JPH11166995A - 核燃料用部材の製造方法 - Google Patents
核燃料用部材の製造方法Info
- Publication number
- JPH11166995A JPH11166995A JP9333893A JP33389397A JPH11166995A JP H11166995 A JPH11166995 A JP H11166995A JP 9333893 A JP9333893 A JP 9333893A JP 33389397 A JP33389397 A JP 33389397A JP H11166995 A JPH11166995 A JP H11166995A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nuclear fuel
- welding
- hardening
- welded portion
- welded
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- 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
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】核燃料用部材について溶接部の耐食性を向上さ
せ、安全性に優れ、長期間使用可能な核燃料部材の製造
方法を提供する。 【解決手段】ジルコニウム合金製で、かつ溶接部を有す
る核燃料用部材を製造する方法において、前記核燃料用
部材の溶接後に、その溶接部を含む周辺または溶接部を
含む部材全体に、β焼き入れまたはα＋β焼き入れを施
すようにした。
せ、安全性に優れ、長期間使用可能な核燃料部材の製造
方法を提供する。 【解決手段】ジルコニウム合金製で、かつ溶接部を有す
る核燃料用部材を製造する方法において、前記核燃料用
部材の溶接後に、その溶接部を含む周辺または溶接部を
含む部材全体に、β焼き入れまたはα＋β焼き入れを施
すようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は燃料用部材の製造方
法に係わり、特にジルコニウム合金製核燃料用部材で、
溶接部を備えている燃料用部材の製造方法に関するもの
である。
法に係わり、特にジルコニウム合金製核燃料用部材で、
溶接部を備えている燃料用部材の製造方法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】従来一般に、沸騰水型軽水炉あるいは加
圧水型軽水炉などにおける燃料被覆管あるいは炉心の構
造材料としてジルコニウム合金が広く採用されている。
このジルコニウム合金は、主に中性子経済性と耐食性を
考慮して開発された合金である。このジルコニウム合金
を用いた核燃料用部材の一般的な製造方法を、核燃料被
覆管を例にとり以下に説明する。
圧水型軽水炉などにおける燃料被覆管あるいは炉心の構
造材料としてジルコニウム合金が広く採用されている。
このジルコニウム合金は、主に中性子経済性と耐食性を
考慮して開発された合金である。このジルコニウム合金
を用いた核燃料用部材の一般的な製造方法を、核燃料被
覆管を例にとり以下に説明する。
【０００３】沸騰水型軽水炉用核燃料被覆管は、一般的
には、例えば特開昭６１−４５６９９号公報あるいは特
開昭６３−５８２２３号公報に開示されているような工
程で製造されているのが普通である。すなわち、図２は
その製造工程を示したものであるが、この図に基づき従
来のジルコニウム合金製燃料被覆管の製造方法を説明す
ると、まず原料のＺｒスポンジ１に所定の合金元素（Ｓ
ｎ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉ）を添加（２）し、プレスにより
圧縮成型して円柱状ブリケットを造る。
には、例えば特開昭６１−４５６９９号公報あるいは特
開昭６３−５８２２３号公報に開示されているような工
程で製造されているのが普通である。すなわち、図２は
その製造工程を示したものであるが、この図に基づき従
来のジルコニウム合金製燃料被覆管の製造方法を説明す
ると、まず原料のＺｒスポンジ１に所定の合金元素（Ｓ
ｎ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉ）を添加（２）し、プレスにより
圧縮成型して円柱状ブリケットを造る。
【０００４】これを不活性雰囲気下で溶接し電極に仕上
げ、これをアーク溶解（３）してインゴットにする。成
型のためにインゴットを約１０００℃以上に加熱しβ鍛
造（４）する。これを１０００℃以上に数時間保持し溶
体化処理（５）した後、急冷する。
げ、これをアーク溶解（３）してインゴットにする。成
型のためにインゴットを約１０００℃以上に加熱しβ鍛
造（４）する。これを１０００℃以上に数時間保持し溶
体化処理（５）した後、急冷する。
【０００５】この溶体化処理（５）により偏在していた
合金元素の分布が均一化される。溶体化処理（５）によ
って生じた表面酸化膜の除去および寸法調整のために、
７００℃前後のα領域温度範囲内で予備加熱後、α鍛造
（６）する。これを７００℃前後の熱間加工（７）によ
り素管にする。加工による歪除去のため、１０~4〜１０
~6Ｔｏｒｒの高真空下、６５０℃で焼鈍（８）する。
合金元素の分布が均一化される。溶体化処理（５）によ
って生じた表面酸化膜の除去および寸法調整のために、
７００℃前後のα領域温度範囲内で予備加熱後、α鍛造
（６）する。これを７００℃前後の熱間加工（７）によ
り素管にする。加工による歪除去のため、１０~4〜１０
~6Ｔｏｒｒの高真空下、６５０℃で焼鈍（８）する。
【０００６】そして、これを外面のみ高周波加熱により
８３０℃以上まで加熱し水冷却を行う（α＋β焼き入れ
またはβ焼き入れ（９））。冷間圧延（１０）により外
径を絞り肉厚を薄くし、その後焼鈍する。冷間圧延
（９）、焼鈍（１０）を３回繰り返し、所定寸法にす
る。最後に１０~4〜１０~6Ｔｏｒｒの高真空下で５８０
℃前後の再結晶化焼鈍を行う。
８３０℃以上まで加熱し水冷却を行う（α＋β焼き入れ
またはβ焼き入れ（９））。冷間圧延（１０）により外
径を絞り肉厚を薄くし、その後焼鈍する。冷間圧延
（９）、焼鈍（１０）を３回繰り返し、所定寸法にす
る。最後に１０~4〜１０~6Ｔｏｒｒの高真空下で５８０
℃前後の再結晶化焼鈍を行う。
【０００７】なお、図３は上記の被覆管の他、スペー
サ、構成部品等の核燃料構造部材の製造工程である。各
部品はそれぞれ白抜き丸印で示す作業工程および白抜き
四角印で示す検査工程を経て組み立てられ、組立て後に
おいても各作業工程を経てやがて完成出荷の径をたど
る。
サ、構成部品等の核燃料構造部材の製造工程である。各
部品はそれぞれ白抜き丸印で示す作業工程および白抜き
四角印で示す検査工程を経て組み立てられ、組立て後に
おいても各作業工程を経てやがて完成出荷の径をたど
る。
【０００８】前述した製造工程における大きな特徴は、
外面焼き入れ（８）の工程である。この工程は被覆管外
周部のみを高周波加熱により８３０℃以上まで加熱し、
水によって冷却する工程である。
外面焼き入れ（８）の工程である。この工程は被覆管外
周部のみを高周波加熱により８３０℃以上まで加熱し、
水によって冷却する工程である。
【０００９】従来においてはこのような製造工程のもと
で核燃料構造部材の製造が行われていたわけであるが、
沸騰水型原子炉においては、原子炉運転中に上記材料表
面にノジュラー腐食と呼ばれるレンズ状の局部腐食が発
生することが問題となっていた。このノジュラー腐食は
照射の進行につれて成長し、腐食層が厚くなると剥離に
至る恐れがあり、したがって、ノジュラー腐食の発生は
構造材の減肉をもたらすのみならず、腐食層の剥離によ
り冷却材中の放射線濃度を高め、定検時の作業者の被曝
量を増加させる恐れがある。
で核燃料構造部材の製造が行われていたわけであるが、
沸騰水型原子炉においては、原子炉運転中に上記材料表
面にノジュラー腐食と呼ばれるレンズ状の局部腐食が発
生することが問題となっていた。このノジュラー腐食は
照射の進行につれて成長し、腐食層が厚くなると剥離に
至る恐れがあり、したがって、ノジュラー腐食の発生は
構造材の減肉をもたらすのみならず、腐食層の剥離によ
り冷却材中の放射線濃度を高め、定検時の作業者の被曝
量を増加させる恐れがある。
【００１０】そこで、ノジュラー腐食を防止するため、
前述した特開昭６１−４５６９９号、特開昭６３−５８
２２３号に開示されているような焼き入れ工程が加えら
れたわけである。このような焼き入れ工程の追加により
ノジュラー腐食の発生は抑制され、腐食形態は腐食生成
物である酸化被膜が均一に成長するという一様腐食へと
変化しつつある。実際、現在運転されている沸騰水型原
子炉では、特に溶接していない非溶接部については優れ
た耐食性を示すようになった。
前述した特開昭６１−４５６９９号、特開昭６３−５８
２２３号に開示されているような焼き入れ工程が加えら
れたわけである。このような焼き入れ工程の追加により
ノジュラー腐食の発生は抑制され、腐食形態は腐食生成
物である酸化被膜が均一に成長するという一様腐食へと
変化しつつある。実際、現在運転されている沸騰水型原
子炉では、特に溶接していない非溶接部については優れ
た耐食性を示すようになった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この度
この溶接部近傍における耐食性を詳細に評価した結果、
燃料被覆管本体と端栓部、特に腐食環境がより厳しい下
部端栓との溶接部付近（溶接部および熱影響部）ではノ
ジュラー腐食の発生率が高く、非溶接部と比較して耐食
性が劣る場合があることが判明した。
この溶接部近傍における耐食性を詳細に評価した結果、
燃料被覆管本体と端栓部、特に腐食環境がより厳しい下
部端栓との溶接部付近（溶接部および熱影響部）ではノ
ジュラー腐食の発生率が高く、非溶接部と比較して耐食
性が劣る場合があることが判明した。
【００１２】将来、原子炉燃料の経済性を向上させるた
めに、核燃料や構造部材の使用期間を延長させる計画が
進行しているが、現行よりも長期間の使用に耐えるため
には、この溶接部付近における耐食性をぜひ向上させる
必要がある。このように、従来の核燃料部材の製造方法
では、部材溶接部の耐食性が問題となる可能性があり、
特に燃料被覆管と端栓との溶接部付近に発生するノジュ
ラー腐食のため、長期間の使用に耐えられない恐れがあ
る。
めに、核燃料や構造部材の使用期間を延長させる計画が
進行しているが、現行よりも長期間の使用に耐えるため
には、この溶接部付近における耐食性をぜひ向上させる
必要がある。このように、従来の核燃料部材の製造方法
では、部材溶接部の耐食性が問題となる可能性があり、
特に燃料被覆管と端栓との溶接部付近に発生するノジュ
ラー腐食のため、長期間の使用に耐えられない恐れがあ
る。
【００１３】本発明はこれに鑑みなされたもので、その
目的とするところは、核燃料用部材について特に溶接部
の耐食性を向上させ、安全性に優れ、長期間使用可能な
核燃料部材の製造方法を提供することにある。
目的とするところは、核燃料用部材について特に溶接部
の耐食性を向上させ、安全性に優れ、長期間使用可能な
核燃料部材の製造方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、ジル
コニウム合金製で、かつ溶接部を有する核燃料用部材を
製造する方法において、前記核燃料用部材の溶接後に、
その溶接部を含む周辺または溶接部を含む部材全体に、
β焼き入れ、またはα＋β焼き入れを施すようにし所期
の目的を達成するようにしたものである。またこの場
合、前記焼き入れの温度を８３０℃以上としたものであ
る。
コニウム合金製で、かつ溶接部を有する核燃料用部材を
製造する方法において、前記核燃料用部材の溶接後に、
その溶接部を含む周辺または溶接部を含む部材全体に、
β焼き入れ、またはα＋β焼き入れを施すようにし所期
の目的を達成するようにしたものである。またこの場
合、前記焼き入れの温度を８３０℃以上としたものであ
る。
【００１５】また本発明は、ジルコニウム合金製で、か
つ溶接部を有する核燃料用部材を製造する方法におい
て、前記核燃料用部材の溶接後に、その溶接部を含む溶
接部周辺または溶接部を含む部材全体に、８３０℃以上
まで加熱・冷却する熱処理を施すようにしたものであ
る。
つ溶接部を有する核燃料用部材を製造する方法におい
て、前記核燃料用部材の溶接後に、その溶接部を含む溶
接部周辺または溶接部を含む部材全体に、８３０℃以上
まで加熱・冷却する熱処理を施すようにしたものであ
る。
【００１６】このような核燃料用部材の製造方法である
と、核燃料用部材の溶接後に、その溶接部を含む周辺ま
たは溶接部を含む部材全体に、β焼き入れ、またはα＋
β焼き入れ、あるいは８３０℃以上まで加熱・冷却する
熱処理が施こされることから、溶接部およびその周辺
（熱影響部）における析出物は微細化し、かつ均一に分
散され、したがって溶接部の耐食性の向上が図られ、安
全性に優れるとともに、長期間使用可能な核燃料部材を
製造することができるのである。
と、核燃料用部材の溶接後に、その溶接部を含む周辺ま
たは溶接部を含む部材全体に、β焼き入れ、またはα＋
β焼き入れ、あるいは８３０℃以上まで加熱・冷却する
熱処理が施こされることから、溶接部およびその周辺
（熱影響部）における析出物は微細化し、かつ均一に分
散され、したがって溶接部の耐食性の向上が図られ、安
全性に優れるとともに、長期間使用可能な核燃料部材を
製造することができるのである。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下図示した実施例に基づいて本
発明を詳細に説明する。図１はその製造方法を実際の核
燃料用部材に適用した場合の工程（作業、検査）例であ
る。なお、前述した図３と同一の工程は同一の工程名を
付したのでその説明は省略するが、大きく相違する点
は、符号２２の焼き入れ工程（黒塗丸印で示す工程）で
ある。
発明を詳細に説明する。図１はその製造方法を実際の核
燃料用部材に適用した場合の工程（作業、検査）例であ
る。なお、前述した図３と同一の工程は同一の工程名を
付したのでその説明は省略するが、大きく相違する点
は、符号２２の焼き入れ工程（黒塗丸印で示す工程）で
ある。
【００１８】すなわち、この図において２１は溶接工程
であるが、本発明ではこの溶接工程の後に、溶接時に熱
影響を受けた部分にβ焼き入れまたはα＋β焼き入れを
施す工程を設けるようにしたのである。この場合、この
焼き入れ、すなわち熱処理は、勿論溶接時に熱影響を受
けた部分を含み部材全体に施すようにしても良く、また
焼き入れの温度は８３０℃以上が良好である。
であるが、本発明ではこの溶接工程の後に、溶接時に熱
影響を受けた部分にβ焼き入れまたはα＋β焼き入れを
施す工程を設けるようにしたのである。この場合、この
焼き入れ、すなわち熱処理は、勿論溶接時に熱影響を受
けた部分を含み部材全体に施すようにしても良く、また
焼き入れの温度は８３０℃以上が良好である。
【００１９】このような熱処理工程が施されると、２１
の溶接工程における入熱のため、溶接部や熱影響部で
は、溶接前に実施された焼き入れ工程（９）による析出
物の金属母材結晶粒の粒界に局在していたものが、微細
化されかつ均一に分散され、溶接部および熱影響部での
耐食性を向上させることができるのである。
の溶接工程における入熱のため、溶接部や熱影響部で
は、溶接前に実施された焼き入れ工程（９）による析出
物の金属母材結晶粒の粒界に局在していたものが、微細
化されかつ均一に分散され、溶接部および熱影響部での
耐食性を向上させることができるのである。
【００２０】すなわち、水冷却原子炉の燃料被覆管や構
造部材として現在使用されているジルコニウム合金は、
強度や耐食性を向上させるために、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、
Ｃｒ等を少量添加したジルカロイー２やジルカロイー４
である。これらの合金元素のうちＦｅ、Ｃｒ、Ｎｉはジ
ルコニウム中の固溶濃度が低く、添加量が固溶限を超え
ているためＺｒ(Ｃｒ，Ｆｅ)2，Ｚｒ2(Ｎｉ，Ｆｅ)等の
金属間化合物、（これを析出物を呼ぶ）を形成して、ジ
ルカロイ母材金属中に析出している。
造部材として現在使用されているジルコニウム合金は、
強度や耐食性を向上させるために、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、
Ｃｒ等を少量添加したジルカロイー２やジルカロイー４
である。これらの合金元素のうちＦｅ、Ｃｒ、Ｎｉはジ
ルコニウム中の固溶濃度が低く、添加量が固溶限を超え
ているためＺｒ(Ｃｒ，Ｆｅ)2，Ｚｒ2(Ｎｉ，Ｆｅ)等の
金属間化合物、（これを析出物を呼ぶ）を形成して、ジ
ルカロイ母材金属中に析出している。
【００２１】ジルコニウム合金では、析出物の分布状態
により大きく耐食性が異なることが知られている。これ
について以下に説明する。製造後のジルコニウム合金で
はＳｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ等の添加元素はジルカロイ母
材金属中にはほとんど固溶せず、Ｚｒ(Ｃｒ，Ｆｅ)2，
Ｚｒ2(Ｎｉ，Ｆｅ)等の金属間化合物を形成して、ジル
カロイ母材金属中に析出している。
により大きく耐食性が異なることが知られている。これ
について以下に説明する。製造後のジルコニウム合金で
はＳｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ等の添加元素はジルカロイ母
材金属中にはほとんど固溶せず、Ｚｒ(Ｃｒ，Ｆｅ)2，
Ｚｒ2(Ｎｉ，Ｆｅ)等の金属間化合物を形成して、ジル
カロイ母材金属中に析出している。
【００２２】しかしながら、炉内で使用後のジルカロイ
ー２製燃料被覆管の微細組織を、透過型電子顕微鏡およ
びエネルギー分散型Ｘ線分析装置を用いて観察、分析し
た結果、ジルカロイー２母材中の合金元素濃度が増加し
ていることが分かった。これは、原子炉内での使用中
に、中性子照射によりＺｒ(Ｃｒ，Ｆｅ)2，Ｚｒ2(Ｎ
ｉ，Ｆｅ)等の析出物からＦｅ、Ｎｉ、Ｃｒ等の添加元
素が弾き出されて、金属母材中に移動したものと考えら
れた。これを照射誘起固溶とよぶ。つまり、ジルコニウ
ム合金は、炉内での使用中により照射誘起固溶により金
属母材中での元素濃度が製造後の濃度よりも増加するこ
とが明らかとなった。
ー２製燃料被覆管の微細組織を、透過型電子顕微鏡およ
びエネルギー分散型Ｘ線分析装置を用いて観察、分析し
た結果、ジルカロイー２母材中の合金元素濃度が増加し
ていることが分かった。これは、原子炉内での使用中
に、中性子照射によりＺｒ(Ｃｒ，Ｆｅ)2，Ｚｒ2(Ｎ
ｉ，Ｆｅ)等の析出物からＦｅ、Ｎｉ、Ｃｒ等の添加元
素が弾き出されて、金属母材中に移動したものと考えら
れた。これを照射誘起固溶とよぶ。つまり、ジルコニウ
ム合金は、炉内での使用中により照射誘起固溶により金
属母材中での元素濃度が製造後の濃度よりも増加するこ
とが明らかとなった。
【００２３】さらに、図４に示されているように、ジル
カロイー２母材中の合金元素濃度が大きくなると、ノジ
ュラー腐食は抑制され薄い一様腐食となり耐食性が向上
することが分かった。なおこの図４は、横軸にジルコニ
ウム合金金属母材中の合金元素濃度、縦軸に腐食による
重量増加（ｍｇ／ｄｍ2）をとり、金属中の合金元素濃
度増加による耐食性改善の効果をみたものである。
カロイー２母材中の合金元素濃度が大きくなると、ノジ
ュラー腐食は抑制され薄い一様腐食となり耐食性が向上
することが分かった。なおこの図４は、横軸にジルコニ
ウム合金金属母材中の合金元素濃度、縦軸に腐食による
重量増加（ｍｇ／ｄｍ2）をとり、金属中の合金元素濃
度増加による耐食性改善の効果をみたものである。
【００２４】ここで、析出物の分布状態と中性子照射に
よる母材中の合金元素濃度の変化について説明すると、
析出物からの合金元素の固溶の速度は、単位体積当たり
の析出物の表面積に比例すると考えられる。したがっ
て、析出物が小さければ小さいほど、また析出物の数密
度が大きければ大きいほど固溶速度は大きく、したがっ
て金属母材中の合金元素濃度は早く増加し、薄い一様酸
化膜を形成すると考えることができる。
よる母材中の合金元素濃度の変化について説明すると、
析出物からの合金元素の固溶の速度は、単位体積当たり
の析出物の表面積に比例すると考えられる。したがっ
て、析出物が小さければ小さいほど、また析出物の数密
度が大きければ大きいほど固溶速度は大きく、したがっ
て金属母材中の合金元素濃度は早く増加し、薄い一様酸
化膜を形成すると考えることができる。
【００２５】また、現在の製造工程で実施されている焼
き入れにより、析出物は微細化し金属母材中に均一に分
散することが知られている。さらに焼き入れにより、焼
き入れしていない場合と比較して金属母材中の元素濃度
も増加すると考えられている。したがって、現在の製造
方法のように、８３０℃以上まで加熱・冷却する焼き入
れの効果により、析出物が微細かつ均一に分散している
非溶接部については、薄い一様腐食が形成され耐食性が
良いものと考えることができる。
き入れにより、析出物は微細化し金属母材中に均一に分
散することが知られている。さらに焼き入れにより、焼
き入れしていない場合と比較して金属母材中の元素濃度
も増加すると考えられている。したがって、現在の製造
方法のように、８３０℃以上まで加熱・冷却する焼き入
れの効果により、析出物が微細かつ均一に分散している
非溶接部については、薄い一様腐食が形成され耐食性が
良いものと考えることができる。
【００２６】ここで、燃料棒下部端栓溶接部近傍、すな
わち、溶接部、熱影響部、非溶接部の３ヶ所について、
析出物の分布状態を走査型電子顕微鏡および透過型電子
顕微鏡で観察した結果について図５を用いて説明する。
この図は、溶接部、熱影響部、非溶接部での析出物の分
布状態を模式的に示したもので、この溶接部、熱影響
部、非溶接部について析出物の平均粒径を調べた結果で
は、大きさについては有意差がなかった。しかしこの図
に示されているように、溶接部および熱影響部では析出
物５１は母材結晶粒５４の粒界５３に沿って多く観察さ
れ、局所的に存在していることが分かった。
わち、溶接部、熱影響部、非溶接部の３ヶ所について、
析出物の分布状態を走査型電子顕微鏡および透過型電子
顕微鏡で観察した結果について図５を用いて説明する。
この図は、溶接部、熱影響部、非溶接部での析出物の分
布状態を模式的に示したもので、この溶接部、熱影響
部、非溶接部について析出物の平均粒径を調べた結果で
は、大きさについては有意差がなかった。しかしこの図
に示されているように、溶接部および熱影響部では析出
物５１は母材結晶粒５４の粒界５３に沿って多く観察さ
れ、局所的に存在していることが分かった。
【００２７】一方、非溶接部では結晶の粒内、粒界５３
にランダムに分布していた。つまり、非溶接部は、析出
物がランダムに分布しているため、中性子照射による固
溶元素５２により母材中の元素濃度が均一に上昇し、耐
食性は向上したが、溶接部および熱影響部については析
出物が局所的に存在するため、母材中の元素濃度は不均
一に増加し、増加速度の遅い場所ではノジュラー腐食が
発生するため、非溶接部と比較して耐食性が悪かったも
のと考えることができた。
にランダムに分布していた。つまり、非溶接部は、析出
物がランダムに分布しているため、中性子照射による固
溶元素５２により母材中の元素濃度が均一に上昇し、耐
食性は向上したが、溶接部および熱影響部については析
出物が局所的に存在するため、母材中の元素濃度は不均
一に増加し、増加速度の遅い場所ではノジュラー腐食が
発生するため、非溶接部と比較して耐食性が悪かったも
のと考えることができた。
【００２８】本発明は、上記のように、ジルコニウム合
金中に存在している析出物が、溶接することにより金属
母材中に不均一に分布することにより溶接部の耐食性が
低下するという知見に基づくものである。
金中に存在している析出物が、溶接することにより金属
母材中に不均一に分布することにより溶接部の耐食性が
低下するという知見に基づくものである。
【００２９】なお、焼き入れしたままのジルカロイは、
Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒを過飽和に固溶しているマルテンサイ
ト組織（針状組織）を含んでいるため延性が低い。延性
を向上させるためには、焼き入れ工程後、α領域で焼鈍
することが望ましい。
Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒを過飽和に固溶しているマルテンサイ
ト組織（針状組織）を含んでいるため延性が低い。延性
を向上させるためには、焼き入れ工程後、α領域で焼鈍
することが望ましい。
【００３０】
【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、ジルコニウム合金製核燃料用構造部材において、溶
接部や熱影響部での析出物を微細化および均一化させる
ことができるので、析出物の粒界への局在化に起因して
生じた溶接部や熱影響部でのノジュラー腐食や厚い一様
腐食を抑制でき、安全性および信頼性に優れたジルコニ
ウム合金製の核燃料用部材を得ることができる。
ば、ジルコニウム合金製核燃料用構造部材において、溶
接部や熱影響部での析出物を微細化および均一化させる
ことができるので、析出物の粒界への局在化に起因して
生じた溶接部や熱影響部でのノジュラー腐食や厚い一様
腐食を抑制でき、安全性および信頼性に優れたジルコニ
ウム合金製の核燃料用部材を得ることができる。
【図１】本発明のジルコニウム合金製核燃料用部材の製
造方法の一実施例を示す製造工程図である。
造方法の一実施例を示す製造工程図である。
【図２】従来のジルコニウム合金製核燃料被覆管の製造
方法の製造工程図である。
方法の製造工程図である。
【図３】従来のジルコニウム合金製核燃料用部材の製造
方法の製造工程図である。
方法の製造工程図である。
【図４】金属中の合金元素濃度増加による耐食特性を示
す特性図である。
す特性図である。
【図５】溶接部、熱影響部および非溶接部での析出物の
分布状態を模式的に示した図である。
分布状態を模式的に示した図である。
１…純ジルコニウムスポンジ、２…合金元素添加、３…
アーク溶解、４…β−鍛造、５…溶体化処理、６…α−
鍛造、７…熱間加工、８…外面焼き入れ、９…焼なま
し、１０…冷間圧延、１１…焼なまし、１２…最終素
材、２１…溶接工程、２２…焼き入れ工程、５１…析出
物、５２…固溶元素、５３…粒界、５４…結晶粒。
アーク溶解、４…β−鍛造、５…溶体化処理、６…α−
鍛造、７…熱間加工、８…外面焼き入れ、９…焼なま
し、１０…冷間圧延、１１…焼なまし、１２…最終素
材、２１…溶接工程、２２…焼き入れ工程、５１…析出
物、５２…固溶元素、５３…粒界、５４…結晶粒。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石本 慎二 茨城県東茨城郡大洗町成田町2163番地 日 本核燃料開発株式会社内 (72)発明者 栄藤 良則 茨城県東茨城郡大洗町成田町2163番地 日 本核燃料開発株式会社内
Claims (4)
- 【請求項１】 ジルコニウム合金製で、かつ溶接部を有
する核燃料用部材を製造する方法において、 前記核燃料用部材の溶接後に、その溶接部を含む周辺ま
たは溶接部を含む部材全体に、β焼き入れ、またはα＋
β焼き入れを施すようにしたことを特徴する核燃料用部
材の製造方法。 - 【請求項２】 前記焼き入れの温度が、８３０℃以上で
ある請求項１記載の核燃料用部材の製造方法。 - 【請求項３】 ジルコニウム合金製で、かつ溶接部を有
する核燃料用部材を製造する方法において、 前記核燃料用部材の溶接後に、その溶接部を含む溶接部
周辺または溶接部を含む部材全体に、８３０℃以上まで
加熱しかつその後冷却する熱処理を施すようにしたこと
を特徴する核燃料用部材の製造方法。 - 【請求項４】 前記核燃料用部材ば燃料被覆管であり、
前記溶接部が燃料被覆管と端栓との結合溶接部である請
求項１，２または３記載の核燃料用部材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9333893A JPH11166995A (ja) | 1997-12-04 | 1997-12-04 | 核燃料用部材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9333893A JPH11166995A (ja) | 1997-12-04 | 1997-12-04 | 核燃料用部材の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11166995A true JPH11166995A (ja) | 1999-06-22 |
Family
ID=18271142
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9333893A Pending JPH11166995A (ja) | 1997-12-04 | 1997-12-04 | 核燃料用部材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11166995A (ja) |
-
1997
- 1997-12-04 JP JP9333893A patent/JPH11166995A/ja active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5620536A (en) | Manufacture of zirconium cladding tube with internal liner | |
| US4810461A (en) | Zirconium-based alloy with high corrosion resistance | |
| EP0071193B1 (en) | Process for producing zirconium-based alloy | |
| EP0098996B2 (en) | Zirconium alloy having superior corrosion resistance | |
| JPH0242387A (ja) | 原子炉用燃料集合体およびその製造方法並びにその部材 | |
| JPH0344275B2 (ja) | ||
| JPS6145699B2 (ja) | ||
| JP3923557B2 (ja) | 核燃料集合体用のジルコニウム基合金管およびその製造方法 | |
| EP0419096B1 (en) | Silicon grain refinement of zirconium | |
| US5190721A (en) | Zirconium-bismuth-niobium alloy for nuclear fuel cladding barrier | |
| JPS6358223B2 (ja) | ||
| JPH11166995A (ja) | 核燃料用部材の製造方法 | |
| JP3122782B2 (ja) | 原子炉用燃料被覆管及びその製造方法 | |
| JP2790138B2 (ja) | 高耐食原子燃料用被覆管，スペーサ及びチャンネルボックスとその燃料集合体並びにその製造法 | |
| JP2600057B2 (ja) | 高耐食原子燃料用被覆管、スペーサ及びチャンネルボックスとその燃料集合体並びにその製造法 | |
| JPH10260280A (ja) | 原子炉用ジルコニウム基合金及び燃料被覆管並びに燃料集合体 | |
| JPH02263943A (ja) | 耐食性ジルコニウム合金及び核燃料複合被覆管 | |
| JPS6026650A (ja) | 原子炉燃料用被覆管 | |
| JPH0260153B2 (ja) | ||
| JPH1081929A (ja) | ジルコニウム合金および合金管とその製造方法 | |
| JPS62297449A (ja) | ジルコニウム基合金部材の製造法 | |
| JP2500165B2 (ja) | 燃料被覆管の製造方法 | |
| JPH04315093A (ja) | 核燃料被覆管の製造方法 | |
| JPS6331544B2 (ja) | ||
| JPH0812259B2 (ja) | 核燃料要素 |