JPH01176977A - 核燃料棒及びその製造方法 - Google Patents
核燃料棒及びその製造方法Info
- Publication number
- JPH01176977A JPH01176977A JP63000733A JP73388A JPH01176977A JP H01176977 A JPH01176977 A JP H01176977A JP 63000733 A JP63000733 A JP 63000733A JP 73388 A JP73388 A JP 73388A JP H01176977 A JPH01176977 A JP H01176977A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nuclear fuel
- fuel rod
- current
- gauss
- supplied
- Prior art date
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- Pending
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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
Landscapes
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (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】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
本発明は、酸化がトリニウム（ガドリニア）を含んだ二
酸化ウランのペレットを被覆管に充填した核燃料棒及び
その製造方法に関する。
酸化ウランのペレットを被覆管に充填した核燃料棒及び
その製造方法に関する。
（従来の技術）
原子炉発電は、二酸化ウランの燃焼による発電熱で水の
温度を上昇させ、高温蒸気として蒸気タービンを回して
発電するものである。原子炉運転の反応を制御するため
に制御棒が用いられたり、また特に初期の段階では二酸
化ウランペレットに中性子を吸収するガドリニアを混合
している。ガドリニアは、可燃前と呼ばれ、−炭中性子
を吸収するると中性子吸収能がなくなるため、運転初期
の反応度制御に欠かせないものである。通常、数パーセ
ントのガドリニアを二酸化ウランに混入したペレットを
全体或いは一部に充填した核燃料棒を燃料集合体１体（
６３本の燃料棒）当り３〜４本使用している。かかる核
燃料棒は、第１図に示すようにジルカロイ−２等のジル
コニウム合金製の被覆管ｌと、この被覆管１の下部開口
部に挿着された下部端栓２ｂと、前記被覆管１に充填さ
れたペレット３ （少なくとも一部は数パーセントのガ
ドリニアを二酸化ウランに混入したものからなる）と、
前記被覆管１の上部開口部にスプリング４を介して挿着
された上部端栓２ａとから構成されている。
温度を上昇させ、高温蒸気として蒸気タービンを回して
発電するものである。原子炉運転の反応を制御するため
に制御棒が用いられたり、また特に初期の段階では二酸
化ウランペレットに中性子を吸収するガドリニアを混合
している。ガドリニアは、可燃前と呼ばれ、−炭中性子
を吸収するると中性子吸収能がなくなるため、運転初期
の反応度制御に欠かせないものである。通常、数パーセ
ントのガドリニアを二酸化ウランに混入したペレットを
全体或いは一部に充填した核燃料棒を燃料集合体１体（
６３本の燃料棒）当り３〜４本使用している。かかる核
燃料棒は、第１図に示すようにジルカロイ−２等のジル
コニウム合金製の被覆管ｌと、この被覆管１の下部開口
部に挿着された下部端栓２ｂと、前記被覆管１に充填さ
れたペレット３ （少なくとも一部は数パーセントのガ
ドリニアを二酸化ウランに混入したものからなる）と、
前記被覆管１の上部開口部にスプリング４を介して挿着
された上部端栓２ａとから構成されている。
ところで、原子炉の中に装荷される構造材は一般に苛酷
な検査が実施される。前述した第１図図示の核燃料棒も
製造後、ＭＡ Ｐ Ｓ （Ｍａｇｎｅｔｉｃ ａｎｄ
Ｐ ａｓｓｌｖｅ Ｓ ｃｃａｎｅｒ）と呼ばれる数
万ガウスの磁場を通過させてガドリニアがベレット中に
何パーセント混入されているか検査される。こうした検
査において、核燃料棒に充填されているベレット中のガ
ドリニアが磁化されるため、次のような問題が生じた。
な検査が実施される。前述した第１図図示の核燃料棒も
製造後、ＭＡ Ｐ Ｓ （Ｍａｇｎｅｔｉｃ ａｎｄ
Ｐ ａｓｓｌｖｅ Ｓ ｃｃａｎｅｒ）と呼ばれる数
万ガウスの磁場を通過させてガドリニアがベレット中に
何パーセント混入されているか検査される。こうした検
査において、核燃料棒に充填されているベレット中のガ
ドリニアが磁化されるため、次のような問題が生じた。
即ち、原子炉の炉水中には長時間使用中にヘマタイト、
マグネタイトなどの浮遊物が発生して核燃料棒に付着し
、その表面を覆うことが考えられる。こうした核燃料棒
の外表面に前記浮遊物（クラッドと称される）が付着す
ると、核燃料棒の熱伝導性が妨げられ、その結果核燃料
棒を構成する被覆管の温度を上昇させて腐蝕を促進する
。前記浮遊物を構成成分であるマグネタイトは、磁性を
帯びた酸化鉄であるため、前述したように核燃料棒が磁
化されると、該マグネタイトがより一層付着し易くなり
、前記被覆管の腐蝕が顕著となる問題が生じる。
マグネタイトなどの浮遊物が発生して核燃料棒に付着し
、その表面を覆うことが考えられる。こうした核燃料棒
の外表面に前記浮遊物（クラッドと称される）が付着す
ると、核燃料棒の熱伝導性が妨げられ、その結果核燃料
棒を構成する被覆管の温度を上昇させて腐蝕を促進する
。前記浮遊物を構成成分であるマグネタイトは、磁性を
帯びた酸化鉄であるため、前述したように核燃料棒が磁
化されると、該マグネタイトがより一層付着し易くなり
、前記被覆管の腐蝕が顕著となる問題が生じる。
（発明が解決しようとする課題）
本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされた
もので、原子炉炉水中での使用におけるクラッドの付着
を抑制して腐蝕を軽減した核燃料棒及びその製造方法を
提供しようとするものである。
もので、原子炉炉水中での使用におけるクラッドの付着
を抑制して腐蝕を軽減した核燃料棒及びその製造方法を
提供しようとするものである。
本願第１の発明は、酸化ウランと酸化ガドリニウムとを
混合したペレットをジルコニウム合金製の被覆管に充填
してなる核燃料棒において、前記被覆管表面での磁化の
強さを４ガウス以下としたことを特徴とする核燃料棒で
ある。
混合したペレットをジルコニウム合金製の被覆管に充填
してなる核燃料棒において、前記被覆管表面での磁化の
強さを４ガウス以下としたことを特徴とする核燃料棒で
ある。
上記被覆管表面での磁化の強さを限定した理由は、その
磁化が４ガウスを越えると前述した原子炉炉水中での長
時間での使用においてマグネタイト等のクラッドの付着
が顕著となり、腐蝕発生を防止できなくなるからである
。
磁化が４ガウスを越えると前述した原子炉炉水中での長
時間での使用においてマグネタイト等のクラッドの付着
が顕著となり、腐蝕発生を防止できなくなるからである
。
本願第２の発明は、酸化ウランと酸化ガドリニウムとを
混合したペレットをジルコニウム合金製の被覆管に充填
してなる核燃料棒の製造において、前記ペレット中の酸
化ガドリウムの量を高磁場中で検査した後、消磁して前
記被覆管表面での磁化の強さを４ガウス以下とすること
を特徴とする核燃料棒の製造方法である。 。
混合したペレットをジルコニウム合金製の被覆管に充填
してなる核燃料棒の製造において、前記ペレット中の酸
化ガドリウムの量を高磁場中で検査した後、消磁して前
記被覆管表面での磁化の強さを４ガウス以下とすること
を特徴とする核燃料棒の製造方法である。 。
上記消磁手段としては、例えばベレット中のガドリニア
の量を検査するための高磁場を通過させた後の核燃料棒
をソレノイドコイル内に挿入し、交換減衰電流を流す方
法を採用し得る。具体的な交換減衰電流の供給操作は、
次のようにして行なう。即ち、核燃料棒が挿入されたソ
レノイドコイルの右側から数十アンペアの電流を流し、
数秒後に電流を止める。つづいて、ソレノイドコイルの
左側から先の電流値の約８０％の電流を流し、数秒後に
電流を止める。ひきつづき、コイルの右側から最初の電
流値の６０％の電流を流す。このように順次電流値を下
げながら左右交換に電流を流すことによって、核燃料棒
の磁化の強さは小さくなって零に近付けることができる
。
の量を検査するための高磁場を通過させた後の核燃料棒
をソレノイドコイル内に挿入し、交換減衰電流を流す方
法を採用し得る。具体的な交換減衰電流の供給操作は、
次のようにして行なう。即ち、核燃料棒が挿入されたソ
レノイドコイルの右側から数十アンペアの電流を流し、
数秒後に電流を止める。つづいて、ソレノイドコイルの
左側から先の電流値の約８０％の電流を流し、数秒後に
電流を止める。ひきつづき、コイルの右側から最初の電
流値の６０％の電流を流す。このように順次電流値を下
げながら左右交換に電流を流すことによって、核燃料棒
の磁化の強さは小さくなって零に近付けることができる
。
（作用）
本願第１の発明によれば、被覆管表面での磁化の強さ所
定値以下に規定することによって、原子炉炉水中での長
時間での使用においてマグネタイト等のクラッドの付着
を防止し、該クラッドの付着に伴う腐蝕発生を軽減した
核燃料棒を得ることができる。
定値以下に規定することによって、原子炉炉水中での長
時間での使用においてマグネタイト等のクラッドの付着
を防止し、該クラッドの付着に伴う腐蝕発生を軽減した
核燃料棒を得ることができる。
また、本願第２の発明方法によれば簡単な操作によりベ
レット中の酸化ガドリウムの量を高磁場中で検査した後
、被覆管表面の磁化の強さを簡単な操作により４ガウス
以下に低減して、腐蝕発生を軽減した核燃料棒を製造で
きる。
レット中の酸化ガドリウムの量を高磁場中で検査した後
、被覆管表面の磁化の強さを簡単な操作により４ガウス
以下に低減して、腐蝕発生を軽減した核燃料棒を製造で
きる。
（発明の実施例）
以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
実施例
前述した第１図図示の構造をなし、外径１２．５ｍａ＋
ｓ長さ約４０ｃｍの短尺核燃料棒をそのベレット中のガ
ドリニアの混入量をｉ’ｌＮ定、検査するために７万ガ
ウスのＭＡＰＳを通過させた。ＭＡＰＳ通過後の被覆管
表面での磁化強さを測定したところ、約ｉｏｏガウスで
あった。
ｓ長さ約４０ｃｍの短尺核燃料棒をそのベレット中のガ
ドリニアの混入量をｉ’ｌＮ定、検査するために７万ガ
ウスのＭＡＰＳを通過させた。ＭＡＰＳ通過後の被覆管
表面での磁化強さを測定したところ、約ｉｏｏガウスで
あった。
次いで、前記磁化された核燃料棒を内径約２０聞、長さ
５０Ｇのソレノイドコイルの中央部に挿入、設置した。
５０Ｇのソレノイドコイルの中央部に挿入、設置した。
つづいて、ソレノイドコイルの右側から１ＯＡの電流を
１０秒間流し、電流を止めて１０秒間後に、左側から８
Ａの電流を流た。ひきつづき、電流を止めて１０秒間後
、更に右側から６Ａの電流を、次に左側から４Ａの電流
を、次に右側から２Ａの電流を、次に右側からＩＡの電
流を流した。このように順次電流値を下げながら左右交
換に電流を流した後、ソレノイドコイルから核燃料棒を
取出して被覆管表面での磁化の強さを測定したところ、
２ガウスになっていた。
１０秒間流し、電流を止めて１０秒間後に、左側から８
Ａの電流を流た。ひきつづき、電流を止めて１０秒間後
、更に右側から６Ａの電流を、次に左側から４Ａの電流
を、次に右側から２Ａの電流を、次に右側からＩＡの電
流を流した。このように順次電流値を下げながら左右交
換に電流を流した後、ソレノイドコイルから核燃料棒を
取出して被覆管表面での磁化の強さを測定したところ、
２ガウスになっていた。
しかして、本実施例の核燃料棒及び１００ガウスの磁化
をもつ消磁処理を施していない短尺核燃料棒（比較例）
について次のような条件で腐蝕試験を行なった。まず、
蒸気発生器に水４０００ ｃｃ ｓヘマタイト（（Ｚ−
Ｆｅ ２０３ ） ５０ｇ、酸化銅（Ｃｕ Ｏ）５ ｇ
及びマグネタイト（Ｆｅ ３０４ ）１ｇの粉末を入れ
、一方該蒸気発生器とバルブを介して連結された腐蝕試
験層内に試験対象である実施例及び比較例の核燃料棒を
挿入設置した。つづいて、前記蒸気発生器の温度を３０
０℃に保持してその蒸気を腐蝕試験槽内に流入させると
共に、該試験槽を５００℃、１０５気圧に保持した。２
４時間の試験経過後、各核燃料棒の状態を調べた。その
結果、本実施例の核燃料棒ではへマタイトを主成分とす
るクラッドの付着は全く認められなかった。
をもつ消磁処理を施していない短尺核燃料棒（比較例）
について次のような条件で腐蝕試験を行なった。まず、
蒸気発生器に水４０００ ｃｃ ｓヘマタイト（（Ｚ−
Ｆｅ ２０３ ） ５０ｇ、酸化銅（Ｃｕ Ｏ）５ ｇ
及びマグネタイト（Ｆｅ ３０４ ）１ｇの粉末を入れ
、一方該蒸気発生器とバルブを介して連結された腐蝕試
験層内に試験対象である実施例及び比較例の核燃料棒を
挿入設置した。つづいて、前記蒸気発生器の温度を３０
０℃に保持してその蒸気を腐蝕試験槽内に流入させると
共に、該試験槽を５００℃、１０５気圧に保持した。２
４時間の試験経過後、各核燃料棒の状態を調べた。その
結果、本実施例の核燃料棒ではへマタイトを主成分とす
るクラッドの付着は全く認められなかった。
これに対し、消磁処理を施さない比較例の核燃料棒では
前記クラッドが全面に付着されていた。また、クラッド
が付着された比較例の核燃料棒について、クラッドを除
去したところ、本実施例の核燃料棒に比べて酸化が加速
されていることが確認された。
前記クラッドが全面に付着されていた。また、クラッド
が付着された比較例の核燃料棒について、クラッドを除
去したところ、本実施例の核燃料棒に比べて酸化が加速
されていることが確認された。
［発明の効果］
以上詳述した如く、本発明によれば原子炉炉水中での使
用におけるクラッドの付着を抑制して腐蝕を軽減した核
燃料棒、並びにかかる核燃料棒を簡単な操作により製造
し得る方法を提供できる。
用におけるクラッドの付着を抑制して腐蝕を軽減した核
燃料棒、並びにかかる核燃料棒を簡単な操作により製造
し得る方法を提供できる。
第１図は、−膜内な核燃料棒を示す概略断面図である。
１・・・被覆管、２ａ・・・上部端栓、２ｂ・・・下部
端栓、３・・・ペレット、４・・・スプリング。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 ゛ 第１図
端栓、３・・・ペレット、４・・・スプリング。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 ゛ 第１図
Claims (2)
- （１）、酸化ウランと酸化ガドリニウムとを混合したペ
レットをジルコニウム合金製の被覆管に充填してなる核
燃料棒において、前記被覆管表面での磁化の強さを４ガ
ウス以下としたことを特徴とする核燃料棒。 - （２）、酸化ウランと酸化ガドリニウムとを混合したペ
レットをジルコニウム合金製の被覆管に充填してなる核
燃料棒の製造において、前記ペレット中の酸化ガドリウ
ムの量を高磁場中で検査した後、消磁して前記被覆管表
面での磁化の強さを４ガウス以下とすることを特徴とす
る核燃料棒の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63000733A JPH01176977A (ja) | 1988-01-07 | 1988-01-07 | 核燃料棒及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63000733A JPH01176977A (ja) | 1988-01-07 | 1988-01-07 | 核燃料棒及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01176977A true JPH01176977A (ja) | 1989-07-13 |
Family
ID=11481928
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63000733A Pending JPH01176977A (ja) | 1988-01-07 | 1988-01-07 | 核燃料棒及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01176977A (ja) |
-
1988
- 1988-01-07 JP JP63000733A patent/JPH01176977A/ja active Pending
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