JPS5958388A - 核燃料要素の被覆管 - Google Patents
核燃料要素の被覆管Info
- Publication number
- JPS5958388A JPS5958388A JP57168384A JP16838482A JPS5958388A JP S5958388 A JPS5958388 A JP S5958388A JP 57168384 A JP57168384 A JP 57168384A JP 16838482 A JP16838482 A JP 16838482A JP S5958388 A JPS5958388 A JP S5958388A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nuclear fuel
- tube
- cladding
- stress
- fuel element
- 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
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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
- Glass Compositions (AREA)
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、多重管構造の核燃料要素の被覆管に関するも
のである。
のである。
現任、運転されている原子炉においては、核燃料吻Ｎを
、耐食性、郭成ルー６１生及び熱伝導性の容器（コンテ
ナ）または被覆管内に装填した核燃料要素を、冷却相流
ｉｔチャンネル筐たｄ：績、がと内に互いに一定間隔を
隔てて格子状に集付し組み立て燃料集合体（燃料アセン
ブリ）金形成し原子炉内に入れるようしている。νｉち
、この燃料′１５合体を適当数組み合せて接続型核分裂
反応が可能な核分裂連鎖反応型集合住棟たけ炉心金形成
し、この炉ノいを冷却材が流辿する原子炉稈器内に挿入
していた。
、耐食性、郭成ルー６１生及び熱伝導性の容器（コンテ
ナ）または被覆管内に装填した核燃料要素を、冷却相流
ｉｔチャンネル筐たｄ：績、がと内に互いに一定間隔を
隔てて格子状に集付し組み立て燃料集合体（燃料アセン
ブリ）金形成し原子炉内に入れるようしている。νｉち
、この燃料′１５合体を適当数組み合せて接続型核分裂
反応が可能な核分裂連鎖反応型集合住棟たけ炉心金形成
し、この炉ノいを冷却材が流辿する原子炉稈器内に挿入
していた。
核燃料要素のｆＪ９．覆（クラツディング）は、幾つか
の目的を有して行われており、そのうちの主要目的のう
ちの一つは、核燃料物質と冷却ｔオまたは減速材（冷却
イ・４とσ、ｉ ：ｇ １；４とが存在する場合は双方
）との接触及び化学反応を防止することにある。他の一
つは、一部が気体である放射性核分裂生成物が、燃料か
ら冷却制または減速材の中へ、寸だ、冷却材と減速材と
が存在する場合にはこれら双方の中へ漏れ出るのを防止
することにある。好適の被覆４ｊ料としては、ステンレ
ス鋼、アルミニウム及びその合金、ニオブ、ある種のマ
グ坏シウム合金などがある。しかし、被覆の破損、即ち
、漏れ密封住のそう失が生じると、冷却材または減速材
及びそれらが関連する系が、放射性長寿命生成・吻でプ
ラントの運転を妨げる程度に汚染されるおそれがあるの
で、伎覆拐の選択に（」十分注意する必要がある。
の目的を有して行われており、そのうちの主要目的のう
ちの一つは、核燃料物質と冷却ｔオまたは減速材（冷却
イ・４とσ、ｉ ：ｇ １；４とが存在する場合は双方
）との接触及び化学反応を防止することにある。他の一
つは、一部が気体である放射性核分裂生成物が、燃料か
ら冷却制または減速材の中へ、寸だ、冷却材と減速材と
が存在する場合にはこれら双方の中へ漏れ出るのを防止
することにある。好適の被覆４ｊ料としては、ステンレ
ス鋼、アルミニウム及びその合金、ニオブ、ある種のマ
グ坏シウム合金などがある。しかし、被覆の破損、即ち
、漏れ密封住のそう失が生じると、冷却材または減速材
及びそれらが関連する系が、放射性長寿命生成・吻でプ
ラントの運転を妨げる程度に汚染されるおそれがあるの
で、伎覆拐の選択に（」十分注意する必要がある。
、敲覆月、１Ｆとして、ある、腫の金属及び合金を使用
して核燃料要素を製造し、それ全１吏用して原子炉全運
転する場合、特定の条件下では、被覆同村に機械的なイ
Φ々の問題が起こり、あるいは化学的な反応が生じ種々
の間、、ｆ）αが発生したりする。しかし、ジルコニウ
ム及びその合金は、平常条件下では、優秀な核燃料被覆
材である。その理由は、ジルコニウム及びその合金が小
さい中性子吸収断面′Ｍｔを有し、更に約４００Ｃ以下
の温度では、原子炉冷却材として普通に使用される脱塩
水まだは水蒸気の存在下でも強く、かつ、延性を有し、
極めて安ンｉで非反応性であるからである。
して核燃料要素を製造し、それ全１吏用して原子炉全運
転する場合、特定の条件下では、被覆同村に機械的なイ
Φ々の問題が起こり、あるいは化学的な反応が生じ種々
の間、、ｆ）αが発生したりする。しかし、ジルコニウ
ム及びその合金は、平常条件下では、優秀な核燃料被覆
材である。その理由は、ジルコニウム及びその合金が小
さい中性子吸収断面′Ｍｔを有し、更に約４００Ｃ以下
の温度では、原子炉冷却材として普通に使用される脱塩
水まだは水蒸気の存在下でも強く、かつ、延性を有し、
極めて安ンｉで非反応性であるからである。
しかＩ〜、核燃料要素の作動時に、核燃料、被覆及び核
分裂反応中に生成する核分裂生成物間の錯綜した相互作
用により、被覆に割れ（応力腐食割れ）が生じると云う
ｆ１４１ Ｈ項があることが明らかになつた。才だ、こ
の望ましくない現ｊｙは、燃料−被覆の膨張差に基う〈
機械的応力の局在化（彼僅に生じる応力は、核燃料のｒ
＃ｌＪれ目に局在化される）によって促進されることが
確かめられた。ｊ縄共性杉分裂生成力は核燃料から放出
され、燃料の割れ目と波道内表面との交差部に′集中す
る。そして、核分裂生成物ｔよ、原子炉を運転する間、
核分裂連鎖反応中の核燃料によって生成される。−上記
の局在化応力は、核燃料と被覆との間の高い摩擦によっ
て拡大σれる。
分裂反応中に生成する核分裂生成物間の錯綜した相互作
用により、被覆に割れ（応力腐食割れ）が生じると云う
ｆ１４１ Ｈ項があることが明らかになつた。才だ、こ
の望ましくない現ｊｙは、燃料−被覆の膨張差に基う〈
機械的応力の局在化（彼僅に生じる応力は、核燃料のｒ
＃ｌＪれ目に局在化される）によって促進されることが
確かめられた。ｊ縄共性杉分裂生成力は核燃料から放出
され、燃料の割れ目と波道内表面との交差部に′集中す
る。そして、核分裂生成物ｔよ、原子炉を運転する間、
核分裂連鎖反応中の核燃料によって生成される。−上記
の局在化応力は、核燃料と被覆との間の高い摩擦によっ
て拡大σれる。
上記のような状況から、現状では核分裂生成物の放出と
機械的ＡＩＪ互１′「用による応力の集中を防ぐため、
原子炉のユ１．・転方法を制約するようにし、ている。
機械的ＡＩＪ互１′「用による応力の集中を防ぐため、
原子炉のユ１．・転方法を制約するようにし、ている。
本発明は上記の状況に遁みなされたものであり、従来と
同程１線の強Ｕを維持し、しかも、核燃料°物質の核分
裂により生成される腐食性核分裂生成物を介し、応力腐
食割れが発生することを防止できる核燃料要素の核種′
ｆｆケ提洪することを目的と１−だものである。
同程１線の強Ｕを維持し、しかも、核燃料°物質の核分
裂により生成される腐食性核分裂生成物を介し、応力腐
食割れが発生することを防止できる核燃料要素の核種′
ｆｆケ提洪することを目的と１−だものである。
本発明の核燃お１要素の被覆管は、多１層構頂を有する
被覆ａ内部に核燃料物質が装填さオしてなｐ１上記被覆
ａ目の少なくとも最内＋１１１１の・痺が圧縮力を作用
し形成されてなるものである。
被覆ａ内部に核燃料物質が装填さオしてなｐ１上記被覆
ａ目の少なくとも最内＋１１１１の・痺が圧縮力を作用
し形成されてなるものである。
一般に、応力と化学反応との相互作用による割れ（応力
す六“１ツリれ）は、引張応力の存在下で発生し、圧縮
応力下では起らぬことが報告されている。
す六“１ツリれ）は、引張応力の存在下で発生し、圧縮
応力下では起らぬことが報告されている。
そして、予め金属に圧縮力を加えておくならば、その後
に引張力を加えた嚇合、圧縮力が加えられてない、４合
に比べて応力は引張力に転化しにくいことになる。この
ようなに実に嵩み、本発明では予め被色Ｕ内表面に圧縮
力を負荷しておき、その１史用中に引張力が発生り、Ｋ
＜い構成としたものである。
に引張力を加えた嚇合、圧縮力が加えられてない、４合
に比べて応力は引張力に転化しにくいことになる。この
ようなに実に嵩み、本発明では予め被色Ｕ内表面に圧縮
力を負荷しておき、その１史用中に引張力が発生り、Ｋ
＜い構成としたものである。
以下本発明の核燃料要素の被覆管の一実施例を第１１ス
、第２［シ４により説明する。第１図は被覆管のし断面
図、第２図は被覆管の内ｇ（ｇ管に予め圧縮応力を〃口
えて構成した場合と加えないで構成した場合の応力−歪
曲線図である。第１図は内側がジルコニウムｆｆ１、外
１１４すがジルコニウム管１よシ高い強２ｆを有するジ
ルカロイ−２′Ｕ２よりなる二重音イ擢よ竜′ｆ！：打
してｒ亥眉律ト１勿Ｊ牙３を内、１５えされ／こイ波ｉ
’ｆｆ４の断面図を示し、内１＋！ｌｌのジルコニウム
管１には、軸方向の両端を固定し内部にマンドレルｋ
；ｒ８ Ｌ、予め圧縮力が付加されて取り伺けられてい
る。このように構成されており、ジルカロイ−２６２に
は核燃料物質３との機械的相互１′目用により応力が加
わり変形が生じるが、内側のジルコニウム−１ｉには圧
縮応力が作用しているので、横軸にひずみ、４佃１に応
力をそれぞれとって示した第２図の応力−ひすみ曲線図
の曲線へのように応力−ひずみが小さい。即ち、内側の
ジルコニウム管１に圧縮応力を作用させてない従来の被
覆゛０の場合は、曲線Ｂのように引張応力が直ぐに生じ
応力及びひずみが大きくなっている。これに対し、曲線
Ａは、ジルコニウム管１に最初に圧縮応力が作用してい
るだめ、引張応力が圧縮応力を越えるまでは、ジルコニ
ウム管１は圧縮応力領域にとどま’）、Ｌ６カ腐食カ１
］れが起りにくいことになる。
、第２［シ４により説明する。第１図は被覆管のし断面
図、第２図は被覆管の内ｇ（ｇ管に予め圧縮応力を〃口
えて構成した場合と加えないで構成した場合の応力−歪
曲線図である。第１図は内側がジルコニウムｆｆ１、外
１１４すがジルコニウム管１よシ高い強２ｆを有するジ
ルカロイ−２′Ｕ２よりなる二重音イ擢よ竜′ｆ！：打
してｒ亥眉律ト１勿Ｊ牙３を内、１５えされ／こイ波ｉ
’ｆｆ４の断面図を示し、内１＋！ｌｌのジルコニウム
管１には、軸方向の両端を固定し内部にマンドレルｋ
；ｒ８ Ｌ、予め圧縮力が付加されて取り伺けられてい
る。このように構成されており、ジルカロイ−２６２に
は核燃料物質３との機械的相互１′目用により応力が加
わり変形が生じるが、内側のジルコニウム−１ｉには圧
縮応力が作用しているので、横軸にひずみ、４佃１に応
力をそれぞれとって示した第２図の応力−ひすみ曲線図
の曲線へのように応力−ひずみが小さい。即ち、内側の
ジルコニウム管１に圧縮応力を作用させてない従来の被
覆゛０の場合は、曲線Ｂのように引張応力が直ぐに生じ
応力及びひずみが大きくなっている。これに対し、曲線
Ａは、ジルコニウム管１に最初に圧縮応力が作用してい
るだめ、引張応力が圧縮応力を越えるまでは、ジルコニ
ウム管１は圧縮応力領域にとどま’）、Ｌ６カ腐食カ１
］れが起りにくいことになる。
このように本実施例の核燃料要素の被ω管は、二丁１γ
ばの被覆ａの内１１（ｌのジルコニウム管に予め圧縮応
力を伺加し形成してめるので、９を来と同程度の強度を
有し、かつ、核燃料′物質の核分裂によって生成される
核分裂生成も勿によって応力Ｊ／＋！１食割れが元生す
るのを防止できる。
ばの被覆ａの内１１（ｌのジルコニウム管に予め圧縮応
力を伺加し形成してめるので、９を来と同程度の強度を
有し、かつ、核燃料′物質の核分裂によって生成される
核分裂生成も勿によって応力Ｊ／＋！１食割れが元生す
るのを防止できる。
以−ヒ記述した如く本発明の核燃料ヅ素の被覆′αは、
従来と同程度の′強度を維持［７て核燃料′勿質の核分
裂により生成される腐食性核分裂生成物を介し応力鵜在
削れが発生することを防止できるタカ果をイイするもの
である。
従来と同程度の′強度を維持［７て核燃料′勿質の核分
裂により生成される腐食性核分裂生成物を介し応力鵜在
削れが発生することを防止できるタカ果をイイするもの
である。
第１図は本発明の核燃料要素の被覆管の内側がジルコニ
ウム清、外側がジルカロイ−２青の実施例の横断面図、
第２図は第１図の内側管のみが圧縮力を加えらｈた内外
庁の応力−ひすみ曲線図である。 ■・・・ジルコニウムＱ１２・・・ジルカロイ−２Ｌ
３・・・核燃料物質。 第）図 ４８７−
ウム清、外側がジルカロイ−２青の実施例の横断面図、
第２図は第１図の内側管のみが圧縮力を加えらｈた内外
庁の応力−ひすみ曲線図である。 ■・・・ジルコニウムＱ１２・・・ジルカロイ−２Ｌ
３・・・核燃料物質。 第）図 ４８７−
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、 多１？！管構造を有する被覆管内部に核燃料力質
が装填されたものにおいて、上記被覆管の少なくとも最
内１１１１１の管が圧縮力を作用し形成されてなること
を特徴とする核燃料要素の被覆層。 ２、 上記多層行構造被覆管が、ジルコニウムまたｔま
ジルコニウム合金から形成されている特許請求の範囲第
１項記載の核燃料要素の被覆管。 ３８ 上記多層管構造被％管が二爪管により構成され
、内側がジルコニウム管、外測がジルカロイ合裟”ｉｆ
から形成されている７１′￥許請求の範囲第１項または
第２項記載の核燃料要素の被覆管。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57168384A JPS5958388A (ja) | 1982-09-29 | 1982-09-29 | 核燃料要素の被覆管 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57168384A JPS5958388A (ja) | 1982-09-29 | 1982-09-29 | 核燃料要素の被覆管 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5958388A true JPS5958388A (ja) | 1984-04-04 |
Family
ID=15867102
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57168384A Pending JPS5958388A (ja) | 1982-09-29 | 1982-09-29 | 核燃料要素の被覆管 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5958388A (ja) |
-
1982
- 1982-09-29 JP JP57168384A patent/JPS5958388A/ja active Pending
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