JPH04370793A - 核燃料集合体 - Google Patents
核燃料集合体Info
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- JPH04370793A JPH04370793A JP3147035A JP14703591A JPH04370793A JP H04370793 A JPH04370793 A JP H04370793A JP 3147035 A JP3147035 A JP 3147035A JP 14703591 A JP14703591 A JP 14703591A JP H04370793 A JPH04370793 A JP H04370793A
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- nuclear fuel
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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
- Butt Welding And Welding Of Specific Article (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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は軽水炉の核燃料集合体に
関わり、特に、使用済みとなった核燃料集合体を遠隔操
作により解体する際に安全かつ容易に作業が行えるよう
な特性を有する核燃料集合体に関する。
関わり、特に、使用済みとなった核燃料集合体を遠隔操
作により解体する際に安全かつ容易に作業が行えるよう
な特性を有する核燃料集合体に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の核燃料集合体は一般に図２に示す
ような構成を有している。すなわち、図２は核燃料集合
体の概略縦断面図であって、上部タイプレート１、燃料
要素２、燃料要素上部端栓３、燃料要素下部端栓４、燃
料要素を保持するスペーサ５、下部タイプレート６、チ
ャンネルボックス７、タイロッド・ナット８等からなり
、各燃料要素２の上部端栓３および下部端栓４がそれぞ
れ上部タイプレート１および下部タイプレート６に支持
されて一体となっている。
ような構成を有している。すなわち、図２は核燃料集合
体の概略縦断面図であって、上部タイプレート１、燃料
要素２、燃料要素上部端栓３、燃料要素下部端栓４、燃
料要素を保持するスペーサ５、下部タイプレート６、チ
ャンネルボックス７、タイロッド・ナット８等からなり
、各燃料要素２の上部端栓３および下部端栓４がそれぞ
れ上部タイプレート１および下部タイプレート６に支持
されて一体となっている。
【０００３】図３は上記核燃料集合体における上部タイ
プレート１と燃料要素上部端栓３との篏合部分を示す断
面図である。図に示すように、燃料要素上部端栓３は上
部タイプレート１のコーナー燃料要素端栓用挿入孔９お
よび通常燃料要素端栓用挿入孔１０にそれぞれ挿入され
ている。
プレート１と燃料要素上部端栓３との篏合部分を示す断
面図である。図に示すように、燃料要素上部端栓３は上
部タイプレート１のコーナー燃料要素端栓用挿入孔９お
よび通常燃料要素端栓用挿入孔１０にそれぞれ挿入され
ている。
【０００４】この核燃料集合体を原子炉内で使用した後
は、核燃料要素を検査するためにこれを解体して、核燃
料集合体から核燃料要素を取り出さなければならない。 その場合、まず、タイロッド・ナット８を取り外し、上
部タイプレート１を取り外す。次に、核燃料要素２の上
部端栓３をトング等で掴み上方へ吊り上げて燃料集合体
から順次引き抜いていく。この場合、従来の上部タイプ
レートでは、原子炉内で使用中にコーナー燃料要素端栓
用挿入孔９と上部端栓３との接触面が腐食し、固着する
ことがあった。また、核燃料集合体の下部においても、
下部タイプレート６と下部端栓４との間で同様の現象が
生ずる。この固着により、上部タイプレート１の取り外
しが不可能となり、燃料要素毎に検査できないことがあ
った。この腐食の原因は、タイプレートの材質が不銹鋼
であり、上部および下部端栓の材質がジルコニウム基合
金であるため、異種金属による電極反応による腐食、電
気化学的腐食等が考えられている。
は、核燃料要素を検査するためにこれを解体して、核燃
料集合体から核燃料要素を取り出さなければならない。 その場合、まず、タイロッド・ナット８を取り外し、上
部タイプレート１を取り外す。次に、核燃料要素２の上
部端栓３をトング等で掴み上方へ吊り上げて燃料集合体
から順次引き抜いていく。この場合、従来の上部タイプ
レートでは、原子炉内で使用中にコーナー燃料要素端栓
用挿入孔９と上部端栓３との接触面が腐食し、固着する
ことがあった。また、核燃料集合体の下部においても、
下部タイプレート６と下部端栓４との間で同様の現象が
生ずる。この固着により、上部タイプレート１の取り外
しが不可能となり、燃料要素毎に検査できないことがあ
った。この腐食の原因は、タイプレートの材質が不銹鋼
であり、上部および下部端栓の材質がジルコニウム基合
金であるため、異種金属による電極反応による腐食、電
気化学的腐食等が考えられている。
【０００５】従来、この問題を解決する方法として、例
えば、下部タイプレートを加熱して熱膨張させ、熱膨張
差を利用して下部端栓を取り外す方法が提案されている
（特開昭６０−２０２３９４号公報）。また、燃料要素
端栓とタイプレートとの間に絶縁物からなるスペーサを
挿入することにより腐食を低減させる方法が提案されて
いる。
えば、下部タイプレートを加熱して熱膨張させ、熱膨張
差を利用して下部端栓を取り外す方法が提案されている
（特開昭６０−２０２３９４号公報）。また、燃料要素
端栓とタイプレートとの間に絶縁物からなるスペーサを
挿入することにより腐食を低減させる方法が提案されて
いる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術のうち、端栓挿入孔にスペーサを挿入する方法は
、スペーサが熱衝撃等で割れ、破片が原子炉冷却水中へ
混入する可能性が考えられる。また、従来、燃料要素単
体での検査は通常、照射後試験施設において行われてい
るが、最近は原子炉サイトの燃料貯蔵プールで行われつ
つあり、熱膨張差を利用する方法については、このよう
な特殊な環境下で実施した場合に、加熱に要する諸設備
費、労務費、作業効率および安全性等の点で問題がある
。また、将来、燃料集合体の解体後に再組立てをするこ
とも考えられており、かかる観点からも、固着を防ぎ、
安全確実な作業により解体することが望まれる。
来技術のうち、端栓挿入孔にスペーサを挿入する方法は
、スペーサが熱衝撃等で割れ、破片が原子炉冷却水中へ
混入する可能性が考えられる。また、従来、燃料要素単
体での検査は通常、照射後試験施設において行われてい
るが、最近は原子炉サイトの燃料貯蔵プールで行われつ
つあり、熱膨張差を利用する方法については、このよう
な特殊な環境下で実施した場合に、加熱に要する諸設備
費、労務費、作業効率および安全性等の点で問題がある
。また、将来、燃料集合体の解体後に再組立てをするこ
とも考えられており、かかる観点からも、固着を防ぎ、
安全確実な作業により解体することが望まれる。
【０００７】本発明はかかる状況に鑑みてなされたもの
で、通常の照射後試験施設においては勿論、例えば燃料
貯蔵プール等の特殊な環境においても安全確実に解体し
て燃料要素を取り出せることのできるような核燃料集合
体を提供することを目的とするものである。
で、通常の照射後試験施設においては勿論、例えば燃料
貯蔵プール等の特殊な環境においても安全確実に解体し
て燃料要素を取り出せることのできるような核燃料集合
体を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、上
部および下部端栓を有する複数本の核燃料要素と、これ
らを支持する上部および下部タイプレートとを備えた核
燃料集合体において、上部タイプレートに設けられた核
燃料要素端栓挿入孔および／または下部タイプレートに
設けられた核燃料要素端栓挿入孔に、当該核燃料要素端
栓の材料よりも電気化学的に卑な金属メッキ層を形成し
たことを特徴とするものである。
部および下部端栓を有する複数本の核燃料要素と、これ
らを支持する上部および下部タイプレートとを備えた核
燃料集合体において、上部タイプレートに設けられた核
燃料要素端栓挿入孔および／または下部タイプレートに
設けられた核燃料要素端栓挿入孔に、当該核燃料要素端
栓の材料よりも電気化学的に卑な金属メッキ層を形成し
たことを特徴とするものである。
【０００９】
【作用】上部および下部端栓はジルコニウム基合金製で
あり、一般に高温水中でのジルコニウム基合金の腐食反
応は金属原子が電子を失って腐食するアノード反応であ
る。従って、端栓−タイプレート挿入孔間の腐食を防止
するためには、このアノード反応を起こさないようにす
ればよく、すなわち反応抵抗を増せばよい。
あり、一般に高温水中でのジルコニウム基合金の腐食反
応は金属原子が電子を失って腐食するアノード反応であ
る。従って、端栓−タイプレート挿入孔間の腐食を防止
するためには、このアノード反応を起こさないようにす
ればよく、すなわち反応抵抗を増せばよい。
【００１０】本発明では、このアノード反応を抑制する
ために、上部および下部端栓の材料であるジルコニウム
またはジルコニウム基合金よりも標準電極電位の低い卑
な金属を、上部および／または下部タイプレートの端栓
挿入孔にメッキすることにより、局部電池を形成せしめ
、耐食性の向上を図るようにしたものである。
ために、上部および下部端栓の材料であるジルコニウム
またはジルコニウム基合金よりも標準電極電位の低い卑
な金属を、上部および／または下部タイプレートの端栓
挿入孔にメッキすることにより、局部電池を形成せしめ
、耐食性の向上を図るようにしたものである。
【００１１】
【実施例】本発明の実施例を上部タイプレートを例にと
り、図１を用いて説明する。図１は本発明の一実施例で
ある核燃料集合体の上部タイプレート部分の概略縦断面
図である。図１において、１１は上部タイプレートの端
栓挿入孔１０に設けられたメッキ層であり、他は図３と
同一である。メッキ層１１としては、ジルコニウムまた
はジルコニウム基合金よりも電気化学的に卑な金属とし
てアルミニウムまたはベリリウムを使用している。この
時、これら各金属の標準電極電位は次のようになる。 Ｚｒ→Ｚｒ４＋＋４ｅ− の標準電極電位は −１．５
２９ （Ｖ）Ｂｅ→Ｂｅ２＋＋２ｅ− の標準電極電位
は −１．８４７ （Ｖ）Ａｌ→Ａｌ３＋＋３ｅ− の
標準電極電位は −１．６６２ （Ｖ）すなわち、アル
ミニウムまたはベリリウムを使用した場合は、それらの
標準電極電位がジルコニウムの場合より低いので、ジル
コニウム合金製である端栓の腐食量を極力低減させるこ
とができる。
り、図１を用いて説明する。図１は本発明の一実施例で
ある核燃料集合体の上部タイプレート部分の概略縦断面
図である。図１において、１１は上部タイプレートの端
栓挿入孔１０に設けられたメッキ層であり、他は図３と
同一である。メッキ層１１としては、ジルコニウムまた
はジルコニウム基合金よりも電気化学的に卑な金属とし
てアルミニウムまたはベリリウムを使用している。この
時、これら各金属の標準電極電位は次のようになる。 Ｚｒ→Ｚｒ４＋＋４ｅ− の標準電極電位は −１．５
２９ （Ｖ）Ｂｅ→Ｂｅ２＋＋２ｅ− の標準電極電位
は −１．８４７ （Ｖ）Ａｌ→Ａｌ３＋＋３ｅ− の
標準電極電位は −１．６６２ （Ｖ）すなわち、アル
ミニウムまたはベリリウムを使用した場合は、それらの
標準電極電位がジルコニウムの場合より低いので、ジル
コニウム合金製である端栓の腐食量を極力低減させるこ
とができる。
【００１２】次に、ステンレス鋼にアルミニウムをメッ
キした場合の端栓の腐食量を測定した結果について示す
。メッキ厚さが０、すなわちメッキなしの場合の酸化膜
厚さ比（腐食量の比）を１．０とすると、メッキ層厚さ
１０μｍでは約０．７５、メッキ層厚さ２０μｍでは約
０．７０と次第に低減し、さらにメッキ層を増加させて
も０．７０のままであることが分かった。したがって、
アルミニウムのメッキ層２０μｍ程度までで腐食防止の
効果があることが分かった。
キした場合の端栓の腐食量を測定した結果について示す
。メッキ厚さが０、すなわちメッキなしの場合の酸化膜
厚さ比（腐食量の比）を１．０とすると、メッキ層厚さ
１０μｍでは約０．７５、メッキ層厚さ２０μｍでは約
０．７０と次第に低減し、さらにメッキ層を増加させて
も０．７０のままであることが分かった。したがって、
アルミニウムのメッキ層２０μｍ程度までで腐食防止の
効果があることが分かった。
【００１３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は燃料集合
体の上部タイプレートおよび／または下部タイプレート
の燃料要素端栓挿入孔に、該核燃料要素端栓の材料より
も電気化学的に卑な金属メッキ層を形成したことにより
、この部分の腐食を防止し、上部タイプレートおよび／
または下部タイプレートと核燃料要素端栓との固着を防
止することができる。その結果、核燃料集合体の解体作
業が安全確実になり、例えば、燃料貯蔵プール等の特殊
な環境においても安全確実に解体することができる。
体の上部タイプレートおよび／または下部タイプレート
の燃料要素端栓挿入孔に、該核燃料要素端栓の材料より
も電気化学的に卑な金属メッキ層を形成したことにより
、この部分の腐食を防止し、上部タイプレートおよび／
または下部タイプレートと核燃料要素端栓との固着を防
止することができる。その結果、核燃料集合体の解体作
業が安全確実になり、例えば、燃料貯蔵プール等の特殊
な環境においても安全確実に解体することができる。
【図１】本発明の一実施例である核燃料集合体の上部タ
イプレート部分の概略縦断面図。
イプレート部分の概略縦断面図。
【図２】従来の核燃料集合体の概略縦断面図。
【図３】図２の核燃料集合体における上部タイプレート
１と燃料要素上部端栓３との篏合部分を示す断面図。
１と燃料要素上部端栓３との篏合部分を示す断面図。
１…上部タイプレート、２…核燃料要素、３…上部端栓
、４…下部端栓、５…スペーサ、６…下部タイプレート
、７…チャンネルボックス、８…タイロッド・ナット、
９…コーナー燃料要素端栓用挿入孔、１０…通常燃料要
素端栓用挿入孔、１１…メッキ層。
、４…下部端栓、５…スペーサ、６…下部タイプレート
、７…チャンネルボックス、８…タイロッド・ナット、
９…コーナー燃料要素端栓用挿入孔、１０…通常燃料要
素端栓用挿入孔、１１…メッキ層。
Claims (1)
- 【請求項１】 上部および下部端栓を有する複数本の
核燃料要素と、これらを支持する上部および下部タイプ
レートとを備えた核燃料集合体において、上部タイプレ
ートに設けられた核燃料要素端栓挿入孔および／または
下部タイプレートに設けられた核燃料要素端栓挿入孔に
、当該核燃料要素端栓の材料よりも電気化学的に卑な金
属メッキ層を形成したことを特徴とする核燃料集合体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3147035A JPH04370793A (ja) | 1991-06-19 | 1991-06-19 | 核燃料集合体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3147035A JPH04370793A (ja) | 1991-06-19 | 1991-06-19 | 核燃料集合体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04370793A true JPH04370793A (ja) | 1992-12-24 |
Family
ID=15421054
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3147035A Pending JPH04370793A (ja) | 1991-06-19 | 1991-06-19 | 核燃料集合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04370793A (ja) |
-
1991
- 1991-06-19 JP JP3147035A patent/JPH04370793A/ja active Pending
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