JPH0695151B2 - 金属製中性子吸収エレメント及び該エレメントの製造方法 - Google Patents
金属製中性子吸収エレメント及び該エレメントの製造方法Info
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- JPH0695151B2 JPH0695151B2 JP1195383A JP19538389A JPH0695151B2 JP H0695151 B2 JPH0695151 B2 JP H0695151B2 JP 1195383 A JP1195383 A JP 1195383A JP 19538389 A JP19538389 A JP 19538389A JP H0695151 B2 JPH0695151 B2 JP H0695151B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C7/00—Control of nuclear reaction
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C21/00—Apparatus or processes specially adapted to the manufacture of reactors or parts thereof
- G21C21/18—Manufacture of control elements covered by group G21C7/00
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- 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
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- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、例えば水を使用する原子炉用の制御棒の部品
として使用するための中性子吸収エレメントを製造する
方法と、この方法により得られる中性子吸収エレメント
とに関する。
として使用するための中性子吸収エレメントを製造する
方法と、この方法により得られる中性子吸収エレメント
とに関する。
J of Nuclear Science and Technology,23（２）,185〜
187頁（1986年２月）に記載されたR. KUWAE-M.OBATA-K.
SATO-S. SHIMAの論文″Development of Zircaloy Clad
Hafnium Rods for BWR Long Life Neutron Absorber
s″には、炭化ホウ素を基にした中性子吸収材に置き換
わるジルカロイ被覆ハフニウム棒が記載されており、Hf
は炭化ホウ素よりも耐久性がある中性子吸収材あること
を想起させる。
187頁（1986年２月）に記載されたR. KUWAE-M.OBATA-K.
SATO-S. SHIMAの論文″Development of Zircaloy Clad
Hafnium Rods for BWR Long Life Neutron Absorber
s″には、炭化ホウ素を基にした中性子吸収材に置き換
わるジルカロイ被覆ハフニウム棒が記載されており、Hf
は炭化ホウ素よりも耐久性がある中性子吸収材あること
を想起させる。
ハフニウム棒の製造は、真空下での融解から出発し、高
温次いで冷間の仕上げ処理、さらに熱処理と続く複雑な
工程である。上記論文に記述されたかかる棒のジルカロ
イ２による被覆も複雑であり且つ高価である。
温次いで冷間の仕上げ処理、さらに熱処理と続く複雑な
工程である。上記論文に記述されたかかる棒のジルカロ
イ２による被覆も複雑であり且つ高価である。
本発明者らは、製造がより簡単で且つより経済的なハフ
ニウムベースの吸収エレメントの開発に努めた。
ニウムベースの吸収エレメントの開発に努めた。
発明の概要 本発明の第１の目的は、原子炉の制御装置に使用するた
めの、ハフニウムを含有し且つ中性子に対してほとんど
吸収性を示さないかまたは非吸収性を示す被覆で覆われ
ている金属製中性子吸収エレメントを製造する方法を提
供することである。本発明の方法は、 電解Hf少なくとも25重量％、 Zr及び／またはZr合金０〜75重量％、 Ti及び／またはTi合金０〜75重量％、 Zr55重量％未満を含むHf-Zr合金０〜75重量％、Ti55重
量％未満を含むHf-Ti合金０〜75重量％、融点が400℃以
上の中性子吸収金属元素0.2重量％未満、及び 融点400℃以上の他の金属元素０〜残りで100重量％にな
るまで（但し５重量％未満） を含有する金属生成物を調製する工程と、 ｂ）上記生成物の少なくとも一部を開口端部を有する金
属容器内に導入する工程と、 ｃ）前記容器に入った生成物を圧縮するか、または前記
生成物を前記容器に入れる前に圧縮する工程と、 ｄ）必要であれば、前記容器の少なくとも95％が充填さ
れ、圧縮された前記生成物の見掛けの密度が中実状態に
おける前記生成物の密度の80％以上となるまで、前記生
成物の導入及び圧縮を繰り返す工程と、 ｅ）前記容器内部を真空下またはヘリウムのごとき中性
ガスの下に置き、電子衝撃、レーザ溶接またはアルゴン
下に封止を用いるアーク溶接といった方法で、金属の蓋
またはプラグを溶接し前記容器の開口端部を密閉し且つ
内部に1.3Pa（＝マーキュリーの10-2mm）よりもよい空
気真空を与える工程を含む。
めの、ハフニウムを含有し且つ中性子に対してほとんど
吸収性を示さないかまたは非吸収性を示す被覆で覆われ
ている金属製中性子吸収エレメントを製造する方法を提
供することである。本発明の方法は、 電解Hf少なくとも25重量％、 Zr及び／またはZr合金０〜75重量％、 Ti及び／またはTi合金０〜75重量％、 Zr55重量％未満を含むHf-Zr合金０〜75重量％、Ti55重
量％未満を含むHf-Ti合金０〜75重量％、融点が400℃以
上の中性子吸収金属元素0.2重量％未満、及び 融点400℃以上の他の金属元素０〜残りで100重量％にな
るまで（但し５重量％未満） を含有する金属生成物を調製する工程と、 ｂ）上記生成物の少なくとも一部を開口端部を有する金
属容器内に導入する工程と、 ｃ）前記容器に入った生成物を圧縮するか、または前記
生成物を前記容器に入れる前に圧縮する工程と、 ｄ）必要であれば、前記容器の少なくとも95％が充填さ
れ、圧縮された前記生成物の見掛けの密度が中実状態に
おける前記生成物の密度の80％以上となるまで、前記生
成物の導入及び圧縮を繰り返す工程と、 ｅ）前記容器内部を真空下またはヘリウムのごとき中性
ガスの下に置き、電子衝撃、レーザ溶接またはアルゴン
下に封止を用いるアーク溶接といった方法で、金属の蓋
またはプラグを溶接し前記容器の開口端部を密閉し且つ
内部に1.3Pa（＝マーキュリーの10-2mm）よりもよい空
気真空を与える工程を含む。
本発明の圧縮可能な金属生成物は、Hf金属または合金化
されたHfや、それに加え、合金化された又はされていな
いZrやTiを主成分とする。但し、当該金属に本来的に不
純物等として伴って存在する金属成分（以下、「固有金
属成分」と称する）も含みうる。
されたHfや、それに加え、合金化された又はされていな
いZrやTiを主成分とする。但し、当該金属に本来的に不
純物等として伴って存在する金属成分（以下、「固有金
属成分」と称する）も含みうる。
この固有金属成分の第１は、合金化された又はされてい
ない上記主成分の中に、不純物として含まれている、上
記ａ）工程中記載の「中性子吸収金属元素」である。こ
れは、Hf同様に中性子吸収元素として周知であるB,Eu,D
y,Ga,Sm,Laのような元素（融点400℃以上）である。こ
れらの含有量は、Hfの中性子吸収特性を妨害しないよう
に、大変少なく、つまり上記したように0.2重量％未満
でなければならない。好ましくは、0.1重量％未満とす
る。
ない上記主成分の中に、不純物として含まれている、上
記ａ）工程中記載の「中性子吸収金属元素」である。こ
れは、Hf同様に中性子吸収元素として周知であるB,Eu,D
y,Ga,Sm,Laのような元素（融点400℃以上）である。こ
れらの含有量は、Hfの中性子吸収特性を妨害しないよう
に、大変少なく、つまり上記したように0.2重量％未満
でなければならない。好ましくは、0.1重量％未満とす
る。
AlやMgのように中性子吸収特性を持たない不純物にすぎ
ないものが第２の固有金属成分である。この成分は、例
えばZr合金、Ti合金、Hf−Zr合金、Hf−Ti合金中の金属
添加物（例えばZr合金中の添加物:Fe,Sn,Cr,Ni等）と共
に、工程ａ）中で定義されている、融点400℃以上の
「他の金属元素」の範疇に含まれる。圧縮可能な金属生
成物中にこの「他の金属元素」が存在しても、中性子吸
収金属元素不純物ほど妨害作用を持たないため、その含
有量は、５重量％未満まで許容できるのである。
ないものが第２の固有金属成分である。この成分は、例
えばZr合金、Ti合金、Hf−Zr合金、Hf−Ti合金中の金属
添加物（例えばZr合金中の添加物:Fe,Sn,Cr,Ni等）と共
に、工程ａ）中で定義されている、融点400℃以上の
「他の金属元素」の範疇に含まれる。圧縮可能な金属生
成物中にこの「他の金属元素」が存在しても、中性子吸
収金属元素不純物ほど妨害作用を持たないため、その含
有量は、５重量％未満まで許容できるのである。
本発明の吸収エレメントは従って完全に金属製である。
圧縮可能な金属生成物は特に結晶、チップ及びスポンジ
の少なくとも一種からなる。本明細書中、「結晶」なる
用語は電着金属を意味し、「チップ」なる用語は旋削、
平削りまたは中ぐりといった機械操作において形成され
る金属フラグメントや、一般的に１立方cm未満の単位体
積を有する小さなスクラップを意味し、「スポンジ」な
る用語は、Hf、Zr及びTiについて、マグネシウム還元ま
たはクロール還元（Kroll還元）によって得られる生成
物を意味する。
圧縮可能な金属生成物は特に結晶、チップ及びスポンジ
の少なくとも一種からなる。本明細書中、「結晶」なる
用語は電着金属を意味し、「チップ」なる用語は旋削、
平削りまたは中ぐりといった機械操作において形成され
る金属フラグメントや、一般的に１立方cm未満の単位体
積を有する小さなスクラップを意味し、「スポンジ」な
る用語は、Hf、Zr及びTiについて、マグネシウム還元ま
たはクロール還元（Kroll還元）によって得られる生成
物を意味する。
使用されるハフニウムは、生成物の全重量の少なくとも
25重量％を占め且つ平均Ｈ含有量及び平均Cl含有量がそ
れぞれ40ppm及び50ppm未満の電解結晶からなる。
25重量％を占め且つ平均Ｈ含有量及び平均Cl含有量がそ
れぞれ40ppm及び50ppm未満の電解結晶からなる。
使用される生成物は更に電解Hf結晶に加え、水素及び塩
素の含有量がそれぞれ40ppm及び50ppm未満のZr及び／ま
たはTiの電解結晶を含有することができる。
素の含有量がそれぞれ40ppm及び50ppm未満のZr及び／ま
たはTiの電解結晶を含有することができる。
電解Hf結晶は、好ましくは本発明の中性子吸収エレメン
トの内部を形成する装入物の全てまたは重要部分を構成
するので、特に注目に値する。電解Hf結晶は典型的には
タップ見掛けの密度が２〜6g/cm3の範囲に安定し、個々
の寸法が0.1〜３または4mmの範囲で可変であり、電解条
件に応じて中実または針状の外観を呈する。電解Hf結晶
は、複数の結晶軸に沿った樹枝状または針状の結晶の同
時成長を表す凝集体に分類されることが多い。これらの
凝集体の寸法は典型的には3mm〜2cmである。最も大きい
凝集体はこの用途に対しては除去されるかまたは、典型
的には得られるべき成形生成物の直径または厚さの0.5
〜0.3倍より小さい寸法に戻すために粉砕によって分解
される。
トの内部を形成する装入物の全てまたは重要部分を構成
するので、特に注目に値する。電解Hf結晶は典型的には
タップ見掛けの密度が２〜6g/cm3の範囲に安定し、個々
の寸法が0.1〜３または4mmの範囲で可変であり、電解条
件に応じて中実または針状の外観を呈する。電解Hf結晶
は、複数の結晶軸に沿った樹枝状または針状の結晶の同
時成長を表す凝集体に分類されることが多い。これらの
凝集体の寸法は典型的には3mm〜2cmである。最も大きい
凝集体はこの用途に対しては除去されるかまたは、典型
的には得られるべき成形生成物の直径または厚さの0.5
〜0.3倍より小さい寸法に戻すために粉砕によって分解
される。
典型的には溶融塩化物槽内で行われる電解工程が終わる
と、ハフニウム結晶は通常は洗浄及び乾燥される。この
段階でのハフニウム結晶のＨ及びClの含有量はそれぞれ
40及び50ppm未満であり、電解条件を慎重に制御した
り、恐らくは周囲の空気内で乾燥するよりも大規模に乾
燥することによって、25〜30ppm未満に低下させること
ができる。ハフニウム結晶は1.3Paより高い真空内また
は不活性ガス内で150〜300℃で乾燥することができる。
と、ハフニウム結晶は通常は洗浄及び乾燥される。この
段階でのハフニウム結晶のＨ及びClの含有量はそれぞれ
40及び50ppm未満であり、電解条件を慎重に制御した
り、恐らくは周囲の空気内で乾燥するよりも大規模に乾
燥することによって、25〜30ppm未満に低下させること
ができる。ハフニウム結晶は1.3Paより高い真空内また
は不活性ガス内で150〜300℃で乾燥することができる。
150〜300℃で処理する代わりに1000〜1250℃で８〜48時
間、典型的には1050〜1150℃で16〜32時間、1mpaより高
い真空で電解結晶を処理することでＨ及びClからの精製
を更に行なうことができる。このときのＨ及びClの残留
含有量はそれぞれ20ppm未満及び10ppm未満となる。
間、典型的には1050〜1150℃で16〜32時間、1mpaより高
い真空で電解結晶を処理することでＨ及びClからの精製
を更に行なうことができる。このときのＨ及びClの残留
含有量はそれぞれ20ppm未満及び10ppm未満となる。
Zr及び／またはTiの電解結晶を使用する場合にも同じ処
理を別々にまたは同時に適用することができる。要求さ
れるHfによる線形密度及び所望のエレメント重量に従っ
て並びに利用性に応じて、種々の純粋金属及び合金を装
入物を形成するために選択することができる。即ち、エ
レメント内部に25〜100％のHfを含有させたり、エレメ
ントを例えば、Tiまたはその合金の結晶またはチップを
使用することによってできるだけ軽量に作製することが
できる。
理を別々にまたは同時に適用することができる。要求さ
れるHfによる線形密度及び所望のエレメント重量に従っ
て並びに利用性に応じて、種々の純粋金属及び合金を装
入物を形成するために選択することができる。即ち、エ
レメント内部に25〜100％のHfを含有させたり、エレメ
ントを例えば、Tiまたはその合金の結晶またはチップを
使用することによってできるだけ軽量に作製することが
できる。
電解ハフニウム結晶は、主にその中に含まれる小さいタ
ップ見掛けの密度の原因である空洞の割合が大きいこと
から特に圧縮に適しており、圧縮は２つの段階、即ち、 被覆容器内に圧縮可能な生成物を入れる前の段階であっ
て、それを適切ならば均一に混合し、例えば、典型的に
は直径方向で0.5mm未満のわずかな間隙を残して容器内
に入れることができるペレットの形態に圧縮する段階
と、 一般的には複数の段階で行われる容器への導入の後の段
階であって、好ましくは小さな間隙を残して容器内に通
される器具を用いて少なくとも２回圧縮をなす段階との
いずれか一方で実施され得る。
ップ見掛けの密度の原因である空洞の割合が大きいこと
から特に圧縮に適しており、圧縮は２つの段階、即ち、 被覆容器内に圧縮可能な生成物を入れる前の段階であっ
て、それを適切ならば均一に混合し、例えば、典型的に
は直径方向で0.5mm未満のわずかな間隙を残して容器内
に入れることができるペレットの形態に圧縮する段階
と、 一般的には複数の段階で行われる容器への導入の後の段
階であって、好ましくは小さな間隙を残して容器内に通
される器具を用いて少なくとも２回圧縮をなす段階との
いずれか一方で実施され得る。
ペレットが使用される場合には、容器内に入れられたペ
レットは再度圧縮され得る。
レットは再度圧縮され得る。
容器の充填及び圧縮は通常、容器上に溶接されるべきプ
ラグまたは蓋が適所に置かれたときに、3mm未満、好ま
しくは1mm未満の自由な内部高さが残るように制御され
る。圧縮生成物の見掛けの密度は、中実状態における平
均密度の80％以上、典型的には同じく85〜95％である。
ラグまたは蓋が適所に置かれたときに、3mm未満、好ま
しくは1mm未満の自由な内部高さが残るように制御され
る。圧縮生成物の見掛けの密度は、中実状態における平
均密度の80％以上、典型的には同じく85〜95％である。
生成物は通常、圧縮される前または金属容器に入れられ
る前に混合される。そうすると、密封容器またはエレメ
ントに沿った単位長さまたは単位有効面積当たりのハフ
ニウムの重量の変化は２相対パーセント未満、または１
相対パーセント未満とさえなる。
る前に混合される。そうすると、密封容器またはエレメ
ントに沿った単位長さまたは単位有効面積当たりのハフ
ニウムの重量の変化は２相対パーセント未満、または１
相対パーセント未満とさえなる。
ハフニウムの含有量または密度は、所望であれば吸収エ
レメントに沿って変化させることができる。このことは
２つの方法によって達成できる。その一方は、 ハフニウム含有量が異なる複数の生成物のバッチからペ
レットを調製し、その後、密閉容器によって形成される
エレメントに沿ってハフニウム含有量が離散的に変化す
るように、ペレットを容器内に堆積する方法である。他
方は、 ハフニウム及びハフニウムを含有する合金を１つ以上の
段階で容器の一方の端部から他方の端部まで連続的に増
加する量で容器に入れると共に、ハフニウムをより少な
く含有する金属または合金を漸減量で導入し、それぞれ
の導入段階の後に、または容器の端部を密閉する前の操
作の最終段階で、一緒に圧縮し、ハフニウムの含有量ま
たは表面密度を吸収エレメントに沿って連続的に変化す
るようになす方法である。
レメントに沿って変化させることができる。このことは
２つの方法によって達成できる。その一方は、 ハフニウム含有量が異なる複数の生成物のバッチからペ
レットを調製し、その後、密閉容器によって形成される
エレメントに沿ってハフニウム含有量が離散的に変化す
るように、ペレットを容器内に堆積する方法である。他
方は、 ハフニウム及びハフニウムを含有する合金を１つ以上の
段階で容器の一方の端部から他方の端部まで連続的に増
加する量で容器に入れると共に、ハフニウムをより少な
く含有する金属または合金を漸減量で導入し、それぞれ
の導入段階の後に、または容器の端部を密閉する前の操
作の最終段階で、一緒に圧縮し、ハフニウムの含有量ま
たは表面密度を吸収エレメントに沿って連続的に変化す
るようになす方法である。
金属容器及びその蓋は、約350℃の反応炉内で充分な耐
腐食性を示す任意の金属合金で製造される。ステンレス
スチール、好ましくは低カーボンまたは安定化されたオ
ーステノ−フェライト質スチール（austeno-ferritic s
teel）、例えばAISI316Lがその耐腐食性、溶接可能性及
び容器として成形する上での適合性において特に適して
いる。容器のための金属または合金は、本発明の吸収エ
レメントに使用される固定方法に従って、制御装置の構
造体に使用される金属または合金に関係して選択するこ
とができる。
腐食性を示す任意の金属合金で製造される。ステンレス
スチール、好ましくは低カーボンまたは安定化されたオ
ーステノ−フェライト質スチール（austeno-ferritic s
teel）、例えばAISI316Lがその耐腐食性、溶接可能性及
び容器として成形する上での適合性において特に適して
いる。容器のための金属または合金は、本発明の吸収エ
レメントに使用される固定方法に従って、制御装置の構
造体に使用される金属または合金に関係して選択するこ
とができる。
容器及びその内容物の性質によって、充填及び密閉され
た容器によって形成される吸収エレメントの形状を、普
通の冷間形成または260℃未満の温間成形によって変え
ることが可能となることに留意されたい。これは例え
ば、エレメントが制御装置上に固定され得るように、エ
レメントの長さを30％未満だけ延伸したりその幅を変え
ることである。
た容器によって形成される吸収エレメントの形状を、普
通の冷間形成または260℃未満の温間成形によって変え
ることが可能となることに留意されたい。これは例え
ば、エレメントが制御装置上に固定され得るように、エ
レメントの長さを30％未満だけ延伸したりその幅を変え
ることである。
本発明の第２の目的は、容易に認識される形状の電解Hf
結晶を少なくとも25％含有する圧縮金属生成物で充填さ
れている。本発明の方法で得られた金属製中性子吸収エ
レメントを提供することである。局所的なハフニウム含
有量は、エレメントに沿って段階的にまたは一方の端部
から他方の端部まで連続的に典型的には少なくとも10相
対パーセントだけ変化させることができる。ハフニウム
結晶及び恐らくはチップに加え、例えば重量を調整する
意味で、このエレメントは、Zr、その合金、Ti、その合
金またはそれらの任意の組み合わせを、結晶、チップ及
びスポンジの少なくとも１つの形態で20％以上含有する
ことができる。
結晶を少なくとも25％含有する圧縮金属生成物で充填さ
れている。本発明の方法で得られた金属製中性子吸収エ
レメントを提供することである。局所的なハフニウム含
有量は、エレメントに沿って段階的にまたは一方の端部
から他方の端部まで連続的に典型的には少なくとも10相
対パーセントだけ変化させることができる。ハフニウム
結晶及び恐らくはチップに加え、例えば重量を調整する
意味で、このエレメントは、Zr、その合金、Ti、その合
金またはそれらの任意の組み合わせを、結晶、チップ及
びスポンジの少なくとも１つの形態で20％以上含有する
ことができる。
発明の長所 本発明には以下の長所がある： 複雑で且つ高価な変換を行わずとも純粋なHf（電解結
晶）を使用するのが好ましい、 金属または合金源に関して融通性がある、 Hfの重量の調整が容易である、 エレメントに沿ってHf含有量を変化させることができ
る、 含有されるHfの所与の質量に対して全質量を変更するこ
とができる、 製造工程が単純である。
晶）を使用するのが好ましい、 金属または合金源に関して融通性がある、 Hfの重量の調整が容易である、 エレメントに沿ってHf含有量を変化させることができ
る、 含有されるHfの所与の質量に対して全質量を変更するこ
とができる、 製造工程が単純である。
実施例 以下の実施例により本発明を更に説明する。
実施例１ 厚さ0.8mm、内径25mm、長さ1000mmであり下方端部が高
さ10mmの溶接プラグで封止されたステンレススチールチ
ューブ（AISI 316L）を使用した。チューブは充填のた
めに鉛直に維持した。電解Hf結晶625gを３段階に分けて
挿入した。各挿入の後に直径8.2mmの平らな端部を有す
るニードルによってプレスした。圧縮された結晶の最終
的な高さは容器端部の開口の下方約5.5mmのところであ
った。次いで高さ10mmのプラグをいかなる困難もなく適
所に収め、プラグ下方に平均間隙0.5mmを残した。内部
を真空にし、プラグをチューブの端部を横断する横方向
溶接による通常の方法で溶接した。
さ10mmの溶接プラグで封止されたステンレススチールチ
ューブ（AISI 316L）を使用した。チューブは充填のた
めに鉛直に維持した。電解Hf結晶625gを３段階に分けて
挿入した。各挿入の後に直径8.2mmの平らな端部を有す
るニードルによってプレスした。圧縮された結晶の最終
的な高さは容器端部の開口の下方約5.5mmのところであ
った。次いで高さ10mmのプラグをいかなる困難もなく適
所に収め、プラグ下方に平均間隙0.5mmを残した。内部
を真空にし、プラグをチューブの端部を横断する横方向
溶接による通常の方法で溶接した。
この実施例では、密閉容器は98％充填され、圧縮Hf結晶
層の見掛けの密度は約85％であった。
層の見掛けの密度は約85％であった。
実施例２ 長さが1400mmであることを除き実施例１のチューブと同
一のチューブを使用した。
一のチューブを使用した。
直径8.2mm及び１つの高さ20mmのペレット75個を、 電解Hf結晶:207g（37.5％）、及び ジルカロイ ４チップ:345g の混合物の等しい画分から調製した。
予備圧縮した状態で、ペレットの見掛けの合計堆積は7
9.2cm3であり、比重から誘導される理論的な合計体積は
207/13.29＋345/6.5＝68.65cm3であった。
9.2cm3であり、比重から誘導される理論的な合計体積は
207/13.29＋345/6.5＝68.65cm3であった。
従って圧縮結晶及びチューブの見掛けの密度は86.7％で
あった。
あった。
40個のペレットをチップ内に入れ、最初の再圧縮を実施
し、これらのペレットの合計の高さを約10mmだけ小さく
すると幅が広がり且つより密になった。他の35個のペレ
ットをチューブ内に入れ、ややより高い圧力で再圧縮を
継続し、一番上のペレットの上側の高さを容器の開口端
部から約5.5mmのところにした。この状態でペレットは
僅かに幅が広がって亀裂が入り、圧縮された結晶及びチ
ップの見掛けの密度または相対密度は88％であった。
し、これらのペレットの合計の高さを約10mmだけ小さく
すると幅が広がり且つより密になった。他の35個のペレ
ットをチューブ内に入れ、ややより高い圧力で再圧縮を
継続し、一番上のペレットの上側の高さを容器の開口端
部から約5.5mmのところにした。この状態でペレットは
僅かに幅が広がって亀裂が入り、圧縮された結晶及びチ
ップの見掛けの密度または相対密度は88％であった。
プラグを実施例１と同様に位置決めし溶接した。
実施例３ チューブは実施例２のチューブと同一であった。同じタ
イプ及び量の圧縮可能な生成物を使用し、同じ重量（18
4g）の３つのバッチに別様に分割した。第１のバッチ:H
f結晶60g（32.5％） −ジルカロイチップ124g、 第２のバッチ:Hf結晶69g（37.5％） −ジルカロイチップ115g、 第３のバッチ:Hf結晶78g（42.5％） −ジルカロイチップ102g。
イプ及び量の圧縮可能な生成物を使用し、同じ重量（18
4g）の３つのバッチに別様に分割した。第１のバッチ:H
f結晶60g（32.5％） −ジルカロイチップ124g、 第２のバッチ:Hf結晶69g（37.5％） −ジルカロイチップ115g、 第３のバッチ:Hf結晶78g（42.5％） −ジルカロイチップ102g。
各バッチの等しい重量の画分を使用し、第１のバッチか
らは26個のペレット、第２のバッチからは25個のペレッ
ト及び第３のバッチからは24個のペレットを調製した。
らは26個のペレット、第２のバッチからは25個のペレッ
ト及び第３のバッチからは24個のペレットを調製した。
第１のバッチの26個のペレットをチューブ内に入れ、第
１の再圧縮工程を実施した。第２のバッチの25個のペレ
ットをチューブ内に入れ、更に再圧縮を実施し、次いで
第３のバッチの24個のペレットを挿入し、最後の再圧縮
を実施し、実施例２と同様に封止を実施した。
１の再圧縮工程を実施した。第２のバッチの25個のペレ
ットをチューブ内に入れ、更に再圧縮を実施し、次いで
第３のバッチの24個のペレットを挿入し、最後の再圧縮
を実施し、実施例２と同様に封止を実施した。
得られた吸収エレメントは実施例２で得られたエレメン
トと同じ重量のHfを有したが、Hf含有量が異なる３つの
部分からなった。
トと同じ重量のHfを有したが、Hf含有量が異なる３つの
部分からなった。
フロントページの続き (72)発明者 リユツク・ムーラン フランス国、75008・パリ、リユ・ランネ、 24 (56)参考文献 特開 昭59−163591（ＪＰ，Ａ)
Claims (12)
- 【請求項１】原子炉の制御装置に使用するための金属製
中性子吸収エレメントであって、ハフニウムを含有し且
つ前記中性子に対してほとんど吸収性を示さないかまた
は非吸収性を示す被覆で覆われている中性子吸収エレメ
ントの製造方法において、 ａ）電解Hf少なくとも25重量％、 Zr及び／またはZr合金０〜75重量％、 Ti及び／またはTi合金０〜75重量％、 Zr55重量％未満を含むHf-Zr合金０〜75重量％、Ti55重
量％未満を含むHf-Ti合金０〜75重量％、融点が400℃以
上の中性子吸収金属元素0.2重量％未満、及び 融点400℃以上の他の金属元素０〜残りで100重量％にな
るまでの量（但し５重量％未満） を含有する圧縮可能な金属生成物を調製する工程と、 ｂ）前記生成物の少なくとも一部を開口端部を有する金
属容器内に導入する工程と、 ｃ）前記容器に入った生成物を圧縮するか、または前記
生成物を前記容器に入れる前に圧縮する工程と、 ｄ）必要であれば、前記容器の少なくとも95％が充填さ
れるまで前記生成物の導入及び圧縮を繰り返す工程と、 ｅ）金属の蓋またはプラグを溶接し前記容器の開口端部
を密閉し且つ内部に1.3Paよりもよい空気真空を与える
工程とを含むことを特徴とする方法。 - 【請求項２】使用されるハフニウムが前記生成物の全重
量の少なくとも25％を占める電解結晶からなり、前記結
晶の水素及び塩素の含有量がそれぞれ40ppm及び50ppm未
満である請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】使用される前記生成物が、水素及び塩素の
含有量がそれぞれ40ppm及び50ppm未満のZr及び／または
Tiの電解結晶を含有する請求項１または２に記載の方
法。 - 【請求項４】使用される前記電解結晶が、真空下または
不活性ガス内で150〜300℃で事前に処理されている請求
項３に記載の方法。 - 【請求項５】使用される前記電解結晶が、1000〜1250℃
で８〜48時間、好ましくは1050〜1150℃で16〜32時間事
前に処理されている請求項３に記載の方法。 - 【請求項６】前記密閉容器またはエレメントに沿った単
位長さ当りまたは単位有効表面積当たりのHfの重量の変
化が２相対パーセント未満であるように、前記圧縮可能
な生成物が圧縮される前及び／または前記金属容器内に
入れられる前に混合される請求項１から５のいずれか一
項に記載の方法。 - 【請求項７】前記密閉容器またはエレメントに沿ったHf
含有量の離散的な変化が、前記圧縮可能な生成物を前記
容器内に入れる前に異なるHf含有量を有する前記圧縮可
能な生成物のバッチからペレットを調製することによっ
てもたらされる請求項１から５のいずれか一項に記載の
方法。 - 【請求項８】Hf及び／またはHfを含有する合金を、１つ
以上の段階において前記容器の一方の端部から他方の端
部まで連続的に増加する量で入れると同時に、Hfを全く
含有しないかまたはより少なく含有する金属または合金
を漸減量で前記容器内に入れ、そして各導入工程後に、
または前記容器の端部を封止する前の操作の最終段階
で、前記容器の内容物を圧縮することによって容器に沿
ったHf密度の連続的な変化をもたらす請求項１から５の
いずれか一項に記載の方法。 - 【請求項９】電解Hf結晶を少なくとも25％含有する、圧
縮生成物で充填された金属製中性子吸収エレメント。 - 【請求項１０】局所的なHf含有量が段階的に変化する請
求項９に記載のエレメント。 - 【請求項１１】Hf含有量が一方の端部から他方の端部ま
で連続的に少なくとも10相対パーセントだけ変化する請
求項９に記載のエレメント。 - 【請求項１２】更に、Zr、その合金、Ti、その合金また
はそれらの任意の組み合わせの結晶、チップ及びスポン
ジの少なくとも一種を20％以上含有する請求項９から11
のいずれか一項に記載のエレメント。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8810449 | 1988-07-28 | ||
| FR8810449A FR2634938B1 (fr) | 1988-07-28 | 1988-07-28 | Procede de fabrication d'un element metallique absorbeur de neutrons et element obtenu |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0275996A JPH0275996A (ja) | 1990-03-15 |
| JPH0695151B2 true JPH0695151B2 (ja) | 1994-11-24 |
Family
ID=9369046
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1195383A Expired - Lifetime JPH0695151B2 (ja) | 1988-07-28 | 1989-07-27 | 金属製中性子吸収エレメント及び該エレメントの製造方法 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5118468A (ja) |
| EP (1) | EP0353170B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0695151B2 (ja) |
| KR (1) | KR940011430B1 (ja) |
| DE (1) | DE68909711T2 (ja) |
| ES (1) | ES2044193T3 (ja) |
| FR (1) | FR2634938B1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1293570C (zh) * | 2002-06-25 | 2007-01-03 | 法玛通Anp公司 | 调节核反应堆堆心反应性的集束、集束吸收棒及保护吸收棒防止磨损的方法 |
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| FR2691169B1 (fr) * | 1992-05-12 | 1994-07-01 | Cezus Co Europ Zirconium | Alliages de metaux refractaires aptes a la transformation en lingots homogenes et purs et procedes d'obtention des dits alliages. |
| US5330589A (en) * | 1993-05-25 | 1994-07-19 | Electric Power Research Institute | Hafnium alloys as neutron absorbers |
| RU2124240C1 (ru) * | 1996-12-03 | 1998-12-27 | Государственный научный центр Научно-исследовательского института атомных реакторов | Поглотитель нейтронов для ядерных реакторов |
| RU2142654C1 (ru) * | 1998-07-10 | 1999-12-10 | Государственное предприятие Московский завод полиметаллов | Нейтронопоглощающий материал |
| JP4037588B2 (ja) * | 1999-03-16 | 2008-01-23 | 株式会社東芝 | 原子炉制御棒の製造方法及び製造装置 |
| RU2231834C1 (ru) * | 2003-05-26 | 2004-06-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский и конструкторский институт энерготехники им. Н.А. Доллежаля" | Нейтронопоглощающий материал на основе оксида диспрозия |
| FR2927337A1 (fr) * | 2008-02-12 | 2009-08-14 | Cie Europ Du Zirconium Cezus S | Procede de fabrication de barres en alliage de zirconium, titane ou hafnium, barres ainsi produites, et composants en alliage de zirconium, titane ou hafnium usines a partir de ces barres |
| RU2440215C2 (ru) * | 2009-11-19 | 2012-01-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Способ изготовления поглощающего сердечника органа регулирования ядерного реактора |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BE579069A (ja) * | 1958-05-27 | 1900-01-01 | ||
| DE1136428B (de) * | 1959-01-09 | 1962-09-13 | Babcock & Wilcox Co | Verfahren zur Herstellung von Regelstaeben fuer Kernreaktoren |
| US3234104A (en) * | 1963-12-30 | 1966-02-08 | Combustion Eng | Nuclear reactor control rod having particulate core |
| GB1095925A (en) * | 1965-12-02 | 1967-12-20 | Imp Metal Ind Kynoch Ltd | Hafnium alloys |
| US4259413A (en) * | 1977-05-16 | 1981-03-31 | Carpenter Technology Corporation | Composite stainless steel boron-containing article |
| US4566989A (en) * | 1982-02-26 | 1986-01-28 | Westinghouse Electric Corp. | Burnable neutron absorbers |
| JPS59163591A (ja) * | 1983-03-08 | 1984-09-14 | 株式会社日立製作所 | 軽水原子炉用制御棒 |
| IT1176911B (it) * | 1983-10-13 | 1987-08-18 | Gen Electric | Corpo di controllo assorbitore di neutroni rivestito |
-
1988
- 1988-07-28 FR FR8810449A patent/FR2634938B1/fr not_active Expired - Lifetime
-
1989
- 1989-07-20 US US07/382,582 patent/US5118468A/en not_active Expired - Fee Related
- 1989-07-26 EP EP89420277A patent/EP0353170B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1989-07-26 DE DE89420277T patent/DE68909711T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1989-07-26 ES ES89420277T patent/ES2044193T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1989-07-27 JP JP1195383A patent/JPH0695151B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1989-07-28 KR KR1019890010807A patent/KR940011430B1/ko not_active Expired - Lifetime
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|---|---|---|---|---|
| CN1293570C (zh) * | 2002-06-25 | 2007-01-03 | 法玛通Anp公司 | 调节核反应堆堆心反应性的集束、集束吸收棒及保护吸收棒防止磨损的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5118468A (en) | 1992-06-02 |
| KR900002336A (ko) | 1990-02-28 |
| EP0353170B1 (fr) | 1993-10-06 |
| ES2044193T3 (es) | 1994-01-01 |
| JPH0275996A (ja) | 1990-03-15 |
| FR2634938A1 (fr) | 1990-02-02 |
| DE68909711D1 (de) | 1993-11-11 |
| KR940011430B1 (ko) | 1994-12-15 |
| EP0353170A1 (fr) | 1990-01-31 |
| FR2634938B1 (fr) | 1990-09-21 |
| DE68909711T2 (de) | 1994-02-03 |
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