JPS5922920B2 - 核燃料棒端栓の製造方法 - Google Patents
核燃料棒端栓の製造方法Info
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- JPS5922920B2 JPS5922920B2 JP52112531A JP11253177A JPS5922920B2 JP S5922920 B2 JPS5922920 B2 JP S5922920B2 JP 52112531 A JP52112531 A JP 52112531A JP 11253177 A JP11253177 A JP 11253177A JP S5922920 B2 JPS5922920 B2 JP S5922920B2
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- Japan
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- nuclear fuel
- fuel rod
- end plug
- manufacturing
- small diameter
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-
- 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
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- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
- Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)
- Forging (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はＺｒ系合金からなる核燃料棒端栓の製造方法に
関する。
関する。
まず核燃料棒は第１図に断面的に示す如く円柱状核燃料
ペレット１が円筒状の被覆管２に覆われ必要であればス
プリング３を介して被覆管２に溶接固着された端栓４に
よって上下を密封した構造となっている。
ペレット１が円筒状の被覆管２に覆われ必要であればス
プリング３を介して被覆管２に溶接固着された端栓４に
よって上下を密封した構造となっている。
そこで従来の端栓４は以下の如く製造されていた。
つまり、従来第２図に断面的に示す如く、核燃料棒支持
具と嵌合する小口径部５と、被覆管に溶接固着され、端
栓の実質的最大口径部６とを有する端栓４を、円柱材を
切削加工により製造していた。
具と嵌合する小口径部５と、被覆管に溶接固着され、端
栓の実質的最大口径部６とを有する端栓４を、円柱材を
切削加工により製造していた。
しかしながら、上記製造方法においては端栓材料として
使用されるＺｒ系合金、例えばジルカロイ−２（Ｓｎ１
．２〜１．７ｗｔ％ 、ＦｅＯ，０７〜０．２０ｗｔ％
、 ＣｒＯ，０５〜０．１５ｗｔ％ 、 ＮｉＯ，０
３〜０．０８ ｗｔ％、ただしＦ ｅ 十Ｃｒ十Ｎ ｉ
が０．１８〜０．３８ｗｔ％ 、残部Ｚｒ）材の利用率
が極めて低く、その切削ぐずが発火性に富むだめ防災上
管理保管が困難であり、実用上大きな問題点となってい
た。
使用されるＺｒ系合金、例えばジルカロイ−２（Ｓｎ１
．２〜１．７ｗｔ％ 、ＦｅＯ，０７〜０．２０ｗｔ％
、 ＣｒＯ，０５〜０．１５ｗｔ％ 、 ＮｉＯ，０
３〜０．０８ ｗｔ％、ただしＦ ｅ 十Ｃｒ十Ｎ ｉ
が０．１８〜０．３８ｗｔ％ 、残部Ｚｒ）材の利用率
が極めて低く、その切削ぐずが発火性に富むだめ防災上
管理保管が困難であり、実用上大きな問題点となってい
た。
そこで上記問題点を解決するためには以下の如き方法に
より、Ｚｒ系合金の端栓が製造することが試られている
。
より、Ｚｒ系合金の端栓が製造することが試られている
。
つまり第３図ａ、ｂに示す如く端栓の小口径部に相当す
るジルカロイ−２などのＺｒ系合金からなる円柱材１０
をポンチ１１およびダイス１２を用いてすえ込み方式の
α領域押出鍛造により成形するというものである。
るジルカロイ−２などのＺｒ系合金からなる円柱材１０
をポンチ１１およびダイス１２を用いてすえ込み方式の
α領域押出鍛造により成形するというものである。
上記方法においては切削ぐずの管理保管、利用率などは
改善されるが、製造されだ端栓４の最大口径部６には、
製造時において塑性加工の残留歪を生じ核燃料棒の被覆
管と溶接する際の熱影響により欠陥を生じるなどの問題
点を生じる。
改善されるが、製造されだ端栓４の最大口径部６には、
製造時において塑性加工の残留歪を生じ核燃料棒の被覆
管と溶接する際の熱影響により欠陥を生じるなどの問題
点を生じる。
本発明は上記の点に鑑み溶接などにより欠陥を生じるこ
となく、かつ端栓として優れた特性を有し材料利用率の
高い核燃料棒端栓の製造方法を提供することを目的とす
る。
となく、かつ端栓として優れた特性を有し材料利用率の
高い核燃料棒端栓の製造方法を提供することを目的とす
る。
本発明は核燃料棒支持具に嵌合する小口径部と、核燃料
ペレットを内装する被覆管に溶接固着される最大口径部
とを有するＺｒ系合金からなる端栓の製造方法において
、端栓の最大口径を有するＺｒ系合金の円柱材端部から
α領域押出鍛造により該端栓の小口径部を形成する核燃
料棒端栓の製造方法である。
ペレットを内装する被覆管に溶接固着される最大口径部
とを有するＺｒ系合金からなる端栓の製造方法において
、端栓の最大口径を有するＺｒ系合金の円柱材端部から
α領域押出鍛造により該端栓の小口径部を形成する核燃
料棒端栓の製造方法である。
つ捷り本発明方法は第４図ａに示す如く端栓の実質的最
大口径を有するＺｒ系合金よりなる円柱材１０をポンチ
１１およびダイス１２中に挿入し、前記円柱材１０の上
部より加熱状態で圧力を加え、第４図すに示す如く円柱
材１０の端部をα領域押出鍛造により成形し端栓の小口
径部５を得ることにより端栓４を得るというものである
。
大口径を有するＺｒ系合金よりなる円柱材１０をポンチ
１１およびダイス１２中に挿入し、前記円柱材１０の上
部より加熱状態で圧力を加え、第４図すに示す如く円柱
材１０の端部をα領域押出鍛造により成形し端栓の小口
径部５を得ることにより端栓４を得るというものである
。
なお本発明におけるα領域押出鍛造とはＺｒ系合金がα
相（緻密六方晶：ｈｃｐ）を有する温度領域における押
出鍛造を意味するものである。
相（緻密六方晶：ｈｃｐ）を有する温度領域における押
出鍛造を意味するものである。
つまり通常Ｚｒ系合金は温度によりα相（緻密六方晶：
ｈｃｐ）β相（体心立方晶： ｂｃｃ）及びα＋β相を
構成相として取り得る。
ｈｃｐ）β相（体心立方晶： ｂｃｃ）及びα＋β相を
構成相として取り得る。
この内β相、α＋β相を取る温度領域において加熱、加
工した場合には、機械的特性、耐食性等に問題を生じる
事があった。
工した場合には、機械的特性、耐食性等に問題を生じる
事があった。
しかしながら本発明の如くα領域押出鍛造を行う事によ
り、この様々問題を生じる事なく優れた特性のものが得
られる。
り、この様々問題を生じる事なく優れた特性のものが得
られる。
以下本発明方法により核燃料棒端栓を製造した際の作用
効果を較例と併せて説明する。
効果を較例と併せて説明する。
実施例
Ｚｒ系合金としてジルカロイ−２（Ｓｎ１．４３ｗｔ係
。
。
Ｆ ｅＯ，１１ｗ ｔ ％ ｔ’ｃ ｒＯ，１３・ｗ
ｔ％２．Ｎｉ０．０３・ｗｔ係。
ｔ％２．Ｎｉ０．０３・ｗｔ係。
残部Ｚｒ）を用い、第４図ａに示す如く、端栓の実質的
最大径（端栓頭部の口径に対応する）を有する円柱材１
０をポンチ１１およびダイス１２中に挿入する。
最大径（端栓頭部の口径に対応する）を有する円柱材１
０をポンチ１１およびダイス１２中に挿入する。
次に前記円柱材１０を約７８０℃に加熱して１打撃によ
る圧力を上部より加え、α領域押出鍛造により円柱材１
０の端部を小口径部５の如く成形する。
る圧力を上部より加え、α領域押出鍛造により円柱材１
０の端部を小口径部５の如く成形する。
なおこの際の押出比（第４図において成形後の小口径部
５の断面積に対する円柱材１０の断面積の比）は２．２
とした。
５の断面積に対する円柱材１０の断面積の比）は２．２
とした。
比較例
前記実施例と同一組成のジルカロイ−２からなり小口径
部５と相対する円柱材１０をポンチ１１“およびダイス
１２中に挿入する。
部５と相対する円柱材１０をポンチ１１“およびダイス
１２中に挿入する。
次に前記円柱材１０を約７８０℃に加熱して１打撃によ
り圧力を上部より加え、α領域すえ込み鍛造により頭部
を成形した。
り圧力を上部より加え、α領域すえ込み鍛造により頭部
を成形した。
なおこの際のすえ込み比（第３図において、円柱材１０
の加工前長さに対する大口径。
の加工前長さに対する大口径。
加工後の長さの比）は０．５５となった。
次に上記実施例及び比較例について緒特性を調べ比較す
る。
る。
まず実施例及び比較例により製造した端栓を被覆管に溶
接固着した後、その溶接部近傍の断面組織を調べだとこ
ろ、実施例により製造しだ端栓においては第５図に示す
如く欠陥は全く認められず、さらに頭部の溶性部におけ
る残留歪がないため熱影響部も極めて小さなものであっ
た。
接固着した後、その溶接部近傍の断面組織を調べだとこ
ろ、実施例により製造しだ端栓においては第５図に示す
如く欠陥は全く認められず、さらに頭部の溶性部におけ
る残留歪がないため熱影響部も極めて小さなものであっ
た。
これに対し比較例においては第６図に示す如くすえ込み
鍛造による欠陥１５を生じ、さらに頭部の溶接部におけ
る残留歪を生じるため熱影響部が広く存在することが判
明し輻 寸だ腐食発生の要因となる水素化物の発生容易方向は比
較例においては頭部に径方向となるため腐食を生じやす
く、これに対し実施例では小口径部の軸方向が発生容易
方向となり安全域にあることが明らかとなった。
鍛造による欠陥１５を生じ、さらに頭部の溶接部におけ
る残留歪を生じるため熱影響部が広く存在することが判
明し輻 寸だ腐食発生の要因となる水素化物の発生容易方向は比
較例においては頭部に径方向となるため腐食を生じやす
く、これに対し実施例では小口径部の軸方向が発生容易
方向となり安全域にあることが明らかとなった。
次に核燃料棒支持具と嵌合する端栓の小口径部について
調べると、実施例では小口径部の軸方向に材料流れを生
じ、結晶粒はＡ Ｓ Ｔ ＭＪ６．９以上の微細粒とな
り、その硬度はＨｖ ２２２となり比較例のそれに較べ
約２０％向上している。
調べると、実施例では小口径部の軸方向に材料流れを生
じ、結晶粒はＡ Ｓ Ｔ ＭＪ６．９以上の微細粒とな
り、その硬度はＨｖ ２２２となり比較例のそれに較べ
約２０％向上している。
つまり核燃料棒を核燃料棒支持具に嵌合した際の端栓の
キズによる劣化や、核燃料棒保持の信頼性を高めたと言
える。
キズによる劣化や、核燃料棒保持の信頼性を高めたと言
える。
以上の如く本発明方法は、端栓頭部の残留歪、欠陥など
を生ずることなく端栓と被覆管の溶接による信頼性およ
び頭部における耐腐食性を高め、かつ小口径部の硬度を
向上させることのできる端栓の製造方法であり、さらに
実用上材料の利用率を著しく向上させることができ工業
上極めて有効なものと言える。
を生ずることなく端栓と被覆管の溶接による信頼性およ
び頭部における耐腐食性を高め、かつ小口径部の硬度を
向上させることのできる端栓の製造方法であり、さらに
実用上材料の利用率を著しく向上させることができ工業
上極めて有効なものと言える。
第１図は本発明方法により製造応れだ端栓を核燃料棒の
構造を示す断面図、第２図は端栓の拡大断面図、第３図
は従来のすえ込み鍛造による製造方法を示す工程図、第
４図は本発明方法を示す断面図、第５図は本発明方法に
より製造された端栓の溶接部を示す断面組織図、第６図
は従来のすえ込み鍛造により製造された端栓の溶接部を
示す断面組成図。 ２・・・被覆管、４・・・端栓、５・・・小口径部、６
・・・最大口径部。
構造を示す断面図、第２図は端栓の拡大断面図、第３図
は従来のすえ込み鍛造による製造方法を示す工程図、第
４図は本発明方法を示す断面図、第５図は本発明方法に
より製造された端栓の溶接部を示す断面組織図、第６図
は従来のすえ込み鍛造により製造された端栓の溶接部を
示す断面組成図。 ２・・・被覆管、４・・・端栓、５・・・小口径部、６
・・・最大口径部。
Claims (1)
- １ 核燃料棒支持具に嵌合する小口径部と、核燃料ペレ
ットを内装する被覆管に溶接固着される最大口径部と、
を有するＺｒ系合金からなる端栓の製造方法において、
端栓の最大口径を有するＺｒ系合金の円柱材端部からα
領域押出鍛造により該端栓の小口径部を形成することを
特徴とした該燃料棒枠の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52112531A JPS5922920B2 (ja) | 1977-09-21 | 1977-09-21 | 核燃料棒端栓の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52112531A JPS5922920B2 (ja) | 1977-09-21 | 1977-09-21 | 核燃料棒端栓の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5447085A JPS5447085A (en) | 1979-04-13 |
| JPS5922920B2 true JPS5922920B2 (ja) | 1984-05-29 |
Family
ID=14588964
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP52112531A Expired JPS5922920B2 (ja) | 1977-09-21 | 1977-09-21 | 核燃料棒端栓の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5922920B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2707987B2 (ja) * | 1993-12-14 | 1998-02-04 | 日本電気株式会社 | 紙葉類並べ替え装置および方法 |
-
1977
- 1977-09-21 JP JP52112531A patent/JPS5922920B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5447085A (en) | 1979-04-13 |
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