JPH0442094A - Structural body of nuclear reactor core - Google Patents
Structural body of nuclear reactor coreInfo
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- JPH0442094A JPH0442094A JP2147471A JP14747190A JPH0442094A JP H0442094 A JPH0442094 A JP H0442094A JP 2147471 A JP2147471 A JP 2147471A JP 14747190 A JP14747190 A JP 14747190A JP H0442094 A JPH0442094 A JP H0442094A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の目的]
(産業上の利用分野)
この発明は、原子炉の炉心に使用される、燃料被覆管、
燃料チャンネル、スペーサ等の原子炉炉心構造体に関す
る。[Detailed Description of the Invention] [Object of the Invention] (Industrial Application Field) This invention relates to a fuel cladding tube,
It relates to nuclear reactor core structures such as fuel channels and spacers.
(従来の技術)
原子炉炉心構造体の材料としては、燃料経済性の観点か
ら、中性子吸収断面積の小さいジルコニウム合金が使用
されている。ジルコニウムは単独では原子炉雰囲気であ
る高温高圧水中では耐食性が悪いため、ジルコニウムに
、Sn、Fe。(Prior Art) Zirconium alloys, which have a small neutron absorption cross section, are used as materials for nuclear reactor core structures from the viewpoint of fuel economy. Zirconium alone has poor corrosion resistance in high-temperature, high-pressure water, which is the atmosphere of a nuclear reactor, so zirconium is combined with Sn and Fe.
Ni、Cr等を合計で2%以下加えた「ジルカロイ」と
称する合金が使用されている。ジルカロイは上記雰囲気
での耐食性が良好であり、炉心構造体の寿命である4年
間は健全に使用することができる。An alloy called "Zircaloy" containing Ni, Cr, etc. in a total amount of 2% or less is used. Zircaloy has good corrosion resistance in the above atmosphere and can be used safely for four years, which is the lifetime of the core structure.
(発明が解決しようとする課題)
原子力発電が総電力に占める割合が多くなるにつれて、
原子炉稼働率を高めることが要望され、従って炉心構造
体も現行より長時間使用することが考えられてきた。現
在使用されているジルカロイは、長時間使用すると、そ
の表面にノジュラー腐食と称する白い斑点状の腐食生成
物が発生することがあり、耐ノジユラー腐食性の高いジ
ルコニウム合金が盛んに開発され始めた。(Problem to be solved by the invention) As the proportion of nuclear power generation in total electricity increases,
There is a desire to increase reactor availability, and it has therefore been considered that the reactor core structure can be used for longer periods of time than currently available. When Zircaloy, which is currently in use, is used for a long time, white spot-like corrosion products called nodular corrosion can occur on its surface, and zirconium alloys with high nodular corrosion resistance have begun to be actively developed.
ところが、現在までのところ、添加物元素としての錫、
鉄、ニッケル、クロム、ニオブ、モリブデン等では決定
的に優れたものはなく、未だ模索中の段階である。すな
わち、燃料ベレットを効率よく使用するために、長期間
原子炉内で使用できる炉心材料が求められている。However, until now, tin as an additive element,
There is no definitively superior material for iron, nickel, chromium, niobium, molybdenum, etc., and we are still at the stage of searching. That is, in order to use fuel pellets efficiently, there is a need for a core material that can be used in a nuclear reactor for a long period of time.
この発明はこのような点を考慮してなされたものであっ
て、低い中性子吸収断面積を維持しつつ、原子炉雰囲気
下での耐久性が高い原子炉炉心構造体を提供することを
目的とする。This invention was made in consideration of these points, and the purpose is to provide a nuclear reactor core structure that maintains a low neutron absorption cross section and has high durability under a nuclear reactor atmosphere. do.
[発明の構成]
(課題を解決するための手段)
この発明に係る原子炉炉心構造体は、ジルカロイで構成
された本体と、この本体の全面又はその外面に設けられ
、Fe基合金又はNi基合金で構成されたコーティング
層とを有することを特徴とする。[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problem) A nuclear reactor core structure according to the present invention includes a main body made of Zircaloy, and a Fe-based alloy or Ni-based material provided on the entire surface or outer surface of the main body. It is characterized by having a coating layer made of an alloy.
従来より、原子炉炉心のうちタイブレート、上部格子板
およびフィンガースプリング等に、Fe基合金またはN
i基合金、例えばフェライト鋼、オーステナイト鋼、イ
ンコネル等を使用している。Conventionally, Fe-based alloys or N
I-based alloys such as ferritic steel, austenitic steel, and Inconel are used.
本発明者らは、これら部材が原子炉の長期使用にも何等
不変で健全であることを見出した。また、本願発明者ら
は原子炉の炉水状態を模擬した500℃、105気圧水
蒸気によるノジュラー感受性試験装置をインコネルでつ
くり、試験片保持具を5US316ステンレス鋼でつく
って試験を行った。その結果、インコネルも、5US3
16ステンレスも、繰り返し使用に対して耐食性が極め
て良好であった。The present inventors have found that these members remain unchanged and sound even during long-term use of the nuclear reactor. In addition, the present inventors made a nodular susceptibility testing device using Inconel at 500° C. and 105 atm steam, which simulates the reactor water conditions of a nuclear reactor, and conducted tests using a test specimen holder made of 5US316 stainless steel. As a result, Inconel also has 5US3
No. 16 stainless steel also had extremely good corrosion resistance against repeated use.
事実、この試験装置および保持具を使用してジルコニウ
ム合金のノジュラー腐食試験を行うと、24時間でジル
コニウム合金は腐食し、耐食性が良いものでも50 m
g / d m 2程度の腐食増量を示し、耐食性の
劣るものでは2000m g / d m 2にも達す
るのに対し、前述のインコネルでは腐食増量は殆どゼロ
で干渉色がつく程度であり、5US316ステンレス鋼
では黒色化はするが、腐食増量は3 m g / d
m 2以下であった。In fact, when a nodular corrosion test is performed on a zirconium alloy using this test device and holder, the zirconium alloy corrodes in 24 hours, and even a material with good corrosion resistance corrodes by 50 m.
The corrosion weight increase is about g / d m 2, and it can reach up to 2000 mg / d m 2 for materials with poor corrosion resistance, whereas the above-mentioned Inconel shows almost no corrosion increase and only shows an interference color, and 5US316 stainless steel Steel will turn black, but the corrosion increase will be 3 mg/d.
m 2 or less.
このように、本願発明者らは、Fe基合金およびNi基
合金が原子炉内という特殊雰囲気において耐食性が優れ
ているという点に着目し、燃料被覆管、燃料チャンネル
、スペーサ等の炉心構造体にFe基合金またはNi基合
金を適用することに想到した。As described above, the inventors of the present application focused on the fact that Fe-based alloys and Ni-based alloys have excellent corrosion resistance in the special atmosphere inside a nuclear reactor, and developed them into core structures such as fuel cladding tubes, fuel channels, and spacers. The idea was to apply an Fe-based alloy or a Ni-based alloy.
一方、原子炉の構成材料としてジルコニウム合金が使用
されている理由は、前述したように、中性子吸収断面積
が小さいことによる。例えば、ジルコニウムの中性子吸
収断面積は0.18バーンであり、これに対し、鉄は2
.52バーン、ニッケルは4.6バーンと、ジルコニウ
ムの場合と比較して14倍、25倍にも達する。On the other hand, the reason why zirconium alloy is used as a constituent material of a nuclear reactor is that, as mentioned above, it has a small neutron absorption cross section. For example, the neutron absorption cross section of zirconium is 0.18 barns, whereas iron is 2
.. 52 burns, and 4.6 burns for nickel, which is 14 times and 25 times that of zirconium.
従って、炉心構造体をFe基合金またはNi基合金で構
成すると、中性子経済性が低下してしまう。中性子は炉
心構造体になるべく吸収されずにウランの核分裂に寄与
することが望ましいので、炉内構造体を全てFe基合金
やNi基合金とすることは好ましくない。Therefore, if the core structure is made of an Fe-based alloy or a Ni-based alloy, neutron economy will be reduced. Since it is desirable that neutrons contribute to the fission of uranium without being absorbed by the reactor core structure, it is not preferable to use Fe-based alloy or Ni-based alloy for the entire reactor internal structure.
以上のことを考慮した結果、上記構成の本願発明を完成
するに至った。すなわち、炉心構造体のうち、炉水と接
する部分、すなわち表面部分のみを耐食性の良好なFe
基合金またはNi基合金で構成し、本体をジルカロイで
構成することにより、低い中性子吸収断面積を維持しつ
つ、耐食性を良好にすることができる。As a result of considering the above, the present invention having the above structure has been completed. In other words, only the portion of the core structure that comes into contact with reactor water, that is, the surface portion, is made of Fe, which has good corrosion resistance.
By constructing the base alloy or Ni-base alloy and constructing the main body of Zircaloy, it is possible to maintain a low neutron absorption cross section and improve corrosion resistance.
以下、この発明について詳細に説明する。This invention will be explained in detail below.
第1図は原子炉炉心の概略構造を示す断面図、第2図は
燃料集合体の概略構造を示゛す斜視図である。炉心1の
内部はセル構造を有しており、多数の燃料集合体11と
、これらの間に配設された制御棒とで構成されている。FIG. 1 is a sectional view showing a schematic structure of a nuclear reactor core, and FIG. 2 is a perspective view showing a schematic structure of a fuel assembly. The inside of the reactor core 1 has a cell structure and is composed of a large number of fuel assemblies 11 and control rods arranged between them.
燃料集合体11は、燃料棒14の束と、その外側を覆う
チャンネル13と、燃料棒14の間に介装されるスペー
サ15と、ハンドル16と、フィンガースプリング17
と、タイブレート18とを有している。燃料棒14は、
低濃縮二酸化ウランからなる燃料14aと燃料被覆管1
4bとで構成されている。このような燃料集合体11は
、図示しない上部格子板、炉心支持板で炉心本体に固定
されている。The fuel assembly 11 includes a bundle of fuel rods 14, a channel 13 covering the outside thereof, a spacer 15 interposed between the fuel rods 14, a handle 16, and a finger spring 17.
and a tie plate 18. The fuel rod 14 is
Fuel 14a made of low enriched uranium dioxide and fuel cladding tube 1
4b. Such a fuel assembly 11 is fixed to the core body by an upper grid plate and a core support plate (not shown).
これら炉心構造体のうち、特に、燃料被覆管14、チャ
ンネル13、スペーサ15、炉水に接触し、腐食環境下
にさらされる。Among these core structures, the fuel cladding tube 14, channel 13, spacer 15, in particular, come into contact with reactor water and are exposed to a corrosive environment.
この発明においては、炉心構造体としての燃料被覆!、
チャンネル、スペーサの本体等をジルカロイで構成し、
その本体の全面又はその外面に、Fe基合金又はNi基
合金で構成されたコーティング層を形成する。In this invention, the fuel cladding as a core structure! ,
The channel, spacer body, etc. are made of Zircaloy,
A coating layer made of an Fe-based alloy or a Ni-based alloy is formed on the entire surface or outer surface of the main body.
ここでコーティング層に適用されるFe基合金としては
、Fe−Ni合金、Fe−Cr合金、Fe−Ni−Cr
合金が好ましい。Examples of Fe-based alloys applied to the coating layer include Fe-Ni alloy, Fe-Cr alloy, and Fe-Ni-Cr alloy.
Alloys are preferred.
なお、ここでのFe基合金、Ni基合金の組成の好まし
い範囲は以下の通りである。In addition, the preferable range of the composition of the Fe-based alloy and the Ni-based alloy here is as follows.
Fe基合金(重量%)
C=≦0.08
Si:≦1.00
Mn:≦2.00
P :≦0.040
S :≦0.03O
Ni:8.OO〜15.00
Cr :16.00〜20.00
M0=≦3.0O
Nb:≦1.00
Ta:≦1600
Fe:残部
Ni
Mn
Cr
Ni
Fe
≦ 0.20
≦ 0.75
≦ 1.50
≦ 0. 040
≦ 0. 030
23、 00〜30. 00
≦ 0.50
0、10〜0.25
残部
■
Ni:33〜50
Fe:残部
Ni基合金(重量%)
C:0.03〜0.15
Fe:20以下
Co : 30以下
Cr;6〜50
Mo:18以下
W :5以下
Nb : 7以下
Ti:0.1〜5
AN:0.1〜5
Ni:残部
以上のような組成範囲に属するFe基合金としては5U
S304,316,347等のオーステナイト系ステン
レス鋼、Al5I446等のフェライト鋼等があり、N
i基合金としてはインコネル、ハステロイ等がある。Fe-based alloy (wt%) C=≦0.08 Si:≦1.00 Mn:≦2.00 P:≦0.040 S:≦0.03O Ni:8. OO~15.00 Cr: 16.00~20.00 M0=≦3.0O Nb:≦1.00 Ta:≦1600 Fe: Balance Ni Mn Cr Ni Fe ≦0.20 ≦0.75 ≦1.50 ≦ 0. 040≦0. 030 23, 00-30. 00 ≦ 0.50 0, 10-0.25 Balance ■ Ni: 33-50 Fe: Balance Ni-based alloy (wt%) C: 0.03-0.15 Fe: 20 or less Co: 30 or less Cr; 6- 50 Mo: 18 or less W: 5 or less Nb: 7 or less Ti: 0.1 to 5 AN: 0.1 to 5 Ni: balance 5U as an Fe-based alloy belonging to the above composition range
There are austenitic stainless steels such as S304, 316, and 347, ferritic steels such as Al5I446, etc.
Examples of i-based alloys include Inconel and Hastelloy.
また、Fe基合金およびNi基合金で構成されたコーテ
ィング層は、ノジュラー腐食試験の際、すなわち500
℃、105気圧の水蒸気中において24時間保持した際
における腐食増量が20m g / d m 2以下で
あることが望ましい。In addition, the coating layer composed of Fe-based alloy and Ni-based alloy was
It is desirable that the corrosion weight increase when kept in water vapor at 105 atm at 105°C for 24 hours is 20 mg/dm2 or less.
なお、炉心構造体の炉水に接する部分を同一材料(例え
ば、Fe基材料のみ、あるいはNi基材料のみ)で構成
すると、接触部分における局部電池の問題もなく、接触
腐食、隙間腐食に強い。さらに、上部格子板や制御棒吊
り下げハンドル近辺のチャンネルの連腐食も起こらない
。Note that if the parts of the core structure that come in contact with reactor water are made of the same material (for example, only Fe-based material or only Ni-based material), there will be no problem of local batteries in the contact parts, and it will be resistant to contact corrosion and crevice corrosion. Furthermore, continuous corrosion of channels near the upper grid plate and control rod hanging handles does not occur.
Fe基合金、またはNi基合金からなるコーティング層
の厚みは、FeあるいはNiの中性子断面積が大きいた
め、なるべく薄いほうが良く、その厚みが各炉心構造体
の全厚みの30%を超えないことが望ましい。さらに、
その厚みが100μm以下であることが一層望ましい。The thickness of the coating layer made of Fe-based alloy or Ni-based alloy is preferably as thin as possible because the neutron cross section of Fe or Ni is large, and the thickness should not exceed 30% of the total thickness of each core structure. desirable. moreover,
It is more desirable that the thickness is 100 μm or less.
この範囲は、燃料被覆管において特に重要である。This range is particularly important in fuel cladding.
さらに、コーティング層は、本体と冶金的に結合してお
り、これら界面に数原子以上の拡散層が形成されている
ことが望ましい。Further, it is desirable that the coating layer is metallurgically bonded to the main body, and a diffusion layer of several atoms or more is formed at the interface thereof.
炉心構造体のうちの燃料被覆管は、燃料としてのウラン
が核分裂する際に発生する熱を被覆管の外側に流されて
いる冷却水に伝える役割をするので、被覆管材料の熱伝
導率は高いほどよい。ジルカロイの熱伝導率は0. 0
4cal /cs−sec ・”Cであり、本発明にお
けるコーティング層構成材料のFe基合金、N1基合金
は、ジルカロイと同等かそれ以上である。特に、Fe基
合金のフェライト系ステンレスでは、熱伝導率はジルカ
ロイの1.5倍以上あり、ジルカロイ単体の場合よりも
熱効率が良いので、好ましい。The fuel cladding in the core structure has the role of transmitting the heat generated when uranium as a fuel undergoes nuclear fission to the cooling water flowing outside the cladding, so the thermal conductivity of the cladding material is The higher the better. The thermal conductivity of Zircaloy is 0. 0
4cal/cs-sec ・"C, and the Fe-based alloy and N1-based alloy of the coating layer constituent materials in the present invention are equivalent to or higher than Zircaloy. In particular, ferritic stainless steel of Fe-based alloy has a high thermal conductivity. The thermal efficiency is 1.5 times or more that of Zircaloy, and the thermal efficiency is better than that of Zircaloy alone, so it is preferable.
炉心構造体を本発明のように層構造にする場合には、本
体とコーティング層との密着性が良好なことが必要であ
る。この密着性保持のためには、これらの層の熱膨張係
数が重要な要素であり、コーティング層の熱膨張係数が
ジルカロイの熱膨張係数の0.25〜4倍であることが
好ましい。ジルカロイの熱膨張係数は4.9X10−6
/”Cであるのに対し、Fe基合金やNi基合金では通
常10〜17 X 10−6/’Cとジルカロイの2倍
乃至3倍程度である。When the core structure has a layered structure as in the present invention, it is necessary that the adhesion between the main body and the coating layer be good. In order to maintain this adhesion, the coefficient of thermal expansion of these layers is an important factor, and the coefficient of thermal expansion of the coating layer is preferably 0.25 to 4 times the coefficient of thermal expansion of Zircaloy. The coefficient of thermal expansion of Zircaloy is 4.9X10-6
/''C, whereas in Fe-based alloys and Ni-based alloys it is usually 10 to 17 x 10-6/'C, which is about two to three times that of Zircaloy.
ところで、燃料被覆管は内側が高温のウランベレットに
接し、外側が低温の冷却水と接するので、熱膨張率は内
側で低く外側で高いことが全体としてのバランスが良い
。本発明の構造によれば、外側が熱膨張係数が高いFe
基合金またはNi基合金であり、内側が熱膨張係数が低
いジルカロイであるから、使用中に熱膨張差による悪影
響が極めて少ない。By the way, since the inside of the fuel cladding tube is in contact with the high-temperature uranium pellets and the outside is in contact with the low-temperature cooling water, the overall balance is good if the coefficient of thermal expansion is low on the inside and high on the outside. According to the structure of the present invention, the outer side is made of Fe having a high coefficient of thermal expansion.
Since it is made of base alloy or Ni-based alloy, and the inner side is Zircaloy with a low coefficient of thermal expansion, there are extremely few adverse effects due to differences in thermal expansion during use.
燃料被覆管は、高燃焼度、高性能を目的として、従来よ
り内側に純ジルコニウムがライニングされたジルカロイ
管が使われている。従って、このような被覆管に本発明
を適用すれば、外側がFe基合金あるいはNi基合金コ
ーティング層、内側が純ジルコニウムのライニングであ
る3層構造の被覆管となる。Fuel cladding tubes have conventionally been Zircaloy tubes lined with pure zirconium for the purpose of high burnup and high performance. Therefore, if the present invention is applied to such a cladding tube, the cladding tube will have a three-layer structure in which the outer layer is an Fe-based alloy or Ni-based alloy coating layer and the inner layer is a pure zirconium lining.
純ジルコニウムをライニングした被覆管をライナ管と称
しているが、そのライチ部の厚さは約90μmであり、
その厚さは渦電流法で全長に亘って制度良く非破壊で測
定することができる。本発明のFe基合金またはNi基
合金のコーティング層を有する被覆管、チャンネル、ス
ペーサ等の炉心構造体におけるコーティング層の厚さも
、同様に渦電流法で容易に測定できるので、出荷検査、
受入検査を迅速に実施することができる。従って、厚さ
の保証ができ、その寿命、安全性は充分に保証すること
ができる。A cladding tube lined with pure zirconium is called a liner tube, and the thickness of the litchi part is approximately 90 μm.
Its thickness can be measured non-destructively with good precision over the entire length using the eddy current method. The thickness of the coating layer in core structures such as cladding tubes, channels, and spacers having a coating layer of the Fe-based alloy or Ni-based alloy of the present invention can also be easily measured by the eddy current method.
Acceptance inspection can be carried out quickly. Therefore, the thickness can be guaranteed, and its lifespan and safety can be fully guaranteed.
なお、炉心構造体のうち、スペーサは薄板であるので、
Fe基合金またはNi基合金のコーティング層を形成せ
ずに、全体をFe基合金またはNi基合金で構成するこ
ともできる。Note that in the core structure, the spacer is a thin plate, so
The entire structure may be made of Fe-based alloy or Ni-based alloy without forming a coating layer of Fe-based alloy or Ni-based alloy.
次に、本発明に係る炉心構造物の製造方法の例について
説明する。Next, an example of a method for manufacturing a core structure according to the present invention will be described.
燃料被覆管の場合には、以下のようにして製造する。先
ず、最内周を形成する純ジルコニウムの円筒ビレット、
中央部を形成するジルカロイ−2の円筒ビレット、及び
最外周を形成するFe基合金あるいはNi基会合金製円
筒ビレットを用意し、これら3種のビレットを洗浄後嵌
合する。次に、この嵌合ビレットの両端部2本の同心円
の境界線に沿ってEB溶接を行い、組合わせビレットと
する。この組合わせビレットは、EB溶接を行っている
ことから、3つの筒の境界面が真空である。In the case of fuel cladding, it is manufactured as follows. First, a cylindrical billet of pure zirconium that forms the innermost circumference,
A cylindrical billet of Zircaloy-2 forming the center portion and a cylindrical billet of Fe-based alloy or Ni-based alloy forming the outermost periphery are prepared, and these three types of billets are fitted after cleaning. Next, EB welding is performed along the boundaries of two concentric circles at both ends of this fitting billet to form a combined billet. Since this combined billet is EB welded, the interface between the three cylinders is in a vacuum.
このため、その後熱間圧延を行うことにより、用意に拡
散接合が行われ、一体ビレットとすることができる。こ
の複合一体ビレットを通常の方法で冷間圧延し、焼鈍す
ることにより燃料被覆管とする。純ジルコニウムの最内
筒を有しない被覆管の場合には、最外周ビレットとジル
カロイビレットとを一体化して被覆管とすればよい。Therefore, by hot rolling thereafter, diffusion bonding is easily performed and an integral billet can be obtained. This composite integral billet is cold rolled and annealed in a conventional manner to form a fuel cladding tube. In the case of a cladding tube that does not have an innermost tube made of pure zirconium, the outermost billet and the zircaloy billet may be integrated to form the cladding tube.
チャネルおよびスペーサの場合には、以下のようにして
製造する。先ず、ジルカロイ板をFe基合金あるいはN
i基合金板でサンドイッチした構造とし、圧延方向に垂
直な両端面の夫々2本の境界線をEB溶接する。その後
、熱間圧延を行い、Fe基合金あるいはNi基合金とジ
ルカロイとの界面を拡散接合させる。この複合体に対し
て冷間圧延および焼鈍を繰り返してチャネルおよびスペ
ーサとする。In the case of channels and spacers, they are manufactured as follows. First, a Zircaloy plate is made of Fe-based alloy or N
The structure is sandwiched between i-based alloy plates, and two boundary lines on both end faces perpendicular to the rolling direction are EB-welded. Thereafter, hot rolling is performed to diffusion bond the interface between the Fe-based alloy or Ni-based alloy and the Zircaloy. The composite is repeatedly cold rolled and annealed to form channels and spacers.
(実施例) 以下、この発明の実施例について説明する。(Example) Examples of the present invention will be described below.
実施例1
インコネル製の厚さ90μmの円筒ビレットを外周部に
し、純ジルコニウム製の厚さ90μmの円筒ビレットを
内周部にして、ジルカロイ管をこれらでサンドイッチし
た状態の3層構造の燃料被覆管を製造した。この被覆管
を長さ5011こ切断し、インコネル製端栓を溶接し、
500℃。Example 1 A fuel cladding tube with a three-layer structure in which a cylindrical billet made of Inconel with a thickness of 90 μm is used as the outer periphery, a cylindrical billet made of pure zirconium with a thickness of 90 μm is used as the inner periphery, and a Zircaloy tube is sandwiched between these. was manufactured. This cladding tube was cut to a length of 5011 pieces, an Inconel end plug was welded,
500℃.
105気圧水蒸気中の腐食試験、所謂ノジュラー腐食試
験を行った。その結果、24時間経過後の腐食増量は0
.5mg/dm2であり、外表面は薄黄色の干渉色を示
したに過ぎなかった。A corrosion test in 105 atm water vapor, a so-called nodular corrosion test, was conducted. As a result, the corrosion increase after 24 hours was 0.
.. 5 mg/dm2, and the outer surface only showed a pale yellow interference color.
比較例として、純ジルコニウム製の厚さ90μmを内周
部にしたライナ管を作製して、同様に50厘層の長さに
切断し、ジルカロイの端栓を溶接して、同様のノジュラ
ー腐食試験を行った。その結果、腐食増量は270 m
g / d m 2であり、白色斑点状のノジュラー
が発生した。As a comparative example, a liner tube made of pure zirconium with a thickness of 90 μm on the inner periphery was prepared, cut into lengths of 50 layers, welded with Zircaloy end plugs, and subjected to the same nodular corrosion test. I did it. As a result, the corrosion increase was 270 m
g/dm2, and white speckled nodules were generated.
なお、ノジュラー腐食試験で端栓溶接を行うのは、内周
部の純ジルコニウムが腐食雰囲気にさらされると、ノジ
ュラー試験で酸化ジルコニウムの白色生成物に変わり、
大幅な重量増となり外面の特性が見分けられないため、
内周部の純ジルコニウムが腐食雰囲気にさらされるのを
防止するためである。Note that end plug welding is performed in the nodular corrosion test because when the pure zirconium on the inner periphery is exposed to a corrosive atmosphere, it turns into a white product of zirconium oxide during the nodular test.
Due to the significant increase in weight and the ability to distinguish the external characteristics,
This is to prevent the pure zirconium on the inner periphery from being exposed to a corrosive atmosphere.
次に、ジルカロイの表面にインコネルのコーティング層
を設けた構造のチャンネル、スペーサ、上部格子板、タ
イブレート、制御棒等の炉心構造体を作製した。また、
これらをインコネルのみで製造したものについても作成
した。これらを用いて炉心状態を模擬した試験を行った
結果、3000時間経過しても何等変化を示さなかった
。Next, core structures such as channels, spacers, upper lattice plates, tie plates, and control rods were fabricated by providing an Inconel coating layer on the Zircaloy surface. Also,
These were also made using only Inconel. As a result of conducting a test simulating the state of the reactor core using these, no change was shown even after 3000 hours had passed.
実施例2
ジルカロイ板にフェライト鋼(AISI446)のコー
ティング層を形成した構造の燃料チャネルを作製した。Example 2 A fuel channel having a structure in which a coating layer of ferritic steel (AISI446) was formed on a Zircaloy plate was fabricated.
このチャネルに対し、実施例1と同様にノジュラー腐食
試験を施した。24時間後の腐食増量は2 m g /
d m 2で紫色の干渉色を示した。This channel was subjected to a nodular corrosion test in the same manner as in Example 1. The corrosion weight increase after 24 hours is 2 mg/
It exhibited a purple interference color at d m 2.
実施例3
ジルカロイ板にオーステナイト鋼(A I S 131
6)のコーティング層を形成した構造のスペーサを作製
した。このスペーサに対し、ノジュラー腐食試験を施し
た。24時間後の腐食増量は3m g / d m 2
で紫色の干渉色を示した。Example 3 Austenitic steel (AIS 131
A spacer having a structure in which the coating layer of 6) was formed was produced. This spacer was subjected to a nodular corrosion test. Corrosion increase after 24 hours is 3mg/dm2
showed a purple interference color.
実施例4
スペーサをFe−4ONi合金で製造し、ノジュラー腐
食試験を施した結果、腐食増量は0,5m g / d
m ”で黄色がかった干渉色を示した。Example 4 A spacer was manufactured from Fe-4ONi alloy and subjected to a nodular corrosion test. As a result, the corrosion weight increase was 0.5 mg/d.
m'' showed a yellowish interference color.
[発明の効果]
この発明によれば、炉心構造体をジルカロイの表面にF
e基合金またはNi基合金のコーティング層を形成した
構造としたので、ジルカロイの低い中性子吸収断面積を
維持しつつ、原子炉内での耐久性を向上させることがで
きる。[Effect of the invention] According to this invention, the core structure is formed by F on the surface of Zircaloy.
Since the structure is formed with a coating layer of an e-based alloy or a Ni-based alloy, durability in a nuclear reactor can be improved while maintaining the low neutron absorption cross section of Zircaloy.
また、製造方法が簡便であり、非破壊検査でコーティン
グ層の厚みを測定することができるので、信頼性が高い
。In addition, the manufacturing method is simple and the thickness of the coating layer can be measured by non-destructive testing, so it is highly reliable.
さらに、コーティング層として使用されるFe基合金、
Ni基合金は材料の種類が多岐に亘っているので、材料
の選択の幅が広い。Furthermore, Fe-based alloy used as a coating layer,
Since there are a wide variety of materials for Ni-based alloys, there is a wide range of materials to choose from.
第1図は原子炉炉心の概略構造を示す断面図、第2図は
炉心の一部をなす燃料集合体の概略構造を示す斜視図で
ある。
1;炉心、11;燃料集合体、12;制御棒、13;チ
ャンネル、14;燃料棒、14a;燃料、14b;燃料
被覆管、15;スペーサ、16;ハンドル、17;スプ
リング、18;タイブレート
第 1 図
出願人代理人 弁理士 鈴江武彦
第2図FIG. 1 is a sectional view showing a schematic structure of a nuclear reactor core, and FIG. 2 is a perspective view showing a schematic structure of a fuel assembly forming a part of the reactor core. 1; Core, 11; Fuel assembly, 12; Control rod, 13; Channel, 14; Fuel rod, 14a; Fuel, 14b; Fuel cladding tube, 15; Spacer, 16; Handle, 17; Spring, 18; Tie plate number 1 Figure Applicant's agent Patent attorney Takehiko Suzue Figure 2
Claims (2)
に設けられ、Fe基合金又はNi基合金で構成されたコ
ーティング層とを有することを特徴とする原子炉炉心構
造体。(1) A nuclear reactor core structure comprising a main body made of Zircaloy and a coating layer provided on the surface of the main body and made of an Fe-based alloy or a Ni-based alloy.
しており、これら界面に数原子以上の拡散層が形成され
ていることを特徴とする請求項1に記載の原子炉炉心構
造体。(2) The nuclear reactor core structure according to claim 1, wherein the coating layer is metallurgically bonded to the main body, and a diffusion layer of several atoms or more is formed at the interface thereof.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2147471A JPH0442094A (en) | 1990-06-07 | 1990-06-07 | Structural body of nuclear reactor core |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2147471A JPH0442094A (en) | 1990-06-07 | 1990-06-07 | Structural body of nuclear reactor core |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0442094A true JPH0442094A (en) | 1992-02-12 |
Family
ID=15431140
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2147471A Pending JPH0442094A (en) | 1990-06-07 | 1990-06-07 | Structural body of nuclear reactor core |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0442094A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009092619A (en) * | 2007-10-12 | 2009-04-30 | Global Nuclear Fuel-Japan Co Ltd | Fuel assembly, component thereof, manufacturing method thereof, and channel box |
| JP2013092482A (en) * | 2011-10-27 | 2013-05-16 | Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd | Nuclear reactor control rod |
| JP2020510828A (en) * | 2017-04-18 | 2020-04-09 | カチョン ユニバーシティ オブ インダストリー−アカデミック コーオペレイション ファウンデイション | Multilayer nuclear fuel cladding and method of manufacturing multilayer nuclear fuel cladding |
-
1990
- 1990-06-07 JP JP2147471A patent/JPH0442094A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009092619A (en) * | 2007-10-12 | 2009-04-30 | Global Nuclear Fuel-Japan Co Ltd | Fuel assembly, component thereof, manufacturing method thereof, and channel box |
| JP2013092482A (en) * | 2011-10-27 | 2013-05-16 | Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd | Nuclear reactor control rod |
| JP2020510828A (en) * | 2017-04-18 | 2020-04-09 | カチョン ユニバーシティ オブ インダストリー−アカデミック コーオペレイション ファウンデイション | Multilayer nuclear fuel cladding and method of manufacturing multilayer nuclear fuel cladding |
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