JPS60119490A - 核燃料棒 - Google Patents
核燃料棒Info
- Publication number
- JPS60119490A JPS60119490A JP58226772A JP22677283A JPS60119490A JP S60119490 A JPS60119490 A JP S60119490A JP 58226772 A JP58226772 A JP 58226772A JP 22677283 A JP22677283 A JP 22677283A JP S60119490 A JPS60119490 A JP S60119490A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cladding tube
- fuel
- fuel cladding
- zirconium
- nuclear fuel
- Prior art date
- 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
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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
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (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】
〔発明の技術分野〕
本発明は核燃料棒に係り、特に、内面に純、ジルコニウ
ムを内張した燃料被覆管（ジルコニウムライナ燃料被覆
管）と上下部端栓との溶着封止構造を改良した核燃料棒
に関する。
ムを内張した燃料被覆管（ジルコニウムライナ燃料被覆
管）と上下部端栓との溶着封止構造を改良した核燃料棒
に関する。
従来の核燃料棒の縦断面図を第１図に示す。同図におい
て、円筒状の燃料被覆管１の全内面には純ジルコニウム
が被覆内張されており、燃料被覆管１内に、核燃料物質
を円柱状に圧縮成形及び焼結した多数のペレット状核燃
料３を装填しである。
て、円筒状の燃料被覆管１の全内面には純ジルコニウム
が被覆内張されており、燃料被覆管１内に、核燃料物質
を円柱状に圧縮成形及び焼結した多数のペレット状核燃
料３を装填しである。
そして、装填された燃料被覆管１の上部プレナム部にプ
レナムスプリング４を介装して上端には上部端栓５を、
また、その下端に下部端栓６をそれぞれ封止して内部を
気密状態と成したものである。
レナムスプリング４を介装して上端には上部端栓５を、
また、その下端に下部端栓６をそれぞれ封止して内部を
気密状態と成したものである。
このようにして燃料被覆管１内を気密状態に封止するこ
とにより、核燃料３と冷却水とが直接反応することを未
然に防止し、核燃料３の核***反応により放出される核
***生成物を核燃料棒自体内に封じ込め、冷却水中に逸
出させるのを防止している。このために、燃料被覆管１
の素材として、中性子吸収が小さく、比較的高温まで強
靭で高温耐食性に優れたジルカロイ−２，ジルカロイ−
４などのジルコニウム合金が広く用いられている。
とにより、核燃料３と冷却水とが直接反応することを未
然に防止し、核燃料３の核***反応により放出される核
***生成物を核燃料棒自体内に封じ込め、冷却水中に逸
出させるのを防止している。このために、燃料被覆管１
の素材として、中性子吸収が小さく、比較的高温まで強
靭で高温耐食性に優れたジルカロイ−２，ジルカロイ−
４などのジルコニウム合金が広く用いられている。
このジルコニウム合金は延展性に富み、冷却水に非反応
性である等の優れた性質を有する反面、ジルコニウム合
金から成る燃料被覆管１は、原子炉の炉出力を急激に上
昇させた場合、核燃料３の熱膨張率の差に起因する機械
的応力作用や、核***生成物に含まれる腐食性生成物に
よる腐食作用との重畳作用により、応力腐食割れによる
破損が生ずるおそれがある。すなわち、応力腐食割れは
、核燃料３から放出された腐食性核***生成物を燃料被
覆管１が吸収して脆化され、この燃料被覆管１に応力が
負荷されて生じる破損であり、燃料被覆管１の破損モー
ドの一つとして考えられている。
性である等の優れた性質を有する反面、ジルコニウム合
金から成る燃料被覆管１は、原子炉の炉出力を急激に上
昇させた場合、核燃料３の熱膨張率の差に起因する機械
的応力作用や、核***生成物に含まれる腐食性生成物に
よる腐食作用との重畳作用により、応力腐食割れによる
破損が生ずるおそれがある。すなわち、応力腐食割れは
、核燃料３から放出された腐食性核***生成物を燃料被
覆管１が吸収して脆化され、この燃料被覆管１に応力が
負荷されて生じる破損であり、燃料被覆管１の破損モー
ドの一つとして考えられている。
そして、燃料被覆管１は核燃料棒自体の防壁であり、核
***生成物の漏出を防止するためにもその破損は未然に
防止されねばならず、上記燃料被覆管１の応力腐食割れ
の防止対策として、ジルコニウムライナ燃料被覆管１が
提案されている。これは、ジルコニウム合金Ｓ被榎管本
体の内周面に純ジルコニウム被膜のライナ層２を被覆内
張りしたものである。この純ジルコニウムはビッカース
硬度が例えば約７０ＤＰＨであり、ジルカロイ−２（ジ
ルコニウム合金）が例えば約１７００ＰＨであるのに比
し軟質の金属であるが、このライナ層２によって、被覆
管本体に作用する応力を緩和し、かつ腐食性核***生成
物が被覆管本体に直接作用するのを未然に、かつ確実に
防止し、応力腐食割れによる燃料被覆管１の破損を抑制
しているのである。
***生成物の漏出を防止するためにもその破損は未然に
防止されねばならず、上記燃料被覆管１の応力腐食割れ
の防止対策として、ジルコニウムライナ燃料被覆管１が
提案されている。これは、ジルコニウム合金Ｓ被榎管本
体の内周面に純ジルコニウム被膜のライナ層２を被覆内
張りしたものである。この純ジルコニウムはビッカース
硬度が例えば約７０ＤＰＨであり、ジルカロイ−２（ジ
ルコニウム合金）が例えば約１７００ＰＨであるのに比
し軟質の金属であるが、このライナ層２によって、被覆
管本体に作用する応力を緩和し、かつ腐食性核***生成
物が被覆管本体に直接作用するのを未然に、かつ確実に
防止し、応力腐食割れによる燃料被覆管１の破損を抑制
しているのである。
しかし、これら従来のジルコニウムライナ燃料被覆管１
の上下端部を上下部端栓５，６によって溶接密封すると
き、ジルコニウム合金の被覆管本体とライナｊ−２の純
ジルコニウムとの物性の相違によって次のような問題が
生じている。すなわち、純ジルコニウムはジルコニウム
合金に比し、熱伝導度が小さく、融点が高いために、ジ
ルコニウムライナ燃料被覆管１と上下部端栓５，６とを
ＴＩＧ溶接するとき、ライナ層２の純ジルコニウムが被
覆管本体のジルコニウム合金に比し溶融しにくいから溶
接が不完全となるものであった。これを解消するだめに
は、Ｔ工Ｇ溶接時の電流電圧を上げることが必要である
。ところが、電流電圧を上けると、ライナ層２の純ジル
コニウムは完全に溶融しても、被覆管本体のジルコニウ
ム合金は溶融部分も大きくなり、溶接後に生じるビード
が非常に太きいものとなる。ビード径が大きくなると、
渦料集合体組立時にスペーサを損傷したり、運転時の流
路断面積を小さくシ、圧損を太きくしたりするのである
。このように、従来のジルコニウムライナ燃料被覆管１
と上下部端栓５，６との溶接条件は非常に困難で、釉々
の問題があった。
の上下端部を上下部端栓５，６によって溶接密封すると
き、ジルコニウム合金の被覆管本体とライナｊ−２の純
ジルコニウムとの物性の相違によって次のような問題が
生じている。すなわち、純ジルコニウムはジルコニウム
合金に比し、熱伝導度が小さく、融点が高いために、ジ
ルコニウムライナ燃料被覆管１と上下部端栓５，６とを
ＴＩＧ溶接するとき、ライナ層２の純ジルコニウムが被
覆管本体のジルコニウム合金に比し溶融しにくいから溶
接が不完全となるものであった。これを解消するだめに
は、Ｔ工Ｇ溶接時の電流電圧を上げることが必要である
。ところが、電流電圧を上けると、ライナ層２の純ジル
コニウムは完全に溶融しても、被覆管本体のジルコニウ
ム合金は溶融部分も大きくなり、溶接後に生じるビード
が非常に太きいものとなる。ビード径が大きくなると、
渦料集合体組立時にスペーサを損傷したり、運転時の流
路断面積を小さくシ、圧損を太きくしたりするのである
。このように、従来のジルコニウムライナ燃料被覆管１
と上下部端栓５，６との溶接条件は非常に困難で、釉々
の問題があった。
そこで、本発明は、従来の種々の問題点を解消するため
になされたものであり、内面に純ジルコニウムを被覆内
張した燃料被覆管（ジルコニウムライナ燃料被覆管）を
用い、これによって応力腐食割れによる破損に対して有
効なものとするのは勿論のこと、上下部端栓との溶接性
が良好でおるようにすることを目的とする。
になされたものであり、内面に純ジルコニウムを被覆内
張した燃料被覆管（ジルコニウムライナ燃料被覆管）を
用い、これによって応力腐食割れによる破損に対して有
効なものとするのは勿論のこと、上下部端栓との溶接性
が良好でおるようにすることを目的とする。
上述した目的を達成するため、本発明は、内面に純ジル
コニウムを被覆内張した燃料被覆管と、この燃料被覆管
内に充填されている核燃料と、燃料被覆管の上下端に溶
着されている上部、下部端栓とを有するものにおいて、
燃料被覆管内面の上下端部に純ジルコニウムを被覆しな
い非内張部を形成したことに存するものである。
コニウムを被覆内張した燃料被覆管と、この燃料被覆管
内に充填されている核燃料と、燃料被覆管の上下端に溶
着されている上部、下部端栓とを有するものにおいて、
燃料被覆管内面の上下端部に純ジルコニウムを被覆しな
い非内張部を形成したことに存するものである。
以下、第２図及び第３図を参照して本発明の一実施例を
説明するに、従来の核燃料棒とは、燃料被覆管１の構成
において相違するのみで他は同一構造であるため、図に
おいては要部の構成のみが示されており、従来と異なら
ないものは同一符号が付されている。
説明するに、従来の核燃料棒とは、燃料被覆管１の構成
において相違するのみで他は同一構造であるため、図に
おいては要部の構成のみが示されており、従来と異なら
ないものは同一符号が付されている。
すなわち、本発明での燃料被覆管１では、その内面の上
下端部には純ジルコニウムを被覆しない非内張部７を形
成したものである。この非内張部７は、純ジルコニウム
を被覆して製造した後での機械加工によってライナＪ＠
２０所定部分を除去することで形成される。また、化学
的研磨によって除去することもでき、更には、被覆処理
時にマスキングを施して形成することもできる。
下端部には純ジルコニウムを被覆しない非内張部７を形
成したものである。この非内張部７は、純ジルコニウム
を被覆して製造した後での機械加工によってライナＪ＠
２０所定部分を除去することで形成される。また、化学
的研磨によって除去することもでき、更には、被覆処理
時にマスキングを施して形成することもできる。
その際、非内張部７の長さは燃料被覆管１の上下両端か
ら８論以上２０ｗ以下に形成される。これは、上下部端
栓５，６との溶接性の観点からすれば非内張部７け８日
以上施こせばよいが、燃料被覆管１０本来の目的である
応力腐食割れの観点に立てばできる限り、非内張部７の
長さが短かい方が好ましく、実用的にはその上限値は２
０日程度が妥当であるといえるからである。更に、核燃
料棒自体の上下端部は核燃料３がなく、またはあっても
低出力部であるため燃料被覆管１の応力腐食割れが問題
となる部分ではなく、この部分に２０ｍ程度の長さでの
非内張部７があったとしても燃料の性能上全く問題は生
じない。
ら８論以上２０ｗ以下に形成される。これは、上下部端
栓５，６との溶接性の観点からすれば非内張部７け８日
以上施こせばよいが、燃料被覆管１０本来の目的である
応力腐食割れの観点に立てばできる限り、非内張部７の
長さが短かい方が好ましく、実用的にはその上限値は２
０日程度が妥当であるといえるからである。更に、核燃
料棒自体の上下端部は核燃料３がなく、またはあっても
低出力部であるため燃料被覆管１の応力腐食割れが問題
となる部分ではなく、この部分に２０ｍ程度の長さでの
非内張部７があったとしても燃料の性能上全く問題は生
じない。
本発明は以上のように構成されており、燃料被覆管１に
おける上下部端栓５，６との溶接時に高温となる上下端
部には、純ジルコニウムを植機しない非内張部７が形成
されているから、溶接時には純ジルコニウムがあること
を考慮する必要がない。したがって、溶接部分は被覆管
本体のジルコニウム合金のみであるから、溶接性がよく
、溶接条件設定も容易であシ、溶接部健全性を確保でき
、ひいてはビード径の管理も容易となる。
おける上下部端栓５，６との溶接時に高温となる上下端
部には、純ジルコニウムを植機しない非内張部７が形成
されているから、溶接時には純ジルコニウムがあること
を考慮する必要がない。したがって、溶接部分は被覆管
本体のジルコニウム合金のみであるから、溶接性がよく
、溶接条件設定も容易であシ、溶接部健全性を確保でき
、ひいてはビード径の管理も容易となる。
以上詳述したように、本発明によれば、燃料被覆管の応
力腐食割れ破損に対して非常に有効であるのは勿論のこ
と、上下部端栓との溶接に際しては良好な溶接性を発揮
し、密封性全確保して燃料健全性を維持することができ
る優れた効果を奏するものである。
力腐食割れ破損に対して非常に有効であるのは勿論のこ
と、上下部端栓との溶接に際しては良好な溶接性を発揮
し、密封性全確保して燃料健全性を維持することができ
る優れた効果を奏するものである。
第１図は従来の核燃料棒を示す縦断面図、第２図および
第３図は本発明の一実施例を示すもので、その第２図は
燃料被覆管の一部省略縦断面図、第３図は要部の縦断面
図である。 １・・・燃料被覆管、２・・・ライナ層、３・・・核燃
料、４・・・ゾレナムスプリング、５・・・土部端栓、
６・・・下部端栓、７・・・非内張部。 第１図 第２図 第３図
第３図は本発明の一実施例を示すもので、その第２図は
燃料被覆管の一部省略縦断面図、第３図は要部の縦断面
図である。 １・・・燃料被覆管、２・・・ライナ層、３・・・核燃
料、４・・・ゾレナムスプリング、５・・・土部端栓、
６・・・下部端栓、７・・・非内張部。 第１図 第２図 第３図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、内面に純ジルコニウムを被覆内張した燃料被覆管と
、この燃料被覆管内に充填されている核燃料と、燃料被
覆管の上下端に溶着されている上下部端栓とを有する核
燃料棒において、上記燃料被覆管内面の上下端部に純ジ
ルコニウムを被覆しない非内張部を形成したことを特徴
とする核燃料棒。 ２、非内張部の長さが燃料被覆管の上下両端からそれぞ
れ８Ｗ以上２０１１１１以下である特許請求の範囲第１
項記載の核燃料棒。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58226772A JPS60119490A (ja) | 1983-12-02 | 1983-12-02 | 核燃料棒 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58226772A JPS60119490A (ja) | 1983-12-02 | 1983-12-02 | 核燃料棒 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60119490A true JPS60119490A (ja) | 1985-06-26 |
Family
ID=16850367
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58226772A Pending JPS60119490A (ja) | 1983-12-02 | 1983-12-02 | 核燃料棒 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60119490A (ja) |
-
1983
- 1983-12-02 JP JP58226772A patent/JPS60119490A/ja active Pending
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