JPH05240979A - 高燃焼度燃料集合体用構造材及び燃料集合体 - Google Patents
高燃焼度燃料集合体用構造材及び燃料集合体Info
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- JPH05240979A JPH05240979A JP4073123A JP7312392A JPH05240979A JP H05240979 A JPH05240979 A JP H05240979A JP 4073123 A JP4073123 A JP 4073123A JP 7312392 A JP7312392 A JP 7312392A JP H05240979 A JPH05240979 A JP H05240979A
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- fuel
- σai
- burnup
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- 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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- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 集合体燃焼度が高燃焼度領域までの全ての範
囲に渡って、燃料集合体用構造材の酸化が最小限に抑え
られ、燃料の機械的健全性が保たれる高燃焼度燃料集合
体用構造材及びそれを用いた燃料集合体を得る。 【構成】 ジルコニウムと、鉄，ニッケル，クロムの何
れか１種以上とのジルコニウム合金によって形成され、
８３０℃近傍以上に加熱・急冷する熱処理を与えられた
高燃焼度燃料集合体用構造材において、前記熱処理の条
件を示すΣＡｉ値が２×１０-19 以上２×１０-18 以下
の範囲であるもの。
囲に渡って、燃料集合体用構造材の酸化が最小限に抑え
られ、燃料の機械的健全性が保たれる高燃焼度燃料集合
体用構造材及びそれを用いた燃料集合体を得る。 【構成】 ジルコニウムと、鉄，ニッケル，クロムの何
れか１種以上とのジルコニウム合金によって形成され、
８３０℃近傍以上に加熱・急冷する熱処理を与えられた
高燃焼度燃料集合体用構造材において、前記熱処理の条
件を示すΣＡｉ値が２×１０-19 以上２×１０-18 以下
の範囲であるもの。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃料の高燃焼度化が進
んでも被覆管の酸化の程度が小さく、燃料被覆管の機械
的健全性を維持できる高燃焼度燃料集合体用構造材及び
それを用いた燃料集合体に関するものである。
んでも被覆管の酸化の程度が小さく、燃料被覆管の機械
的健全性を維持できる高燃焼度燃料集合体用構造材及び
それを用いた燃料集合体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】沸騰水型原子炉用燃料集合体の高燃焼度
化が検討されており、従来は約３２ＧＷｄ／ｔであった
燃料集合体取出平均燃焼度が現在までに約３９ＧＷｄ／
ｔに増加し、将来は約４５ＧＷｄ／ｔまで引き上げられ
ることが検討されている。
化が検討されており、従来は約３２ＧＷｄ／ｔであった
燃料集合体取出平均燃焼度が現在までに約３９ＧＷｄ／
ｔに増加し、将来は約４５ＧＷｄ／ｔまで引き上げられ
ることが検討されている。
【０００３】現在、我が国で主流となっている原子炉と
して沸騰水型原子炉、および加圧水型原子炉の２種類が
有る。沸騰水型原子炉は炉水を燃料で約２８０℃まで加
熱して蒸気を発生させ、直接発電用タービンを回転させ
て発電する仕組みである。一方、加圧水型原子炉は炉水
を燃料で３２０℃以上まで加熱し、加熱した水を蒸気発
生器の中の細管を通して、細管回りの水を加熱して蒸気
を発生し、その蒸気で発電用タービンを回転させて発電
する仕組みである。
して沸騰水型原子炉、および加圧水型原子炉の２種類が
有る。沸騰水型原子炉は炉水を燃料で約２８０℃まで加
熱して蒸気を発生させ、直接発電用タービンを回転させ
て発電する仕組みである。一方、加圧水型原子炉は炉水
を燃料で３２０℃以上まで加熱し、加熱した水を蒸気発
生器の中の細管を通して、細管回りの水を加熱して蒸気
を発生し、その蒸気で発電用タービンを回転させて発電
する仕組みである。
【０００４】また、以上のような構造の違いに基づく様
々な理由により、沸騰水型原子炉の炉水には酸素が相対
的に多く、一方、加圧水型原子炉では酸素が相対的に少
なくなっている。
々な理由により、沸騰水型原子炉の炉水には酸素が相対
的に多く、一方、加圧水型原子炉では酸素が相対的に少
なくなっている。
【０００５】このように、沸騰水型原子炉と加圧水型原
子炉では同じ原子炉であっても、炉水の温度や炉水中の
酸素の含有量などが異なり、その結果、ジルコニウム合
金製被覆管の酸化挙動は大きく異なると考えられてい
る。
子炉では同じ原子炉であっても、炉水の温度や炉水中の
酸素の含有量などが異なり、その結果、ジルコニウム合
金製被覆管の酸化挙動は大きく異なると考えられてい
る。
【０００６】具体的には、加圧水型原子炉の燃料被覆管
では、「均一腐食」と呼ばれる被覆管の全面に渡ってほ
ぼ一様な厚さの酸化膜が厚く生成し、被覆管肉厚がその
分薄くなって、高燃焼下での燃料の健全性を損なう恐れ
のあることが知られている。一方、沸騰水型原子炉の燃
料被覆管では、炉水の温度が低いことから、均一腐食は
あまり成長せず、代わりに、炉水中の酸素が多いことに
起因して発生すると考えられる瘤状の酸化膜が発生し、
加圧水型原子炉用燃料と同様に被覆管肉厚がその分薄く
なって、高燃焼度下での燃料の健全性を損なう恐れがあ
ると考えられていた。
では、「均一腐食」と呼ばれる被覆管の全面に渡ってほ
ぼ一様な厚さの酸化膜が厚く生成し、被覆管肉厚がその
分薄くなって、高燃焼下での燃料の健全性を損なう恐れ
のあることが知られている。一方、沸騰水型原子炉の燃
料被覆管では、炉水の温度が低いことから、均一腐食は
あまり成長せず、代わりに、炉水中の酸素が多いことに
起因して発生すると考えられる瘤状の酸化膜が発生し、
加圧水型原子炉用燃料と同様に被覆管肉厚がその分薄く
なって、高燃焼度下での燃料の健全性を損なう恐れがあ
ると考えられていた。
【０００７】以上のように沸騰水型原子炉では、被覆管
の酸化を低減し、高燃焼度下における燃料の健全性を維
持するためには、瘤状の酸化をいかに低減するかが重要
であり、そのために被覆管の化学組成や熱処理について
様々な研究、検討がなされてきており、燃料被覆管につ
いても瘤状酸化を低減する観点にのみ基づいた方法で製
造されていた。
の酸化を低減し、高燃焼度下における燃料の健全性を維
持するためには、瘤状の酸化をいかに低減するかが重要
であり、そのために被覆管の化学組成や熱処理について
様々な研究、検討がなされてきており、燃料被覆管につ
いても瘤状酸化を低減する観点にのみ基づいた方法で製
造されていた。
【０００８】具体的には、瘤状腐食は被覆管の製造工程
中で最低一度はジルコニウム合金を約８３０℃以上まで
加熱・急冷し、それ以降は必要最小限な熱処理に抑え、
極力熱を加えないようにする種々の提案がなされてい
る。図３は従来の被覆管の製造工程を示す工程図であ
る。
中で最低一度はジルコニウム合金を約８３０℃以上まで
加熱・急冷し、それ以降は必要最小限な熱処理に抑え、
極力熱を加えないようにする種々の提案がなされてい
る。図３は従来の被覆管の製造工程を示す工程図であ
る。
【０００９】例えば、最終熱間加工後でかつ最終冷間加
工前に一旦８３０℃以上に加熱・急冷する方法（特公昭
６１−４５６９９号，図３（ａ））、ジルニウム合金製
品の表面のみをレーザービーム等で９７０℃以上に加熱
する方法（特開昭５５−１００９４７号）、第１回目の
冷間圧延と中間焼鈍以降で且つ最終冷間工程前に９５０
℃以上に加熱・冷却する方法（特開昭５８−２５４６７
号，図３（ｂ））等が知られている。
工前に一旦８３０℃以上に加熱・急冷する方法（特公昭
６１−４５６９９号，図３（ａ））、ジルニウム合金製
品の表面のみをレーザービーム等で９７０℃以上に加熱
する方法（特開昭５５−１００９４７号）、第１回目の
冷間圧延と中間焼鈍以降で且つ最終冷間工程前に９５０
℃以上に加熱・冷却する方法（特開昭５８−２５４６７
号，図３（ｂ））等が知られている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】ところで、燃焼度の増
加は、燃料集合体を構成する材料、特にジルコニウム合
金製燃料被覆管に対する負荷が増大することにつなが
る。即ち、被覆管は高燃焼度化に伴って、炉水との接触
時間や中性子照射量、及び熱的負荷が増大する。このこ
とは、被覆管と炉水とが反応して被覆管の酸化（Ｚｒ＋
２Ｈ2 Ｏ→ＺｒＯ2＋２Ｈ2 ）が進行することを意味す
る。被覆管の酸化が進行すると被覆管の肉厚が減少し、
燃料被覆管としての機械的健全性が損なわれる可能性が
生じる。
加は、燃料集合体を構成する材料、特にジルコニウム合
金製燃料被覆管に対する負荷が増大することにつなが
る。即ち、被覆管は高燃焼度化に伴って、炉水との接触
時間や中性子照射量、及び熱的負荷が増大する。このこ
とは、被覆管と炉水とが反応して被覆管の酸化（Ｚｒ＋
２Ｈ2 Ｏ→ＺｒＯ2＋２Ｈ2 ）が進行することを意味す
る。被覆管の酸化が進行すると被覆管の肉厚が減少し、
燃料被覆管としての機械的健全性が損なわれる可能性が
生じる。
【００１１】しかしながら、前述の特公昭６１−４５６
９９号及び特開昭５８−２５４６７号で作製されたもの
は、従来の燃焼度では良好なものの、燃料の高燃焼度化
に伴い、逆に、酸化を加速することが明らかとなり、例
えば、前述の方法で得られた被覆管では、肉厚が酸化に
よって、その分薄くなり、燃料の健全性を損なう恐れの
あることが明らかになった。
９９号及び特開昭５８−２５４６７号で作製されたもの
は、従来の燃焼度では良好なものの、燃料の高燃焼度化
に伴い、逆に、酸化を加速することが明らかとなり、例
えば、前述の方法で得られた被覆管では、肉厚が酸化に
よって、その分薄くなり、燃料の健全性を損なう恐れの
あることが明らかになった。
【００１２】本発明は、集合体燃焼度が、例えば４２Ｇ
Ｗ／ｔを超える高燃焼度領域までの全ての範囲に渡っ
て、燃料集合体用構造材の酸化が最小限に抑えられ、燃
料の機械的健全性が保たれる高燃焼度燃料集合体用構造
材及びそれを用いた燃料集合体を得ることを目的とす
る。
Ｗ／ｔを超える高燃焼度領域までの全ての範囲に渡っ
て、燃料集合体用構造材の酸化が最小限に抑えられ、燃
料の機械的健全性が保たれる高燃焼度燃料集合体用構造
材及びそれを用いた燃料集合体を得ることを目的とす
る。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明に係る高燃焼度燃
料集合体用構造材では、ジルコニウムと、鉄，ニッケ
ル，クロムの何れか１種以上とのジルコニウム合金によ
って形成され、該ジルコニウム合金を８３０℃以上まで
加熱・急冷した後の所定の熱処理が行われた高燃焼度燃
料集合体用構造材において、前記所定の熱処理の条件を
定量化した次式で表現されるΣＡｉ値が２×１０-1 9 以
上２×１０-18 以下の範囲のものである。 ΣＡｉ＝ｔ・ｅｘｐ（−Ｑ／ ＲＴ） ｔ；温度Ｔにおける保持時間（時間） Ｔ；焼鈍温度（Ｋ） Ｑ；活性化エネルギー Ｒ；気体定数 Ｑ／Ｒ；４００００
料集合体用構造材では、ジルコニウムと、鉄，ニッケ
ル，クロムの何れか１種以上とのジルコニウム合金によ
って形成され、該ジルコニウム合金を８３０℃以上まで
加熱・急冷した後の所定の熱処理が行われた高燃焼度燃
料集合体用構造材において、前記所定の熱処理の条件を
定量化した次式で表現されるΣＡｉ値が２×１０-1 9 以
上２×１０-18 以下の範囲のものである。 ΣＡｉ＝ｔ・ｅｘｐ（−Ｑ／ ＲＴ） ｔ；温度Ｔにおける保持時間（時間） Ｔ；焼鈍温度（Ｋ） Ｑ；活性化エネルギー Ｒ；気体定数 Ｑ／Ｒ；４００００
【００１４】更に好ましくは、前記ΣＡｉ値が２×１０
-19 以上１×１０-18 以下の範囲である高燃焼度燃料集
合体用構造材、及び前記高燃焼度が約４２ＧＷｄ／ｔ以
上の燃料集合体平均燃焼度である高燃焼度燃料集合体用
構造材、及びそれを用いた燃料集合体を開示する。
-19 以上１×１０-18 以下の範囲である高燃焼度燃料集
合体用構造材、及び前記高燃焼度が約４２ＧＷｄ／ｔ以
上の燃料集合体平均燃焼度である高燃焼度燃料集合体用
構造材、及びそれを用いた燃料集合体を開示する。
【００１５】
【作用】ジルコニウムは低温（８６２℃以下）において
安定なα相（稠密六方格子）及び高温（９６０℃）以上
においては安定なβ相（体心立方格子）を有し、これに
合金元素を添加することにより、α相からβ相に変態を
開始する温度（α＋β遷移温度）が約３０℃低下するこ
とが知られている。
安定なα相（稠密六方格子）及び高温（９６０℃）以上
においては安定なβ相（体心立方格子）を有し、これに
合金元素を添加することにより、α相からβ相に変態を
開始する温度（α＋β遷移温度）が約３０℃低下するこ
とが知られている。
【００１６】このジルコニウム合金に所定の熱処理を加
えることによって酸化が抑制できることのメカニズム
は、未だ充分に解明されているわけではないが、ＡＳＴ
Ｍ ＳＴＰ １０２３，１９８９およびＡＮＳ＆ＥＮＳ
会議，１９９１によれば、８３０℃以上に加熱・急冷す
るとジルコニウム合金の成分である鉄，ニッケル，クロ
ムとジルコニウムとの金属間化合物がジルコニウム母材
中に溶け込み、その後の熱処理を抑えることによりこれ
ら金属間化合物の析出を防止することにより、ジルコニ
ウム合金の瘤状腐食に対する特性が向上すると考えられ
ている。
えることによって酸化が抑制できることのメカニズム
は、未だ充分に解明されているわけではないが、ＡＳＴ
Ｍ ＳＴＰ １０２３，１９８９およびＡＮＳ＆ＥＮＳ
会議，１９９１によれば、８３０℃以上に加熱・急冷す
るとジルコニウム合金の成分である鉄，ニッケル，クロ
ムとジルコニウムとの金属間化合物がジルコニウム母材
中に溶け込み、その後の熱処理を抑えることによりこれ
ら金属間化合物の析出を防止することにより、ジルコニ
ウム合金の瘤状腐食に対する特性が向上すると考えられ
ている。
【００１７】この事象は以下の式で示されるΣＡｉ値で
定量化が可能であり、ΣＡｉ値が１０-18 以下、好まし
くは２×１０-19 以下の時に優れた特性を示すと言われ
ていた。
定量化が可能であり、ΣＡｉ値が１０-18 以下、好まし
くは２×１０-19 以下の時に優れた特性を示すと言われ
ていた。
【００１８】 ΣＡｉ＝ｔ・ｅｘｐ（−Ｑ／ ＲＴ） …（１） ｔ；温度Ｔにおける保持時間（時間） Ｔ；焼鈍温度（Ｋ）（８３０℃以上に加熱・冷却した後
の熱処理温度） Ｑ；活性化エネルギー Ｒ；気体定数 Ｑ／Ｒ；４００００
の熱処理温度） Ｑ；活性化エネルギー Ｒ；気体定数 Ｑ／Ｒ；４００００
【００１９】例えば、前述の特公昭６１−４５６９９号
および特開昭５８−２５４６７号で作製された被覆管の
ΣＡｉは２×１０-19 以下であり、特開昭５５−１００
９４７号のものでは１×１０-19 である。
および特開昭５８−２５４６７号で作製された被覆管の
ΣＡｉは２×１０-19 以下であり、特開昭５５−１００
９４７号のものでは１×１０-19 である。
【００２０】ところで、後述する図１に示す通り、この
ΣＡｉ値は集合体燃焼度が約４２ＧＷ／ｔを超える高燃
焼度領域では、燃料の高燃焼度化に伴い、逆に、酸化を
加速することが明らかとなった。
ΣＡｉ値は集合体燃焼度が約４２ＧＷ／ｔを超える高燃
焼度領域では、燃料の高燃焼度化に伴い、逆に、酸化を
加速することが明らかとなった。
【００２１】本発明では、ジルコニウムと、鉄，ニッケ
ル，クロムの何れか１種以上とのジルコニウム合金によ
って形成され、８３０℃近傍以上に加熱・急冷する熱処
理を与えられた高燃焼度燃料集合体用構造材において、
熱処理の条件が前記（１）式で表現されるΣＡｉ値であ
り、該ΣＡｉ値が２×１０-19 以上２×１０-18 以下の
範囲であるものであるため、集合体燃焼度が約４２ＧＷ
／ｔを超える高燃焼度領域までの全ての範囲に渡って、
燃料集合体用構造材の酸化が最小限に抑えられ、燃料の
機械的健全性が保たれる。
ル，クロムの何れか１種以上とのジルコニウム合金によ
って形成され、８３０℃近傍以上に加熱・急冷する熱処
理を与えられた高燃焼度燃料集合体用構造材において、
熱処理の条件が前記（１）式で表現されるΣＡｉ値であ
り、該ΣＡｉ値が２×１０-19 以上２×１０-18 以下の
範囲であるものであるため、集合体燃焼度が約４２ＧＷ
／ｔを超える高燃焼度領域までの全ての範囲に渡って、
燃料集合体用構造材の酸化が最小限に抑えられ、燃料の
機械的健全性が保たれる。
【００２２】即ち、後述する図２に示す通り、集合体燃
焼度が４２ＧＷ／ｔのような高燃焼度領域では、前記Σ
Ａｉ値と酸化膜厚との関係は、ΣＡｉ値が２×１０-19
以上２×１０-18 以下（好ましくは２×１０-19 以上１
×１０-18 以下）の範囲で酸化膜厚が最小となる。この
ため、燃料集合体用構造材の酸化が最小限に抑えられ、
燃料の機械的健全性が保たれる。尚、本発明で得られた
高燃焼度燃料集合体用構造材は沸騰水型原子炉燃料集合
体の構成材として、燃料被覆管，燃料チャンネルボック
ス又は燃料スペーサを構成すれば良好に健全性を保つこ
とができる。
焼度が４２ＧＷ／ｔのような高燃焼度領域では、前記Σ
Ａｉ値と酸化膜厚との関係は、ΣＡｉ値が２×１０-19
以上２×１０-18 以下（好ましくは２×１０-19 以上１
×１０-18 以下）の範囲で酸化膜厚が最小となる。この
ため、燃料集合体用構造材の酸化が最小限に抑えられ、
燃料の機械的健全性が保たれる。尚、本発明で得られた
高燃焼度燃料集合体用構造材は沸騰水型原子炉燃料集合
体の構成材として、燃料被覆管，燃料チャンネルボック
ス又は燃料スペーサを構成すれば良好に健全性を保つこ
とができる。
【００２３】
【実施例】８３０℃加熱以降の加熱工程を種々に変化さ
せて、前記（１）式で示されるΣＡｉ値を変化させたジ
ルカロイ−２製被覆管を作製した。これら種々のジルカ
ロイ−２製被覆管を燃料集合体に組み込んで沸騰水型原
子炉において照射試験を行った。燃料集合体の燃焼度は
４２ＧＷｄ／ｔとした。結果を次の表１に示す。
せて、前記（１）式で示されるΣＡｉ値を変化させたジ
ルカロイ−２製被覆管を作製した。これら種々のジルカ
ロイ−２製被覆管を燃料集合体に組み込んで沸騰水型原
子炉において照射試験を行った。燃料集合体の燃焼度は
４２ＧＷｄ／ｔとした。結果を次の表１に示す。
【００２４】
【表１】
【００２５】表１に示されたように、従来よりΣＡｉ値
が１０-18 以下、好ましくは２×１０-19 以下の時に優
れた特性を示すと言われていたが、ΣＡｉ値が最小であ
る実験例１０では、酸化膜厚が７０μｍと肥大している
ことが判明した。
が１０-18 以下、好ましくは２×１０-19 以下の時に優
れた特性を示すと言われていたが、ΣＡｉ値が最小であ
る実験例１０では、酸化膜厚が７０μｍと肥大している
ことが判明した。
【００２６】そこで、表１の実験例１（ΣＡｉ＝８×１
０-18 ），実験例４（ΣＡｉ＝１×１０-18 ），及び実
験例１０（ΣＡｉ＝７×１０-20 ）を用いて、燃焼度を
変化させた時の酸化膜厚さの変化を測定した。図１はそ
の結果を示す線図であり、図に示されているように、Σ
Ａｉ値が最小である実験例１０は集合体燃焼度が小さい
時には酸化膜厚さはほとんど発生しないが、燃焼度が３
０ＧＷｄ／ｔを越えるに従い、次第に酸化膜の発生を加
速することが明らかとなった。
０-18 ），実験例４（ΣＡｉ＝１×１０-18 ），及び実
験例１０（ΣＡｉ＝７×１０-20 ）を用いて、燃焼度を
変化させた時の酸化膜厚さの変化を測定した。図１はそ
の結果を示す線図であり、図に示されているように、Σ
Ａｉ値が最小である実験例１０は集合体燃焼度が小さい
時には酸化膜厚さはほとんど発生しないが、燃焼度が３
０ＧＷｄ／ｔを越えるに従い、次第に酸化膜の発生を加
速することが明らかとなった。
【００２７】ところで、図２は表１のΣＡｉ値と酸化膜
厚との関係を示す線図である。図２に示されるように、
ΣＡｉ値が２×１０-19 以上で２×１０-18 以下の範囲
で酸化膜が極小となり、そのなかでも２×１０-19 以上
で１×１０-18 以下の範囲が最も好ましいことが判る。
厚との関係を示す線図である。図２に示されるように、
ΣＡｉ値が２×１０-19 以上で２×１０-18 以下の範囲
で酸化膜が極小となり、そのなかでも２×１０-19 以上
で１×１０-18 以下の範囲が最も好ましいことが判る。
【００２８】以上のように、熱処理の条件を前述の
（１）式で表現されるΣＡｉ値が２×１０-19 以上２×
１０-18 以下の範囲とした被覆管とすることにより、集
合体燃焼度が約４２ＧＷ／ｔを超える高燃焼度領域まで
の全ての範囲に渡って、被覆管の酸化が最小限に抑えら
れ、燃料の機械的健全性が保たれる。尚、ΣＡｉ値の条
件は、燃料被覆管だけでなく、他の集合体用構造材（例
えば、燃料チャンネルボックス又は燃料スペーサ）にも
当然使用可能である。
（１）式で表現されるΣＡｉ値が２×１０-19 以上２×
１０-18 以下の範囲とした被覆管とすることにより、集
合体燃焼度が約４２ＧＷ／ｔを超える高燃焼度領域まで
の全ての範囲に渡って、被覆管の酸化が最小限に抑えら
れ、燃料の機械的健全性が保たれる。尚、ΣＡｉ値の条
件は、燃料被覆管だけでなく、他の集合体用構造材（例
えば、燃料チャンネルボックス又は燃料スペーサ）にも
当然使用可能である。
【００２９】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、ジ
ルコニウムと、鉄，ニッケル，クロムの何れか１種以上
とのジルコニウム合金によって形成され、８３０℃近傍
以上に加熱・急冷する熱処理を与えられた高燃焼度燃料
集合体用構造材において、熱処理の条件が前記（１）式
で表現されるΣＡｉ値であり、該ΣＡｉ値が２×１０-1
9 以上２×１０-18 以下の範囲であるものであるため、
集合体燃焼度が約４２ＧＷ／ｔを超える高燃焼度領域ま
での全ての範囲に渡って、燃料集合体用構造材の酸化が
最小限に抑えられ、燃料の機械的健全性が保たれる。例
えば、従来技術による燃料被覆管と比較して燃料被覆管
の酸化が３分の１から３分の２に減少し、燃料の機械的
健全性が向上する等の効果がある。。
ルコニウムと、鉄，ニッケル，クロムの何れか１種以上
とのジルコニウム合金によって形成され、８３０℃近傍
以上に加熱・急冷する熱処理を与えられた高燃焼度燃料
集合体用構造材において、熱処理の条件が前記（１）式
で表現されるΣＡｉ値であり、該ΣＡｉ値が２×１０-1
9 以上２×１０-18 以下の範囲であるものであるため、
集合体燃焼度が約４２ＧＷ／ｔを超える高燃焼度領域ま
での全ての範囲に渡って、燃料集合体用構造材の酸化が
最小限に抑えられ、燃料の機械的健全性が保たれる。例
えば、従来技術による燃料被覆管と比較して燃料被覆管
の酸化が３分の１から３分の２に減少し、燃料の機械的
健全性が向上する等の効果がある。。
【図１】燃焼度変化と酸化膜厚変化との関係を示す線図
である。
である。
【図２】表１のΣＡｉ値と酸化膜厚との関係を示す線図
である。
である。
【図３】従来の被覆管の製造工程を示す工程図であり、
ａ図は最終熱間加工後でかつ最終冷間加工前に一旦８３
０℃以上に加熱・急冷する工程、ｂ図はジルニウム合金
製品の表面のみをレーザービーム等で９７０℃以上に加
熱する工程を示す。
ａ図は最終熱間加工後でかつ最終冷間加工前に一旦８３
０℃以上に加熱・急冷する工程、ｂ図はジルニウム合金
製品の表面のみをレーザービーム等で９７０℃以上に加
熱する工程を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 7156−2Ｇ Ｇ２１Ｃ 3/30 ＧＤＢ Ｖ
Claims (4)
- 【請求項１】 ジルコニウムと、鉄，ニッケル，クロム
の何れか１種以上とのジルコニウム合金によって形成さ
れ、該ジルコニウム合金を８３０℃以上まで加熱・急冷
した後の所定の熱処理が行われた沸騰水型原子炉用の高
燃焼度燃料集合体用構造材において、 前記所定の熱処理の条件を定量化した次式で表現される
ΣＡｉ値が２×１０-1 9 以上２×１０-18 以下の範囲で
あることを特徴とした高燃焼度燃料集合体用構造材。 ΣＡｉ＝ｔ・ｅｘｐ（−Ｑ／ ＲＴ） ｔ；温度Ｔにおける保持時間（時間） Ｔ；焼鈍温度（Ｋ） Ｑ；活性化エネルギー Ｒ；気体定数 Ｑ／Ｒ；４００００ - 【請求項２】 前記請求項１に記載の構造材において、 前記ΣＡｉ値が、２×１０-19 以上１×１０-18 以下の
範囲であることを特徴とした高燃焼度燃料集合体用構造
材。 - 【請求項３】 前記請求項１又は請求項２に記載の構造
材において、 前記高燃焼度が、約４２ＧＷｄ／ｔ以上の燃料集合体平
均燃焼度であることを特徴とする高燃焼度燃料集合体用
構造材。 - 【請求項４】 前記請求項１〜３の何れかに記載の構造
材を用いた燃料集合体。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07312392A JP3172731B2 (ja) | 1992-02-26 | 1992-02-26 | 高燃焼度燃料集合体用構造材及び燃料集合体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07312392A JP3172731B2 (ja) | 1992-02-26 | 1992-02-26 | 高燃焼度燃料集合体用構造材及び燃料集合体 |
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| Publication Number | Publication Date |
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| JPH05240979A true JPH05240979A (ja) | 1993-09-21 |
| JP3172731B2 JP3172731B2 (ja) | 2001-06-04 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07312392A Expired - Fee Related JP3172731B2 (ja) | 1992-02-26 | 1992-02-26 | 高燃焼度燃料集合体用構造材及び燃料集合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3172731B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008026182A (ja) * | 2006-07-21 | 2008-02-07 | Global Nuclear Fuel-Japan Co Ltd | 高燃焼度用燃料被覆管およびその製造方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9139895B2 (en) | 2004-09-08 | 2015-09-22 | Global Nuclear Fuel—Americas, LLC | Zirconium alloy fuel cladding for operation in aggressive water chemistry |
-
1992
- 1992-02-26 JP JP07312392A patent/JP3172731B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008026182A (ja) * | 2006-07-21 | 2008-02-07 | Global Nuclear Fuel-Japan Co Ltd | 高燃焼度用燃料被覆管およびその製造方法 |
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