된다. 따라서, 카바이드와 서멧 분말이 고온의 화염 내에 있는 동안 카바이드의 분해 및 서멧 분말 내의 금속 물질의 산화를 최소화하기 위한 HVOF 공정, HVAF 공정 등이 바람직하다.
상기 금속 산화물 경질 상 분말 물질에 사용되는 플라즈마 분무 공정은 근본적으로 용융된 물질 또는 열에 의해 연화된 물질을 표면에 분무하여 코팅을 제공하는 것이다. 분말 형태의 물질은 매우 고온의 플라즈마 화염 내로 주입되고, 여기서 상기 물질이 급속히 가열되어 빠른 속도로 가속화된다. 예를 들면, 플라즈마 토치(torch)의 화염 온도는 약 15000 K이다. 고온의 물질은 기판 표면에 충격을 가하고, 급속히 냉각되어 코팅을 형성한다. 기판 물질의 손상, 야금학적 변화 및 뒤틀림을 방지하기 위해 기판 온도가 공정 동안 낮게 유지될 수 있기 때문에, 정확하게는 수행되는 이러한 플라즈마 분무 공정이 "냉 공정(cold process)"(코팅되는 기판 물질에 비해)이라고 지칭될 수 있다.
플라즈마 분무 건은 구리 애노드 및 텅스텐 캐소드를 포함하며, 이들은 모두 물로 냉각되고, 플라즈마 기체(아르곤, 질소, 수소, 헬륨)는 상기 캐소드 주위 및 압축 노즐로서 성형된 애노드를 통해 흐른다. 플라즈마는, 국부적인 이온화 및 캐소드와 애노드 사이에 형성되는 DC 아크를 위한 전도성 통로를 유발하는 고압 방전에 의해 시작된다. 상기 아크로부터의 저항 가열은 상기 기체를 극한 온도(extreme temperature)에 도달하게 하고, 분열시키고, 이온화시켜 플라즈마를 형성하게 할 수 있다. 상기 플라즈마는 자유 플라즈마 화염 또는 중성 플라즈마 화 염(플라즈마는 전기적 전류를 수반하지 않는다)으로서 애노드 노즐을 빠져나오며, 이것은 아크가 코팅된 표면까지 연장되는 플라즈마 전이된 아크 코팅 공정(Plasma transferred Arc coating process)과 매우 상이하다. 플라즈마가 안정화되어 분무를 위해 준비되면, 전기적 아크가 애노드 노즐에 가장 근접한 모서리에서 사라져버리는 대신 노즐의 아래까지 연장된다. 이러한 아크의 연장은 열적 핀치(thermal pinch) 효과 때문이다. 물로 냉각된 애노드 노즐의 표면 주변의 차가운 기체는 전기적으로 비전도성이고, 플라즈마 아크를 약화시키면서 자신의 온도와 속도가 증가하게 된다. 분말은 통상적으로 애노드 노즐 배출구 주위에 설치된 외부 분말 포트를 통해 플라즈마 화염에 공급된다. 상기 분말은 매우 급속히 가열되고 가속화되어 분무 거리는 대략 약 25 mm 내지 약 150 mm (약 0.984 인치 내지 약 5.906 인치)가 된다.
도 5에 나타낸 것처럼, 상기 금속 분말 물질, 상기 세라믹 분말 물질 및/또는 상기 금속 산화물 경질 상 물질을 동시에 상기 피복 관(22)의 외부에 도입함으로써 상기 피복 관(22)의 외부에 형성된 마모-억제 코팅(26)은, 세라믹 물질 또는 금속 산화물 경질 상 물질(32)을 상기 피복 관(22)에 결합시키기에 충분한 양의 금속 매트릭스(30)를 갖는 서멧 조성을 주로 갖는다. 하나의 실시양태에서, 복합재 코팅(26)의 두께는 바람직하게는 0.127 mm (약 0.005 인치) 미만, 더욱 바람직하게는 0.025 mm 내지 0.125 mm (약 0.00098 인치 내지 약 0.00492 인치)이다. 상대적으로 두꺼운 코팅은 피복 관 주변의 냉각수 흐름을 잠재적으로 방해할 수 있다. 또한, 더 두꺼운 코팅은 열적 장애물로서 바람직하지 않게 작용할 수 있다.
다르게는, 용융된 세라믹 물질 또는 금속 산화물 경질 상 물질(32)을 상기 피복 관(22)에 결합시키기에 충분한 금속 매트릭스(30)가 존재하는 비율로, 금속 분말 물질, 세라믹 분말 물질 및/또는 금속 산화물 경질 상 분말 물질이 예비 혼합될 수 있다. 상기 복합재 코팅(26)에 첨가될 수 있는 세라믹 분말 물질 또는 금속 산화물 경질 상 분말 물질의 크기 및 퍼센트는, 부식을 유발하는 잔해물의 예상 크기, 및 내부식 마모성과 내충격성 간의 교환 조건의 함수이다. 특정 용도에서 너무 많은 양의 세라믹 분말 물질 또는 금속 산화물 경질 상 분말 물질을 첨가하는 것은, 복합재 코팅(26)이 동역학적 충격에 약해지게 할 수 있다(부식 마모에 대해서는 약해지지 않게 한다).
[실시예]
실시예 1
도 4에 나타낸 유형과 유사한 마모-억제 코팅(26)의 하나의 형태에서, NiCrAlY를 포함하는 금속 분말 물질을 초고속 산소 연료(HVOF) 열 분무 공정을 사용하여 약 600 mm/초 내지 약 1200 mm/초의 속도로 새로운 지르칼로이 피복 관의 외부 표면상에 적용하여 두께가 0.178 mm (약 0.007 인치)인 외부 코팅을 형성하였다.
실시예 2
도 5에 나타낸 유형과 유사한 마모-억제 코팅(26)의 다른 형태에서, NiCrAlY를 포함하는 금속 분말 물질을, 실시예 1과 유사하게, 새로운 지르칼로이 피복 관의 외부 표면상에 적용하였다. 초고속 산소 연료(HVOF) 열 분무 공정을 사용하여 약 2120 rpm의 회전 속도(약 6 mm/회전의 선형 지수 속도와 함께 약 1100 mm/초의 표면 코팅 속도를 유발함)로 코팅을 적용하였다. 또한, 플라즈마 분무 공정을 사용하여 약 2120 rpm의 회전 속도(약 6 mm/회전의 선형 지수 속도와 함께 약 1100 mm/초의 표면 코팅 속도를 유발함)로 TiO2를 포함하는 세라믹 분말 물질을 동시에 상기 피복 관의 외부 표면상에 적용하여, 약 0.178 mm(약 0.007 인치)인 외부 코팅을 형성하였다.
NiCrAlY로 코팅된 피복 관 및 NiCrAlY/TiO2로 코팅된 피복 관을, 원자로의 가동 동안 통상적으로 발견되는 수온, 수압, 수 화학, 잔해물 경도 및 잔해물 압력을 모의 시험하는 시험 리그(rig) 내에 배치하였다.
표 1은 마모-억제 코팅을 갖지 않는 새로운 지르칼로이 관, HVOF 공정을 사용하여 침착된 NiCrAlY를 포함하는 마모-억제 코팅을 갖는 새로운 지르칼로이 관, 및 HVOF 공정 및 공기 플라즈마 분무 공정을 사용하여 침착된 NiCrAlY/TiO2를 포함하는 마모-억제 코팅을 갖는 새로운 지르칼로이 관 각각에 대해 수행된 리그 마모 시험으로부터의 데이터를 나타낸다.
Figure 112008051897518-pat00001
새로운 Zr 관: 연료 봉 피복물으로서 통상적으로 사용되는 지르칼로이(Zircaloy) 관. 이것은 잔해물 부식 마모를 통해 마모됨.
NiCrAlY: HVOF 열 분무 공정을 사용하여 상기 지르칼로이 관 상에 침착된 약 0.007 인치 두께의 코팅.
NiCrAlY/TiO2: HVOF 열 분무 및 플라즈마 분무를 동시에 사용하여, 고밀도이고 부식 마모를 상당히 개선시키고 베트(bette)를 가능하게 하는 TiO2%를 갖는 코팅을 생성시키는 방식으로 상기 지르칼로이 관 상에 적용된 코팅.
도 6은 약 0.008 인치의 변위(displacement) 범위에서, 약 550 ℉의 온도 및 약 1500 psi의 압력에서, 마모-억제 코팅을 갖지 않는 지르칼로이 피복 관, HVOF 공정을 사용하여 침착된 NiCrAlY를 포함하는 마모-억제 코팅을 갖는 지르칼로이 피복 관, 및 각각 HVOF 공정 및 공기 플라즈마 분무 공정을 사용하여 침착된 NiCrAlY 및 TiO2를 포함하는 마모-억제 코팅을 갖는 지르칼로이 피복 관의 마모율(in2/사이클) 대 초기 접촉 응력(Ksi)의 그래프이다.
표 1 및 도 6에 나타낸 것처럼, NiCrAlY 코팅을 갖는 피복 관 및 NiCrAlY/TiO2를 코팅을 갖는 피복 관은 아무런 코팅도 갖지 않은 지르칼로이 피복 관에 비해 우수한 부식 마모 특성을 나타냈다. 또한, 상기 NiCrAlY/TiO2를 코팅을 갖는 피복 관은 NiCrAlY를 코팅을 갖는 피복 관에 비해 우수한 부식 마모 특성을 나타냈다.
상기 기술된 명세서는 본 발명을 기술하기 위해, 또한 당업자가 본 발명을 달성하고 이용할 수 있도록 최적의 형태를 포함하는 예를 사용하였다. 본 발명의 특허가능한 범주는 청구의 범위에 의해 한정되며, 당업자가 생각할 수 있는 다른 예들을 포함할 수 있다. 이러한 다른 예들은, 이들이 청구의 범위의 원문상 표현과 다르지 않은 구조적 요소를 갖는 경우, 또는 이들이 청구의 범위의 원문상 표현으로부터 실질적으로 다르지 않은 등가적인 구조적 요소를 포함하는 경우, 청구의 범위의 범주 이내인 것으로 의도된다.
도 1은 본 발명에 따른 마모-억제 코팅을 갖는 연료 봉을 포함하는 연료 조립체를 예시하는 투시도, 부분적으로는 개략도이다.
도 2는 도 1의 연료 봉 및 스페이서 그리드의 확대도이다.
도 3은 도 2의 3-3 라인에 따른 연료 봉의 확대 단면도, 부분적으로는 개략도이다.
도 4는, 본 발명에 따른 HVOF 공정을 사용하여 새로운 지르칼로이 피복 관의 외부 표면에 적용된 NiCrAlY를 포함하는 마모-억제 코팅의 흑백 현미경 사진이다.
도 5는, 본 발명에 따른 HVOF 공정 및 공기 플라즈마 열 분무 공정을 각각 사용하여 새로운 지르칼로이 피복 관의 외부 표면에 적용된 NiCrAlY 및 TiO2를 포함하는 마모-억제 코팅의 흑백 현미경 사진이다.
도 6은 마모-억제 코팅이 없는 지르칼로이 피복 관, HVOF 공정을 사용하여 침착된 NiCrAlY를 포함하는 마모-억제 코팅을 갖는 지르칼로이 피복 관, 및 HVOF 공정 및 공기 플라즈마 열 분무 공정을 각각 사용하여 도포된 NiCrAlY 및 TiO2를 포함하는 마모-억제 코팅을 갖는 지르칼로이 피복 관 각각에 대한, 약 550 ℉의 온도 및 약 1500 psi의 압력에서, 약 0.008 인치의 변위 범위에서의 마모율(in2/사이클) 대 초기 접촉 응력(Ksi)의 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 연료 다발 조립체
12: 상부 타이 플레이트
14: 하부 타이 플레이트
16: 연료 봉
18: 수 봉
19: 채널 구조
20: 스페이서 그리드
22: 피복 관
24: 연료 펠릿
26: 마모-억제 코팅
28: 금속 물질
30: 금속 매트릭스
32: 경질 상 물질

Claims (9)

  1. 피복(cladding) 관(22); 및
    상기 피복 관(22)의 외부 표면에 결합된 금속 물질(28)
    을 포함하고,
    이때 상기 금속 물질(28)은 NiCrAlY, FeCrAlY 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된, 핵연료 봉(16).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 물질(28)은 세라믹 물질 또는 금속 산화물 경질 상 물질(32)을 상기 피복 관(22)에 결합시키기 위한 결합제로서 작용하는 금속 매트릭스(30)인, 핵연료 봉(16).
  3. 삭제
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 세라믹 물질 또는 금속 산화물 경질 상 물질(32)이 ZrO2, Al2O3, Cr2O3, TiO2, Cr3C2 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된, 핵연료 봉(16).
  5. NiCrAlY, FeCrAlY 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 금속 분말 물질(28)을 피복 관(22)의 외부 표면상에 열 분무시켜 마모-억제 코팅(26)을 형성하는 단계를 포함하는, 핵연료 봉(16)의 부식 마모(fretting wear) 특성 개선 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 금속 분말 물질(28)을 초고속 산소 연료(Hyper Velocity Oxygen Fuel, HVOF) 열 분무 공정, 초고속 공기 연료(Hyper Velocity Air Fuel, HVAF) 열 분무 공정, 또는 이들의 조합을 사용하여 적용하는, 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    금속 분말 물질(28)과 함께 세라믹 분말 물질(32)을 동시에 피복 관의 외부 표면상에 플라즈마 분무하는 단계를 추가로 포함하고, 이때 상기 금속 분말 물질(28)은 상기 피복 관(22)의 외부 표면상에 상기 세라믹 분말 물질(32)을 결합시키기 위한 결합제로서 작용하는, 방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    금속 분말 물질(28)과 함께 금속 산화물 경질 상 분말 물질(32)을 동시에 피복 관의 외부 표면상에 고온 열 분무하는 단계를 추가로 포함하고, 이때 상기 금속 분말 물질(28)은 상기 피복 관(22)의 외부 표면상에 상기 금속 산화물 경질 상 분말 물질(32)을 결합시키기 위한 결합제로서 작용하는, 방법.
  9. 삭제
KR1020080070228A 2007-07-20 2008-07-18 마모-억제 코팅된 연료 봉 KR101525242B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/780,537 2007-07-20
US11/780,537 US20090022259A1 (en) 2007-07-20 2007-07-20 Fuel rod with wear-inhibiting coating

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090009752A KR20090009752A (ko) 2009-01-23
KR101525242B1 true KR101525242B1 (ko) 2015-06-02

Family

ID=40011136

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080070228A KR101525242B1 (ko) 2007-07-20 2008-07-18 마모-억제 코팅된 연료 봉

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20090022259A1 (ko)
EP (1) EP2017852B1 (ko)
JP (1) JP5706599B2 (ko)
KR (1) KR101525242B1 (ko)
ES (1) ES2366347T3 (ko)
MX (1) MX2008009181A (ko)
RU (1) RU2008129858A (ko)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8792607B2 (en) 2008-10-14 2014-07-29 General Electric Company Fuel rod assembly and method for mitigating the radiation-enhanced corrosion of a zirconium-based component
DE102009029697A1 (de) * 2009-09-23 2011-03-24 Voith Patent Gmbh Spritzpulver zur Cermet-Beschichtung von Rakelklingen
ES2391511B1 (es) * 2011-04-29 2013-10-21 Universitat Jaume I De Castellon Composicion de recubrimiento de materiales metalicos
RU2467413C1 (ru) * 2011-10-04 2012-11-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Способ получения шихты для изготовления керметных стержней твэлов ядерного реактора
US8971476B2 (en) * 2012-11-07 2015-03-03 Westinghouse Electric Company Llc Deposition of integrated protective material into zirconium cladding for nuclear reactors by high-velocity thermal application
US9911511B2 (en) * 2012-12-28 2018-03-06 Global Nuclear Fuel—Americas, LLC Fuel rods with wear-inhibiting coatings and methods of making the same
US9646722B2 (en) * 2012-12-28 2017-05-09 Global Nuclear Fuel—Americas, LLC Method and apparatus for a fret resistant fuel rod for a light water reactor (LWR) nuclear fuel bundle
JP2014159212A (ja) * 2013-02-19 2014-09-04 Dr Nakamats Com 航空機等用安全安心リチウム電池システム
US10060018B2 (en) 2013-05-28 2018-08-28 Westinghouse Electric Company Llc Kinetically applied gradated Zr-Al-C ceramic or Ti-Al-C ceramic or amorphous or semi-amorphous stainless steel with nuclear grade zirconium alloy metal structure
US10276268B2 (en) 2013-09-03 2019-04-30 Uchicago Argonne, Llc Coating of nuclear fuel cladding materials, method for coating nuclear fuel cladding materials
RU2684645C2 (ru) * 2014-04-14 2019-04-11 Эдвансед Реактор Консептс Ллк Керамическое ядерное топливо, диспергированное в матрице из металлического сплава
KR101595436B1 (ko) * 2014-09-23 2016-02-19 한국원자력연구원 다층구조 핵연료 피복관 및 이의 제조방법
US9982350B2 (en) * 2015-12-02 2018-05-29 Westinghouse Electric Company Llc Multilayer composite fuel clad system with high temperature hermeticity and accident tolerance
US20180025794A1 (en) * 2016-07-22 2018-01-25 Westinghouse Electric Company Llc Spray methods for coating nuclear fuel rods to add corrosion resistant barrier
WO2018060644A1 (fr) * 2016-09-28 2018-04-05 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Composant nucléaire composite, procédé de fabrication par dli-mocvd et utilisations contre l'oxydation/hydruration
US11183309B2 (en) * 2017-12-26 2021-11-23 Battelle Energy Alliance, Llc Methods of forming fuel rods comprising porous fuel materials

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005114513A (ja) * 2003-10-07 2005-04-28 Toshiba Corp 原子燃料被覆管およびその製造方法
WO2007000261A2 (de) * 2005-06-29 2007-01-04 Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh HÜLLROHR AUS FERRITISCH/MARTENSITISCHEM ODER AUSTENITISCHEM STAHL FÜR KERNBRENNELEMENTE/-STOFFE UND VERFAHREN ZUR NACHBEHANDLUNG EINER HOCHTEMPERATURGEEIGNETEN FeCrAl-SCHUTZSCHICHT DARAUF

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1479289A (fr) * 1966-02-02 1967-05-05 Commissariat Energie Atomique élément combustible et son procédé de fabrication
DE2010871A1 (de) * 1970-03-07 1971-10-07 Kernforschung Gmbh Ges Fuer Gegen Kernbrennstoff und Reaktorkuhl mittel korrosionsbeständige Brennstoff hülle fur Kernreaktoren
US4022662A (en) * 1974-11-11 1977-05-10 General Electric Company Nuclear fuel element having a metal liner and a diffusion barrier
CA1082949A (en) * 1976-06-03 1980-08-05 William F. Schilling High-temperature austenitic alloys and articles utilizing the same
GB2063305B (en) * 1979-10-15 1984-02-01 United Technologies Corp Carbon bearing mcraiy coatings coated articles and method for these coatings
US4751044A (en) * 1985-08-15 1988-06-14 Westinghouse Electric Corp. Composite nuclear fuel cladding tubing and other core internal structures with improved corrosion resistance
US4783311A (en) * 1986-10-17 1988-11-08 Westinghouse Electric Corp. Pellet-clad interaction resistant nuclear fuel element
US5227129A (en) * 1990-04-26 1993-07-13 Combustion Engineering, Inc. Method for applying corrosion resistant metallic coating of zirconium nitride
US5268946A (en) * 1990-09-04 1993-12-07 Combustion Engineering, Inc. Wear resistant coating for fuel cladding
US5434896A (en) * 1990-09-04 1995-07-18 Combustion Engineering, Inc. Wear resistant coating for components of fuel assemblies and control assemblies, and method of enhancing wear resistance of fuel assembly and control assembly components using wear-resistant coating
US5265137A (en) * 1990-11-26 1993-11-23 Siemens Power Corporation Wear resistant nuclear fuel assembly components
JPH04198461A (ja) * 1990-11-29 1992-07-17 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 流動床ボイラ伝熱管への耐食・耐摩耗溶射方法
US5274686A (en) * 1992-09-25 1993-12-28 Combustion Engineering, Inc. Anodic vacuum arc deposition
US5267287A (en) * 1992-09-25 1993-11-30 Combustion Engineering, Inc. Holddown leaf spring assembly having a lubricant coating
FR2727691A1 (fr) * 1994-12-01 1996-06-07 Framatome Sa Procede de revetement d'un substrat en metal ou alliage passivable, par une couche d'oxyde, et tube de gainage et grille-entretoise pour assemblage combustible revetus d'une couche d'oxyde
WO1997001436A1 (en) * 1995-06-26 1997-01-16 General Electric Company Protected thermal barrier coating composite with multiple coatings
US5793830A (en) * 1995-07-03 1998-08-11 General Electric Company Metal alloy coating for mitigation of stress corrosion cracking of metal components in high-temperature water
US6512806B2 (en) * 1996-02-23 2003-01-28 Westinghouse Atom Ab Component designed for use in a light water reactor, and a method for the manufacture of such a component
SE509382C2 (sv) * 1996-02-23 1999-01-18 Asea Atom Ab Komponent som är utformad för användning i en lättvattenreaktor samt förfarande för att framställa en sådan komponent
SE509387C2 (sv) * 1996-02-23 1999-01-18 Asea Atom Ab Komponent för användning i en lättvattenreaktor, förfarande för ytbeläggning av komponenten, och användning av densamma
JPH09316624A (ja) * 1996-05-28 1997-12-09 Nippon Steel Corp 溶射被膜の後処理方法
US6497758B1 (en) * 2000-07-12 2002-12-24 General Electric Company Method for applying a high-temperature bond coat on a metal substrate, and related compositions and articles
US6919576B2 (en) * 2002-02-04 2005-07-19 Bechtel Bwxt Idaho Llc Composite neutron absorbing coatings for nuclear criticality control
US6919042B2 (en) * 2002-05-07 2005-07-19 United Technologies Corporation Oxidation and fatigue resistant metallic coating
US8792607B2 (en) * 2008-10-14 2014-07-29 General Electric Company Fuel rod assembly and method for mitigating the radiation-enhanced corrosion of a zirconium-based component

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005114513A (ja) * 2003-10-07 2005-04-28 Toshiba Corp 原子燃料被覆管およびその製造方法
WO2007000261A2 (de) * 2005-06-29 2007-01-04 Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh HÜLLROHR AUS FERRITISCH/MARTENSITISCHEM ODER AUSTENITISCHEM STAHL FÜR KERNBRENNELEMENTE/-STOFFE UND VERFAHREN ZUR NACHBEHANDLUNG EINER HOCHTEMPERATURGEEIGNETEN FeCrAl-SCHUTZSCHICHT DARAUF

Also Published As

Publication number Publication date
ES2366347T3 (es) 2011-10-19
US20090022259A1 (en) 2009-01-22
EP2017852A1 (en) 2009-01-21
KR20090009752A (ko) 2009-01-23
JP5706599B2 (ja) 2015-04-22
MX2008009181A (es) 2009-03-05
JP2009025307A (ja) 2009-02-05
RU2008129858A (ru) 2010-01-27
EP2017852B1 (en) 2011-06-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101525242B1 (ko) 마모-억제 코팅된 연료 봉
US10957456B2 (en) Fuel rods with wear-inhibiting coatings
KR102339141B1 (ko) 원자력 발전 응용 분야를 위한 지르코늄 합금 상으로의 금속 함유 층 및 크롬 함유 층을 포함하는 보호 코팅의 부착
JP5706608B2 (ja) ジルコニウムベース要素の放射線増大腐食の燃料棒アッセンブリ及び低減方法
US10350856B2 (en) Corrosion and wear resistant coating on zirconium alloy cladding
US9646722B2 (en) Method and apparatus for a fret resistant fuel rod for a light water reactor (LWR) nuclear fuel bundle
CN109313943A (zh) 用于事故宽容的燃料应用的锆涂覆碳化硅燃料包壳
JP2013521493A (ja) リアクタコンポーネント

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: 20190430

Year of fee payment: 5