JPH0821887A - 被覆管を製造する方法 - Google Patents
被覆管を製造する方法Info
- Publication number
- JPH0821887A JPH0821887A JP7060173A JP6017395A JPH0821887A JP H0821887 A JPH0821887 A JP H0821887A JP 7060173 A JP7060173 A JP 7060173A JP 6017395 A JP6017395 A JP 6017395A JP H0821887 A JPH0821887 A JP H0821887A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sheath
- tube
- zirconium
- alloy
- inner liner
- 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.)
- Granted
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/16—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of other metals or alloys based thereon
- C22F1/18—High-melting or refractory metals or alloys based thereon
- C22F1/186—High-melting or refractory metals or alloys based thereon of zirconium or alloys based thereon
-
- 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
- G21C21/02—Manufacture of fuel elements or breeder elements contained in non-active casings
-
- 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
- G21C21/02—Manufacture of fuel elements or breeder elements contained in non-active casings
- G21C21/10—Manufacture of fuel elements or breeder elements contained in non-active casings by extrusion, drawing, or stretching by rolling, e.g. "picture frame" technique
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
- G21C3/02—Fuel elements
- G21C3/04—Constructional details
- G21C3/06—Casings; Jackets
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
- G21C3/02—Fuel elements
- G21C3/04—Constructional details
- G21C3/16—Details of the construction within the casing
- G21C3/20—Details of the construction within the casing with coating on fuel or on inside of casing; with non-active interlayer between casing and active material with multiple casings or multiple active layers
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
- G21C3/02—Fuel elements
- G21C3/04—Constructional details
- G21C3/16—Details of the construction within the casing
- G21C3/18—Internal spacers or other non-active material within the casing, e.g. compensating for expansion of fuel rods or for compensating excess reactivity
-
- 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
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ３層被覆構造を有する被覆管を有意な適応性
をもって製造することのできる被覆管を製造する方法を
提供する。 【構成】 本発明に係る方法は、（ａ）内側ライナ合金
シースの外周面をジルコニウム・シースの内周面に接合
して、障壁及び内側ライナ・シースを形成する工程と、
（ｂ）障壁及び内側ライナ・シースのジルコニウム・シ
ースの外周面を外側基層合金管の内周面に接合して、被
覆管を形成する工程とを包含している。代替的には、こ
の方法は、（ａ）ジルコニウム・シースの外周面を外側
基層合金管の内周面に接合して、基層管及び障壁シース
を形成する工程と、（ｂ）内側ライナ合金シースの外周
面を基層管及び障壁シースのジルコニウム・シースの内
周面に接合して、被覆管を形成する工程とを包含してい
る。いずれの場合も、工程（ａ）により製造した管を熱
処理した後に、工程（ｂ）を行う。接合工程（ａ）及び
（ｂ）は、押し出しと、随時の熱間静水圧圧縮成形とに
より行われる。
をもって製造することのできる被覆管を製造する方法を
提供する。 【構成】 本発明に係る方法は、（ａ）内側ライナ合金
シースの外周面をジルコニウム・シースの内周面に接合
して、障壁及び内側ライナ・シースを形成する工程と、
（ｂ）障壁及び内側ライナ・シースのジルコニウム・シ
ースの外周面を外側基層合金管の内周面に接合して、被
覆管を形成する工程とを包含している。代替的には、こ
の方法は、（ａ）ジルコニウム・シースの外周面を外側
基層合金管の内周面に接合して、基層管及び障壁シース
を形成する工程と、（ｂ）内側ライナ合金シースの外周
面を基層管及び障壁シースのジルコニウム・シースの内
周面に接合して、被覆管を形成する工程とを包含してい
る。いずれの場合も、工程（ａ）により製造した管を熱
処理した後に、工程（ｂ）を行う。接合工程（ａ）及び
（ｂ）は、押し出しと、随時の熱間静水圧圧縮成形とに
より行われる。
Description
【０００１】
【関連米国特許出願】本発明の米国特許出願は、「ジル
コニウム障壁層と内側ライナとを有している燃料被覆の
製法」と題した１９９３年７月１４日付米国特許出願番
号第０８／０９１６７２号の部分継続出願であり、この
関連出願は、本発明の譲受人（本出願人）に譲渡された
もので、すべての目的のために全体的にここに参照され
るべきものである。
コニウム障壁層と内側ライナとを有している燃料被覆の
製法」と題した１９９３年７月１４日付米国特許出願番
号第０８／０９１６７２号の部分継続出願であり、この
関連出願は、本発明の譲受人（本出願人）に譲渡された
もので、すべての目的のために全体的にここに参照され
るべきものである。
【０００２】
【産業上の利用分野】本発明は、３つの層、即ち、外側
基層と、ジルコニウム障壁層と、内側ライナとを有して
いる燃料被覆を製造する方法に関し、特に、外側基層
と、ジルコニウム障壁層と、内側ライナとから構成され
ている構成層を２つの別々の接合工程で接合する方法に
関する。
基層と、ジルコニウム障壁層と、内側ライナとを有して
いる燃料被覆を製造する方法に関し、特に、外側基層
と、ジルコニウム障壁層と、内側ライナとから構成され
ている構成層を２つの別々の接合工程で接合する方法に
関する。
【０００３】
【従来の技術】原子炉では、核燃料を減速材及び冷却材
系から隔離するために、燃料は密封された被覆内に収納
されている。本明細書における「被覆（cladding）」と
いう用語は、ジルコニウム基合金管を意味する。被覆は
しばしば、ジルコニウム合金基層（substrate)と、合金
化していないジルコニウム障壁とを含んでいる複数の層
からで構成されている。
系から隔離するために、燃料は密封された被覆内に収納
されている。本明細書における「被覆（cladding）」と
いう用語は、ジルコニウム基合金管を意味する。被覆は
しばしば、ジルコニウム合金基層（substrate)と、合金
化していないジルコニウム障壁とを含んでいる複数の層
からで構成されている。
【０００４】被覆は、公称厚さが０．０３０インチ程度
であって、管形状に形成されており、通例、ペレット形
状の核燃料を内蔵している。これらのペレットは各被覆
管のほとんど全長にわたって互いに接触して重ねられて
おり、被覆管の長さは１６０インチ程度である。通例、
被覆管には、燃料ペレットと、過剰水分吸収用のいわゆ
る「ゲッタ」との軸方向位置を維持するばねが設けられ
ている。燃料棒の内部は、燃料物質から被覆への熱伝導
を助長するためにヘリウムで加圧されている。
であって、管形状に形成されており、通例、ペレット形
状の核燃料を内蔵している。これらのペレットは各被覆
管のほとんど全長にわたって互いに接触して重ねられて
おり、被覆管の長さは１６０インチ程度である。通例、
被覆管には、燃料ペレットと、過剰水分吸収用のいわゆ
る「ゲッタ」との軸方向位置を維持するばねが設けられ
ている。燃料棒の内部は、燃料物質から被覆への熱伝導
を助長するためにヘリウムで加圧されている。
【０００５】ジルコニウムと、その合金とは、通常の環
境では、低中性子吸収断面積を有しているので、核燃料
被覆用として優れており、約３５０℃以下の温度では、
脱イオン水又は蒸気の存在の下で、強く、延性を有し、
極めて安定していると共に、比較的無反応である。「ジ
ルカロイ」は、１群の耐食性ジルコニウム合金被覆材料
であり、９８重量％〜９９重量％のジルコニウムを含有
しており、残部はスズと、鉄と、クロムと、ニッケルと
である。「ジルカロイ２」と、「ジルカロイ４」とは、
広範に使用されている２種の被覆用ジルコニウム基合金
である。ジルカロイ２は重量百分率で、約１．２％〜
１．７％のスズと、０．１３％〜０．２０％の鉄と、
０．０６％〜０．１５％のクロムと、０．０５％〜０．
０８％のニッケルとを含有している。ジルカロイ４は本
来、ニッケルを含有しておらず、約０．２％の鉄を含有
しているが、それ以外はジルカロイ２と実質的に同様で
ある。
境では、低中性子吸収断面積を有しているので、核燃料
被覆用として優れており、約３５０℃以下の温度では、
脱イオン水又は蒸気の存在の下で、強く、延性を有し、
極めて安定していると共に、比較的無反応である。「ジ
ルカロイ」は、１群の耐食性ジルコニウム合金被覆材料
であり、９８重量％〜９９重量％のジルコニウムを含有
しており、残部はスズと、鉄と、クロムと、ニッケルと
である。「ジルカロイ２」と、「ジルカロイ４」とは、
広範に使用されている２種の被覆用ジルコニウム基合金
である。ジルカロイ２は重量百分率で、約１．２％〜
１．７％のスズと、０．１３％〜０．２０％の鉄と、
０．０６％〜０．１５％のクロムと、０．０５％〜０．
０８％のニッケルとを含有している。ジルカロイ４は本
来、ニッケルを含有しておらず、約０．２％の鉄を含有
しているが、それ以外はジルカロイ２と実質的に同様で
ある。
【０００６】ジルカロイ被覆は、様々な原因、例えば、
破片によるフレッチング、及びペレットと被覆との相互
作用（ペレット−被覆相互作用）により分裂し得る。第
１の例の場合、破片が被覆に接近し、通過中の冷却材の
影響の下で被覆壁に接触して、振動又は擦動する。この
ような振動は、被覆壁が貫通されるまで続く。ペレット
−被覆相互作用は、核燃料と、被覆と、核反応中に生成
される核分裂生成物との相互作用により生ずる。この望
ましくない結果は、燃料と被覆との間の膨張差及び摩擦
に起因する燃料被覆の機械的な局所応力と、腐食性核分
裂生成種により同時に発生する応力腐食割れとによるこ
とがわかっている。
破片によるフレッチング、及びペレットと被覆との相互
作用（ペレット−被覆相互作用）により分裂し得る。第
１の例の場合、破片が被覆に接近し、通過中の冷却材の
影響の下で被覆壁に接触して、振動又は擦動する。この
ような振動は、被覆壁が貫通されるまで続く。ペレット
−被覆相互作用は、核燃料と、被覆と、核反応中に生成
される核分裂生成物との相互作用により生ずる。この望
ましくない結果は、燃料と被覆との間の膨張差及び摩擦
に起因する燃料被覆の機械的な局所応力と、腐食性核分
裂生成種により同時に発生する応力腐食割れとによるこ
とがわかっている。
【０００７】ペレット−被覆相互作用による欠陥の発生
を防止するために、ある被覆は、管の内面に冶金学的に
接合された純粋ジルコニウム障壁層を含んでいる。障壁
層被覆に関する先駆的な研究は、アーミホ（Armijo）及
びコフィン（Coffin）の米国特許番号第４２００４９２
号及び同第４３７２８１７号と、ヴァネショ（Vannesj
o）の米国特許番号第４６１０８４２号と、アダムソン
（Adamson）の米国特許番号第４８９４２０３号とに記
載されており、これらの特許はそれぞれ、すべての目的
のために参照されるべきものである。障壁層はペレット
との相互作用による被覆の破損を効果的に防止すること
がわかっている。しかしながら、もし被覆壁が何らかの
態様で悪化し（例えば、破片フレッチングにより分裂す
るか又は穴が開き、）、そして水が燃料棒内部に入れ
ば、障壁層は急速に酸化されるおそれがある。
を防止するために、ある被覆は、管の内面に冶金学的に
接合された純粋ジルコニウム障壁層を含んでいる。障壁
層被覆に関する先駆的な研究は、アーミホ（Armijo）及
びコフィン（Coffin）の米国特許番号第４２００４９２
号及び同第４３７２８１７号と、ヴァネショ（Vannesj
o）の米国特許番号第４６１０８４２号と、アダムソン
（Adamson）の米国特許番号第４８９４２０３号とに記
載されており、これらの特許はそれぞれ、すべての目的
のために参照されるべきものである。障壁層はペレット
との相互作用による被覆の破損を効果的に防止すること
がわかっている。しかしながら、もし被覆壁が何らかの
態様で悪化し（例えば、破片フレッチングにより分裂す
るか又は穴が開き、）、そして水が燃料棒内部に入れ
ば、障壁層は急速に酸化されるおそれがある。
【０００８】被覆が破損した場合にジルコニウム障壁を
酸化から保護するために、３層構造を用いることができ
る。例えば、「ジルコニウム障壁層と内側ライナとを有
している燃料被覆の製法」と題した米国特許出願番号第
０８／０９１６７２号と、「ジルコニウム障壁層を有し
ている燃料被覆用の内側ライナ」と題した米国特許出願
番号第０８／０９２１８８号とを参照されたい。両米国
特許出願は、出願日が１９９３年７月１４日で、本出願
人に譲渡されたものであり、すべての目的のために全体
的にここに参照されるべきものである。３層被覆は、基
層と、ジルコニウム障壁との他に、障壁の燃料側に接合
された非常に薄い耐食性内側ライナを含んでいる。通
例、内側ライナはジルカロイ又は改質ジルカロイで作成
されている。もし被覆が破損し、そして蒸気が燃料棒内
部に発生すれば、内側ライナは障壁を急速な酸化から保
護する。この３層設計はかなり進歩したものであるが、
３層被覆を形成する方法を完璧に実施することは困難で
ある。例えば、時には、ある被覆構成部は、他の被覆構
成部に有害となり得る熱処理と他の処理とを必要とす
る。
酸化から保護するために、３層構造を用いることができ
る。例えば、「ジルコニウム障壁層と内側ライナとを有
している燃料被覆の製法」と題した米国特許出願番号第
０８／０９１６７２号と、「ジルコニウム障壁層を有し
ている燃料被覆用の内側ライナ」と題した米国特許出願
番号第０８／０９２１８８号とを参照されたい。両米国
特許出願は、出願日が１９９３年７月１４日で、本出願
人に譲渡されたものであり、すべての目的のために全体
的にここに参照されるべきものである。３層被覆は、基
層と、ジルコニウム障壁との他に、障壁の燃料側に接合
された非常に薄い耐食性内側ライナを含んでいる。通
例、内側ライナはジルカロイ又は改質ジルカロイで作成
されている。もし被覆が破損し、そして蒸気が燃料棒内
部に発生すれば、内側ライナは障壁を急速な酸化から保
護する。この３層設計はかなり進歩したものであるが、
３層被覆を形成する方法を完璧に実施することは困難で
ある。例えば、時には、ある被覆構成部は、他の被覆構
成部に有害となり得る熱処理と他の処理とを必要とす
る。
【０００９】米国特許出願番号第０８／０９１６７２号
に教示された３層被覆の製法は、ペレット−被覆相互作
用と急速腐食とによる破損に対して、かなりの保護を成
す被覆をもたらすが、それでも尚、同等の特性又は改良
特性を有している被覆を製造する他の適応性のある方法
の開発が望ましい。
に教示された３層被覆の製法は、ペレット−被覆相互作
用と急速腐食とによる破損に対して、かなりの保護を成
す被覆をもたらすが、それでも尚、同等の特性又は改良
特性を有している被覆を製造する他の適応性のある方法
の開発が望ましい。
【００１０】
【発明の概要】本発明は、外側基層と、中間ジルコニウ
ム障壁層と、内側ライナとを有している３層被覆管を製
造する方法を提供する。この被覆管は、外側基層合金管
と、ジルコニウム・シースと、内側ライナ合金シースと
から作製され、これらは内周面と、外周面とをそれぞれ
有している。本発明の方法中のある点で、前述の３つの
構成部のうちの２つが適当な内周面及び外周面で互いに
接合される。その後、第３の構成部が、既に接合された
他の２つの構成部に接合される。接合方法を２つの工程
に分けることにより、同方法にかなりの適応性が与えら
れる。例えば、拡散焼鈍のような熱処理工程を内側ライ
ナ合金シースとジルコニウム・シースとに対して、外側
基層合金管に影響を与えることなく、実施することがで
きる（外側基層合金管は、このような熱処理から悪影響
を受けるミクロ組織を有し得る）。
ム障壁層と、内側ライナとを有している３層被覆管を製
造する方法を提供する。この被覆管は、外側基層合金管
と、ジルコニウム・シースと、内側ライナ合金シースと
から作製され、これらは内周面と、外周面とをそれぞれ
有している。本発明の方法中のある点で、前述の３つの
構成部のうちの２つが適当な内周面及び外周面で互いに
接合される。その後、第３の構成部が、既に接合された
他の２つの構成部に接合される。接合方法を２つの工程
に分けることにより、同方法にかなりの適応性が与えら
れる。例えば、拡散焼鈍のような熱処理工程を内側ライ
ナ合金シースとジルコニウム・シースとに対して、外側
基層合金管に影響を与えることなく、実施することがで
きる（外側基層合金管は、このような熱処理から悪影響
を受けるミクロ組織を有し得る）。
【００１１】本発明の好適な一実施例における方法は、
次の２つの工程、即ち、（ａ）内側ライナ合金シースの
外周面をジルコニウム・シースの内周面に接合して、障
壁及び内側ライナ・シースを形成する工程と、（ｂ）こ
の障壁及び内側ライナ・シースのジルコニウム・シース
の外周面を外側基層合金管の内周面に接合して、被覆管
を形成する工程とを包含している。この方法において、
外側基層合金管は外側基層となり、ジルコニウム・シー
スは中間ジルコニウム障壁層となり、内側ライナ合金シ
ースは内側ライナとなる。好ましくは、工程（ａ）及び
工程（ｂ）のうちの少なくとも一方は、押し出し工程で
ある。両接合工程の完了後に、複数の冷間加工パスを含
んでいる一連の管圧低下工程を実施して、燃料棒用の被
覆を製造する。
次の２つの工程、即ち、（ａ）内側ライナ合金シースの
外周面をジルコニウム・シースの内周面に接合して、障
壁及び内側ライナ・シースを形成する工程と、（ｂ）こ
の障壁及び内側ライナ・シースのジルコニウム・シース
の外周面を外側基層合金管の内周面に接合して、被覆管
を形成する工程とを包含している。この方法において、
外側基層合金管は外側基層となり、ジルコニウム・シー
スは中間ジルコニウム障壁層となり、内側ライナ合金シ
ースは内側ライナとなる。好ましくは、工程（ａ）及び
工程（ｂ）のうちの少なくとも一方は、押し出し工程で
ある。両接合工程の完了後に、複数の冷間加工パスを含
んでいる一連の管圧低下工程を実施して、燃料棒用の被
覆を製造する。
【００１２】本発明の好適な代替実施例の方法は、次の
２つの工程、即ち、（ａ）ジルコニウム・シースの外周
面を外側基層合金管の内周面に接合して、基層管及び障
壁シースを形成する工程と、（ｂ）内側ライナ合金シー
スの外周面を基層管及び障壁シースのジルコニウム・シ
ースの内周面に接合して、被覆管を形成する工程とを包
含している。
２つの工程、即ち、（ａ）ジルコニウム・シースの外周
面を外側基層合金管の内周面に接合して、基層管及び障
壁シースを形成する工程と、（ｂ）内側ライナ合金シー
スの外周面を基層管及び障壁シースのジルコニウム・シ
ースの内周面に接合して、被覆管を形成する工程とを包
含している。
【００１３】本発明による製造方法の実施中、種々の構
成部の寸法は注意深く制御される。多くの実施例におい
て、基層と、障壁層又は内側ライナとは、押し出しによ
り互いに接合される。しかしながら、本発明のいくつか
の好適な方法では、これらの構成部は熱間静水圧圧縮成
形により、又は押し出しで得られないかもしれない寸法
安定性をもたらす他の技術により接合される。様々な好
適な実施例において、両接合工程の一方又は両方は、初
めに熱間静水圧圧縮成形工程を行うサブステップ（工
程）と、次に、圧着された構成部を共に押し出すサブス
テップとを包含している。
成部の寸法は注意深く制御される。多くの実施例におい
て、基層と、障壁層又は内側ライナとは、押し出しによ
り互いに接合される。しかしながら、本発明のいくつか
の好適な方法では、これらの構成部は熱間静水圧圧縮成
形により、又は押し出しで得られないかもしれない寸法
安定性をもたらす他の技術により接合される。様々な好
適な実施例において、両接合工程の一方又は両方は、初
めに熱間静水圧圧縮成形工程を行うサブステップ（工
程）と、次に、圧着された構成部を共に押し出すサブス
テップとを包含している。
【００１４】本発明は、図面及び以下の特定の実施例の
説明から更に良く理解されよう。
説明から更に良く理解されよう。
【００１５】
Ｉ．被覆管構造 本明細書において、「α結晶構造」又は「α相」という
用語は、ジルコニウム及びジルコニウムを含有している
合金（ジルコニウム含有合金）の比較的低温で安定して
いる稠密六方結晶格子構造を意味する。α相が安定して
いる温度範囲は、α範囲と呼ばれる。ジルカロイ２の場
合、α相は約８２０℃よりも低い温度で存在する。
用語は、ジルコニウム及びジルコニウムを含有している
合金（ジルコニウム含有合金）の比較的低温で安定して
いる稠密六方結晶格子構造を意味する。α相が安定して
いる温度範囲は、α範囲と呼ばれる。ジルカロイ２の場
合、α相は約８２０℃よりも低い温度で存在する。
【００１６】本明細書において、「β結晶構造」又は
「β相」という用語は、ジルコニウム及びジルコニウム
含有合金の比較的高温で安定している体心立方結晶格子
構造を意味する。β相が安定している温度範囲は、β範
囲と呼ばれる。ジルカロイ２の場合、純粋なβ相は約９
６０℃よりも高い温度で存在する。本明細書において、
「α＋β結晶構造」又は「α＋β相」という用語は、あ
るジルコニウム合金（純粋なジルコニウムではない）に
おいてある温度で安定しているα相とβ相との混合構造
を意味する。純粋なジルコニウムにおいて、α結晶構造
は約８６０℃以下で安定している。この温度付近で、相
変化が起こり、約８６０℃以上の温度で安定したβ結晶
構造を形成する。これに対し、ジルコニウム合金では、
ある温度範囲にわたってαからβへの相変化が起こる。
この範囲内でα及びβ結晶構造の混合は安定している。
この混合が安定している特定温度範囲は、特定合金に依
存する。例えば、ジルカロイ２は約８２５℃から約９６
５℃までα＋β結晶構造の安定した混合を示す。約８５
０℃以下で金属間析出物が発生する。図１はジルカロイ
２の様々な相域を示す。
「β相」という用語は、ジルコニウム及びジルコニウム
含有合金の比較的高温で安定している体心立方結晶格子
構造を意味する。β相が安定している温度範囲は、β範
囲と呼ばれる。ジルカロイ２の場合、純粋なβ相は約９
６０℃よりも高い温度で存在する。本明細書において、
「α＋β結晶構造」又は「α＋β相」という用語は、あ
るジルコニウム合金（純粋なジルコニウムではない）に
おいてある温度で安定しているα相とβ相との混合構造
を意味する。純粋なジルコニウムにおいて、α結晶構造
は約８６０℃以下で安定している。この温度付近で、相
変化が起こり、約８６０℃以上の温度で安定したβ結晶
構造を形成する。これに対し、ジルコニウム合金では、
ある温度範囲にわたってαからβへの相変化が起こる。
この範囲内でα及びβ結晶構造の混合は安定している。
この混合が安定している特定温度範囲は、特定合金に依
存する。例えば、ジルカロイ２は約８２５℃から約９６
５℃までα＋β結晶構造の安定した混合を示す。約８５
０℃以下で金属間析出物が発生する。図１はジルカロイ
２の様々な相域を示す。
【００１７】本明細書において、「管」という用語は、
様々な用途の金属管を意味し、「燃料棒コンテナ」又は
単に「コンテナ」という用語は、燃料棒において燃料ペ
レットを包囲するために使用される管を意味する。時に
は、燃料棒コンテナは「被覆」又は「被覆管」と呼ばれ
る。図２には、本発明に従って作成された燃料要素１４
（通常、燃料棒と呼ばれる。）が示されている。燃料要
素１４は、燃料物質コア１６と、それを囲んでいるコン
テナ１７とを含んでいる。燃料要素１４は、燃料棒コン
テナ１７と、燃料物質コア１６との間の優れた熱的接触
を成し、寄生中性子吸収が極めて少なく、そして高速冷
却材流によって時折発生する湾曲及び振動に耐えるよう
に設計されている。燃料物質コア１６は通例、核分裂性
物質及び（又は）親物質から成っている複数の燃料ペレ
ットで構成されている。燃料コア１６は様々な形態、例
えば、円筒形ペレット、球又は小粒の形態を有し得る。
様々な核燃料、例えば、ウラン化合物、トリウム化合
物、及びそれらの混合物を用いることができる。好適な
燃料は、二酸化ウラン、又は二酸化ウランと、二酸化プ
ルトニウムとから成っている混合物である。
様々な用途の金属管を意味し、「燃料棒コンテナ」又は
単に「コンテナ」という用語は、燃料棒において燃料ペ
レットを包囲するために使用される管を意味する。時に
は、燃料棒コンテナは「被覆」又は「被覆管」と呼ばれ
る。図２には、本発明に従って作成された燃料要素１４
（通常、燃料棒と呼ばれる。）が示されている。燃料要
素１４は、燃料物質コア１６と、それを囲んでいるコン
テナ１７とを含んでいる。燃料要素１４は、燃料棒コン
テナ１７と、燃料物質コア１６との間の優れた熱的接触
を成し、寄生中性子吸収が極めて少なく、そして高速冷
却材流によって時折発生する湾曲及び振動に耐えるよう
に設計されている。燃料物質コア１６は通例、核分裂性
物質及び（又は）親物質から成っている複数の燃料ペレ
ットで構成されている。燃料コア１６は様々な形態、例
えば、円筒形ペレット、球又は小粒の形態を有し得る。
様々な核燃料、例えば、ウラン化合物、トリウム化合
物、及びそれらの混合物を用いることができる。好適な
燃料は、二酸化ウラン、又は二酸化ウランと、二酸化プ
ルトニウムとから成っている混合物である。
【００１８】被覆管１７は、基層２１と、ジルコニウム
障壁（バリア）２２と、内層又は内側ライナ２３とを含
んでいる複合構造体である。基層２１は被覆管の外周域
を形成しており、内層２３は被覆管の内周域を形成して
おり、ジルコニウム障壁２２は両域の間に配置されてい
る。基層２１はジルコニウム合金のような従来の被覆材
料で製造され得る。基層用の好適なジルコニウム合金
は、少なくとも約９８％のジルコニウムと、約０．２５
％以下の鉄と、約０．１％以下のニッケルと、約０．２
５％以下のクロムと、約１．７％以下のスズ（すべて重
量％）とを含有している。他の合金元素は、ニオブ、ビ
スマス、モリブデン、及び当該技術において使用される
他の様々な元素を包含し得る。最も一般的には、沸騰水
型原子炉水に対して適度の耐食性を有していると共に十
分な強度及び延性を有している任意のジルコニウム合金
を用いることができる。本発明の好適な実施例における
基層は、ジルカロイ２又はジルカロイ４である。
障壁（バリア）２２と、内層又は内側ライナ２３とを含
んでいる複合構造体である。基層２１は被覆管の外周域
を形成しており、内層２３は被覆管の内周域を形成して
おり、ジルコニウム障壁２２は両域の間に配置されてい
る。基層２１はジルコニウム合金のような従来の被覆材
料で製造され得る。基層用の好適なジルコニウム合金
は、少なくとも約９８％のジルコニウムと、約０．２５
％以下の鉄と、約０．１％以下のニッケルと、約０．２
５％以下のクロムと、約１．７％以下のスズ（すべて重
量％）とを含有している。他の合金元素は、ニオブ、ビ
スマス、モリブデン、及び当該技術において使用される
他の様々な元素を包含し得る。最も一般的には、沸騰水
型原子炉水に対して適度の耐食性を有していると共に十
分な強度及び延性を有している任意のジルコニウム合金
を用いることができる。本発明の好適な実施例における
基層は、ジルカロイ２又はジルカロイ４である。
【００１９】基層２１の内面にジルコニウム障壁２２が
金属工学的に接合されている。前述のアーミホ及びコフ
ィンの米国特許番号第４２００４９２号及び同第４３７
２８１７号と、ヴァネショの米国特許番号第４６１０８
４２号と、アダムソンの米国特許番号第４８９４２０３
号とを参照されたい。好適な実施例では、ジルコニウム
障壁は、被覆破損及びその後の蒸気侵入の場合の急速腐
食に耐えるように、少なくとも部分的に合金化されてい
る。周知のように、ジルコニウム内の鉄及びニッケルの
ような合金元素の存在は、急速腐食に耐える特性をもた
らし得る。このような保護を可能にするには、拡散焼鈍
工程により障壁層に有意な合金元素濃度を与えればよ
い。これにより、いくらかの合金元素は基層２１又は内
側ライナ２３から追い出されて、ジルコニウム障壁層に
入る。
金属工学的に接合されている。前述のアーミホ及びコフ
ィンの米国特許番号第４２００４９２号及び同第４３７
２８１７号と、ヴァネショの米国特許番号第４６１０８
４２号と、アダムソンの米国特許番号第４８９４２０３
号とを参照されたい。好適な実施例では、ジルコニウム
障壁は、被覆破損及びその後の蒸気侵入の場合の急速腐
食に耐えるように、少なくとも部分的に合金化されてい
る。周知のように、ジルコニウム内の鉄及びニッケルの
ような合金元素の存在は、急速腐食に耐える特性をもた
らし得る。このような保護を可能にするには、拡散焼鈍
工程により障壁層に有意な合金元素濃度を与えればよ
い。これにより、いくらかの合金元素は基層２１又は内
側ライナ２３から追い出されて、ジルコニウム障壁層に
入る。
【００２０】障壁層内の合金元素は、ジルコニウムの順
応性を大して損なうことなく急速腐食に対してある程度
の保護を成すのに十分な濃度で存在すればよい。特に重
要なことは、合金元素がジルコニウム障壁層の内面に
（内側ライナに隣接して）存在していることである。こ
れにより、障壁層が内側ライナの欠陥の結果として腐食
性環境にさらされた場合に、障壁層表面（その内面）は
ある程度の腐食保護を成す。ジルコニウム障壁内面にお
ける合金元素の適当な濃度（重量％）は、鉄が少なくと
も約０．０３％、クロムが少なくとも約０．０１％、及
びニッケルが少なくとも約０．０１％である。更に好ま
しくは、これらの濃度は、鉄が約０．０３％〜０．４
％、クロムが約０．０１％〜０．２％、及びニッケルが
約０．０１％〜０．２％であるべきである。障壁層の他
の詳細、例えば、障壁層内の合金元素の濃度分布は、
「合金化ジルコニウム障壁層を有している燃料被覆の製
法」と題した米国特許出願番号第０８／２１５４５６号
に記載されており、この米国特許出願は本発明の米国特
許出願と同時に出願されたものであって、アダムソン
（Adamson）等が発明者であり、本出願人に譲渡された
ものであり、すべての目的のためにここに参照されるべ
きものでる。
応性を大して損なうことなく急速腐食に対してある程度
の保護を成すのに十分な濃度で存在すればよい。特に重
要なことは、合金元素がジルコニウム障壁層の内面に
（内側ライナに隣接して）存在していることである。こ
れにより、障壁層が内側ライナの欠陥の結果として腐食
性環境にさらされた場合に、障壁層表面（その内面）は
ある程度の腐食保護を成す。ジルコニウム障壁内面にお
ける合金元素の適当な濃度（重量％）は、鉄が少なくと
も約０．０３％、クロムが少なくとも約０．０１％、及
びニッケルが少なくとも約０．０１％である。更に好ま
しくは、これらの濃度は、鉄が約０．０３％〜０．４
％、クロムが約０．０１％〜０．２％、及びニッケルが
約０．０１％〜０．２％であるべきである。障壁層の他
の詳細、例えば、障壁層内の合金元素の濃度分布は、
「合金化ジルコニウム障壁層を有している燃料被覆の製
法」と題した米国特許出願番号第０８／２１５４５６号
に記載されており、この米国特許出願は本発明の米国特
許出願と同時に出願されたものであって、アダムソン
（Adamson）等が発明者であり、本出願人に譲渡された
ものであり、すべての目的のためにここに参照されるべ
きものでる。
【００２１】ジルコニウム障壁２２の内面に内側ライナ
２３が金属工学的に接合されている。この層は、万一、
燃料要素内部が蒸気と接触した場合に、ジルコニウム障
壁を急速な酸化から幾分保護する。従って、内側ライナ
は、ジルカロイのような比較的耐食性の高い材料である
べきである。しかしながら、改質ジルカロイ及び他の耐
食性材料を用いることもできる。例えば、内側ライナを
従来のジルカロイよりも軟質にして、被覆管の内面にお
ける割れの開始（核形成）及び進展を極めて少なくする
ことができる。前述の米国特許出願番号第０８／０９２
１８８号を参照されたい。代替実施例では、内側ライナ
は、強い水素吸収性を有するように設計された合金で作
成され得る。このような材料の１つは、高い濃度（例え
ば、１５％以下）のニッケルを含有しているジルコニウ
ム合金である。
２３が金属工学的に接合されている。この層は、万一、
燃料要素内部が蒸気と接触した場合に、ジルコニウム障
壁を急速な酸化から幾分保護する。従って、内側ライナ
は、ジルカロイのような比較的耐食性の高い材料である
べきである。しかしながら、改質ジルカロイ及び他の耐
食性材料を用いることもできる。例えば、内側ライナを
従来のジルカロイよりも軟質にして、被覆管の内面にお
ける割れの開始（核形成）及び進展を極めて少なくする
ことができる。前述の米国特許出願番号第０８／０９２
１８８号を参照されたい。代替実施例では、内側ライナ
は、強い水素吸収性を有するように設計された合金で作
成され得る。このような材料の１つは、高い濃度（例え
ば、１５％以下）のニッケルを含有しているジルコニウ
ム合金である。
【００２２】ある実施例では、内側ライナは非常に薄い
ので、拡散焼鈍における障壁層との相互拡散により完全
に消耗する。その結果生ずる被覆は、急速腐食にかなり
耐え得る障壁層を含んでいる。なぜなら、障壁層の内側
区域（最も腐食し易い箇所）における合金元素濃度が増
加するからである。拡散焼鈍は又、障壁層の内面におけ
る濃度分布を均等にする。（拡散焼鈍のこの利点は、内
側ライナが完成被覆に残留するときでも得られる。）従
って、内側ライナに引き裂き又は他の欠陥（急速腐食を
起こす位置となり得るもの）が存在すれば、拡散焼鈍に
より合金元素はこれらの欠陥の所で障壁層内に移動し、
急速腐食に対する保護を成す。内側ライナが拡散焼鈍で
完全に消耗することを除けば、こうして製造した被覆管
は、前述の３層被覆管と同様の構造を有している。
ので、拡散焼鈍における障壁層との相互拡散により完全
に消耗する。その結果生ずる被覆は、急速腐食にかなり
耐え得る障壁層を含んでいる。なぜなら、障壁層の内側
区域（最も腐食し易い箇所）における合金元素濃度が増
加するからである。拡散焼鈍は又、障壁層の内面におけ
る濃度分布を均等にする。（拡散焼鈍のこの利点は、内
側ライナが完成被覆に残留するときでも得られる。）従
って、内側ライナに引き裂き又は他の欠陥（急速腐食を
起こす位置となり得るもの）が存在すれば、拡散焼鈍に
より合金元素はこれらの欠陥の所で障壁層内に移動し、
急速腐食に対する保護を成す。内側ライナが拡散焼鈍で
完全に消耗することを除けば、こうして製造した被覆管
は、前述の３層被覆管と同様の構造を有している。
【００２３】本発明の方法により形成される構造体の更
なる詳細は、「合金化ジルコニウム障壁層を有している
核燃料被覆」と題した米国特許出願番号第０８／２１５
４５８号に記載されており、この米国特許出願は本発明
の米国特許出願と同時に出願されたものであって、本出
願人に譲渡されたものであり、すべての目的のためにこ
こに参照参照されるべきものである。 ＩＩ．管の製造 本発明は、被覆構成部が２つの工程により互いに接合さ
れるような方法により被覆を製造することを目的とす
る。第１の工程では、ジルコニウム障壁シースが外側基
層合金管及び内側ライナ合金シースの両方ではなく、ど
ちらか一方に接合されて二部分複合体を形成する。第２
の工程では、第１の工程で形成された二部分複合体（基
層管及び障壁シース、又は障壁及び内側ライナ・シー
ス）が残りの構成部（外側基層合金管又は内側ライナ合
金シース）に接合される。
なる詳細は、「合金化ジルコニウム障壁層を有している
核燃料被覆」と題した米国特許出願番号第０８／２１５
４５８号に記載されており、この米国特許出願は本発明
の米国特許出願と同時に出願されたものであって、本出
願人に譲渡されたものであり、すべての目的のためにこ
こに参照参照されるべきものである。 ＩＩ．管の製造 本発明は、被覆構成部が２つの工程により互いに接合さ
れるような方法により被覆を製造することを目的とす
る。第１の工程では、ジルコニウム障壁シースが外側基
層合金管及び内側ライナ合金シースの両方ではなく、ど
ちらか一方に接合されて二部分複合体を形成する。第２
の工程では、第１の工程で形成された二部分複合体（基
層管及び障壁シース、又は障壁及び内側ライナ・シー
ス）が残りの構成部（外側基層合金管又は内側ライナ合
金シース）に接合される。
【００２４】一般に、本方法の初めに、ジルカロイ又は
他の適当な合金のインゴット溶湯が鍛造され、穿孔さ
れ、そして膨張処理されて、厚肉ビレットとなる。この
ビレットは、水槽内の浸漬により約１０００℃における
β相から約７００℃まで焼き入れ（クエンチ）される。
適当な焼き入れ速度を保つことは、１０００℃と７００
℃との間の温度範囲では重要である。しかしながら、７
００℃到達後の冷却速度は任意に増減することができ
る。焼き入れ速度は好ましくは、約５℃毎秒よりも高速
である。更に好ましい焼き入れ速度は、約５０℃毎秒よ
りも高速である。
他の適当な合金のインゴット溶湯が鍛造され、穿孔さ
れ、そして膨張処理されて、厚肉ビレットとなる。この
ビレットは、水槽内の浸漬により約１０００℃における
β相から約７００℃まで焼き入れ（クエンチ）される。
適当な焼き入れ速度を保つことは、１０００℃と７００
℃との間の温度範囲では重要である。しかしながら、７
００℃到達後の冷却速度は任意に増減することができ
る。焼き入れ速度は好ましくは、約５℃毎秒よりも高速
である。更に好ましい焼き入れ速度は、約５０℃毎秒よ
りも高速である。
【００２５】β焼き入れ後、障壁層と、内側ライナとを
２つの工程で基層の内側に接合する。障壁層及び内側ラ
イナは、適当な材料のビレットから、即ち、障壁層の場
合にはジルコニウムのビレットから、及び内側ライナの
場合にはジルコニウム合金のビレットから、１つ以上の
工程で形成されたシース又はスリーブとして設けられ
る。次いで、管寸法の減少及び寸法安定のために設計さ
れた冷間加工と、焼きなましと、表面調整との諸工程を
用いることができる。その結果、チューブシェルと呼ば
れる管片が生じ、その後、焼きなまし、冷間加工等の諸
工程を経て、最終的な燃料棒被覆となる。適当なビレッ
ト、シース等は、様々な販売業者、例えば、テレダイン
・ワーチャング（Teledyne Wahchang）（米国オレゴン
州アルバニイ）、ウェスタン・ジルコニアム（Western
Zirconium）（ユタ州オグデンにあるウェスチングハウ
ス社）、セザス（Cezus）（フランス）から入手可能で
ある。
２つの工程で基層の内側に接合する。障壁層及び内側ラ
イナは、適当な材料のビレットから、即ち、障壁層の場
合にはジルコニウムのビレットから、及び内側ライナの
場合にはジルコニウム合金のビレットから、１つ以上の
工程で形成されたシース又はスリーブとして設けられ
る。次いで、管寸法の減少及び寸法安定のために設計さ
れた冷間加工と、焼きなましと、表面調整との諸工程を
用いることができる。その結果、チューブシェルと呼ば
れる管片が生じ、その後、焼きなまし、冷間加工等の諸
工程を経て、最終的な燃料棒被覆となる。適当なビレッ
ト、シース等は、様々な販売業者、例えば、テレダイン
・ワーチャング（Teledyne Wahchang）（米国オレゴン
州アルバニイ）、ウェスタン・ジルコニアム（Western
Zirconium）（ユタ州オグデンにあるウェスチングハウ
ス社）、セザス（Cezus）（フランス）から入手可能で
ある。
【００２６】全製造工程中、被覆の寸法制御を維持しな
ければならない。比較的軟質の障壁層に接合された比較
的硬質のジルコニウム合金ライナを有している被覆にお
いては、内側ライナは処理中に変形又は破損し易い。そ
の結果生ずる被覆は、原子炉寿命サイクル中、ジルコニ
ウム障壁層を適切に保護することが不可能かもしれな
い。本発明では、１つ以上の工程を用いて３層の適切な
寸法制御を維持する。例えば、３層は互いに接合される
前に念入りな表面処理を受け得る。又、接合後に特別な
表面処理を施して、寸法制御を維持することができる。
適当な表面処理は、前述の「ジルコニウム障壁層と内側
ライナとを有している燃料被覆の製法」と題した米国特
許出願番号第０８／０９１６７２号に記載されている。
ければならない。比較的軟質の障壁層に接合された比較
的硬質のジルコニウム合金ライナを有している被覆にお
いては、内側ライナは処理中に変形又は破損し易い。そ
の結果生ずる被覆は、原子炉寿命サイクル中、ジルコニ
ウム障壁層を適切に保護することが不可能かもしれな
い。本発明では、１つ以上の工程を用いて３層の適切な
寸法制御を維持する。例えば、３層は互いに接合される
前に念入りな表面処理を受け得る。又、接合後に特別な
表面処理を施して、寸法制御を維持することができる。
適当な表面処理は、前述の「ジルコニウム障壁層と内側
ライナとを有している燃料被覆の製法」と題した米国特
許出願番号第０８／０９１６７２号に記載されている。
【００２７】様々な方法を用いて構成部を相互に接合す
ることができるが、押し出し工程を実施しなければ、他
のいかなる技術を用いても構成部を接合できないので、
押し出しが好適な接合方法である。押し出し方法はそれ
自体、２層の接合に必要なエネルギを（圧縮の形態で）
供給する。押し出しは、約１０００゜Ｆ〜１４００゜Ｆ
（約５３８℃〜７６０℃）で管を１組のテーパ付きダイ
スに高圧で通すことにより達成される。適当な押し出し
機は、ペンシルベニア州コレオボリスのマネスマン・デ
マング（Mannessmann Demang）から入手可能である。
ることができるが、押し出し工程を実施しなければ、他
のいかなる技術を用いても構成部を接合できないので、
押し出しが好適な接合方法である。押し出し方法はそれ
自体、２層の接合に必要なエネルギを（圧縮の形態で）
供給する。押し出しは、約１０００゜Ｆ〜１４００゜Ｆ
（約５３８℃〜７６０℃）で管を１組のテーパ付きダイ
スに高圧で通すことにより達成される。適当な押し出し
機は、ペンシルベニア州コレオボリスのマネスマン・デ
マング（Mannessmann Demang）から入手可能である。
【００２８】押し出しは、工程中の温度及び大きな肉厚
減少のため、時には不十分な寸法制御をもたらす。従っ
て、本発明のいくつかの代替実施例は、押し出し工程の
前か又は後かに、障壁層、又は障壁層及び内側ライナを
基層に接合する工程を用いる。構成部を接合する１つの
好適な代替方法は、熱間静水圧圧縮成形である。この方
法では、接合すべき構成部を組み合わせて、非常に高い
雰囲気荷重の大型圧力容器内に配置する。そうすると、
ガス圧力により構成片が共に押圧されて、金属工学的結
合を成す。ジルカロイ２の基層と、ジルコニウム障壁層
と、改質ジルカロイ２の内側ライナとの場合には、押圧
工程は好ましくは、約４００℃〜８５０℃の温度と、約
１３０００ｐｓｉ〜４００００ｐｓｉの圧力とで行われ
る。更に好ましくは、押圧は約４００℃〜７００℃の温
度と、約２００００ｐｓｉ〜４００００ｐｓｉの圧力と
で行われる。用いられる温度と圧力とにより、圧力は好
ましくは、約４時間〜２０時間加えられる。熱間静水圧
圧縮成形を行うのに適する装置は、アセア（ＡＳＥＡ）
（スウェーデン）から入手可能である。
減少のため、時には不十分な寸法制御をもたらす。従っ
て、本発明のいくつかの代替実施例は、押し出し工程の
前か又は後かに、障壁層、又は障壁層及び内側ライナを
基層に接合する工程を用いる。構成部を接合する１つの
好適な代替方法は、熱間静水圧圧縮成形である。この方
法では、接合すべき構成部を組み合わせて、非常に高い
雰囲気荷重の大型圧力容器内に配置する。そうすると、
ガス圧力により構成片が共に押圧されて、金属工学的結
合を成す。ジルカロイ２の基層と、ジルコニウム障壁層
と、改質ジルカロイ２の内側ライナとの場合には、押圧
工程は好ましくは、約４００℃〜８５０℃の温度と、約
１３０００ｐｓｉ〜４００００ｐｓｉの圧力とで行われ
る。更に好ましくは、押圧は約４００℃〜７００℃の温
度と、約２００００ｐｓｉ〜４００００ｐｓｉの圧力と
で行われる。用いられる温度と圧力とにより、圧力は好
ましくは、約４時間〜２０時間加えられる。熱間静水圧
圧縮成形を行うのに適する装置は、アセア（ＡＳＥＡ）
（スウェーデン）から入手可能である。
【００２９】他の方法では、障壁スリーブと、内側ライ
ナ・スリーブとを加熱（例えば、７５０℃で８時間）に
よりビレットの内面に接合して、管（スリーブ）と、ビ
レットとの拡散接合を成す。更に他の方法では、構成管
をビレットに爆発接合方法によって接合し、この接合方
法では、装薬を被覆管アセンブリ内で爆発させる。その
爆発力により構成部が合体して、永久結合を成す。
ナ・スリーブとを加熱（例えば、７５０℃で８時間）に
よりビレットの内面に接合して、管（スリーブ）と、ビ
レットとの拡散接合を成す。更に他の方法では、構成管
をビレットに爆発接合方法によって接合し、この接合方
法では、装薬を被覆管アセンブリ内で爆発させる。その
爆発力により構成部が合体して、永久結合を成す。
【００３０】ここに記載したどの接合方法でも、最初に
２つの構成部をそれらの端部において電子ビーム溶接又
は他の従来方法により合着してから、接合工程に進む。
このことは、接合工程中に構成部の所望の整合を保つと
共に、表面の間に実質的にガスの存在しない清浄な界面
を形成する。電子ビーム溶接では、高真空内で電子ビー
ムを用いて両円筒形管の端部を加熱し、こうして管端部
を溶融して、複合部を形成する。
２つの構成部をそれらの端部において電子ビーム溶接又
は他の従来方法により合着してから、接合工程に進む。
このことは、接合工程中に構成部の所望の整合を保つと
共に、表面の間に実質的にガスの存在しない清浄な界面
を形成する。電子ビーム溶接では、高真空内で電子ビー
ムを用いて両円筒形管の端部を加熱し、こうして管端部
を溶融して、複合部を形成する。
【００３１】好適な実施例では、第１の工程で形成され
た二部分複合体に拡散焼鈍又は他の熱処理工程を施す。
拡散焼鈍により、いくらかの合金元素がジルコニウム・
シース内に拡散し、そして前述のように、いくらかの耐
食性をもたらす。適当な拡散温度と、拡散時間とは、例
えば、約６５０℃〜８２５℃と、約４時間〜２０時間と
である。８２５℃での所要時間は４時間に近く、６５０
℃での所要時間は約１０時間〜２０時間である。当業者
には明らかなように、拡散焼鈍は様々な市販の装置、例
えば、真空炉、不活性ガス炉又は誘導コイルを用いて実
施することができる。適当な真空焼鈍炉は、ニューハン
プシャ州ナシュアのセントア・ヴァキュアム・インダス
トリイズ（Centorr Vacuum Industries）から入手可能
である。
た二部分複合体に拡散焼鈍又は他の熱処理工程を施す。
拡散焼鈍により、いくらかの合金元素がジルコニウム・
シース内に拡散し、そして前述のように、いくらかの耐
食性をもたらす。適当な拡散温度と、拡散時間とは、例
えば、約６５０℃〜８２５℃と、約４時間〜２０時間と
である。８２５℃での所要時間は４時間に近く、６５０
℃での所要時間は約１０時間〜２０時間である。当業者
には明らかなように、拡散焼鈍は様々な市販の装置、例
えば、真空炉、不活性ガス炉又は誘導コイルを用いて実
施することができる。適当な真空焼鈍炉は、ニューハン
プシャ州ナシュアのセントア・ヴァキュアム・インダス
トリイズ（Centorr Vacuum Industries）から入手可能
である。
【００３２】ある実施例では、第１の接合工程で使用さ
れない構成部（即ち、外側基層合金管又は内側ライナ合
金シース）も、第２の接合工程前に熱処理を受ける。例
えば、外側基層合金管を熱処理して、後述のような耐食
性析出物ミクロ組織を生成し得る。任意の熱処理工程の
後、二部分サブアセンブリと、残りの未接合構成部とを
第２の接合工程で接合して、３層構造体を形成する。こ
の第２の接合工程は、前述のように、押し出しのみによ
り、熱間静水圧圧縮成形と押し出しとの組み合わせによ
り、又は他の任意の接合技術により実施することができ
る。次いで、３層構造体を必要に応じて処理して、チュ
ーブシェルを形成する。
れない構成部（即ち、外側基層合金管又は内側ライナ合
金シース）も、第２の接合工程前に熱処理を受ける。例
えば、外側基層合金管を熱処理して、後述のような耐食
性析出物ミクロ組織を生成し得る。任意の熱処理工程の
後、二部分サブアセンブリと、残りの未接合構成部とを
第２の接合工程で接合して、３層構造体を形成する。こ
の第２の接合工程は、前述のように、押し出しのみによ
り、熱間静水圧圧縮成形と押し出しとの組み合わせによ
り、又は他の任意の接合技術により実施することができ
る。次いで、３層構造体を必要に応じて処理して、チュ
ーブシェルを形成する。
【００３３】チューブシェルに多段パスの冷間加工を、
ピルガ圧延機を通常用いて施し、特定用途に要する寸法
を与える。各冷間加工工程の後、焼きなましを例えば約
２時間〜４時間行うことにより、応力を除去し且つ延性
を取り戻す。好ましくは、各冷間加工パスを約３０％〜
８０％まで行うが、このことは本発明にとって重要では
ない。冷間加工の百分率値は、工程中の管断面積の減少
百分率と類似している。ピルガ圧延機はかなり複雑であ
るが、一般に利用することのできる装置であることを理
解されたい。ピルガ圧延機による冷間加工中、ある形状
のダイス型が管の外側を転がり、その間、テーパ付き硬
質マンドレルが管の内側を支持している。このようにし
て、管の肉厚及び直径を同時に減少させる。冷間加工方
法の更なる詳細は、前述の米国特許出願番号第０８／０
９１６７２号に記載されている。
ピルガ圧延機を通常用いて施し、特定用途に要する寸法
を与える。各冷間加工工程の後、焼きなましを例えば約
２時間〜４時間行うことにより、応力を除去し且つ延性
を取り戻す。好ましくは、各冷間加工パスを約３０％〜
８０％まで行うが、このことは本発明にとって重要では
ない。冷間加工の百分率値は、工程中の管断面積の減少
百分率と類似している。ピルガ圧延機はかなり複雑であ
るが、一般に利用することのできる装置であることを理
解されたい。ピルガ圧延機による冷間加工中、ある形状
のダイス型が管の外側を転がり、その間、テーパ付き硬
質マンドレルが管の内側を支持している。このようにし
て、管の肉厚及び直径を同時に減少させる。冷間加工方
法の更なる詳細は、前述の米国特許出願番号第０８／０
９１６７２号に記載されている。
【００３４】基層の外周域に追加的な耐食性を与えるた
めに、内周域を比較的低温に保ちながら外周域を選択的
に加熱し、そしてα＋β域又は純粋β域から急速に焼き
入れする工程を好ましくは、後の管圧下（tube reducti
on）処理中に行うことができる。これにより、外周域が
細かい析出物を含有しているのに対し、内周域が粗い析
出物を含有しているような金属工学的勾配が生ずる。こ
の熱処理工程は、後述のような誘導コイル加熱を含んで
いる様々な方法により実施することができる。少なくと
も１回の高温焼鈍を行い、そして（又は）比較的高温で
複数回の再結晶焼鈍を行うことにより、管（基層）の内
周域に粗い析出物を生成又は維持することも望ましいか
もしれない。本明細書において、高温焼鈍とは、約６５
０℃〜７５０℃で約１時間〜１００時間行う焼鈍方法を
意味する。粗い析出物のミクロ組織は一般に、割れの進
展に抵抗する。このミクロ組織の生成に用いる方法の更
に詳細な説明は、「高い割れ進展抵抗性を有するジルカ
ロイ管」と題した米国特許出願番号第０８／０５２７９
３号と、「高い割れ進展抵抗性を有するジルカロイ管の
製法」と題した米国特許出願番号第０８／０５２７９１
号とに記載されている。これらの米国特許出願は、出願
日が１９９３年４月２３日であって、本出願人に譲渡さ
れたものであり、すべての目的のためにここに参照され
るべきものである。
めに、内周域を比較的低温に保ちながら外周域を選択的
に加熱し、そしてα＋β域又は純粋β域から急速に焼き
入れする工程を好ましくは、後の管圧下（tube reducti
on）処理中に行うことができる。これにより、外周域が
細かい析出物を含有しているのに対し、内周域が粗い析
出物を含有しているような金属工学的勾配が生ずる。こ
の熱処理工程は、後述のような誘導コイル加熱を含んで
いる様々な方法により実施することができる。少なくと
も１回の高温焼鈍を行い、そして（又は）比較的高温で
複数回の再結晶焼鈍を行うことにより、管（基層）の内
周域に粗い析出物を生成又は維持することも望ましいか
もしれない。本明細書において、高温焼鈍とは、約６５
０℃〜７５０℃で約１時間〜１００時間行う焼鈍方法を
意味する。粗い析出物のミクロ組織は一般に、割れの進
展に抵抗する。このミクロ組織の生成に用いる方法の更
に詳細な説明は、「高い割れ進展抵抗性を有するジルカ
ロイ管」と題した米国特許出願番号第０８／０５２７９
３号と、「高い割れ進展抵抗性を有するジルカロイ管の
製法」と題した米国特許出願番号第０８／０５２７９１
号とに記載されている。これらの米国特許出願は、出願
日が１９９３年４月２３日であって、本出願人に譲渡さ
れたものであり、すべての目的のためにここに参照され
るべきものである。
【００３５】ある実施例では、エッチング又は他の表面
調整工程を行って、内側ライナを被覆から除去すること
が望ましいであろう。こうして得られる被覆では、ジル
コニウム障壁層が内周面を形成している。現在、被覆製
造において様々な化学的及び機械的表面調整工程が用い
られている。これらの工程は、ホーニング、研削、サン
ディング、旋盤切削、バフ仕上げ、化学的エッチング、
及び化学的機械的研磨を包含している。 ＩＩＩ．例 本発明の方法を理解し易くするために、本発明による好
適な方法の２つの例を説明する。これらの例において述
べる条件はかなり特定のものであるが、本方法の各工程
は、ある範囲の条件の下で行い得るものであることを理
解されたい。両方法の例は、中空のβ焼き入れジルカロ
イ・ビレット１００（基層合金管）と、ジルコニウム・
シース１０２と、ジルカロイ内側ライナ・シース１０４
とを用いて始められる。
調整工程を行って、内側ライナを被覆から除去すること
が望ましいであろう。こうして得られる被覆では、ジル
コニウム障壁層が内周面を形成している。現在、被覆製
造において様々な化学的及び機械的表面調整工程が用い
られている。これらの工程は、ホーニング、研削、サン
ディング、旋盤切削、バフ仕上げ、化学的エッチング、
及び化学的機械的研磨を包含している。 ＩＩＩ．例 本発明の方法を理解し易くするために、本発明による好
適な方法の２つの例を説明する。これらの例において述
べる条件はかなり特定のものであるが、本方法の各工程
は、ある範囲の条件の下で行い得るものであることを理
解されたい。両方法の例は、中空のβ焼き入れジルカロ
イ・ビレット１００（基層合金管）と、ジルコニウム・
シース１０２と、ジルカロイ内側ライナ・シース１０４
とを用いて始められる。
【００３６】第１の例の方法の諸工程を図３により説明
する。最初に、内側ライナとして選択されたジルカロイ
・シースが、ジルコニウム障壁として選択されたジルコ
ニウム金属シース内に同心的に挿入される。次いで、障
壁シースの端部と、内側ライナ・シースの端部とが工程
１１０で電子ビーム溶接により接合される。溶接された
シースはその後、前述のように随意の熱間静水圧圧縮成
形工程１１２で処理され、そして約５７０℃の管温度で
押し出され（工程１１４）、ジルコニウム及び内側ライ
ナ・シースとなる。このシースはその後、約８００℃で
の拡散焼鈍（工程１１６）により約４時間処理され、前
述のように合金元素を内側ライナからジルコニウム・シ
ース内に拡散させる。ジルカロイ基層管は、随意の工程
１１８において熱処理され得る。
する。最初に、内側ライナとして選択されたジルカロイ
・シースが、ジルコニウム障壁として選択されたジルコ
ニウム金属シース内に同心的に挿入される。次いで、障
壁シースの端部と、内側ライナ・シースの端部とが工程
１１０で電子ビーム溶接により接合される。溶接された
シースはその後、前述のように随意の熱間静水圧圧縮成
形工程１１２で処理され、そして約５７０℃の管温度で
押し出され（工程１１４）、ジルコニウム及び内側ライ
ナ・シースとなる。このシースはその後、約８００℃で
の拡散焼鈍（工程１１６）により約４時間処理され、前
述のように合金元素を内側ライナからジルコニウム・シ
ース内に拡散させる。ジルカロイ基層管は、随意の工程
１１８において熱処理され得る。
【００３７】次に、ジルコニウム及び内側ライナ・シー
スはジルカロイ基層管内に同心的に挿入され、そして端
部が工程１２２で電子ビーム溶接により接合される。そ
の後、このアセンブリは、他の随意の熱間静水圧圧縮成
形工程１２６と、その後の合体押し出し工程１２８とで
処理されて、チューブシェルとなる。第２の例の方法の
諸工程を図４により説明する。最初に、ジルコニウム金
属シースと、ジルカロイ基層管とが同心的に組み合わさ
れ、そして工程１３６で電子ビームにより溶接される。
その結果得られたアセンブリは、随意の熱間静水圧圧縮
成形工程１３８と、押し出し工程１４０とで処理され
る。その後、押し出された管は、いくらかの合金元素が
基層管からジルコニウム障壁を経て障壁内面に拡散する
のに十分な条件の下で工程１４４で焼鈍される。内側ラ
イナは随意の熱処理工程１４８で処理され、そして基層
及びジルコニウム管内に同心的に組み込まれる。このア
センブリは、工程１５０で電子ビームにより溶接され
る。その後、アセンブリは、他の随意の熱間静水圧圧縮
成形工程１５２と、押し出し工程１５６とで処理され
て、第１の例におけるようにチューブシェルとなる。
スはジルカロイ基層管内に同心的に挿入され、そして端
部が工程１２２で電子ビーム溶接により接合される。そ
の後、このアセンブリは、他の随意の熱間静水圧圧縮成
形工程１２６と、その後の合体押し出し工程１２８とで
処理されて、チューブシェルとなる。第２の例の方法の
諸工程を図４により説明する。最初に、ジルコニウム金
属シースと、ジルカロイ基層管とが同心的に組み合わさ
れ、そして工程１３６で電子ビームにより溶接される。
その結果得られたアセンブリは、随意の熱間静水圧圧縮
成形工程１３８と、押し出し工程１４０とで処理され
る。その後、押し出された管は、いくらかの合金元素が
基層管からジルコニウム障壁を経て障壁内面に拡散する
のに十分な条件の下で工程１４４で焼鈍される。内側ラ
イナは随意の熱処理工程１４８で処理され、そして基層
及びジルコニウム管内に同心的に組み込まれる。このア
センブリは、工程１５０で電子ビームにより溶接され
る。その後、アセンブリは、他の随意の熱間静水圧圧縮
成形工程１５２と、押し出し工程１５６とで処理され
て、第１の例におけるようにチューブシェルとなる。
【００３８】チューブシェルの製造に第１の例及び第２
の例のいずれを用いるかにかかわらず、残りの好適な工
程１６０（後述）は同じである。チューブシェルはピル
ガ圧延機において、３つ以上の冷間加工パスを受ける。
ピルガ圧延機はかなり複雑であるが、一般に利用可能な
装置である。ピルガ圧延機による冷間加工中に、ある形
状のダイス型が管の外側を転がり、その間、テーパ付き
硬質マンドレルが管の内側を支持している。このように
して、管の肉厚及び直径を同時に減少させる。
の例のいずれを用いるかにかかわらず、残りの好適な工
程１６０（後述）は同じである。チューブシェルはピル
ガ圧延機において、３つ以上の冷間加工パスを受ける。
ピルガ圧延機はかなり複雑であるが、一般に利用可能な
装置である。ピルガ圧延機による冷間加工中に、ある形
状のダイス型が管の外側を転がり、その間、テーパ付き
硬質マンドレルが管の内側を支持している。このように
して、管の肉厚及び直径を同時に減少させる。
【００３９】第１のパス冷間加工工程は通例、約６９％
まで行われる。もし単一パスで管に施す冷間加工が多過
ぎれば、製造中の管に割れが生ずるおそれがある。冷間
加工によって生じた応力を除去するために、前述のよう
な大型真空焼鈍炉（ニューハンプシャ州ナシュアのセン
トア・ヴァキュアム・インダストリイズから入手可能）
において、管を約５９３℃で２時間焼鈍する。
まで行われる。もし単一パスで管に施す冷間加工が多過
ぎれば、製造中の管に割れが生ずるおそれがある。冷間
加工によって生じた応力を除去するために、前述のよう
な大型真空焼鈍炉（ニューハンプシャ州ナシュアのセン
トア・ヴァキュアム・インダストリイズから入手可能）
において、管を約５９３℃で２時間焼鈍する。
【００４０】次に、管は管壁の外側３０％の部分が約９
２７℃で熱処理される。これは、チューブシェルを、管
壁の約３３％以下を貫通する（誘導コイルからの）高エ
ネルギ又は高周波で加熱することにより達成される。誘
導加熱中、水が管中央を通流する。これは２つの目的に
役立つ。第１に、管の加熱中に、管の内部が比較的低温
に保たれる。第２に、加熱エネルギ除去時に管全体が非
常に急速に焼き入れされる。チューブシェルの内部は実
質的に加熱されないことを認識することが重要である。
誘導加熱方法の更なる詳細は、エデンズ（Eddens）の米
国特許番号第４５７６６５４号に記載されており、これ
はすべての目的のためにここに参照されるべきものであ
る。この選択的な加熱工程は、基層の外周域に細かな析
出物を生成することにより、基層の外周域に耐食性を与
える。
２７℃で熱処理される。これは、チューブシェルを、管
壁の約３３％以下を貫通する（誘導コイルからの）高エ
ネルギ又は高周波で加熱することにより達成される。誘
導加熱中、水が管中央を通流する。これは２つの目的に
役立つ。第１に、管の加熱中に、管の内部が比較的低温
に保たれる。第２に、加熱エネルギ除去時に管全体が非
常に急速に焼き入れされる。チューブシェルの内部は実
質的に加熱されないことを認識することが重要である。
誘導加熱方法の更なる詳細は、エデンズ（Eddens）の米
国特許番号第４５７６６５４号に記載されており、これ
はすべての目的のためにここに参照されるべきものであ
る。この選択的な加熱工程は、基層の外周域に細かな析
出物を生成することにより、基層の外周域に耐食性を与
える。
【００４１】この時点で、第２のパス冷間加工をピルガ
圧延機で（今度は約７４％まで）行う。この第２のパス
冷間加工工程によって生じた応力を除去するために、他
の焼鈍を（やはり５９３℃で約２時間）行う。最後に第
３のパス冷間加工を前のように行う。これは管を最終寸
法に、即ち、外径が約半インチ、そして公称肉厚がほぼ
３０ミルとなるように圧下する。その後、拡散焼鈍を８
２５℃で５分間行う。
圧延機で（今度は約７４％まで）行う。この第２のパス
冷間加工工程によって生じた応力を除去するために、他
の焼鈍を（やはり５９３℃で約２時間）行う。最後に第
３のパス冷間加工を前のように行う。これは管を最終寸
法に、即ち、外径が約半インチ、そして公称肉厚がほぼ
３０ミルとなるように圧下する。その後、拡散焼鈍を８
２５℃で５分間行う。
【００４２】この管は燃料棒用の長さ（即ち、約１４フ
ィート）に分断され、そして５７７℃で約２時間の間、
最終再結晶焼鈍を施される。代替的には、最終焼鈍を応
力除去焼鈍として約４８０℃〜５７７℃の任意の温度で
行い得る。最終焼鈍後の管は原子炉内でただちに使用す
ることができる。当業者には明らかなように、以上に列
記した工程に加えて様々な工程が行われる。例えば、管
圧下用圧延機によって生じた表面欠陥を除去するため
に、化学的エッチングが用いられる。更に、管の矯正
を、そのために設計した装置を用いてしばしば行う。加
えて、様々な非破壊試験、例えば、腐食試験と、表面の
割れ欠陥の超音波試験とを行う。以上はすべての工程を
列挙したものではなく、用い得るいくつかの工程を記載
したに過ぎない。
ィート）に分断され、そして５７７℃で約２時間の間、
最終再結晶焼鈍を施される。代替的には、最終焼鈍を応
力除去焼鈍として約４８０℃〜５７７℃の任意の温度で
行い得る。最終焼鈍後の管は原子炉内でただちに使用す
ることができる。当業者には明らかなように、以上に列
記した工程に加えて様々な工程が行われる。例えば、管
圧下用圧延機によって生じた表面欠陥を除去するため
に、化学的エッチングが用いられる。更に、管の矯正
を、そのために設計した装置を用いてしばしば行う。加
えて、様々な非破壊試験、例えば、腐食試験と、表面の
割れ欠陥の超音波試験とを行う。以上はすべての工程を
列挙したものではなく、用い得るいくつかの工程を記載
したに過ぎない。
【００４３】本発明の複合管を用いて核燃料要素を作成
するためには、先ず、閉塞体を被覆管の一端に固定し
て、開端が１つのみ残るようにする。次いで、その被覆
コンテナに核燃料物質を詰め、核燃料物質保持手段を空
洞に挿入し、被覆管内部を排気し、管内をヘリウムで加
圧し、閉塞体を被覆コンテナの開端に取り付け、そして
被覆コンテナの端を閉塞体に接合して、両者間の密封を
成すことにより、燃料要素を完成する。
するためには、先ず、閉塞体を被覆管の一端に固定し
て、開端が１つのみ残るようにする。次いで、その被覆
コンテナに核燃料物質を詰め、核燃料物質保持手段を空
洞に挿入し、被覆管内部を排気し、管内をヘリウムで加
圧し、閉塞体を被覆コンテナの開端に取り付け、そして
被覆コンテナの端を閉塞体に接合して、両者間の密封を
成すことにより、燃料要素を完成する。
【００４４】以上、本発明を明確に理解し得るように詳
述したが、もちろん本発明の要旨の範囲内で様々な変更
及び改変が可能である。例えば、３つ又は４つの冷間加
工パスを説明したが、それよりも多いか又は少ない冷間
加工パスを有している他の適当な方法を使用することも
できる。
述したが、もちろん本発明の要旨の範囲内で様々な変更
及び改変が可能である。例えば、３つ又は４つの冷間加
工パスを説明したが、それよりも多いか又は少ない冷間
加工パスを有している他の適当な方法を使用することも
できる。
【図１】ジルコニウムを含有している代表的な合金の相
図である。
図である。
【図２】基層と、障壁層と、内側ライナとを有している
本発明の核燃料要素の断面図である。
本発明の核燃料要素の断面図である。
【図３】本発明の好適な一実施例の工程系統図である。
【図４】本発明の第２の好適な実施例の工程系統図であ
る。
る。
１４ 核燃料要素（燃料棒） １７ 被覆管（コンテナ） ２１ 基層 ２２ ジルコニウム障壁 ２３ 内側ライナ １００ ジルカロイ基層管（中空ジルカロイ・ビレッ
ト） １０２ ジルコニウム障壁シース １０４ ジルカロイ内側ライナ・シース
ト） １０２ ジルコニウム障壁シース １０４ ジルカロイ内側ライナ・シース
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ２１Ｄ 1/00 ＧＤＢ (72)発明者 ジョセフ・サム・アーミホ アメリカ合衆国、ノース・カロライナ州、 ウィルミントン、ラジアン・ロード、1548 番 (72)発明者 セドリック・デイヴィッド・ウイリアムス アメリカ合衆国、ノース・カロライナ州、 ウィルミントン、シンウッド・ロード、 6414番 (72)発明者 ハーマン・ソロモン・ローゼンバウム アメリカ合衆国、カリフォルニア州、フレ モント、ケンシントン・ドライブ、917番
Claims (10)
- 【請求項１】 外側基層合金管と、ジルコニウム・シー
スと、内側ライナ合金シースとから、外側基層と、中間
ジルコニウム障壁層と、内側ライナとを有している被覆
管を製造する方法であって、前記外側基層合金管、前記
ジルコニウム・シース及び前記内側ライナ合金シースの
各々は、内周面と、外周面とを有しており、 （ａ） 前記内側ライナ合金シースの外周面を前記ジル
コニウム・シースの内周面に接合して、障壁及び内側ラ
イナ・シースを形成する工程と、 （ｂ） 前記障壁及び内側ライナ・シースの前記ジルコ
ニウム・シースの外周面を前記外側基層合金管の内周面
に接合して、前記被覆管を形成する工程であって、前記
外側基層合金管は、前記外側基層になり、前記ジルコニ
ウム・シースは、前記中間ジルコニウム障壁層になり、
前記内側ライナ合金シースは、前記内側ライナにとな
る、前記被覆管を形成する工程とを備えた被覆管を製造
する方法。 - 【請求項２】 工程（ａ）及び工程（ｂ）のうちの少な
くとも一方は、押し出し工程である請求項１に記載の方
法。 - 【請求項３】 工程（ａ）及び工程（ｂ）の両方が、押
し出し工程である請求項１に記載の方法。 - 【請求項４】 前記内側ライナ合金シースの外周面を前
記ジルコニウム・シースの内周面に接合する工程は、 前記内側ライナ合金シース及び前記ジルコニウム・シー
スの熱間静水圧圧縮成形を行う工程と、 前記内側ライナ合金シース及び前記ジルコニウム・シー
スを共に押し出す工程とを含んでいる請求項１に記載の
方法。 - 【請求項５】 前記障壁及び内側ライナ・シースを熱処
理する工程であって、これにより、いくらかの合金元素
が前記内側ライナ合金・シースから前記ジルコニウム・
シース内に拡散する、熱処理する工程を更に含んでいる
請求項１に記載の方法。 - 【請求項６】 複数の管圧下工程を更に含んでいる請求
項１に記載の方法。 - 【請求項７】 外側基層合金管と、ジルコニウム・シー
スと、内側ライナ合金シースとから、外側基層と、中間
ジルコニウム障壁層と、内側ライナとを有している被覆
管を製造する方法であって、前記外側基層合金管、前記
ジルコニウム・シース及び前記内側ライナ合金シースの
各々は、内周面と、外周面とを有しており、 （ａ） 前記ジルコニウム・シースの外周面を前記外側
基層合金管の内周面に接合して、基層管及び障壁シース
を形成する工程と、 （ｂ） 前記内側ライナ合金シースの外周面を前記基層
管及び障壁シースの前記ジルコニウム・シースの内周面
に接合して、前記被覆管を形成する工程であって、前記
外側基層合金管は、前記外側基層になり、前記ジルコニ
ウム・シースは、前記中間ジルコニウム障壁層になり、
前記内側ライナ合金シースは、前記内側ライナになる、
前記被覆管を形成する工程とを備えた被覆管を製造する
方法。 - 【請求項８】 工程（ａ）及び工程（ｂ）のうちの少な
くとも一方は、押し出し工程である請求項７に記載の方
法。 - 【請求項９】 前記ジルコニウム・シースの外周面を前
記外側基層合金管の内周面に接合する工程は、 前記外側基層合金管及び前記ジルコニウム・シースの熱
間静水圧圧縮成形を行う工程と、 前記外側基層合金管及び前記ジルコニウム・シースを共
に押し出す工程とを含んでいる請求項７に記載の方法。 - 【請求項１０】 前記基層管及び障壁シースを熱処理す
る工程であって、これにより、いくらかの合金元素が前
記外側基層合金管から前記ジルコニウム・シース内に拡
散する、熱処理する工程を更に含んでいる請求項７に記
載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/215,457 US5517540A (en) | 1993-07-14 | 1994-03-21 | Two-step process for bonding the elements of a three-layer cladding tube |
| US215457 | 2000-06-30 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0821887A true JPH0821887A (ja) | 1996-01-23 |
| JP3103004B2 JP3103004B2 (ja) | 2000-10-23 |
Family
ID=22803058
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07060173A Expired - Fee Related JP3103004B2 (ja) | 1994-03-21 | 1995-03-20 | 被覆管を製造する方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5517540A (ja) |
| JP (1) | JP3103004B2 (ja) |
| DE (1) | DE19509046A1 (ja) |
| SE (1) | SE510087C2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190063072A (ko) * | 2017-11-29 | 2019-06-07 | 국제희토류금속 주식회사 | 다중 구조 심레스 피복관의 제조방법 |
| KR20200064755A (ko) * | 2018-11-29 | 2020-06-08 | 국제희토류금속 주식회사 | 다중 구조 심레스 피복관의 내외면 표면 클리닝 및 응력 제거방법 |
| WO2021145474A1 (ko) * | 2020-01-14 | 2021-07-22 | 국제희토류금속 주식회사 | 다중 구조 심레스 피복관의 내외면 표면 클리닝 및 응력 제거방법 |
Families Citing this family (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5761263A (en) * | 1981-05-14 | 1998-06-02 | Hitachi, Ltd. | Nuclear fuel rod and method of manufacturing the same |
| US6036081A (en) * | 1997-12-24 | 2000-03-14 | Wyman Gordon | Fabrication of metallic articles using precursor sheets |
| US6780497B1 (en) * | 1999-08-05 | 2004-08-24 | Gore Enterprise Holdings, Inc. | Surface modified expanded polytetrafluoroethylene devices and methods of producing the same |
| US6691397B2 (en) * | 2001-10-16 | 2004-02-17 | Chakravarti Management, Llc | Method of manufacturing same for production of clad piping and tubing |
| RU2223561C2 (ru) * | 2002-01-21 | 2004-02-10 | Открытое акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов" | Способ изготовления трехслойных трубчатых тепловыделяющих элементов |
| US6880647B2 (en) * | 2003-05-12 | 2005-04-19 | Schlumberger Technology Corporation | Chassis for downhole drilling tool |
| US20050139581A1 (en) * | 2003-12-24 | 2005-06-30 | Yiping Hu | High-strength superalloy joining method for repairing turbine blades |
| US7922065B2 (en) * | 2004-08-02 | 2011-04-12 | Ati Properties, Inc. | Corrosion resistant fluid conducting parts, methods of making corrosion resistant fluid conducting parts and equipment and parts replacement methods utilizing corrosion resistant fluid conducting parts |
| US7560065B2 (en) * | 2004-10-08 | 2009-07-14 | Igor Troitski | Method and system for manufacturing of multi-component complex shape parts consisting of monolithic and powder materials working at different performance conditions |
| US7921590B2 (en) | 2006-02-23 | 2011-04-12 | Strum, Ruger & Company, Inc. | Composite firearm barrel reinforcement |
| RU2351028C2 (ru) * | 2006-10-27 | 2009-03-27 | Открытое акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов" | Способ изготовления трехслойных трубчатых тепловыделяющих элементов |
| UA98370C2 (ru) | 2007-12-26 | 2012-05-10 | Ториум Пауэр Инк. | Ядерный реактор (варианты), топливная сборка из зажигающе-воспроизводящих модулей для ядерного реактора (варианты) и топливный элемент топливной сборки |
| US8116423B2 (en) | 2007-12-26 | 2012-02-14 | Thorium Power, Inc. | Nuclear reactor (alternatives), fuel assembly of seed-blanket subassemblies for nuclear reactor (alternatives), and fuel element for fuel assembly |
| JP5755568B2 (ja) | 2008-12-25 | 2015-07-29 | トリウム・パワー、インクＴｈｏｒｉｕｍ Ｐｏｗｅｒ，Ｉｎｃ． | 軽水炉核燃料集合体および軽水炉 |
| US20110017807A1 (en) * | 2009-07-23 | 2011-01-27 | Chakravarti Management, Llc | Method for rolled seamless clad pipes |
| US20110017339A1 (en) * | 2009-07-23 | 2011-01-27 | Chakravarti Management, Llc | Method for rolled seamless clad pipes |
| US10170207B2 (en) | 2013-05-10 | 2019-01-01 | Thorium Power, Inc. | Fuel assembly |
| US10192644B2 (en) | 2010-05-11 | 2019-01-29 | Lightbridge Corporation | Fuel assembly |
| WO2011143172A1 (en) | 2010-05-11 | 2011-11-17 | Thorium Power, Inc. | Fuel assembly with metal fuel alloy kernel and method of manufacturing thereof |
| US10118259B1 (en) * | 2012-12-11 | 2018-11-06 | Ati Properties Llc | Corrosion resistant bimetallic tube manufactured by a two-step process |
| BR102013021664B1 (pt) * | 2013-08-23 | 2020-11-10 | Vallourec Soluções Tubulares Do Brasil S.A | processo para produção de tubo cladeado por trefilação e tubo cladeado |
| US11031145B2 (en) * | 2017-03-06 | 2021-06-08 | Westinghouse Electric Company Llc | Method of manufacturing a reinforced nuclear fuel cladding using an intermediate thermal deposition layer |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0425694A (ja) * | 1990-05-17 | 1992-01-29 | Kubota Corp | クラッドｔ字管の製造方法 |
| JPH0454491A (ja) * | 1990-06-25 | 1992-02-21 | Nippon Nuclear Fuel Dev Co Ltd | 核燃料要素 |
| JPH04136788A (ja) * | 1990-09-28 | 1992-05-11 | Nippon Nuclear Fuel Dev Co Ltd | 核燃料被覆管の製造方法 |
| JPH0618686A (ja) * | 1992-03-27 | 1994-01-28 | Siemens Power Corp | 核燃料のための被覆管 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0071193B1 (en) * | 1981-07-29 | 1988-06-01 | Hitachi, Ltd. | Process for producing zirconium-based alloy |
| JPS60165580A (ja) * | 1984-02-08 | 1985-08-28 | 株式会社日立製作所 | 原子炉燃料用被覆管の製造法 |
| JPH0625389B2 (ja) * | 1985-12-09 | 1994-04-06 | 株式会社日立製作所 | 高耐食低水素吸収性ジルコニウム基合金及びその製造法 |
| US4894203A (en) * | 1988-02-05 | 1990-01-16 | General Electric Company | Nuclear fuel element having oxidation resistant cladding |
| US4995548A (en) * | 1989-04-10 | 1991-02-26 | Teledyne Industries, Inc. | Preparation process for coextrusion billets with multiple metallic cylindrical layers |
| US5026516A (en) * | 1989-05-25 | 1991-06-25 | General Electric Company | Corrosion resistant cladding for nuclear fuel rods |
| US5076488A (en) * | 1989-09-19 | 1991-12-31 | Teledyne Industries, Inc. | Silicon grain refinement of zirconium |
| US5223478A (en) * | 1991-05-30 | 1993-06-29 | Westinghouse Electric Corp. | Hot isostatic processing of high current density high temperature conductors |
| JP2638351B2 (ja) * | 1991-09-20 | 1997-08-06 | 株式会社日立製作所 | 燃料集合体 |
| FR2686445B1 (fr) * | 1992-01-17 | 1994-04-08 | Framatome Sa | Crayon de combustible nucleaire et procede de fabrication de la gaine d'un tel crayon. |
| US5223206A (en) * | 1992-06-08 | 1993-06-29 | General Electric Company | Method for producing heat treated composite nuclear fuel containers |
-
1994
- 1994-03-21 US US08/215,457 patent/US5517540A/en not_active Expired - Fee Related
-
1995
- 1995-03-14 DE DE19509046A patent/DE19509046A1/de not_active Ceased
- 1995-03-20 SE SE9500967A patent/SE510087C2/sv not_active IP Right Cessation
- 1995-03-20 JP JP07060173A patent/JP3103004B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0425694A (ja) * | 1990-05-17 | 1992-01-29 | Kubota Corp | クラッドｔ字管の製造方法 |
| JPH0454491A (ja) * | 1990-06-25 | 1992-02-21 | Nippon Nuclear Fuel Dev Co Ltd | 核燃料要素 |
| JPH04136788A (ja) * | 1990-09-28 | 1992-05-11 | Nippon Nuclear Fuel Dev Co Ltd | 核燃料被覆管の製造方法 |
| JPH0618686A (ja) * | 1992-03-27 | 1994-01-28 | Siemens Power Corp | 核燃料のための被覆管 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190063072A (ko) * | 2017-11-29 | 2019-06-07 | 국제희토류금속 주식회사 | 다중 구조 심레스 피복관의 제조방법 |
| KR20200064755A (ko) * | 2018-11-29 | 2020-06-08 | 국제희토류금속 주식회사 | 다중 구조 심레스 피복관의 내외면 표면 클리닝 및 응력 제거방법 |
| WO2021145474A1 (ko) * | 2020-01-14 | 2021-07-22 | 국제희토류금속 주식회사 | 다중 구조 심레스 피복관의 내외면 표면 클리닝 및 응력 제거방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5517540A (en) | 1996-05-14 |
| JP3103004B2 (ja) | 2000-10-23 |
| SE9500967L (sv) | 1995-09-22 |
| DE19509046A1 (de) | 1995-09-28 |
| SE510087C2 (sv) | 1999-04-19 |
| SE9500967D0 (sv) | 1995-03-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3103004B2 (ja) | 被覆管を製造する方法 | |
| US5383228A (en) | Method for making fuel cladding having zirconium barrier layers and inner liners | |
| US5341407A (en) | Inner liners for fuel cladding having zirconium barriers layers | |
| JP3844256B2 (ja) | 亀裂成長抵抗性に優れたジルカロイ管の製造方法 | |
| JP2815551B2 (ja) | 被覆管を製造する方法 | |
| US4372817A (en) | Nuclear fuel element | |
| US5519748A (en) | Zircaloy tubing having high resistance to crack propagation | |
| US5620536A (en) | Manufacture of zirconium cladding tube with internal liner | |
| JP2846266B2 (ja) | 被覆管 | |
| JPH07287087A (ja) | 被覆管及び燃料要素 | |
| US5618356A (en) | Method of fabricating zircaloy tubing having high resistance to crack propagation | |
| US4573629A (en) | Method of production of cladding tube for nuclear fuel element | |
| US5285485A (en) | Composite nuclear fuel container and method for producing same | |
| US5475723A (en) | Nuclear fuel cladding with hydrogen absorbing inner liner | |
| JPH0843568A (ja) | ノジュラ腐食に耐える被覆及び被覆を製造する方法 | |
| US7100670B1 (en) | Method for fabricating uranium foils and uranium alloy foils | |
| EP0574194A1 (en) | Method for producing heat treated composite nuclear fuel containers | |
| Maldonado et al. | PWC‐11 Fabrication Methods for Optimum Strength for SP‐100 Applications | |
| JPH0821888A (ja) | 被覆管及びジルカロイ被覆管を製造する方法 | |
| JPS6036984A (ja) | 原子炉燃料被覆管及びその製造方法 | |
| Paprocki et al. | The Bonding of Molybdenum-and Niobium-clad Fuel Elements | |
| JPH05240978A (ja) | 燃料被覆管の製造方法 | |
| JPH04315093A (ja) | 核燃料被覆管の製造方法 | |
| JPH06186364A (ja) | 核燃料要素 | |
| JPH0542502B2 (ja) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19971021 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |