JPH0499256A - 耐応力腐食割れ性に優れたジルコニウム合金被覆管の製造法 - Google Patents
耐応力腐食割れ性に優れたジルコニウム合金被覆管の製造法Info
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- JPH0499256A JPH0499256A JP2212642A JP21264290A JPH0499256A JP H0499256 A JPH0499256 A JP H0499256A JP 2212642 A JP2212642 A JP 2212642A JP 21264290 A JP21264290 A JP 21264290A JP H0499256 A JPH0499256 A JP H0499256A
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- zirconium alloy
- pilger
- stress corrosion
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- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B3/00—Rolling materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special rolling methods or sequences ; Rolling of aluminium, copper, zinc or other non-ferrous metals
-
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- 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
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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〕
この発明は、原子炉燃料の被覆管として用いた場合に、
優れた耐応力腐食割れ性を示すジルコニウム（以下、Ｚ
ｒで示す。）合金被覆管の製造法に関するものである。
優れた耐応力腐食割れ性を示すジルコニウム（以下、Ｚ
ｒで示す。）合金被覆管の製造法に関するものである。
一般に、原子炉燃料の被覆管としてＺｒ合金被覆管が用
いられることはよく知られている。上記Ｚｒ合金被覆管
を製造するための２「合金は、ＪＩＳ規格のＨ４７５１
に規定されているジルカロイ２またはジルカロイ４が用
いられ、そのなかでも加圧水型原子炉の燃料用Ｚｒ合金
被覆管としては特にジルカロイ４が用いられている。
いられることはよく知られている。上記Ｚｒ合金被覆管
を製造するための２「合金は、ＪＩＳ規格のＨ４７５１
に規定されているジルカロイ２またはジルカロイ４が用
いられ、そのなかでも加圧水型原子炉の燃料用Ｚｒ合金
被覆管としては特にジルカロイ４が用いられている。
上記Ｚｒ合金被覆管は、押出し成形して得られた肉厚の
Ｚｒ合金素管をピルガ−圧延および再結晶焼鈍をそれぞ
れ１回または複数回繰返し施したのち、最終ピルガ−圧
延および歪取り焼鈍することにより製造され、上記ピル
ガ−圧延は冷間圧延で行われ、上記再結晶焼鈍は真空雰
囲気中、温度５３０〜７６０℃で行われ、最後の歪取り
焼鈍は４３０〜４９０℃で行われる。
Ｚｒ合金素管をピルガ−圧延および再結晶焼鈍をそれぞ
れ１回または複数回繰返し施したのち、最終ピルガ−圧
延および歪取り焼鈍することにより製造され、上記ピル
ガ−圧延は冷間圧延で行われ、上記再結晶焼鈍は真空雰
囲気中、温度５３０〜７６０℃で行われ、最後の歪取り
焼鈍は４３０〜４９０℃で行われる。
このようにして得られたＺｒ合金被覆管には、原子炉燃
料ベレットが充填され、原子炉燃料集合体に組立てられ
、炉心に挿入されて使用される〔これらの点については
、社団法人２日本金属学会編「改訂５版 金属便覧」平
成２年３月３１日。
料ベレットが充填され、原子炉燃料集合体に組立てられ
、炉心に挿入されて使用される〔これらの点については
、社団法人２日本金属学会編「改訂５版 金属便覧」平
成２年３月３１日。
丸善株式会社発行２８１２〜８１５参照〕。
しかし、最近、電力供給源として原子力発電の比重が高
まるにつれて原子力発電の高効率化が求められ、原子炉
燃料集合体の炉内滞在時間の長期化、原子炉燃料の高燃
焼度化、および原子炉の負荷追従運転等が実施され、そ
れに伴って、原子炉燃料ペレットとＺｒ合金被覆管との
相互作用による被覆管の応力腐食割れを起す可能性が高
くなり、長期にわたって続けて運転操業すると事故につ
ながるなどの課題があった。
まるにつれて原子力発電の高効率化が求められ、原子炉
燃料集合体の炉内滞在時間の長期化、原子炉燃料の高燃
焼度化、および原子炉の負荷追従運転等が実施され、そ
れに伴って、原子炉燃料ペレットとＺｒ合金被覆管との
相互作用による被覆管の応力腐食割れを起す可能性が高
くなり、長期にわたって続けて運転操業すると事故につ
ながるなどの課題があった。
そこで、本発明者らは、かかる課題を解決し、従来より
もさらに耐応力腐食割れ性に優れたＺｒ合金被覆管を製
造すべ（研究を行った結果、上記ピルガ−圧延および再
結晶焼鈍をそれぞれ１回または複数回繰返し施したのち
、最終ピルガ−圧延して得られたＺｒ合金ピルガ−圧延
素管に、さらに引張り加工を施すことにより、従来より
もさらに耐応力腐食割れ性に優れたＺｒ合金被覆管を得
ることができるという知見を得たのである。
もさらに耐応力腐食割れ性に優れたＺｒ合金被覆管を製
造すべ（研究を行った結果、上記ピルガ−圧延および再
結晶焼鈍をそれぞれ１回または複数回繰返し施したのち
、最終ピルガ−圧延して得られたＺｒ合金ピルガ−圧延
素管に、さらに引張り加工を施すことにより、従来より
もさらに耐応力腐食割れ性に優れたＺｒ合金被覆管を得
ることができるという知見を得たのである。
この発明は、かかる知見に基づいて成されたものであっ
て、 Ｚｒ合金素管をピルガ−圧延および再結晶焼鈍をそれぞ
れ１回または複数回繰返し施したのち、最終ピルガ−圧
延して得られたＺｒ合金ピルガ−圧延素管に、 （ａ） 外径減少率：１〜１５％の引張り加工を施し
、ついで歪取り焼鈍する、 （ｂ） 歪取り焼鈍を施し、ついで外径減少率：１〜
１５％の引張り加工を施す、 （Ｃ） 歪取り焼鈍を施し、ついで外径減少率：１〜
１５９６の引張り加工を施したのち、さらに歪取り焼鈍
を施す、 （ｄ） 再結晶焼鈍を施し、ついで外径減少率：１〜
３０％の引張り加工を施す、 （ｅ） 再結晶焼鈍を施し、ついで外径減少率＝１〜
３０％の引張り加工を施したのち、さらに歪取り焼鈍を
施す、 上記（ａ）〜（ｅ）のうちいずれか１つの処理を施す耐
応力腐食割れ性に優れたＺｒ合金被覆管の製造法に特徴
を有するものである。
て、 Ｚｒ合金素管をピルガ−圧延および再結晶焼鈍をそれぞ
れ１回または複数回繰返し施したのち、最終ピルガ−圧
延して得られたＺｒ合金ピルガ−圧延素管に、 （ａ） 外径減少率：１〜１５％の引張り加工を施し
、ついで歪取り焼鈍する、 （ｂ） 歪取り焼鈍を施し、ついで外径減少率：１〜
１５％の引張り加工を施す、 （Ｃ） 歪取り焼鈍を施し、ついで外径減少率：１〜
１５９６の引張り加工を施したのち、さらに歪取り焼鈍
を施す、 （ｄ） 再結晶焼鈍を施し、ついで外径減少率：１〜
３０％の引張り加工を施す、 （ｅ） 再結晶焼鈍を施し、ついで外径減少率＝１〜
３０％の引張り加工を施したのち、さらに歪取り焼鈍を
施す、 上記（ａ）〜（ｅ）のうちいずれか１つの処理を施す耐
応力腐食割れ性に優れたＺｒ合金被覆管の製造法に特徴
を有するものである。
この発明の耐応力腐食割れ性に優れたＺｒ合金被覆管の
製造法において、最終ピルガ−圧延して得られたＺｒ合
金ピルガ−圧延素管を、直接または歪取り焼鈍したのち
引張り加工する場合の外径減少率は１〜１５％であるこ
とか好ましく、一方、最終ピルガ−圧延して得られたＺ
ｒ合金ピルガ−圧延素管を、再結晶焼鈍したのち引張り
加工する場合の外径減少率は１〜３０であることが好ま
しい。
製造法において、最終ピルガ−圧延して得られたＺｒ合
金ピルガ−圧延素管を、直接または歪取り焼鈍したのち
引張り加工する場合の外径減少率は１〜１５％であるこ
とか好ましく、一方、最終ピルガ−圧延して得られたＺ
ｒ合金ピルガ−圧延素管を、再結晶焼鈍したのち引張り
加工する場合の外径減少率は１〜３０であることが好ま
しい。
その理由は、最終ピルガ−圧延して得られたＺｒ合金ピ
ルガ−圧延素管を外径減少率が１％未満の引張り加工を
施しても耐応力腐食割れ性向上に効果がなく、一方、最
終ピルガ−圧延して得られたＺｒ合金ピルガ−圧延素管
を、直接または歪取り焼鈍した後に外径減少率：１５％
を越える引張り加工を施すかまたは再結晶焼鈍したのち
に外径減少率が３０％を越える引張り加工を施すと局部
変形を起こすので好ましくないことによるものである。
ルガ−圧延素管を外径減少率が１％未満の引張り加工を
施しても耐応力腐食割れ性向上に効果がなく、一方、最
終ピルガ−圧延して得られたＺｒ合金ピルガ−圧延素管
を、直接または歪取り焼鈍した後に外径減少率：１５％
を越える引張り加工を施すかまたは再結晶焼鈍したのち
に外径減少率が３０％を越える引張り加工を施すと局部
変形を起こすので好ましくないことによるものである。
つぎに、この発明を、実施例にもとづいて具体的に説明
する。
する。
外径：３．４インチ（８６，４ｍｍ） 、肉厚＝０．６
インチ（１５，２ｍｍ）の寸法を有し、 Ｓｎ：１．５重量％、 Ｆｅ：０．２重量％、Ｃｒ
：０．１重量％、 を含有し、残りかＺｒおよび不可避不純物からなる組成
のＺｒ合金押出し素管を用意し、上記押出し素管をピル
ガ−圧延したのち、真空雰囲気中で再結晶焼鈍すること
により、外径７２．５インチ（６３，５ａ＋ｍ） 、肉
厚＋ ０．４３インチ（１０，９龍）の寸法を有する中
間素管を製造し、この中間素管を、さらに、ピルガ−圧
延および真空雰囲気中で再結晶焼鈍をそれぞれ３回づつ
繰返し施したのち、最終ピルガ−圧延して適宜サイズの
寸法を有するＺｒ合金ピルガ−圧延素管を製造した。
インチ（１５，２ｍｍ）の寸法を有し、 Ｓｎ：１．５重量％、 Ｆｅ：０．２重量％、Ｃｒ
：０．１重量％、 を含有し、残りかＺｒおよび不可避不純物からなる組成
のＺｒ合金押出し素管を用意し、上記押出し素管をピル
ガ−圧延したのち、真空雰囲気中で再結晶焼鈍すること
により、外径７２．５インチ（６３，５ａ＋ｍ） 、肉
厚＋ ０．４３インチ（１０，９龍）の寸法を有する中
間素管を製造し、この中間素管を、さらに、ピルガ−圧
延および真空雰囲気中で再結晶焼鈍をそれぞれ３回づつ
繰返し施したのち、最終ピルガ−圧延して適宜サイズの
寸法を有するＺｒ合金ピルガ−圧延素管を製造した。
実施例１〜５および比較例１〜２
上記Ｚ「合金ピルガ−圧延素管を、第１表に示される外
径減少率となるように引張り加工を施したのち、真空雰
囲気中で歪取り焼鈍することにより実施例１〜５および
比較例１〜２のＺｒ合金被覆管を製造した。これらＺｒ
合金被覆管の製造工程も第１表に示す。
径減少率となるように引張り加工を施したのち、真空雰
囲気中で歪取り焼鈍することにより実施例１〜５および
比較例１〜２のＺｒ合金被覆管を製造した。これらＺｒ
合金被覆管の製造工程も第１表に示す。
実施例６〜１０および比較例３〜４
上記Ｚｒ合金ピルガー圧延素管を、真空雰囲気中で歪取
り焼鈍したのち、第１表に示される外径減少率となるよ
うに引張り加工を施すことにより実施例６〜１０および
比較例３〜４のＺｒ合金被覆管を製造した。これらＺ「
合金被覆管の製造工程も第１表に示す。
り焼鈍したのち、第１表に示される外径減少率となるよ
うに引張り加工を施すことにより実施例６〜１０および
比較例３〜４のＺｒ合金被覆管を製造した。これらＺ「
合金被覆管の製造工程も第１表に示す。
実施例１１〜１５および比較例５〜６
上記実施例６〜１０および比較例３〜４で製造したＺ「
合金被覆管を、さらに真空雰囲気中で歪取り焼鈍するこ
とにより実施例１１〜１５および比較例５〜６のＺｒ合
金被覆管を製造した。これらＺｒ合金被覆管の製造工程
も第１表に示す。
合金被覆管を、さらに真空雰囲気中で歪取り焼鈍するこ
とにより実施例１１〜１５および比較例５〜６のＺｒ合
金被覆管を製造した。これらＺｒ合金被覆管の製造工程
も第１表に示す。
実施例１６〜２０および比較例７〜８
上記Ｚｒ合金ピルガー圧延素管を、真空雰囲気中で再結
晶焼鈍を施したのち、さらに第１表に示される外径減少
率となるように引張り加工することにより実施例１６〜
２０および比較例７〜８のＺｒ合金被覆管を製造した。
晶焼鈍を施したのち、さらに第１表に示される外径減少
率となるように引張り加工することにより実施例１６〜
２０および比較例７〜８のＺｒ合金被覆管を製造した。
これらＺｒ合金被覆管の製造工程も第１表に示す。
実施例２１〜２５および比較例９〜１０上記実施例１８
〜２Ｄおよび比較例７〜８で製造したＺ「合金被覆管を
、さらに真空雰囲気中で歪取り焼鈍することにより実施
例２１〜２５および比較ρノ９〜１０のＺｒ合金被覆管
を製造した。これらＺ「合金被覆管の製造工程も第１表
に示す。
〜２Ｄおよび比較例７〜８で製造したＺ「合金被覆管を
、さらに真空雰囲気中で歪取り焼鈍することにより実施
例２１〜２５および比較ρノ９〜１０のＺｒ合金被覆管
を製造した。これらＺ「合金被覆管の製造工程も第１表
に示す。
従来例
上記Ｚ「合金ピルガ−圧延素管を、真空雰囲気中、温度
＝４７０℃、２時間保持の歪取り焼鈍することにより、
従来例のＺｒ合金被覆管を製造した。
＝４７０℃、２時間保持の歪取り焼鈍することにより、
従来例のＺｒ合金被覆管を製造した。
このＺｒ合金被覆管の製造工程も第１表に示す。
上記実施例１〜２５、比較例１〜１０および従来例の製
造方法で作製されたＺｒ合金被覆管を３６０℃に保持し
、腐食性ガスとしてヨウ素ガスを濃度＝８．０ｇ／ｃｄ
となるように充填し、さらにアルゴンガスにより内側か
ら応カニ ２ｇ、１ｋｇ／−で加圧した状態に保持し、
破損に至るまでの時間を測定する耐応力腐食割れ試験を
実施し、それらの測定結果をそれぞれ第１表に示した。
造方法で作製されたＺｒ合金被覆管を３６０℃に保持し
、腐食性ガスとしてヨウ素ガスを濃度＝８．０ｇ／ｃｄ
となるように充填し、さらにアルゴンガスにより内側か
ら応カニ ２ｇ、１ｋｇ／−で加圧した状態に保持し、
破損に至るまでの時間を測定する耐応力腐食割れ試験を
実施し、それらの測定結果をそれぞれ第１表に示した。
なお、７２時間を越えて破損に至らなかったＺｒ合金被
覆管については、その時点で耐応力腐食割れ試験を中止
し、「破損せず」として第１表に示した。
覆管については、その時点で耐応力腐食割れ試験を中止
し、「破損せず」として第１表に示した。
第１表に示される結果から、実施例１〜２５の製造方法
で作製されたＺｒ合金被覆管は、いずれも従来例の製造
方法で作製されたＺｒ合金被覆管と比べて、耐応力腐食
割れ性が優れており、またこの発明の条件から外れた条
件で行われる比較例１〜１０の製造方法で作製されたＺ
ｒ合金被覆管（第１表において、この発明の条件から外
れた条件には、※印を付して示した。）は、耐応力腐食
割れ性の向上がみられず、また、加工性に問題が生じる
ことか分る。
で作製されたＺｒ合金被覆管は、いずれも従来例の製造
方法で作製されたＺｒ合金被覆管と比べて、耐応力腐食
割れ性が優れており、またこの発明の条件から外れた条
件で行われる比較例１〜１０の製造方法で作製されたＺ
ｒ合金被覆管（第１表において、この発明の条件から外
れた条件には、※印を付して示した。）は、耐応力腐食
割れ性の向上がみられず、また、加工性に問題が生じる
ことか分る。
上述のように、この発明の製造方法によると、最近の原
子力発電の効率化による原子炉燃料集合体の炉内滞在時
間の長期化、原子炉燃料の高燃焼度化、および原子炉の
負荷追従運転等に対して、応力腐食割れを起す恐れがな
く、長期にわたって続けて運転操業できることができる
Ｚｒ合金被覆管を提供することができる。
子力発電の効率化による原子炉燃料集合体の炉内滞在時
間の長期化、原子炉燃料の高燃焼度化、および原子炉の
負荷追従運転等に対して、応力腐食割れを起す恐れがな
く、長期にわたって続けて運転操業できることができる
Ｚｒ合金被覆管を提供することができる。
手 続 補 正 書 く自発）平成 ２年１０
月２６日
月２６日
Claims (5)
- （１）ジルコニウム合金素管をピルガー圧延および再結
晶焼鈍をそれぞれ１回または複数回繰返し施したのち、
最終ピルガー圧延して得られたジルコニウム合金ピルガ
ー圧延素管に、外径減少率：１〜１５％の引張り加工を
施し、ついで歪取り焼鈍することを特徴とする耐応力腐
食割れ性に優れたジルコニウム合金被覆管の製造法。 - （２）ジルコニウム合金素管をピルガー圧延および再結
晶焼鈍をそれぞれ１回または複数回繰返し施したのち、
最終ピルガー圧延して得られたジルコニウム合金ピルガ
ー圧延素管に、歪取り焼鈍を施し、ついで外径減少率：
１〜１５％の引張り加工を施すことを特徴とする耐応力
腐食割れ性に優れたジルコニウム合金被覆管の製造法。 - （３）ジルコニウム合金素管をピルガー圧延および再結
晶焼鈍をそれぞれ１回または複数回繰返し施したのち、
最終ピルガー圧延して得られたジルコニウム合金ピルガ
ー圧延素管に、歪取り焼鈍を施し、ついで外径減少率：
１〜１５％の引張り加工を施したのち、さらに歪取り焼
鈍を施すことを特徴とする耐応力腐食割れ性に優れたジ
ルコニウム合金被覆管の製造法。 - （４）ジルコニウム合金素管をピルガー圧延および再結
晶焼鈍をそれぞれ１回または複数回繰返し施したのち、
最終ピルガー圧延して得られたジルコニウム合金ピルガ
ー圧延素管に、再結晶焼鈍を施し、ついで外径減少率：
１〜３０％の引張り加工を施すことを特徴とする耐応力
腐食割れ性に優れたジルコニウム合金被覆管の製造法。 - （５）ジルコニウム合金素管をピルガー圧延および再結
晶焼鈍をそれぞれ１回または複数回繰返し施したのち、
最終ピルガー圧延して得られたジルコニウム合金ピルガ
ー圧延素管に、再結晶焼鈍を施し、ついで外径減少率：
１〜３０％の引張り加工を施したのち、さらに歪取り焼
鈍を施すことを特徴とする耐応力腐食割れ性に優れたジ
ルコニウム合金被覆管の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2212642A JPH0499256A (ja) | 1990-08-10 | 1990-08-10 | 耐応力腐食割れ性に優れたジルコニウム合金被覆管の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2212642A JPH0499256A (ja) | 1990-08-10 | 1990-08-10 | 耐応力腐食割れ性に優れたジルコニウム合金被覆管の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0499256A true JPH0499256A (ja) | 1992-03-31 |
Family
ID=16626021
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2212642A Pending JPH0499256A (ja) | 1990-08-10 | 1990-08-10 | 耐応力腐食割れ性に優れたジルコニウム合金被覆管の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0499256A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8257518B2 (en) | 2003-01-08 | 2012-09-04 | Westinghouse Electric Sweden Ab | Method, use and device relating to nuclear light water reactors |
-
1990
- 1990-08-10 JP JP2212642A patent/JPH0499256A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8257518B2 (en) | 2003-01-08 | 2012-09-04 | Westinghouse Electric Sweden Ab | Method, use and device relating to nuclear light water reactors |
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