JPS59120986A - 核燃料要素 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は高速増殖炉の運転中に燃料被覆管の表面から１
次ナトリウム冷却材中へ放出される放射性核種を除去す
る機能を鋪えた核燃料要素に関するものである。

〔従来の技術および間１点〕 液体金属を冷却材とする高速増殖炉において、炉心構造
材や燃料被覆管などが中性子照射金受けて多量の放射性
物質が生成する。これらの一部は材料表面の腐食などに
より、ナトリウム冷却材中に溶出し、冷却材と共に１次
冷却系へ運ばれ１次冷却系の機器、配管の壁面に沈着し
、原子炉の保守１点検、修理などの作業を行なう場合の
作業者の放射線被曝の原因となる。

例えば、実用炉レベルの大型炉の場合、運転開始３年目
位になると、蓄積した放射性腐食生成物核種により、１
次冷却系の機器、配管まわりの放射能レベルは１０レン
トゲン／時間を越えることが予想されている。このよう
な高い放射能レベルの下では、保守１点検、修理はほと
んど不可能となる。このため、放射性腐食生成物による
１次冷却系機器、配管の汚染低減化技術の開発が重要課
題となっている。

放射性腐食生成物の放射能の大部分はＭｎ　　５４放射
性核種によるものである。この核種は高温のナトリウム
中でニッケル材料の表面に非常によく沈着することが知
られており、例えば、特許公開公報特開昭５３−９０６
００などに児らｎるような放射性核種トラップ装置の開
発がすすめられている。

この装置は第１図に示すように、上面、下面と複数の孔
Ａ、Ｂｉ有した筒体とＣ内に薄いニッケル板り’ｔ−多
重同心円状あるいはうず巻状に収容して除去装置！を構
成し、この除去装置！を第２図に示すように核燃料棒Ｆ
を複数本ずつ収容した核燃料集合体Ｇの下流域にそれぞ
れ装着し、各、燃料集合体Ｇ内を流通した液体金属冷却
材Ｈｆｆｉそれぞれの除去装置Ｅのニッケル板りの表面
に接触させることにより混入している放射性のＭｎ５４
（ｉ７ニツケル板り上に吸着させるようにしている。

しかし、このような除去装置を核燃料集合体の上部に取
付けるとなると、核燃料集合体が長くなり、これは、原
子炉容器など炉全体の大型化を拓くなど問題がめった。

以上のことから、炉心の大型化を伴わない方法で、炉心
で生成した放射性腐食生成物による１次系の機器、配管
の放射能汚染の低減化金計る方法の開発が望まれている
。

〔発明の目的〕

本発明は高速増、殖炉の１次冷却系へのネ射性腐食生成
物の蓄積の低減化？計り、１次冷却系の保守１点検、修
理時の作業の被曝線量を十分に少くすることのできる安
価な核燃料要素を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は、核燃料棒の下流側で、発熱量の少ないプラン
ケット燃料部及びガスブレナム領域の燃料被覆管の外側
にニッケル層を密着し加熱することにより燃料被覆管表
面にニッケル箔を融着させ、ニッケル表面層を形成させ
ることにより、放射性腐食生成物の大部分を旨めるＭｎ
　−５４ｆこのニッケル層に付着させることにより従来
の燃料集合体の形状２寸法を変化させることなく、１次
冷却系の機器９配管への放射性核種の沈着の低減化を計
ることができる核燃料要素である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、冷却材に混入した放射性腐食生成物で
あるＭｎ　−５４核種は、冷却材が核燃料要素本体に沿
って流れる過程で上記核燃料要素本体のガスプレナム部
分に設けられた金属層の表面で捕獲されることになる。

この場合、燃料集合体に収容される核燃料要素は数十本
〜ａ数十本と言った具合に多数であり、これ等各核燃料
要素に放射性核種捕獲用の金属層を被覆設置しているの
で、上記金属層の総表面積を大きくでき、さらに核燃料
要素本体は一般に数箇間隔に設けられるものであるので
、前記冷却材と上記金属層との接触確率を大きくするこ
とができ、上記冷却材に混入している放射性腐食生成物
の核種を確実に捕獲することができる。したがって、放
射性腐食生成物が中間熱交換器系まで流れるのを防止で
きるので、この系の保守、　？１１ｉ修等の作業の容易
化に寄与できる。

また、ガスプレナム室ブランケット燃料部でに核反応に
よる発熱が少ないため、この部分の被覆管の外周面を上
記金属層で被覆することによる熱伝達率の低下は障害と
はならない。

したがって、上記の薄い金属層をガスプレナム部分の外
周面に被覆することによって、核燃料要素としての外形
寸法を従来のものとほとんど同じに保ち、また冷却材の
流路も十分確保した状態で良好な放射性核種捕獲機能を
発揮させることができる。このように、放射性核種捕獲
機能を持たせたことによって核燃料要素が特別に大型化
することもないので、炉心部や炉容器の大型化を招くこ
とはなく、結局、原子炉プラントの高価格化防止と信頼
性向上化に寄与できる。

また、本発明によると燃料被覆管の限られた部分に精度
よく、望む厚さの一様なニッケル層を、非常に簡単な方
法で形成させることができる。形成させたニッケル層は
強固でありはがれたりする事はない。

〔発明の実施例〕

第３図は本発明の一実施例である核燃料要素を示す縦断
面図である。図中、１はステンレス被覆管であり２．３
は上、下部端栓、４，５は上、下部ブランケット燃料で
あり、６が炉心燃料である。

７はガスプレナム部であり、８が放射性のＭｎ−５４核
種を除去する機能を付与するためステンレス被覆管上に
形成されたニッケル層であり、炉心燃料部６にかからな
い位置（ガスプレナム部７）に融着されている。

第４図は第３図に示すニッケル層をステンレス被覆管上
にニッケル消音融着させることにより形成させる方法を
示すものでおりる。被覆管１の上に適度な寸法の、ニッ
ケル箔８（厚さ０．０１〜０．２咽程度）を巻きつけ、
合せ目９をなるべく小さくして、このニッケル箔の上に
バンド１０　ｆｆｉ取りつける。このバンドは締めつけ
ねじ１１によりニッケル箔８を被覆管上に強く密着させ
る構造となっている。このバンド１０は例えばモリブデ
ン、タンタルのように５００℃といった高温でニッケル
と融着しない材料を用いる必要がある。

次に、ステンレス被覆管上にニッケル箔を密着した状態
でこれら金６００℃で１時間程加熱して、ニッケル箔は
ステンレス被覆管上に強固に融着させる。融着後はバン
ド１０を取りはずしてもニッケル箔８ははがれることは
ない。

上記のようＩｃ製作された核燃料要素は、ニンケルノ−
８が核燃料要素に接触しながら流れる冷却材Ｈの流れ方
向を基準にして最下流側に位置するように集合さ１て核
燃料集合体として炉心に装荷される。

このような構成であると原子炉運転時には、冷却材Ｐが
核燃料要素に接触しながら流れるのであるが、この冷却
材がニッケル形成層、８０表面に接触する過程で冷却材
中に、混入していた放射性腐食生成物核種であるＭｎ　
　５４を捕獲する。

一般に、高速増殖炉で使用される核燃料要素においては
、高燃焼度金得るためにガスプレナムの長さが上記核燃
料要素の全長の４％程度を占め、非常に長い。したがっ
て、本実施例のように、ニッケル形成ノーヲガスグレナ
ム全体とすれば、第２図に示すように燃料集合体上部に
トラップ装置Ｅを設置した場合と同等の効果があり、１
次冷却系の放射性腐食生成物による汚染の低減化を計る
ことができる。

〔発明の他の実施例〕

本実施例ではガスブレナム部の外側のみにニッケルノー
ヲ形成させたが、ブランケット燃、料４，５０部分を含
めた領域にニッケル層を形成させてもよい。しかし、炉
心燃料６の領域に形成するのは好ましくない。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の放射性腐食生成物トラツク゛を示す一部
切欠斜視図、第２図は炉心の要部を示す概略構成図、第
３図は本発明の一実施しリ＆で係る核燃料要素の要部を
示す一部省略縦断面図、第４図は本発明の核燃料要素の
製作方法を説明する断面図である。 ｌ・・・ステンレス被覆管、６・・・炉心燃料、７・・
・ガスブレナム部、８・・・ニッケル層。 代理人　弁理士　則　近　蓋　佑 （ほか１名）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 高速増殖炉用の核燃料要素の炉心燃料部を除く部分の被
   ｆＡ管の外表面の一部又は全体にニッケルミｔ融看させ
   て、ニッケル表面層音形成してなることを特徴とする核
   燃料要素。