JPH11142562A - 燃料集合体 - Google Patents
燃料集合体Info
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- JPH11142562A JPH11142562A JP9305283A JP30528397A JPH11142562A JP H11142562 A JPH11142562 A JP H11142562A JP 9305283 A JP9305283 A JP 9305283A JP 30528397 A JP30528397 A JP 30528397A JP H11142562 A JPH11142562 A JP H11142562A
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- Japan
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- fuel
- channel box
- oxide film
- fuel assembly
- tie plate
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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
- 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
- Chemical Treatment Of Metals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】原子力プラント運転中には燃料集合体の燃料チ
ャンネルボックスと他の合金からなる部材との接触する
局所的な部位でガルバニック腐食が生じる可能性があ
る。燃料集合体を炉内で長期間使用するためには、この
局所的な部位での腐食を抑制することが必要となる。 【解決手段】燃料集合体の燃料チャンネルボックス表面
全体に厚さ０.７μｍ 以上の酸化被膜を付与することに
ある。
ャンネルボックスと他の合金からなる部材との接触する
局所的な部位でガルバニック腐食が生じる可能性があ
る。燃料集合体を炉内で長期間使用するためには、この
局所的な部位での腐食を抑制することが必要となる。 【解決手段】燃料集合体の燃料チャンネルボックス表面
全体に厚さ０.７μｍ 以上の酸化被膜を付与することに
ある。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は沸騰水型原子炉プラ
ントに用いられるジルコニウム基合金からなる燃料集合
体の燃料チャンネルボックスに関する。
ントに用いられるジルコニウム基合金からなる燃料集合
体の燃料チャンネルボックスに関する。
【０００２】
【従来の技術】沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）の燃料集合体
材料は、高温における力学的強度が十分であること、原
子炉の冷却水との反応が小さいこと、熱中性子吸収断面
積が小さいことなどの条件からジルコニウム金属に合金
元素Ｓｎ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｎｉなど微量添加されたジルコ
ニウム基合金が使用されている。それぞれの添加合金元
素Ｓｎ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｎｉは、耐食性，耐水素吸収性，
加工性，機械的特性の向上が主な目的である。ジルコニ
ウム基合金の化学成分は日本工業規格ＪＩＳＨ４７５１
で示されている。現在、主にジルカロイ−２，ジルカロ
イ−４が用いられている。
材料は、高温における力学的強度が十分であること、原
子炉の冷却水との反応が小さいこと、熱中性子吸収断面
積が小さいことなどの条件からジルコニウム金属に合金
元素Ｓｎ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｎｉなど微量添加されたジルコ
ニウム基合金が使用されている。それぞれの添加合金元
素Ｓｎ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｎｉは、耐食性，耐水素吸収性，
加工性，機械的特性の向上が主な目的である。ジルコニ
ウム基合金の化学成分は日本工業規格ＪＩＳＨ４７５１
で示されている。現在、主にジルカロイ−２，ジルカロ
イ−４が用いられている。
【０００３】燃料集合体の燃料チャンネルボックス１の
製造工程の概略（本発明の図１および図４を参照）を以
下に示す。燃料チャンネルボックス１は検査済みジルコ
ニウム基合金の板材をコの字にプレス成形した後、溶接
により角筒に製作される。溶接部分の検査後、熱処理に
より溶接部及び曲げ加工部の残留応力の除去を行う。燃
料チャンネルボックス１の上端部にクリップ１０を溶接
した後、表面を研磨，酸洗により燃料チャンネルボック
ス１内外面の表面の微小傷や汚れを除去した後、高温の
水蒸気中で表面を酸化させるオートクレーブ処理法によ
り燃料チャンネルボックス１全体を０.２〜０.５μｍ程
度のほぼ均一な薄い酸化被膜１１で覆う。その後、スペ
ーサ３部材を溶接し、製品検査を経て燃料チャンネルボ
ックス１製品となる。
製造工程の概略（本発明の図１および図４を参照）を以
下に示す。燃料チャンネルボックス１は検査済みジルコ
ニウム基合金の板材をコの字にプレス成形した後、溶接
により角筒に製作される。溶接部分の検査後、熱処理に
より溶接部及び曲げ加工部の残留応力の除去を行う。燃
料チャンネルボックス１の上端部にクリップ１０を溶接
した後、表面を研磨，酸洗により燃料チャンネルボック
ス１内外面の表面の微小傷や汚れを除去した後、高温の
水蒸気中で表面を酸化させるオートクレーブ処理法によ
り燃料チャンネルボックス１全体を０.２〜０.５μｍ程
度のほぼ均一な薄い酸化被膜１１で覆う。その後、スペ
ーサ３部材を溶接し、製品検査を経て燃料チャンネルボ
ックス１製品となる。
【０００４】そして燃料チャンネルボックス１内に、燃
料棒２，ウォーターロッド７，タイロッドを下部タイプ
レート６まで差し込み、治具で固定し取り付け、燃料棒
２の上部にスプリングを付けた後、上部タイプレート５
をはめ込んでネジ固定し、チャンネルファスナー９，ハ
ンドル８を取り付け燃料集合体となる。燃料集合体は、
炉内上部格子板から燃料支持金具に挿入する際、向きを
間違わないようにハンドル８方向やチャンネルファスナ
ー９方向が一定になる様な構造となっている。近年、Ｂ
ＷＲでは経済性を高めるため燃料の高燃焼度化が進めら
れてきている。それに伴い燃料集合体部材の燃料チャン
ネルボックス１についても燃料同様に使用年数の延長、
特に従来の１燃料サイクルから２燃料サイクルの使用が
検討されている。このためには、より耐食性を向上させ
ることが燃料の信頼性，健全性の向上に必要である。
料棒２，ウォーターロッド７，タイロッドを下部タイプ
レート６まで差し込み、治具で固定し取り付け、燃料棒
２の上部にスプリングを付けた後、上部タイプレート５
をはめ込んでネジ固定し、チャンネルファスナー９，ハ
ンドル８を取り付け燃料集合体となる。燃料集合体は、
炉内上部格子板から燃料支持金具に挿入する際、向きを
間違わないようにハンドル８方向やチャンネルファスナ
ー９方向が一定になる様な構造となっている。近年、Ｂ
ＷＲでは経済性を高めるため燃料の高燃焼度化が進めら
れてきている。それに伴い燃料集合体部材の燃料チャン
ネルボックス１についても燃料同様に使用年数の延長、
特に従来の１燃料サイクルから２燃料サイクルの使用が
検討されている。このためには、より耐食性を向上させ
ることが燃料の信頼性，健全性の向上に必要である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、オー
トクレーブ処理により形成した酸化被膜の表面が製造工
程段階で生じた微小な傷及び酸洗時の汚れなどの異物の
汚染チェックに対し効果があった。しかし、燃料集合体
は他の金属からなる部材、特に、上下タイプレート（Ｓ
ＵＳ），炉心上部格子板（ＳＵＳ）と接触する部分で
は、原子炉運転中に微小な傷が酸化被膜に形成されるこ
とは不可避であることから、従来の薄い酸化被膜ではガ
ルバニックカップリングを形成する必要性がある。しか
し、高燃焼度化や燃料チャンネルボックスのリユースで
は、さらに耐食性の向上が望まれ、そのためには、局所
的に生じるガルバニック腐食も抑制する必要がある。
トクレーブ処理により形成した酸化被膜の表面が製造工
程段階で生じた微小な傷及び酸洗時の汚れなどの異物の
汚染チェックに対し効果があった。しかし、燃料集合体
は他の金属からなる部材、特に、上下タイプレート（Ｓ
ＵＳ），炉心上部格子板（ＳＵＳ）と接触する部分で
は、原子炉運転中に微小な傷が酸化被膜に形成されるこ
とは不可避であることから、従来の薄い酸化被膜ではガ
ルバニックカップリングを形成する必要性がある。しか
し、高燃焼度化や燃料チャンネルボックスのリユースで
は、さらに耐食性の向上が望まれ、そのためには、局所
的に生じるガルバニック腐食も抑制する必要がある。
【０００６】ガルバニック腐食とは、異種金属が水中で
電気的に接触すると相対的に碑な金属の腐食が進行する
現象である。ステンレスに比べてジルコニウム基合金は
電気化学的に碑なため、ガルバニックカップリングが形
成されると腐食が進行する。ＢＷＲのように炉水がほぼ
純水に近い状態にあり電導度が低い場合は、水側の電気
抵抗が大きくなるためにガルバニック腐食の及ぶ範囲は
異種金属の接触点の比較的近傍となり数cmから数十cmの
領域となる。
電気的に接触すると相対的に碑な金属の腐食が進行する
現象である。ステンレスに比べてジルコニウム基合金は
電気化学的に碑なため、ガルバニックカップリングが形
成されると腐食が進行する。ＢＷＲのように炉水がほぼ
純水に近い状態にあり電導度が低い場合は、水側の電気
抵抗が大きくなるためにガルバニック腐食の及ぶ範囲は
異種金属の接触点の比較的近傍となり数cmから数十cmの
領域となる。
【０００７】本発明の目的は、燃料チャンネルボックス
１の局所的な部位での腐食の抑制を考慮した燃料集合
体、特に長期間炉内で使用できる燃料集合体を提供する
ことにある。
１の局所的な部位での腐食の抑制を考慮した燃料集合
体、特に長期間炉内で使用できる燃料集合体を提供する
ことにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】異種金属同士が接触する
部分では、燃料集合体の組立て時及び運転中に微小な傷
が被膜に形成されることは不可避である。この燃料集合
体の燃料チャンネルボックス１の局所的に生ずる部位で
のガルバニック腐食を防止するためには、異種金属同士
を電気的に絶縁すればよい。燃料チャンネルボックス１
のジルコニウム基合金の酸化被膜は、電気抵抗が大きい
ので予め十分な厚みの酸化被膜を付与することで上部タ
イプレート５，下部タイプレート６や炉心上部格子板な
ど他の部材と電気的に絶縁することが可能となる。電気
的に絶縁するためには約１０7Ω・cm2 以上の抵抗であ
ることが望まれ、ジルコニウム基合金の酸化被膜の比抵
抗は、４×１０9〜８×１０11Ω・cm 程度であるので、
０.４〜０.７μｍ以上の被膜厚さが必要となる。
部分では、燃料集合体の組立て時及び運転中に微小な傷
が被膜に形成されることは不可避である。この燃料集合
体の燃料チャンネルボックス１の局所的に生ずる部位で
のガルバニック腐食を防止するためには、異種金属同士
を電気的に絶縁すればよい。燃料チャンネルボックス１
のジルコニウム基合金の酸化被膜は、電気抵抗が大きい
ので予め十分な厚みの酸化被膜を付与することで上部タ
イプレート５，下部タイプレート６や炉心上部格子板な
ど他の部材と電気的に絶縁することが可能となる。電気
的に絶縁するためには約１０7Ω・cm2 以上の抵抗であ
ることが望まれ、ジルコニウム基合金の酸化被膜の比抵
抗は、４×１０9〜８×１０11Ω・cm 程度であるので、
０.４〜０.７μｍ以上の被膜厚さが必要となる。
【０００９】しかしながら、接触部位では、プラント運
転中に炉水の流動振動などにより酸化被膜に微小な欠陥
が不可避的に形成される。この微小欠陥は、０.５〜０.
６μｍ程度の深さになるものもあるため、付与する酸化
被膜厚さとしては、０.７μｍ以上が必要となる。
転中に炉水の流動振動などにより酸化被膜に微小な欠陥
が不可避的に形成される。この微小欠陥は、０.５〜０.
６μｍ程度の深さになるものもあるため、付与する酸化
被膜厚さとしては、０.７μｍ以上が必要となる。
【００１０】このように厚い酸化被膜の付与する領域
は、燃料チャンネルボックスの全面が最も確実で効果的
であるが、工業的な製造の行い易さ及び効果を考慮する
と、ガルバニックカップリングが形成される可能性のあ
る部位のみを特に厚い酸化被膜を付与するのみでよい。
は、燃料チャンネルボックスの全面が最も確実で効果的
であるが、工業的な製造の行い易さ及び効果を考慮する
と、ガルバニックカップリングが形成される可能性のあ
る部位のみを特に厚い酸化被膜を付与するのみでよい。
【００１１】燃料チャンネルボックス１全面に酸化被膜
を付与するには、高温の水蒸気，高温の酸素，高温の空
気等で酸化する方法で適用できる。この場合、０.７μ
ｍ 以上の酸化被膜を形成するためには少なくとも３５
０℃以上の温度で５時間以上処理する必要がある。ま
た、電解質溶液中に燃料チャンネルボックス１を浸漬
し、外部電源１８の正極を燃料チャンネルボックス１に
接続し、電解質溶液に対して安定な電極材を負極として
浸漬し、電位を印加することで酸化被膜を形成する、い
わゆる陽極酸化法を適用できる。陽極酸化法は、室温で
短時間で酸化被膜形成ができるメリットがある。燃料チ
ャンネルボックス１の上部又は下部にのみ酸化被膜を形
成する場合は、その部位のみを電解質溶液に浸漬して陽
極酸化を実施することで、局所的に厚い酸化被膜を形成
できる。
を付与するには、高温の水蒸気，高温の酸素，高温の空
気等で酸化する方法で適用できる。この場合、０.７μ
ｍ 以上の酸化被膜を形成するためには少なくとも３５
０℃以上の温度で５時間以上処理する必要がある。ま
た、電解質溶液中に燃料チャンネルボックス１を浸漬
し、外部電源１８の正極を燃料チャンネルボックス１に
接続し、電解質溶液に対して安定な電極材を負極として
浸漬し、電位を印加することで酸化被膜を形成する、い
わゆる陽極酸化法を適用できる。陽極酸化法は、室温で
短時間で酸化被膜形成ができるメリットがある。燃料チ
ャンネルボックス１の上部又は下部にのみ酸化被膜を形
成する場合は、その部位のみを電解質溶液に浸漬して陽
極酸化を実施することで、局所的に厚い酸化被膜を形成
できる。
【００１２】即ち、原子炉運転中にはジルコニウム基合
金製の燃料チャンネルボックス１は、炉水によって腐食
される。また、ステンレス製のタイプレートとジルコニ
ウム基合金製の燃料チャンネルボックス１部材のように
異種金属が接触している部位には両者間にガルバニック
カップリングが形成され腐食がより進み易くなることが
懸念される。
金製の燃料チャンネルボックス１は、炉水によって腐食
される。また、ステンレス製のタイプレートとジルコニ
ウム基合金製の燃料チャンネルボックス１部材のように
異種金属が接触している部位には両者間にガルバニック
カップリングが形成され腐食がより進み易くなることが
懸念される。
【００１３】本発明では、燃料集合体の燃料チャンネル
ボックス１の全面或いは上部タイプレート５，下部タイ
プレート６，炉心上部格子板などと接触する領域に形成
した厚い酸化被膜は、電気絶縁材として作用するため、
ガルバニックカップリングの形成を防止することがで
き、腐食を低減できる。一般的にジルコニウム基合金の
酸化被膜の比抵抗は、４×１０9〜８×１０11Ω・cm 程
度であり、０.７μｍ 以上の酸化被膜では、電気抵抗が
１０7Ω・cm2以上であり、ステンレスなどの他の合金か
らなる部材と電気的に絶縁することが可能である。
ボックス１の全面或いは上部タイプレート５，下部タイ
プレート６，炉心上部格子板などと接触する領域に形成
した厚い酸化被膜は、電気絶縁材として作用するため、
ガルバニックカップリングの形成を防止することがで
き、腐食を低減できる。一般的にジルコニウム基合金の
酸化被膜の比抵抗は、４×１０9〜８×１０11Ω・cm 程
度であり、０.７μｍ 以上の酸化被膜では、電気抵抗が
１０7Ω・cm2以上であり、ステンレスなどの他の合金か
らなる部材と電気的に絶縁することが可能である。
【００１４】ガルバニックカップリングが形成される可
能性のある部位としては、燃料チャンネルボックス１と
上部タイプレート５及び炉心格子板に接触するところで
あり、燃料チャンネルボックス１の上端部１３から７０
cm以内である。
能性のある部位としては、燃料チャンネルボックス１と
上部タイプレート５及び炉心格子板に接触するところで
あり、燃料チャンネルボックス１の上端部１３から７０
cm以内である。
【００１５】一方、下部タイプレート６との接触する位
置は、燃料チャンネルボックス１の下端部１４から５０
cm以内である。また、燃料チャンネルボックス１上部の
クリップ１０及びチャンネルファスナー９との接触部位
も酸化被膜を付与することでガルバニックカップリング
の形成を防止することができる。
置は、燃料チャンネルボックス１の下端部１４から５０
cm以内である。また、燃料チャンネルボックス１上部の
クリップ１０及びチャンネルファスナー９との接触部位
も酸化被膜を付与することでガルバニックカップリング
の形成を防止することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】（実施例）以下、本発明を実施例
により説明する。図１に本発明の一実施例を示す燃料集
合体の縦断面図を、図２に燃料集合体の横断面図を示
す。燃料集合体は、多数の燃料棒２，燃料棒２の上端部
を保持する上部タイプレート５，燃料棒２の間に配置す
るウォータロッド７，燃料棒２の間隔を適切に保持する
７ケのスペーサ３，燃料棒２の下端部を保持する下部タ
イプレート６，それらを収納する角筒形の全面に０.７
μｍ 以上の厚い酸化被膜４を付与した燃料チャンネル
ボックス１，チャンネルファスナー９，固定治具などか
ら構成されている。
により説明する。図１に本発明の一実施例を示す燃料集
合体の縦断面図を、図２に燃料集合体の横断面図を示
す。燃料集合体は、多数の燃料棒２，燃料棒２の上端部
を保持する上部タイプレート５，燃料棒２の間に配置す
るウォータロッド７，燃料棒２の間隔を適切に保持する
７ケのスペーサ３，燃料棒２の下端部を保持する下部タ
イプレート６，それらを収納する角筒形の全面に０.７
μｍ 以上の厚い酸化被膜４を付与した燃料チャンネル
ボックス１，チャンネルファスナー９，固定治具などか
ら構成されている。
【００１７】燃料棒２及びウォータロッド７は、板材を
コの字型に成形プレスし、溶接で角筒に製作された燃料
チャンネルボックス１内に９×９の配列で組み立てられ
る。原子炉の高温高圧の炉水は、燃料チャンネルボック
ス１内の下部タイプレート６から上部タイプレート５へ
と循環されている。本発明では燃料チャンネルボックス
１の全体に酸化被膜を３５０℃以上の高温水蒸気又は高
温酸素又は高温空気又は陽極酸化によって０.７μｍ 以
上の厚さに形成しており、これによりガルバニック腐食
を抑制している。
コの字型に成形プレスし、溶接で角筒に製作された燃料
チャンネルボックス１内に９×９の配列で組み立てられ
る。原子炉の高温高圧の炉水は、燃料チャンネルボック
ス１内の下部タイプレート６から上部タイプレート５へ
と循環されている。本発明では燃料チャンネルボックス
１の全体に酸化被膜を３５０℃以上の高温水蒸気又は高
温酸素又は高温空気又は陽極酸化によって０.７μｍ 以
上の厚さに形成しており、これによりガルバニック腐食
を抑制している。
【００１８】図３は本発明の一実施形態による燃料集合
体の燃料チャンネルボックス１を示す。ジルコニウム基
合金の板材をコの字にプレス成形し溶接により角筒形に
製造後、熱処理により溶接部及び曲げ加工部の残留応力
の除去を行った後、表面を研磨，酸洗により燃料チャン
ネルボックス１内外面の表面微小傷や汚れを除去した
後、３５０℃以上の高温水蒸気又は高温酸素又は高温空
気中又は陽極酸化によって全面を酸化させ、燃料チャン
ネルボックス１全体を厚さ０.７μｍ 以上の酸化被膜４
を付与した場合のものである。また、陽極酸化処理によ
って酸化被膜厚さが不均一で且つその最大厚さが０.７
μｍ以上の酸化被膜を付与した場合のものである。
体の燃料チャンネルボックス１を示す。ジルコニウム基
合金の板材をコの字にプレス成形し溶接により角筒形に
製造後、熱処理により溶接部及び曲げ加工部の残留応力
の除去を行った後、表面を研磨，酸洗により燃料チャン
ネルボックス１内外面の表面微小傷や汚れを除去した
後、３５０℃以上の高温水蒸気又は高温酸素又は高温空
気中又は陽極酸化によって全面を酸化させ、燃料チャン
ネルボックス１全体を厚さ０.７μｍ 以上の酸化被膜４
を付与した場合のものである。また、陽極酸化処理によ
って酸化被膜厚さが不均一で且つその最大厚さが０.７
μｍ以上の酸化被膜を付与した場合のものである。
【００１９】図４は本発明の一実施形態による燃料チャ
ンネルボックス１の上端部１３から７０cm以内の全面に
厚さ０.７μｍ 以上の酸化被膜４ａを付与した場合のも
のである。従来のオートクレーブ処理により燃料チャン
ネルボックスの全面に０.３μｍ〜０.５μｍ 程度の酸
化被膜１１を形成した後に、陽極酸化によってさらに上
部のみを厚さ０.７μｍ 以上の酸化被膜４ａを形成付与
した場合のものである。これによりチャンネルファスナ
ー９，上部タイプレート５，炉内構造物の上部子板など
の異種金属との接触する部位を電気的に絶縁している。
ンネルボックス１の上端部１３から７０cm以内の全面に
厚さ０.７μｍ 以上の酸化被膜４ａを付与した場合のも
のである。従来のオートクレーブ処理により燃料チャン
ネルボックスの全面に０.３μｍ〜０.５μｍ 程度の酸
化被膜１１を形成した後に、陽極酸化によってさらに上
部のみを厚さ０.７μｍ 以上の酸化被膜４ａを形成付与
した場合のものである。これによりチャンネルファスナ
ー９，上部タイプレート５，炉内構造物の上部子板など
の異種金属との接触する部位を電気的に絶縁している。
【００２０】図５は本発明の一実施形態による燃料集合
体の燃料チャンネルボックス１を示す。図４と同様、従
来法で酸化被膜１１を付与された燃料チャンネルボック
ス１において、下端部１４から５０cm以内の内外面に陽
極酸化によってさらに厚さ０.７μｍ 以上の酸化被膜４
ａを形成付与した場合のものである。これにより下部タ
イプレート６と燃料チャンネルボックス１の異種金属と
の接触する部位のガルバニック腐食を抑制している。
体の燃料チャンネルボックス１を示す。図４と同様、従
来法で酸化被膜１１を付与された燃料チャンネルボック
ス１において、下端部１４から５０cm以内の内外面に陽
極酸化によってさらに厚さ０.７μｍ 以上の酸化被膜４
ａを形成付与した場合のものである。これにより下部タ
イプレート６と燃料チャンネルボックス１の異種金属と
の接触する部位のガルバニック腐食を抑制している。
【００２１】図６は燃料集合体の燃料チャンネルボック
ス１の上端部１３から７０cm以内の全面及び下端部から
５０cm以内の内外面に厚さ０.７μｍ 以上の酸化被膜４
ａを形成付与した場合の一実施形態を示す。
ス１の上端部１３から７０cm以内の全面及び下端部から
５０cm以内の内外面に厚さ０.７μｍ 以上の酸化被膜４
ａを形成付与した場合の一実施形態を示す。
【００２２】図７は本発明の一実施形態による燃料集合
体の燃料チャンネルボックス１を示す。ジルコニウム基
合金の板材をコの字にプレス成形し溶接により角筒に製
造後、熱処理により溶接部及び曲げ加工部の残留応力の
除去を行った後、表面を研磨，酸洗により燃料チャンネ
ルボックス１内外面の表面微小傷や汚れを除去して金属
表面１２とする。金属表面のままで陽極酸化処理によっ
て燃料チャンネルボックスの上端部１３から７０cm以内
の全面に厚さ０.７μｍ 以上の酸化被膜４ｂを付与して
異種金属との接触する部位を電気的に絶縁しガルバニッ
ク腐食を抑制した場合のものである。
体の燃料チャンネルボックス１を示す。ジルコニウム基
合金の板材をコの字にプレス成形し溶接により角筒に製
造後、熱処理により溶接部及び曲げ加工部の残留応力の
除去を行った後、表面を研磨，酸洗により燃料チャンネ
ルボックス１内外面の表面微小傷や汚れを除去して金属
表面１２とする。金属表面のままで陽極酸化処理によっ
て燃料チャンネルボックスの上端部１３から７０cm以内
の全面に厚さ０.７μｍ 以上の酸化被膜４ｂを付与して
異種金属との接触する部位を電気的に絶縁しガルバニッ
ク腐食を抑制した場合のものである。
【００２３】図８は本発明の一実施形態による燃料集合
体の燃料チャンネルボックス１を示す。図７と同様、金
属表面１２のままの燃料チャンネルボックス１で下端部
１４から５０cm以内の内外面に陽極酸化によって、厚さ
０.７μｍ 以上の酸化被膜４ｂを形成付与して異種金属
との接触する部位を電気的に絶縁した場合のものであ
る。
体の燃料チャンネルボックス１を示す。図７と同様、金
属表面１２のままの燃料チャンネルボックス１で下端部
１４から５０cm以内の内外面に陽極酸化によって、厚さ
０.７μｍ 以上の酸化被膜４ｂを形成付与して異種金属
との接触する部位を電気的に絶縁した場合のものであ
る。
【００２４】図９は本発明の一実施形態による金属表面
１２のままの燃料集合体の燃料チャンネルボックスの上
端部１３から７０cm以内の全面及び下端部１４から５０
cm以内の内外面に厚さ０.７μｍ 以上の酸化被膜４ｂを
形成付与した場合の一実施形態を示す。いずれも異種金
属との接触する部位を酸化被膜の形成付与により電気的
に絶縁できる。
１２のままの燃料集合体の燃料チャンネルボックスの上
端部１３から７０cm以内の全面及び下端部１４から５０
cm以内の内外面に厚さ０.７μｍ 以上の酸化被膜４ｂを
形成付与した場合の一実施形態を示す。いずれも異種金
属との接触する部位を酸化被膜の形成付与により電気的
に絶縁できる。
【００２５】図１０は本発明の一実施形態による燃料集
合体の燃料チャンネルボックス１の縦断面図を示す。酸
化被膜の形成を３５０℃以上の高温水蒸気又は高温酸素
又は高温空気又は陽極酸化によって燃料チャンネルボッ
クス１に厚さ０.７μｍ 以上の酸化被膜４を一様に付与
した場合のものである。
合体の燃料チャンネルボックス１の縦断面図を示す。酸
化被膜の形成を３５０℃以上の高温水蒸気又は高温酸素
又は高温空気又は陽極酸化によって燃料チャンネルボッ
クス１に厚さ０.７μｍ 以上の酸化被膜４を一様に付与
した場合のものである。
【００２６】図１１は本発明の一実施形態による燃料集
合体の燃料チャンネルボックス１の縦断面図を示す。酸
化被膜４ａの形成を陽極酸化によって燃料チャンネルボ
ックス１の内外面に酸化被膜厚さが不均一で且つその最
大厚さが０.７μｍ 以上の酸化被膜４ａを付与した場合
のものである。
合体の燃料チャンネルボックス１の縦断面図を示す。酸
化被膜４ａの形成を陽極酸化によって燃料チャンネルボ
ックス１の内外面に酸化被膜厚さが不均一で且つその最
大厚さが０.７μｍ 以上の酸化被膜４ａを付与した場合
のものである。
【００２７】図１２は本発明の一実施形態による燃料集
合体の燃料チャンネルボックス１の縦断面図を示す。酸
化被膜の形成を陽極酸化によって燃料チャンネルボック
ス１の下端部１４から５０cm以内の内面のみに酸化被膜
厚さが不均一で且つその最大厚さが０.７μｍ 以上の酸
化被膜４ａを付与した場合のものである。この内面のみ
の酸化被膜４ａでも燃料チャンネルボックス１と下部タ
イプレート６との異種金属同士の接触を防止することが
できる。
合体の燃料チャンネルボックス１の縦断面図を示す。酸
化被膜の形成を陽極酸化によって燃料チャンネルボック
ス１の下端部１４から５０cm以内の内面のみに酸化被膜
厚さが不均一で且つその最大厚さが０.７μｍ 以上の酸
化被膜４ａを付与した場合のものである。この内面のみ
の酸化被膜４ａでも燃料チャンネルボックス１と下部タ
イプレート６との異種金属同士の接触を防止することが
できる。
【００２８】図１３は本発明による酸化被膜の形成を陽
極酸化法により実施したジルコニウム基合金の試験片を
腐食試験した結果を示す。未処理材は受け入れのままで
金属表面を呈している。一方、陽極酸化Ａ処理材は電解
液を水酸化カリウムとし約０.７μｍ の陽極酸化被膜を
形成させた場合、陽極酸化Ｂ処理材は電解液をホウ酸ア
ンモニウムとして約０.７μｍ の陽極酸化被膜を形成さ
せた試験片である。この３種類の試験片を同時に５３０
℃水蒸気中で腐食試験した結果、いずれも、陽極酸化
Ａ，Ｂ被膜を形成した方が金属表面のままの未処理材よ
り腐食量は少なく耐食性が良いことが分かる。
極酸化法により実施したジルコニウム基合金の試験片を
腐食試験した結果を示す。未処理材は受け入れのままで
金属表面を呈している。一方、陽極酸化Ａ処理材は電解
液を水酸化カリウムとし約０.７μｍ の陽極酸化被膜を
形成させた場合、陽極酸化Ｂ処理材は電解液をホウ酸ア
ンモニウムとして約０.７μｍ の陽極酸化被膜を形成さ
せた試験片である。この３種類の試験片を同時に５３０
℃水蒸気中で腐食試験した結果、いずれも、陽極酸化
Ａ，Ｂ被膜を形成した方が金属表面のままの未処理材よ
り腐食量は少なく耐食性が良いことが分かる。
【００２９】図１４は本発明の一実施形態による沸騰水
型原子炉用燃料集合体の燃料チャンネルボックス１を陽
極酸化法により酸化被膜を形成する装置の設備を示す。
本発明の燃料集合体の燃料チャンネルボックス１は電解
液を満たした電解槽１６内に浸漬し、燃料チャンネルボ
ックスを正極に、電解液と化学反応を起こさない導電性
の材料、例えば白金，金，ステンレスなどを負極に接続
し、電源１８により電流，電圧を印加することで酸化被
膜を形成するものである。この時、厚い被膜を形成した
い部位を電解液に浸漬する、或いは形成したい部位に負
極の位置を調整することで局所的に行うことができる。
また、本装置は制御パネル１７を備えており温度モニタ
２２，電解液モニタ２３にて電解液の温度，電導度，ｐ
Ｈを監視し、それをもとに設定条件内に制御できるよう
電解液注入系１９，電解液の冷却装置２１，電解液中の
浮遊物除去及び循環のための浄化系２０から構成され、
長時間の陽極酸化処理を可能とするものである。
型原子炉用燃料集合体の燃料チャンネルボックス１を陽
極酸化法により酸化被膜を形成する装置の設備を示す。
本発明の燃料集合体の燃料チャンネルボックス１は電解
液を満たした電解槽１６内に浸漬し、燃料チャンネルボ
ックスを正極に、電解液と化学反応を起こさない導電性
の材料、例えば白金，金，ステンレスなどを負極に接続
し、電源１８により電流，電圧を印加することで酸化被
膜を形成するものである。この時、厚い被膜を形成した
い部位を電解液に浸漬する、或いは形成したい部位に負
極の位置を調整することで局所的に行うことができる。
また、本装置は制御パネル１７を備えており温度モニタ
２２，電解液モニタ２３にて電解液の温度，電導度，ｐ
Ｈを監視し、それをもとに設定条件内に制御できるよう
電解液注入系１９，電解液の冷却装置２１，電解液中の
浮遊物除去及び循環のための浄化系２０から構成され、
長時間の陽極酸化処理を可能とするものである。
【００３０】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、燃料チ
ャンネルボックスの局所的な部位の腐食を緩和すること
ができるので燃料集合体の炉内での長時間の使用が可能
となる。特に、燃料のさらなる高燃焼度化や長期サイク
ル運転への対応が可能となりプラントの経済性向上にも
効果がある。
ャンネルボックスの局所的な部位の腐食を緩和すること
ができるので燃料集合体の炉内での長時間の使用が可能
となる。特に、燃料のさらなる高燃焼度化や長期サイク
ル運転への対応が可能となりプラントの経済性向上にも
効果がある。
【図１】本発明を適用した燃料集合体の一実施例の縦断
面を示す側断面図。
面を示す側断面図。
【図２】本発明を適用した燃料集合体の一実施例の横断
面を示す断面図。
面を示す断面図。
【図３】本発明で製造した燃料集合体の燃料チャンネル
ボックスの一実施例を示す斜視図。
ボックスの一実施例を示す斜視図。
【図４】本発明で製造した燃料チャンネルボックスの上
部に酸化被膜を付与させた一実施例を示す斜視図。
部に酸化被膜を付与させた一実施例を示す斜視図。
【図５】本発明で製造した燃料チャンネルボックスの下
部に酸化被膜を付与させた一実施例を示す斜視図。
部に酸化被膜を付与させた一実施例を示す斜視図。
【図６】本発明で製造した燃料チャンネルボックスの上
部及び下部に酸化被膜を付与させた一実施例を示す斜視
図。
部及び下部に酸化被膜を付与させた一実施例を示す斜視
図。
【図７】本発明で製造した燃料チャンネルボックスの上
部に酸化被膜を付与させた一実施例を示す斜視図。
部に酸化被膜を付与させた一実施例を示す斜視図。
【図８】本発明で製造した燃料チャンネルボックスの下
部に酸化被膜を付与させた一実施例を示す斜視図。
部に酸化被膜を付与させた一実施例を示す斜視図。
【図９】本発明で製造した燃料チャンネルボックスの上
部及び下部に酸化被膜を付与させた一実施例を示す斜視
図。
部及び下部に酸化被膜を付与させた一実施例を示す斜視
図。
【図１０】本発明で製造した燃料チャンネルボックスの
全面に均一な酸化被膜を付与させた一実施例の縦断面を
示す側断面図。
全面に均一な酸化被膜を付与させた一実施例の縦断面を
示す側断面図。
【図１１】本発明で製造した燃料チャンネルボックスの
上部に不均一な酸化被膜を付与させた一実施例の縦断面
を示す側断面図。
上部に不均一な酸化被膜を付与させた一実施例の縦断面
を示す側断面図。
【図１２】本発明で製造した燃料チャンネルボックスの
下部付近の一実施例の縦断面を示す側断面図。
下部付近の一実施例の縦断面を示す側断面図。
【図１３】未処理材と陽極酸化処理材の腐食試験結果を
示す特性図。
示す特性図。
【図１４】本発明を適用する一実施例の陽極酸化被膜形
成装置を示す構成図。
成装置を示す構成図。
１…燃料チャンネルボックス、２…燃料棒、３…スペー
サ、４，４ａ，１１…酸化被膜、４ｂ…陽極酸化により
形成させた酸化被膜、５…上部タイプレート、６…下部
タイプレート、７…ウォータロッド、８…ハンドル、９
…チャンネルファスナー、１０…クリップ、１２…金属
表面、１３…上端部、１４…下端部、１５…制御用信号
線、１６…電解槽、１７…制御パネル、１８…電源、１
９…電解液注入系、２０…電解液循環及び浄化系、２１
…冷却装置、２２…温度モニタ、２３…電解液水質モニ
タ。
サ、４，４ａ，１１…酸化被膜、４ｂ…陽極酸化により
形成させた酸化被膜、５…上部タイプレート、６…下部
タイプレート、７…ウォータロッド、８…ハンドル、９
…チャンネルファスナー、１０…クリップ、１２…金属
表面、１３…上端部、１４…下端部、１５…制御用信号
線、１６…電解槽、１７…制御パネル、１８…電源、１
９…電解液注入系、２０…電解液循環及び浄化系、２１
…冷却装置、２２…温度モニタ、２３…電解液水質モニ
タ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西野 由高 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株 式会社日立製作所電力・電機開発本部内 (72)発明者 安田 隆芳 茨城県日立市幸町三丁目２番２号 日立ニ ュークリアエンジニアリング株式会社内
Claims (7)
- 【請求項１】複数個の核燃料ペレットを両端の端栓溶接
したジルコニウム基合金の燃料被覆管に装填した燃料棒
と、前記燃料棒の下端部及び上端部を保持する上部タイ
プレート及び下部タイプレートと、前記燃料棒の間に配
置されたウォータロッドと、前記燃料棒の間隔を適切に
保持するスペーサとを収納する角筒形の燃料チャンネル
ボックスを備える沸騰水型原子炉用の燃料集合体に於い
て、前記燃料集合体の燃料チャンネルボックス表面全体
に厚さ０.７μｍ 以上の酸化被膜を付与することを特徴
とする燃料集合体。 - 【請求項２】複数個の核燃料ペレットを両端の端栓溶接
したジルコニウム基合金の燃料被覆管に装填した燃料棒
と、前記燃料棒の下端部及び上端部を保持する上部タイ
プレート及び下部タイプレートと、前記燃料棒の間に配
置されたウォータロッドと、前記燃料棒の間隔を適切に
保持するスペーサとを収納する角筒形の燃料チャンネル
ボックスを備える沸騰水型原子炉用の燃料集合体に於い
て、前記燃料集合体の燃料チャンネルボックス表面に酸
化被膜厚さが不均一で且つその最大厚さが0.7μｍ以上
の酸化被膜を付与することを特徴とする燃料集合体。 - 【請求項３】複数個の核燃料ペレットを両端の端栓溶接
したジルコニウム基合金の燃料被覆管に装填した燃料棒
と、前記燃料棒の下端部及び上端部を保持する上部タイ
プレート及び下部タイプレートと、前記燃料棒の間に配
置されたウォータロッドと、前記燃料棒の間隔を適切に
保持するペーサとを収納する角筒形の燃料チャンネルボ
ックスとを備える沸騰水型原子炉用の燃料集合体に於い
て、前記燃料集合体の燃料チャンネルボックスの上端部
から７０cm以内の全面に厚さ０.７μｍ 以上の酸化被膜
を付与することを特徴とする燃料集合体。 - 【請求項４】複数個の核燃料ペレットを両端の端栓溶接
したジルコニウム基合金の燃料被覆管に装填した燃料棒
と、前記燃料棒の下端部及び上端部を保持する上部タイ
プレート及び下部タイプレートと、前記燃料棒の間に配
置されたウォータロッドと、前記燃料棒の間隔を適切に
保持するスペーサとを収納する角筒形の燃料チャンネル
ボックスを備える沸騰水型原子炉用の燃料集合体に於い
て、前記燃料集合体の燃料チャンネルボックスの下端部
から５０cm以内の内外面に厚さ０.７μｍ 以上の酸化被
膜を付与することを特徴とする燃料集合体。 - 【請求項５】複数個の核燃料ペレットを両端の端栓溶接
したジルコニウム基合金の燃料被覆管に装填した燃料棒
と、前記燃料棒の下端部及び上端部を保持する上部タイ
プレート及び下部タイプレートと、前記燃料棒の間に配
置されたウォータロッドと、前記燃料棒の間隔を適切に
保持するスペーサとを収納する角筒形の燃料チャンネル
ボックスを備える沸騰水型原子炉用の燃料集合体に於い
て、前記燃料集合体の燃料チャンネルボックスの下端部
から７０cm以内の全面及び下端部から５０cm以内の内外
面に厚さ０.７μｍ 以上の酸化被膜を付与することを特
徴とする燃料集合体。 - 【請求項６】請求項１に於いて、酸化被膜を３５０℃以
上の高温水蒸気，高温酸素，高温空気又は陽極酸化によ
って形成することを特徴とする燃料集合体。 - 【請求項７】請求項２ないし５に於いて、酸化被膜を陽
極酸化によって形成することを特徴とする燃料集合体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9305283A JPH11142562A (ja) | 1997-11-07 | 1997-11-07 | 燃料集合体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9305283A JPH11142562A (ja) | 1997-11-07 | 1997-11-07 | 燃料集合体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11142562A true JPH11142562A (ja) | 1999-05-28 |
Family
ID=17943242
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9305283A Pending JPH11142562A (ja) | 1997-11-07 | 1997-11-07 | 燃料集合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11142562A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005207423A (ja) * | 2004-01-21 | 2005-08-04 | General Electric Co <Ge> | ガスタービンエンジンを組立てるための方法及び装置 |
| JP2006234476A (ja) * | 2005-02-23 | 2006-09-07 | Toshiba Corp | 沸騰水型原子炉用燃料集合体および沸騰水型原子炉用チャンネルボックス |
| JP2012524256A (ja) * | 2009-05-04 | 2012-10-11 | ポステック アカデミー−インダストリー ファンデーション | ジルコニウムを含む核燃料棒のクラッディング表面の微細凹凸形成方法 |
| KR101539344B1 (ko) * | 2014-08-06 | 2015-07-28 | 한국원자력연구원 | 금속핵연료심 및 피복관 사이에 형성된 금속 차단층을 포함하는 핵연료봉 및 이의 제조방법 |
-
1997
- 1997-11-07 JP JP9305283A patent/JPH11142562A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005207423A (ja) * | 2004-01-21 | 2005-08-04 | General Electric Co <Ge> | ガスタービンエンジンを組立てるための方法及び装置 |
| JP2006234476A (ja) * | 2005-02-23 | 2006-09-07 | Toshiba Corp | 沸騰水型原子炉用燃料集合体および沸騰水型原子炉用チャンネルボックス |
| JP2012524256A (ja) * | 2009-05-04 | 2012-10-11 | ポステック アカデミー−インダストリー ファンデーション | ジルコニウムを含む核燃料棒のクラッディング表面の微細凹凸形成方法 |
| KR101539344B1 (ko) * | 2014-08-06 | 2015-07-28 | 한국원자력연구원 | 금속핵연료심 및 피복관 사이에 형성된 금속 차단층을 포함하는 핵연료봉 및 이의 제조방법 |
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