JPH0483838A - 核燃料集合体構成部材用ジルコニウム合金 - Google Patents
核燃料集合体構成部材用ジルコニウム合金Info
- Publication number
- JPH0483838A JPH0483838A JP2196229A JP19622990A JPH0483838A JP H0483838 A JPH0483838 A JP H0483838A JP 2196229 A JP2196229 A JP 2196229A JP 19622990 A JP19622990 A JP 19622990A JP H0483838 A JPH0483838 A JP H0483838A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- zirconium
- alloy
- corrosion resistance
- zirconium alloy
- 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
Links
- 229910001093 Zr alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 25
- 239000003758 nuclear fuel Substances 0.000 title claims abstract description 8
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 15
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims abstract description 12
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000011135 tin Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000000470 constituent Substances 0.000 claims description 3
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 37
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 37
- GFUGMBIZUXZOAF-UHFFFAOYSA-N niobium zirconium Chemical compound [Zr].[Nb] GFUGMBIZUXZOAF-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 abstract description 3
- 229910002056 binary alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 3
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001257 Nb alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 2
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 229910002058 ternary alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
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
- Powder Metallurgy (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】
Ｕ産業上の利用分野コ
本発明は、軽水冷却型原子炉における核燃料集合体の構
成部材として使用されるジルコニウム合金に関する。
成部材として使用されるジルコニウム合金に関する。
［従来の技術］
ジルコニウム合金は中性子吸収断面積が小さく、４００
℃以下で純水あるいは水蒸気との反応が少なくかつ適切
な強度および延性をもつなど、被覆管、スペーサ、チャ
ンネルボックス等の燃料集合体構成部材として優れた特
性をもっている。しかしながら従来使用されてきたジル
コニウム合金は高燃焼度下において冷却水と反応し、ノ
ジュラー腐食と呼ばれる斑点状局部腐食か生しることが
ある。
℃以下で純水あるいは水蒸気との反応が少なくかつ適切
な強度および延性をもつなど、被覆管、スペーサ、チャ
ンネルボックス等の燃料集合体構成部材として優れた特
性をもっている。しかしながら従来使用されてきたジル
コニウム合金は高燃焼度下において冷却水と反応し、ノ
ジュラー腐食と呼ばれる斑点状局部腐食か生しることが
ある。
また、斑点状局部腐食か生じない場合には均一に厚い酸
化膜か形成されることも分かってきた（以下、これを−
様腐食と呼ぶ）。
化膜か形成されることも分かってきた（以下、これを−
様腐食と呼ぶ）。
これらの問題に対して、ジルコニウム合金の耐食性を改
善するために、製造工程の途中で焼き入れ処理を実施す
るという提案かなされている（特開昭５８−２２４２３
９号公報）。
善するために、製造工程の途中で焼き入れ処理を実施す
るという提案かなされている（特開昭５８−２２４２３
９号公報）。
「発明か解決しようとする課題］
しかしながら、上記従来技術、すなわち焼き入れ処理に
よって耐食性を向上させる方法には、焼き入れにより加
工性や延性か低下するという問題かあった。
よって耐食性を向上させる方法には、焼き入れにより加
工性や延性か低下するという問題かあった。
本発明はかかる情況に対処してなされたもので、適切な
加工性、延性を保持しつつジルコニウム合金の耐食性を
大幅に改善し、核燃料集合体の構成部材として適したジ
ルコニウム合金を提供することを目的とするものである
。
加工性、延性を保持しつつジルコニウム合金の耐食性を
大幅に改善し、核燃料集合体の構成部材として適したジ
ルコニウム合金を提供することを目的とするものである
。
［課題を解決するための手段］
すなわち本発明は、ジルコニウムに０５〜５重量％のニ
オブを添加し、さらにイツトリウム、鉛、銅、ランタン
、マグネシウム、カルシウム、亜鉛およびスズからなる
群から選ばれた１種または２種以上を添加してなること
を特徴とする核燃料集合体構成部材用ジルコニウム合金
に関する。
オブを添加し、さらにイツトリウム、鉛、銅、ランタン
、マグネシウム、カルシウム、亜鉛およびスズからなる
群から選ばれた１種または２種以上を添加してなること
を特徴とする核燃料集合体構成部材用ジルコニウム合金
に関する。
［作用］
従来のジルコニウム合金は、ジルコニウムにスズ、鉄、
クロム、ニッケル、ニオブあるいはモリブデンをそれぞ
れ単独あるいは複数元素組み合わせて添加したものであ
った。上記ジルコニウム合金は、ジルコニウムよりは耐
食性が優れているが、原子炉内で長期間使用されている
間に前記斑点状腐食が生じる。また、斑点状腐食を生じ
ない場合には耐−様腐食性が低下するなどの問題が残っ
ていた。
クロム、ニッケル、ニオブあるいはモリブデンをそれぞ
れ単独あるいは複数元素組み合わせて添加したものであ
った。上記ジルコニウム合金は、ジルコニウムよりは耐
食性が優れているが、原子炉内で長期間使用されている
間に前記斑点状腐食が生じる。また、斑点状腐食を生じ
ない場合には耐−様腐食性が低下するなどの問題が残っ
ていた。
ジルコニウムにニオブを約０．５重量％添加することに
より斑点状局部腐食性は大幅に改善されるが、耐−様腐
食性は低下する。本発明者は、ジルコニウムに約０．５
重量％のニオブを添加し、さらに第３元素としてイツト
リウム、鉛、銅、ランタン、マグネシウム、カルシウム
、亜鉛およびスズからなる群から選ばれた１種または２
種以上を添加することにより、斑点状局部腐食および一
様腐食の改善を図った。その結果、ニオブにより斑点状
局部腐食が減少し、また上記第３元素の添加により一様
腐食が減少することが分かった。
より斑点状局部腐食性は大幅に改善されるが、耐−様腐
食性は低下する。本発明者は、ジルコニウムに約０．５
重量％のニオブを添加し、さらに第３元素としてイツト
リウム、鉛、銅、ランタン、マグネシウム、カルシウム
、亜鉛およびスズからなる群から選ばれた１種または２
種以上を添加することにより、斑点状局部腐食および一
様腐食の改善を図った。その結果、ニオブにより斑点状
局部腐食が減少し、また上記第３元素の添加により一様
腐食が減少することが分かった。
［実施例］
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第１図は、ジルコニウム−ニオブ２元系合金にイツトリ
ウム、鉛、あるいは銅を添加した３元系合金の耐食性を
従来のジルコニウム合金と比較した図である。図ではニ
オブ濃度は１重量％、イツトリウム濃度は０．３重量％
、鉛および銅の濃度はいずれも１．５重量％のものを例
として挙げた。耐食性評価のために、高温水蒸気中腐食
試験（５ｏＯ℃／２４時間）および高温水中腐食試験（
３００℃／３０日）を実施し、前者の腐食増量から斑点
状腐食性を、後者の腐食増量から一様腐食性を評価した
。
ウム、鉛、あるいは銅を添加した３元系合金の耐食性を
従来のジルコニウム合金と比較した図である。図ではニ
オブ濃度は１重量％、イツトリウム濃度は０．３重量％
、鉛および銅の濃度はいずれも１．５重量％のものを例
として挙げた。耐食性評価のために、高温水蒸気中腐食
試験（５ｏＯ℃／２４時間）および高温水中腐食試験（
３００℃／３０日）を実施し、前者の腐食増量から斑点
状腐食性を、後者の腐食増量から一様腐食性を評価した
。
第１図から明らかなように、ジルコニウム−ニオブ２元
系合金は従来のジルコニウム合金より耐斑点状腐食性は
優れているが、耐−様腐食性は劣っている。一方、本発
明のジルコニウム合金、すなわちジルコニウム−ニオブ
２元系合金にイツトリウム、鉛あるいは銅を添加した３
元系合金は、耐斑点状腐食性および耐−様腐食性のいず
れも従来のジルコニウム合金より優れている。
系合金は従来のジルコニウム合金より耐斑点状腐食性は
優れているが、耐−様腐食性は劣っている。一方、本発
明のジルコニウム合金、すなわちジルコニウム−ニオブ
２元系合金にイツトリウム、鉛あるいは銅を添加した３
元系合金は、耐斑点状腐食性および耐−様腐食性のいず
れも従来のジルコニウム合金より優れている。
第２図は本発明のジルコニウム合金中のイツトリウム、
鉛および銅の各濃度と耐食性および延性の関係を示した
ものである。図中、１はイツトリウムの特性曲線、２は
銅の特性曲線、３は鉛の特性曲線である。イツトリウム
の場合は約０．１％以上で耐食性に対する改良効果が現
れているが、濃度の増加に伴い延性か低下する傾向もあ
り、約１％以上から急激な低下傾向を示す。一方、鉛お
よび銅の場合は約０．５％以上で効果か現れ、約１％以
上では概ね飽和傾向にあること、また延性は約３％以上
では濃度増加に伴い徐々に減少することが分かる。
鉛および銅の各濃度と耐食性および延性の関係を示した
ものである。図中、１はイツトリウムの特性曲線、２は
銅の特性曲線、３は鉛の特性曲線である。イツトリウム
の場合は約０．１％以上で耐食性に対する改良効果が現
れているが、濃度の増加に伴い延性か低下する傾向もあ
り、約１％以上から急激な低下傾向を示す。一方、鉛お
よび銅の場合は約０．５％以上で効果か現れ、約１％以
上では概ね飽和傾向にあること、また延性は約３％以上
では濃度増加に伴い徐々に減少することが分かる。
なお、発明者の一連の実験結果から、第３元素はランタ
ン、マグネシウム、カルシウム、亜鉛およびスズでも上
記添加元素と同等の効果を有することか分かった。また
、ニオブ濃度が約５％以上では急速に延性が低下するた
め、ニオブ濃度は５％以下とすることが望ましい。
ン、マグネシウム、カルシウム、亜鉛およびスズでも上
記添加元素と同等の効果を有することか分かった。また
、ニオブ濃度が約５％以上では急速に延性が低下するた
め、ニオブ濃度は５％以下とすることが望ましい。
［発明の効果］
以上説明したように、本発明によれば、従来のジルコニ
ウム合金よりも耐食性が優れ、かつ適切な加工性および
延性を有するジルコニウム合金を提供でき、核燃料集合
体に対する一層の信頼性と経済性を確立することができ
る。
ウム合金よりも耐食性が優れ、かつ適切な加工性および
延性を有するジルコニウム合金を提供でき、核燃料集合
体に対する一層の信頼性と経済性を確立することができ
る。
第１図はジルコニウム−ニオブ２元系合金にイツトリウ
ム、鉛あるいは銅を添加した３元系合金の耐食性を従来
のジルコニウム合金と比較した図、第２図は本発明のジ
ルコニウム合金中のイツトリウム、鉛および銅濃度と合
金の耐食性および延性の関係を示す図である。 １・・・イツ トリウムの特性曲線 ２・・・銅の特性曲線 ３・・・鉛の特性曲線
ム、鉛あるいは銅を添加した３元系合金の耐食性を従来
のジルコニウム合金と比較した図、第２図は本発明のジ
ルコニウム合金中のイツトリウム、鉛および銅濃度と合
金の耐食性および延性の関係を示す図である。 １・・・イツ トリウムの特性曲線 ２・・・銅の特性曲線 ３・・・鉛の特性曲線
Claims (1)
- （１）ジルコニウムに０．５〜５重量％のニオブを添加
し、さらにイットリウム、鉛、銅、ランタン、マグネシ
ウム、カルシウム、亜鉛およびスズからなる群から選ば
れた１種または２種以上を添加してなることを特徴とす
る核燃料集合体構成部材用ジルコニウム合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2196229A JPH0483838A (ja) | 1990-07-26 | 1990-07-26 | 核燃料集合体構成部材用ジルコニウム合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2196229A JPH0483838A (ja) | 1990-07-26 | 1990-07-26 | 核燃料集合体構成部材用ジルコニウム合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0483838A true JPH0483838A (ja) | 1992-03-17 |
Family
ID=16354349
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2196229A Pending JPH0483838A (ja) | 1990-07-26 | 1990-07-26 | 核燃料集合体構成部材用ジルコニウム合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0483838A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102628124A (zh) * | 2012-05-02 | 2012-08-08 | 北京科技大学 | 一种含钇锆合金材料及其制备方法 |
| CN106676297A (zh) * | 2017-03-24 | 2017-05-17 | 南昌专腾科技有限公司 | 一种锆铌铅合金的冶炼方法及系统 |
| CN106801155A (zh) * | 2017-03-24 | 2017-06-06 | 南昌专腾科技有限公司 | 一种锆铌合金的冶炼方法及系统 |
-
1990
- 1990-07-26 JP JP2196229A patent/JPH0483838A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102628124A (zh) * | 2012-05-02 | 2012-08-08 | 北京科技大学 | 一种含钇锆合金材料及其制备方法 |
| CN106676297A (zh) * | 2017-03-24 | 2017-05-17 | 南昌专腾科技有限公司 | 一种锆铌铅合金的冶炼方法及系统 |
| CN106801155A (zh) * | 2017-03-24 | 2017-06-06 | 南昌专腾科技有限公司 | 一种锆铌合金的冶炼方法及系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100441979B1 (ko) | 핵연료 어셈블리용 튜브 및 그 튜브의 제조방법 | |
| KR100205917B1 (ko) | 지르코늄 합금 및 그 처리방법 | |
| JP4099493B2 (ja) | 耐クリープ性が優れたジルコニウム合金組成物 | |
| KR100334252B1 (ko) | 니오븀이 첨가된 핵연료피복관용 지르코늄 합금의 조성물 | |
| KR930009415B1 (ko) | 내식성 지르코늄 합금 | |
| US3963534A (en) | Zirconium alloys | |
| US5985211A (en) | Composition of zirconium alloy having low corrosion rate and high strength | |
| US8882939B2 (en) | Zirconium alloy resistant to corrosion in drop shadows for a fuel assembly component for a boiling water reactor, component produced using said alloy, fuel assembly, and use of same | |
| US4963323A (en) | Highly corrosion-resistant zirconium alloy for use as nuclear reactor fuel cladding material | |
| CN1152146C (zh) | 用在核反应堆中的锆-铌-锡合金及其生产方法 | |
| KR19990069103A (ko) | 우수한 부식 저항성과 고강도를 갖는 지르코늄 합금 조성물 | |
| JPH0483838A (ja) | 核燃料集合体構成部材用ジルコニウム合金 | |
| US2990274A (en) | Uranium-titanium-niobium alloys | |
| JPS63145735A (ja) | ジルコニウム合金 | |
| KR100286871B1 (ko) | 내부식성과 기계적 특성이 우수한 지르코늄합금 조성물 | |
| EP1136578B1 (en) | Zirconium alloy for nuclear fuel assembly | |
| US3431104A (en) | Zirconium base alloy | |
| JPS6333535A (ja) | 原子炉用ジルコニウム合金 | |
| JPS6239223B2 (ja) | ||
| JPS61174347A (ja) | 耐ノジユラ腐食ジルコニウム基合金 | |
| JP2675297B2 (ja) | 耐蝕性ジルコニウム合金 | |
| JPH02167495A (ja) | ジルコニウム合金製の核燃料要素構造部材 | |
| JPS6126738A (ja) | ジルコニウム基合金 | |
| Bell et al. | An investigation of the sensitization behavior of Fe-Mn-Cr austenitic steels | |
| JP3003862B2 (ja) | 耐食性ジルコニウム合金 |