JPH02249994A - 圧力管型原子炉用圧力管 - Google Patents
圧力管型原子炉用圧力管Info
- Publication number
- JPH02249994A JPH02249994A JP1072826A JP7282689A JPH02249994A JP H02249994 A JPH02249994 A JP H02249994A JP 1072826 A JP1072826 A JP 1072826A JP 7282689 A JP7282689 A JP 7282689A JP H02249994 A JPH02249994 A JP H02249994A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pressure tube
- pressure
- tube
- wall thickness
- nuclear reactor
- 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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-
- 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
- Particle Accelerators (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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、圧力管型原子炉用圧力管に係り、特に高速中
性子照射によるクリープ変形を抑制するのに好適な構造
を有する圧力管型原子炉用圧力管に関する。
性子照射によるクリープ変形を抑制するのに好適な構造
を有する圧力管型原子炉用圧力管に関する。
従来技術における圧力管型原子炉やそれに用いられる圧
力管については、動燃技報Ｎα５２１９８４．１２ 技
術資料１８〜３１頁“「ふげん」の圧力管検査装置の開
発と使用実績″に記述されている。
力管については、動燃技報Ｎα５２１９８４．１２ 技
術資料１８〜３１頁“「ふげん」の圧力管検査装置の開
発と使用実績″に記述されている。
圧力管型原子炉は、第５図に示す如く、円筒形の原子炉
本体１１中を、順次上から接続された上部鉄水スリーブ
６、カランドリア管７及び下部鉄水スリーブ８がセット
となり、多数のセットが互いに平行して縦に貫通し、さ
らにそれら上部鉄水スリーブ６、カランドリア管７及び
下部鉄水スリーブ８の中を圧力管１０が貫通している。
本体１１中を、順次上から接続された上部鉄水スリーブ
６、カランドリア管７及び下部鉄水スリーブ８がセット
となり、多数のセットが互いに平行して縦に貫通し、さ
らにそれら上部鉄水スリーブ６、カランドリア管７及び
下部鉄水スリーブ８の中を圧力管１０が貫通している。
圧力管１０は、原子炉本体１１の底部に溶接されている
下部鉄水スリーブ８に支持構造物９を用いて支持されて
いる。従来の圧力管１０の構造を第６図に示す。圧力管
１０は順次接続された上部圧力管延長管１、圧力管本体
２及び下部圧力管延長管３がら成り、それらが機械的接
合法、例えば拡管により接続された構造となっている。
下部鉄水スリーブ８に支持構造物９を用いて支持されて
いる。従来の圧力管１０の構造を第６図に示す。圧力管
１０は順次接続された上部圧力管延長管１、圧力管本体
２及び下部圧力管延長管３がら成り、それらが機械的接
合法、例えば拡管により接続された構造となっている。
圧力管本体２は、薄肉の一定の肉厚で軸方向にストレー
トなＺｒ−Ｎｂ合金製の管となっている。
トなＺｒ−Ｎｂ合金製の管となっている。
また、圧力管１０は燃料集合体１２を内包し、そして上
部圧力管延長管１の上端に設けた入口管１４及び下部圧
力管延長管３の胴部に設けた出口管１５の間を流れる冷
却材（軽水）の通路になっている。
部圧力管延長管１の上端に設けた入口管１４及び下部圧
力管延長管３の胴部に設けた出口管１５の間を流れる冷
却材（軽水）の通路になっている。
上記従来技術において圧力管本体は、その軸方向に一定
の肉厚の管であった。このため、高速中性子が照射され
ると時間の経過とともに、高速中性子照射量の軸方向分
布曲線に類似して径方向にクリープ変形していた。この
クリープ変形の特徴は下記の（１）式に示す如く、クリ
ープ変形量が、高速中性子照射量、内圧により圧力管本
体に発生する応力及び温度に比例することである。
の肉厚の管であった。このため、高速中性子が照射され
ると時間の経過とともに、高速中性子照射量の軸方向分
布曲線に類似して径方向にクリープ変形していた。この
クリープ変形の特徴は下記の（１）式に示す如く、クリ
ープ変形量が、高速中性子照射量、内圧により圧力管本
体に発生する応力及び温度に比例することである。
クリープ変形量＝ＫＸΦ×σｔ Ｘ （Ｔ−１６０）
Ｘ Ｔ ｔ −・・・（１）ここで、Ｋ：定数、Φ：照
射量、Ｔ：温度。
Ｘ Ｔ ｔ −・・・（１）ここで、Ｋ：定数、Φ：照
射量、Ｔ：温度。
Ｐ：圧力、ｔ：板厚ＨＴ ｉｗａ ：運転時間第７Ａ図
、第７Ｂ図に圧力管本体のクリープ変形量と高速中性子
照射量（高速中性子束と運転時間をかけあわせたもの）
の関係を示す。第７Ｂ図において、縦軸は圧力管本体の
軸方向の位置を、横軸は高速中性子照射量Φとクリープ
変形量εを示しており、縦軸に記した符号ａ、ｂの位置
は第７Ａ図に示す圧力管本体２の軸方同位１ｉａ、ｂに
該当する。クリープ変形量εは特に高速中性子照射量Φ
の影響が支配的であり高速中性子照射量の分布曲線に類
似した変形を生じている。
、第７Ｂ図に圧力管本体のクリープ変形量と高速中性子
照射量（高速中性子束と運転時間をかけあわせたもの）
の関係を示す。第７Ｂ図において、縦軸は圧力管本体の
軸方向の位置を、横軸は高速中性子照射量Φとクリープ
変形量εを示しており、縦軸に記した符号ａ、ｂの位置
は第７Ａ図に示す圧力管本体２の軸方同位１ｉａ、ｂに
該当する。クリープ変形量εは特に高速中性子照射量Φ
の影響が支配的であり高速中性子照射量の分布曲線に類
似した変形を生じている。
上記のごとく、クリープ変形量は高速中性子照射量、圧
力管本体に生ずる応力及び温度に比例する。このうち、
高速中性子照射量及び温度については、構造的な対策で
低減することは困難であるが、内圧により圧力管本体に
生ずる応力を低減することは一般的な力学の法則より圧
力管本体の肉厚を厚くする対策によって可能であり、ク
リープ変形量を抑制することができる。
力管本体に生ずる応力及び温度に比例する。このうち、
高速中性子照射量及び温度については、構造的な対策で
低減することは困難であるが、内圧により圧力管本体に
生ずる応力を低減することは一般的な力学の法則より圧
力管本体の肉厚を厚くする対策によって可能であり、ク
リープ変形量を抑制することができる。
ただし、圧力管本体全長にわたって厚肉化することは第
８Ａ図に破線で示す如く上、下部のロールドジヨイント
部１７．１８も径方向に拡大することになり、圧力管の
格子ピッチの増加を招く。
８Ａ図に破線で示す如く上、下部のロールドジヨイント
部１７．１８も径方向に拡大することになり、圧力管の
格子ピッチの増加を招く。
この圧力管格子ピッチの増加分が積み重なり、第８Ｂ図
に破線で示すよう番二原子炉本体１６の直径の大径化に
つながることとなるので、これは回避しなければならな
い。
に破線で示すよう番二原子炉本体１６の直径の大径化に
つながることとなるので、これは回避しなければならな
い。
本発明の目的は、圧力管格子ピッチの増加がなく、原子
炉本体を大型化することなく、高速中性子の照射による
クリープ変形を抑制することができる圧力管本体を備え
た圧力管型原子炉用圧力管及び圧力管本体の製造方法を
提供することにある。
炉本体を大型化することなく、高速中性子の照射による
クリープ変形を抑制することができる圧力管本体を備え
た圧力管型原子炉用圧力管及び圧力管本体の製造方法を
提供することにある。
上記目的は、上部圧力管延長管、圧力管本体及び下部圧
力管延長管が順次接続して構成された圧力管型原子炉用
圧力管において、前記圧力管本体は内径を一定とし軸端
部より軸方向の中央部で大きな肉厚を有することを特徴
とする圧力管型原子炉用圧力管により、達成される。
力管延長管が順次接続して構成された圧力管型原子炉用
圧力管において、前記圧力管本体は内径を一定とし軸端
部より軸方向の中央部で大きな肉厚を有することを特徴
とする圧力管型原子炉用圧力管により、達成される。
そして前記圧力管本体は各軸端部から軸方向中央に向か
って肉厚が徐々に大きくなるものでもよいし、また前記
圧力管本体は内径を一定とし、肉厚の小さな軸端部と肉
厚の大゛きな中央部と該中央部と前記軸端部を滑らかに
接続するテーパ部とからなるもの・でもよい。
って肉厚が徐々に大きくなるものでもよいし、また前記
圧力管本体は内径を一定とし、肉厚の小さな軸端部と肉
厚の大゛きな中央部と該中央部と前記軸端部を滑らかに
接続するテーパ部とからなるもの・でもよい。
また上記目的は、上部圧力管延長管、圧力管本体及び下
部圧力管延長管が順次接続して構成された圧力型原子炉
用圧力管の内の前記圧力管本体であって、軸端部より軸
方向の中央で大きな肉厚を有する圧力管本体を製造する
圧力管本体の製造方法において、Ｚｒ−Ｎｂ合金のビレ
ットを熱間押出しにより素管に成型し、冷管抽伸により
肉厚を減少させ、溶体化処理により金属組織を均一化し
、再び冷間抽伸により肉厚を整え、時効処理により硬度
を上げ、機械加工により所定形状に仕上げることを特徴
とする圧力管本体の製造方法により、達成される。
部圧力管延長管が順次接続して構成された圧力型原子炉
用圧力管の内の前記圧力管本体であって、軸端部より軸
方向の中央で大きな肉厚を有する圧力管本体を製造する
圧力管本体の製造方法において、Ｚｒ−Ｎｂ合金のビレ
ットを熱間押出しにより素管に成型し、冷管抽伸により
肉厚を減少させ、溶体化処理により金属組織を均一化し
、再び冷間抽伸により肉厚を整え、時効処理により硬度
を上げ、機械加工により所定形状に仕上げることを特徴
とする圧力管本体の製造方法により、達成される。
圧力管本体が高速中性子により照射された場合、その圧
力管本体の径方向のクリープ変形量は、前述の（１）式
に示すように高速中性子照射量、応力及び温度に比例す
る。そして圧力管本体の軸方向についての高速中性子照
射量の分布は、第７図に示すように軸方向の中央部で高
い値を示している。従って（１）式と第７図から、構造
面の対策により圧力管本体のクリープ変形量を減少させ
るには、応力を下げればよいことが明らかである。
力管本体の径方向のクリープ変形量は、前述の（１）式
に示すように高速中性子照射量、応力及び温度に比例す
る。そして圧力管本体の軸方向についての高速中性子照
射量の分布は、第７図に示すように軸方向の中央部で高
い値を示している。従って（１）式と第７図から、構造
面の対策により圧力管本体のクリープ変形量を減少させ
るには、応力を下げればよいことが明らかである。
本発明によれば、圧力管本体は軸方向の中央部での肉厚
を増加して圧力管本体に生ずる応力を減少させたので、
中央部でのクリープ変形量は応力減少分に比例して減少
し、軸方向についてのクリープ変形量の分布は平坦化さ
れる。
を増加して圧力管本体に生ずる応力を減少させたので、
中央部でのクリープ変形量は応力減少分に比例して減少
し、軸方向についてのクリープ変形量の分布は平坦化さ
れる。
以下、本発明の実施例を第１図〜第４図により説明する
。第１図は本発明による圧力管型原子炉用圧力管の第１
実施例を示す図である。第１図において圧力管１０は、
大きく分けると上部圧力管延長管１、圧力管本体２及び
下部圧力管延長管３の３つの部位に分けられる。上部圧
力管延長管１、下部圧力管延長管３はそれぞれ機械的接
合法（拡管する方法であるロールドジヨイント法）によ
り圧力管本体２と接続されている。そして圧力管１ｏは
燃料集合体１２を内包する。また下部圧力管延長管３の
外壁に設けられた入口管１４から入り、上部圧力管１の
上端に設けた出口管１５から出る冷却材（軽水）の通路
となる。その冷却材は燃料集合体１２内部も通路として
いる。
。第１図は本発明による圧力管型原子炉用圧力管の第１
実施例を示す図である。第１図において圧力管１０は、
大きく分けると上部圧力管延長管１、圧力管本体２及び
下部圧力管延長管３の３つの部位に分けられる。上部圧
力管延長管１、下部圧力管延長管３はそれぞれ機械的接
合法（拡管する方法であるロールドジヨイント法）によ
り圧力管本体２と接続されている。そして圧力管１ｏは
燃料集合体１２を内包する。また下部圧力管延長管３の
外壁に設けられた入口管１４から入り、上部圧力管１の
上端に設けた出口管１５から出る冷却材（軽水）の通路
となる。その冷却材は燃料集合体１２内部も通路として
いる。
圧力管本体２は、材料にＺｒ−Ｎｂ合金を用いており、
軸方向中央部で高い高速中性子照射量の分布に合わせて
、端部から軸方向中央に向がってその肉厚が円弧状に厚
くなる構造としている。なお圧力管本体２の内径は軸方
向に一定としている。
軸方向中央部で高い高速中性子照射量の分布に合わせて
、端部から軸方向中央に向がってその肉厚が円弧状に厚
くなる構造としている。なお圧力管本体２の内径は軸方
向に一定としている。
本実施例によれば、圧力管本体２の軸方向中央部の肉厚
を厚くしたことにより内圧による周方向の応力が緩和さ
れるため、第３Ａ図、第３Ｂ図に示すように高速中性子
の照射によるクリープ変形を抑制し、平坦化することが
できる。第３Ｂ図において、縦軸は圧力管本体の軸方向
の位置を、横軸は高速中性子照射量Φ、本実施例の圧力
管本体のクリープ変形量Ｅ０及び従来例の一定肉厚のス
トレート管のクリープ変形量ｉｐを示しており、縦軸に
記した符号ａ、ｂの位置は第３Ａ図に示す圧力管本体４
の軸方向位置ａ、ｂに該当する。
を厚くしたことにより内圧による周方向の応力が緩和さ
れるため、第３Ａ図、第３Ｂ図に示すように高速中性子
の照射によるクリープ変形を抑制し、平坦化することが
できる。第３Ｂ図において、縦軸は圧力管本体の軸方向
の位置を、横軸は高速中性子照射量Φ、本実施例の圧力
管本体のクリープ変形量Ｅ０及び従来例の一定肉厚のス
トレート管のクリープ変形量ｉｐを示しており、縦軸に
記した符号ａ、ｂの位置は第３Ａ図に示す圧力管本体４
の軸方向位置ａ、ｂに該当する。
このように圧力管本体の軸方向中央部の肉厚を増し、−
万端部の肉厚は従来のまま即ち従来と同じ外径としてお
くことにより、圧力管格子ピッチを大きくする、ひいて
は原子炉本体を大型化することもなしに、高速中性子照
射による圧力管本体のクリープ変形を抑えることができ
る。また圧力管本体の材料も従来材を用いることができ
る。
万端部の肉厚は従来のまま即ち従来と同じ外径としてお
くことにより、圧力管格子ピッチを大きくする、ひいて
は原子炉本体を大型化することもなしに、高速中性子照
射による圧力管本体のクリープ変形を抑えることができ
る。また圧力管本体の材料も従来材を用いることができ
る。
第２図は本発明の第２実施例として、圧力管本体５の中
央部のある範囲は従来より肉厚を厚くした直線部とし、
そして端部は従来のままの薄い肉厚の部分とし、直線部
と端部の間をテーパで接続した構造としている。なお圧
力管本体５の内径は軸方向に一定としている。
央部のある範囲は従来より肉厚を厚くした直線部とし、
そして端部は従来のままの薄い肉厚の部分とし、直線部
と端部の間をテーパで接続した構造としている。なお圧
力管本体５の内径は軸方向に一定としている。
第２図は、本発明の第２実施例として、圧力管本体の肉
厚を従来よりも厚くした直線部を設けたものである。ま
たその直線部と薄肉部とを接続する部分にテーバを設け
た構造としている。
厚を従来よりも厚くした直線部を設けたものである。ま
たその直線部と薄肉部とを接続する部分にテーバを設け
た構造としている。
この第２実施例によれば、第１図に示した第１実施例と
同様、クリープ変形を抑えることができるという効果が
ある。また、第２実施例によれば圧力管本体２の外形が
直線的であるので、加工をより容易に行うことができる
。
同様、クリープ変形を抑えることができるという効果が
ある。また、第２実施例によれば圧力管本体２の外形が
直線的であるので、加工をより容易に行うことができる
。
第４図は、実施例１，２の圧力管本体の製造方法フロー
を示したものである。材料をＺｒ−Ｎｂ合金とし中心に
穴のあいた円柱状のビレットを熱間押出により素管に成
型する。素管の肉厚落としを主体とした冷間抽伸を実施
した後、金属組織の均一化のために溶体化熱処理／水焼
入を行う。再び冷間抽伸を行い肉厚を整えた後、硬度を
増すための時効熱処理を行い、内径２曲がり等の調整の
ために最終成型で機械加工を行う。
を示したものである。材料をＺｒ−Ｎｂ合金とし中心に
穴のあいた円柱状のビレットを熱間押出により素管に成
型する。素管の肉厚落としを主体とした冷間抽伸を実施
した後、金属組織の均一化のために溶体化熱処理／水焼
入を行う。再び冷間抽伸を行い肉厚を整えた後、硬度を
増すための時効熱処理を行い、内径２曲がり等の調整の
ために最終成型で機械加工を行う。
上記製造方法によれば、必要な性能を有する圧力管本体
を合理的に製作することが可能となる。
を合理的に製作することが可能となる。
本発明によれば、圧力管型原子炉用圧力管を構成する圧
力管本体の肉厚を、高速中性子照射量の分布に合わせて
照射量の最も多く受ける圧力管本体軸方向の中央部で最
も厚くし、内圧により生ずる応力を下げることができる
ので、中央部における径方向のクリープ変形を抑制しク
リープ変形量の軸方向分布を平坦にできるという効果が
ある。
力管本体の肉厚を、高速中性子照射量の分布に合わせて
照射量の最も多く受ける圧力管本体軸方向の中央部で最
も厚くし、内圧により生ずる応力を下げることができる
ので、中央部における径方向のクリープ変形を抑制しク
リープ変形量の軸方向分布を平坦にできるという効果が
ある。
従って、圧力管本体の軸方向の中央部で肉厚を厚くし、
軸端部の肉厚、内径を従来のままとすることができるの
で、圧力管格子ピッチの増大にもならず、原子炉本体を
大型化を回避することができる。
軸端部の肉厚、内径を従来のままとすることができるの
で、圧力管格子ピッチの増大にもならず、原子炉本体を
大型化を回避することができる。
また、本発明の製造方法によれば、圧力管本体を合理的
に製作することができる。
に製作することができる。
第１図は本発明による圧力管型原子炉用圧力管の第１実
施例を示す図、第２図は本発明による圧力管型原子炉用
圧力管の第２実施例を示す図、第３Ａ図、第３Ｂ図は圧
力管本体の高速中性子照射下におけるクリープ変形量の
分布に関し従来例と本発明の第１実施例とを比較した図
、第４図は圧力管本体の製造方法のフローを示す図、第
５図は圧力管型原子炉本体の縦断面図、第６図は従来の
圧力管の構造を示す図、第７Ａ図、第７Ｂ図は圧力管本
体のクリープ変形量と高速中性子照射量の関係を示す図
、第８Ａ図、第８Ｂ図は圧力管本体全長にわたって厚肉
化した場合の上下ロールドジヨイント部及び原子炉本体
の変化を示す図である。 １・・・上部圧力管延長管、２・・・圧力管本体、３・
・・下部圧力管延長管、４，５・・・圧力管本体、１ｏ
・・・圧力管、１１・・・原子炉本体。
施例を示す図、第２図は本発明による圧力管型原子炉用
圧力管の第２実施例を示す図、第３Ａ図、第３Ｂ図は圧
力管本体の高速中性子照射下におけるクリープ変形量の
分布に関し従来例と本発明の第１実施例とを比較した図
、第４図は圧力管本体の製造方法のフローを示す図、第
５図は圧力管型原子炉本体の縦断面図、第６図は従来の
圧力管の構造を示す図、第７Ａ図、第７Ｂ図は圧力管本
体のクリープ変形量と高速中性子照射量の関係を示す図
、第８Ａ図、第８Ｂ図は圧力管本体全長にわたって厚肉
化した場合の上下ロールドジヨイント部及び原子炉本体
の変化を示す図である。 １・・・上部圧力管延長管、２・・・圧力管本体、３・
・・下部圧力管延長管、４，５・・・圧力管本体、１ｏ
・・・圧力管、１１・・・原子炉本体。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、上部圧力管延長管、圧力管本体及び下部圧力管延長
管が順次接続して構成された圧力管型原子炉用圧力管に
おいて、前記圧力管本体は内径を一定とし軸端部より軸
方向の中央部で大きな肉厚を有することを特徴とする圧
力管型原子炉用圧力管。 ２、前記圧力管本体は各軸端部から軸方向中央に向かっ
て肉厚が徐々に大きくなることを特徴とする請求項１記
載の圧力管型原子炉用圧力管。 ３、前記圧力管本体は肉厚の小さな軸端部と肉厚の大き
な中央部と該中央部と前記軸端部を滑らかに接続するテ
ーパ部とからなることを特徴とする請求項１記載の圧力
管型原子炉用圧力管。 ４、上部圧力管延長管、圧力管本体及び下部圧力管延長
管が順次接続して構成された圧力型原子炉用圧力管の内
の前記圧力管本体であって、軸端部より軸方向の中央で
大きな肉厚を有する圧力管本体を製造する圧力管本体の
製造方法において、Ｚｒ−Ｎｂ合金のビレットを熱間押
出しにより素管に成型し、冷管抽伸により肉厚を減少さ
せ、溶体化処理により金属組織を均一化し、再び冷間抽
伸により肉厚を整え、時効処理により硬度を上げ、機械
加工により所定形状に仕上げることを特徴とする圧力管
本体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1072826A JPH02249994A (ja) | 1989-03-24 | 1989-03-24 | 圧力管型原子炉用圧力管 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1072826A JPH02249994A (ja) | 1989-03-24 | 1989-03-24 | 圧力管型原子炉用圧力管 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02249994A true JPH02249994A (ja) | 1990-10-05 |
Family
ID=13500610
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1072826A Pending JPH02249994A (ja) | 1989-03-24 | 1989-03-24 | 圧力管型原子炉用圧力管 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02249994A (ja) |
-
1989
- 1989-03-24 JP JP1072826A patent/JPH02249994A/ja active Pending
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