JPS60256084A - 複合型ジルコニウム合金被覆管 - Google Patents
複合型ジルコニウム合金被覆管Info
- Publication number
- JPS60256084A JPS60256084A JP59111030A JP11103084A JPS60256084A JP S60256084 A JPS60256084 A JP S60256084A JP 59111030 A JP59111030 A JP 59111030A JP 11103084 A JP11103084 A JP 11103084A JP S60256084 A JPS60256084 A JP S60256084A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cladding tube
- zirconium alloy
- corrosion
- alloy
- composite type
- 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
- Chemically Coating (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Rigid Pipes And Flexible Pipes (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】
（産業上の利用分野）
本発明は、被覆管、すなわち原子炉に装入する核燃料を
収容、被覆する管体として利用される被覆管、特にジル
コニウム合金被覆管に関する。
収容、被覆する管体として利用される被覆管、特にジル
コニウム合金被覆管に関する。
（従来の技術）
水冷却型原子炉の燃料であるウラン酸化物はペレット化
した後に被覆管に封入し、これを１つの燃料要素として
、それらをいくつか結束して燃料棒として利用している
。
した後に被覆管に封入し、これを１つの燃料要素として
、それらをいくつか結束して燃料棒として利用している
。
被覆（タラソデング）管の目的は、例えば、水などの冷
却材と燃料との接触を阻止すること、また核分裂反応生
成物と冷却材との接触を防止することであり、その材料
として通常ステンレス鋼、アルミニウム合金、ジルコニ
ウム合金等が利用されている。
却材と燃料との接触を阻止すること、また核分裂反応生
成物と冷却材との接触を防止することであり、その材料
として通常ステンレス鋼、アルミニウム合金、ジルコニ
ウム合金等が利用されている。
このうち、ジルコニウムおよびその合金は中性子吸収断
面積が小さいこと、および耐食性にすぐれていることか
ら最も広く利用されている材料である。
面積が小さいこと、および耐食性にすぐれていることか
ら最も広く利用されている材料である。
なお、通常、被覆管の管本体を構成するジルコニウム合
金としては耐食性の良好な下記組成のジルカロイ−２（
商品名）あるいはジルカロイ−４（商品名）が使用され
ている。
金としては耐食性の良好な下記組成のジルカロイ−２（
商品名）あるいはジルカロイ−４（商品名）が使用され
ている。
ジルカロイ−２ジルカロイ−４
Ｓｎ １．２０〜１．７０ １．２０〜１．７０Ｆｅ
Ｏ，０７”０．２０ ０．１８−０．２４Ｃｒ ０．０
５〜０．１５ ０．０７〜０．１３Ｎｉ Ｏ，０３〜０
．０８ − Ｆｅ＋Ｃｒ＋Ｎｉ Ｏ，１８”０．３８ −Ｆｅ ＋Ｃ
ｒ −０，２８〜０．３７ しかしながら、原子炉内で使用中のジルコニウム合金被
覆管には内部に封入した燃料（ベレット）との機械的あ
るいは化学的相互作用により割れが生じることがある。
Ｏ，０７”０．２０ ０．１８−０．２４Ｃｒ ０．０
５〜０．１５ ０．０７〜０．１３Ｎｉ Ｏ，０３〜０
．０８ − Ｆｅ＋Ｃｒ＋Ｎｉ Ｏ，１８”０．３８ −Ｆｅ ＋Ｃ
ｒ −０，２８〜０．３７ しかしながら、原子炉内で使用中のジルコニウム合金被
覆管には内部に封入した燃料（ベレット）との機械的あ
るいは化学的相互作用により割れが生じることがある。
どのときの機械的反応は燃料と被覆管との熱膨張率の差
等により生じる局部応力にもとづくものであり、また化
学的反応は燃料の核分裂反応により住じた腐食性の核分
裂生成物（例えば、水素）によるものであり、また燃料
製造時に混入してくる水分による高温水蒸気によるもの
である。
等により生じる局部応力にもとづくものであり、また化
学的反応は燃料の核分裂反応により住じた腐食性の核分
裂生成物（例えば、水素）によるものであり、また燃料
製造時に混入してくる水分による高温水蒸気によるもの
である。
このような被覆管の割れは原子炉の重大事故につながる
おそれのあるもので、事前の検出が重要なことは云うま
でもないが、被覆管の材質上からもその改善は重要であ
る。
おそれのあるもので、事前の検出が重要なことは云うま
でもないが、被覆管の材質上からもその改善は重要であ
る。
被覆管との化学的相互反応を防止するという観点からは
、上述のような腐食性物質と反応して捕捉するゲッター
と呼ばれる材料の封入、燃料からのかかる腐食性物質の
放出を阻止するための燃料自体の各種コーテング等多く
の提案がすでになされており、その他燃料と被覆管との
機械的ならびに化学的相互作用を阻止して被覆管の破損
を防止するためには従来は、被覆管内面に中性子吸収率
が小さく、かつ軟質の金属を薄層に内張すしたライナー
管と称される複合被覆管が提案され、また実際に使用さ
れている。
、上述のような腐食性物質と反応して捕捉するゲッター
と呼ばれる材料の封入、燃料からのかかる腐食性物質の
放出を阻止するための燃料自体の各種コーテング等多く
の提案がすでになされており、その他燃料と被覆管との
機械的ならびに化学的相互作用を阻止して被覆管の破損
を防止するためには従来は、被覆管内面に中性子吸収率
が小さく、かつ軟質の金属を薄層に内張すしたライナー
管と称される複合被覆管が提案され、また実際に使用さ
れている。
そして通常は高純度のＺｒがこの内張り用の材料として
用いられる（詩開昭５４−５９６００号）。
用いられる（詩開昭５４−５９６００号）。
しかし高純度Ｚｒは中性子吸収断面積は小さくまた軟質
という利点があるが、高温水中および高温水蒸気中での
耐食性が十分でないという欠点を有する。
という利点があるが、高温水中および高温水蒸気中での
耐食性が十分でないという欠点を有する。
すなわち、元来ライナー管は燃料の使用期間延長に対応
する目的で開発されたが、被覆管本体には使用期間中に
その外面と冷却水との間で腐食反応が起こり、ノジュラ
ーコロージョンと呼ばれる局部腐食が進行する。長期の
使用中にノジュラーコロージョンが被覆管本体の外面か
ら内面に向って進み、ライナ一層に達すると腐食の進行
は極めて速くなることが分かった。
する目的で開発されたが、被覆管本体には使用期間中に
その外面と冷却水との間で腐食反応が起こり、ノジュラ
ーコロージョンと呼ばれる局部腐食が進行する。長期の
使用中にノジュラーコロージョンが被覆管本体の外面か
ら内面に向って進み、ライナ一層に達すると腐食の進行
は極めて速くなることが分かった。
したがって、従来の高純度Ｚｒの内張り材を使ったライ
ナー管ではその内面が高温水あるいは高温水蒸気に接し
ない環境にあるならば問題がないが、ひとたびそのよう
な環境にあうと内面側の腐食が極度に進行してしまう。
ナー管ではその内面が高温水あるいは高温水蒸気に接し
ない環境にあるならば問題がないが、ひとたびそのよう
な環境にあうと内面側の腐食が極度に進行してしまう。
このように、従来は母材であるジルカロイのみの耐食性
向上のみが計られライナー材の耐食性向上対策は何らと
られていなかった。
向上のみが計られライナー材の耐食性向上対策は何らと
られていなかった。
（本発明の解決すべき課題）
このように、ジルコニウム合金製の管の内面に純Ｚｒを
内張すしたライナー管と称される複合型ジルコニウム合
金被覆管にあっても、純Ｚｒは高温水中あるいは高温水
蒸気中での耐食性が悪く、長期間の使用中にあって被覆
管がそれらにさらされると内面の腐食の進行が大きいと
いう欠点があった。
内張すしたライナー管と称される複合型ジルコニウム合
金被覆管にあっても、純Ｚｒは高温水中あるいは高温水
蒸気中での耐食性が悪く、長期間の使用中にあって被覆
管がそれらにさらされると内面の腐食の進行が大きいと
いう欠点があった。
したがって、本発明の目的とすべきところは、中性子吸
収断面積が小さく、軟質であり、かつ高温水中および高
温水蒸気中でも耐食性にすくれた被覆管、すなわち被覆
管本体と組合せるべきそのライナー材料を開発すること
である。
収断面積が小さく、軟質であり、かつ高温水中および高
温水蒸気中でも耐食性にすくれた被覆管、すなわち被覆
管本体と組合せるべきそのライナー材料を開発すること
である。
（発明の要約）
ここに、本発明者らは、鋭意検討、研究を重ねた結果、
従来の複合型ジルコニウム合金被覆管における純Ｚｒの
内張りに替えて、耐食性を有しかつ比較的軟質のジルコ
ニウム合金を内張り祠とすることに着目し、そのための
ジルコニウム合金を研究して、そのような性質を有する
ジルコニウム合金としては・ｚｒ−３ｎ系が最も通ずる
ことを見い出して、本発明を完成した。
従来の複合型ジルコニウム合金被覆管における純Ｚｒの
内張りに替えて、耐食性を有しかつ比較的軟質のジルコ
ニウム合金を内張り祠とすることに着目し、そのための
ジルコニウム合金を研究して、そのような性質を有する
ジルコニウム合金としては・ｚｒ−３ｎ系が最も通ずる
ことを見い出して、本発明を完成した。
第１図は４００°Ｃ１１５０気圧の水蒸気中で７２時間
行った腐食試験においてＺｒにＳｎを添加した場合の腐
食増量をグラフにまとめて示したものであるが、Ｓｎ
０．２５％、より明確には０．５％の添加で腐食増量は
急激に減少し、耐食性が向上しているのが分かる。また
２、０％までのＳｎ添加では耐食性の変化が少なく、良
好である。一方、Ｚｒ−５ｎ系合金の硬度（ＢＨＮ ’
）は第２図に示すごとり、Ｓｎ量が増加するにつれて増
加するが、その変化率は小さい。
行った腐食試験においてＺｒにＳｎを添加した場合の腐
食増量をグラフにまとめて示したものであるが、Ｓｎ
０．２５％、より明確には０．５％の添加で腐食増量は
急激に減少し、耐食性が向上しているのが分かる。また
２、０％までのＳｎ添加では耐食性の変化が少なく、良
好である。一方、Ｚｒ−５ｎ系合金の硬度（ＢＨＮ ’
）は第２図に示すごとり、Ｓｎ量が増加するにつれて増
加するが、その変化率は小さい。
なお、同一条件下でのジルカロイ−２、ジルカロイ−４
の腐食増量はほぼ２５ｍｇ／ｄｍ２であった。
の腐食増量はほぼ２５ｍｇ／ｄｍ２であった。
したがって、Ｓｎ量が０．２５〜２．０％のＺｒ−Ｓｎ
系合金を内張り材として用いるならば、軟質性の点では
多少利点が失しなわれるものの、耐食性が格段に向上し
、非常に有効であることが分かる。
系合金を内張り材として用いるならば、軟質性の点では
多少利点が失しなわれるものの、耐食性が格段に向上し
、非常に有効であることが分かる。
かくして、本発明の要旨とするところは、被覆管本体と
該被覆管本体の管内面に設けた内張り層とから成り、前
記被覆管本体をジルコニウム合金から構成し、かつ前記
内張り層をＳｎ ０．２５〜２．０重量％、好ましくは
０゜５〜２，０重量％残部実質的にＺｒより成る合金か
ら構成することを特徴とする複合型ジルコニウム合金被
覆管である。
該被覆管本体の管内面に設けた内張り層とから成り、前
記被覆管本体をジルコニウム合金から構成し、かつ前記
内張り層をＳｎ ０．２５〜２．０重量％、好ましくは
０゜５〜２，０重量％残部実質的にＺｒより成る合金か
ら構成することを特徴とする複合型ジルコニウム合金被
覆管である。
、すなわち、本発明によれば、純Ｚｒの耐食性はＳｎの
少量添加によってむしろ向上するので、純Ｚｒの代わり
にＺｒ−Ｓｎ合金を複合型ジルコニウム合金被覆管に内
張すすることにより、内面の耐食性の向上をはかり、被
覆管自体の割れ防止をはかるのである。
少量添加によってむしろ向上するので、純Ｚｒの代わり
にＺｒ−Ｓｎ合金を複合型ジルコニウム合金被覆管に内
張すすることにより、内面の耐食性の向上をはかり、被
覆管自体の割れ防止をはかるのである。
よって、本発明において内張り材として利用するＺｒ−
Ｓｎ合金はＳｎＯ，２５〜２．Ｏ重量％、好ましくは０
．５〜２．０重量％を含み、残部は付随不純物を除いて
実質的にＺｒから成るものであるが、被覆管本体は例え
ばジルカロイ合金など従来より被覆管として使用されて
いるジルコニウム合金から構成すればよく、この被覆管
本体の材質は特に制限されない。
Ｓｎ合金はＳｎＯ，２５〜２．Ｏ重量％、好ましくは０
．５〜２．０重量％を含み、残部は付随不純物を除いて
実質的にＺｒから成るものであるが、被覆管本体は例え
ばジルカロイ合金など従来より被覆管として使用されて
いるジルコニウム合金から構成すればよく、この被覆管
本体の材質は特に制限されない。
なお、内張り層を設ける手段としてはいわゆる二重ビレ
ット押出法が好ましいが、その他例えば溶射法あるいは
爆着法等を利用してもよい。
ット押出法が好ましいが、その他例えば溶射法あるいは
爆着法等を利用してもよい。
次に、実施例によって本発明をさらに説明する。
大豆±
従来の純Ｚｒを内張すしたライナー管と本発明によるＺ
ｒ １．５４ Ｓｎ合金を内張すしたライナー管の２種
を二重ビレット押出法により作製しそれぞれ腐食試験を
行った。上記Ｚｒ １．５４ Ｓｎ合金の分析値を第１
表に示す。母管の肉厚はほぼ０．８６ｖｍ、内管のライ
ナー管の厚さは０．０８６ 鰭であった。腐食試験は４
００℃、１０５気圧の水蒸気中で７２時間行った。
ｒ １．５４ Ｓｎ合金を内張すしたライナー管の２種
を二重ビレット押出法により作製しそれぞれ腐食試験を
行った。上記Ｚｒ １．５４ Ｓｎ合金の分析値を第１
表に示す。母管の肉厚はほぼ０．８６ｖｍ、内管のライ
ナー管の厚さは０．０８６ 鰭であった。腐食試験は４
００℃、１０５気圧の水蒸気中で７２時間行った。
従来方式の純Ｚｒライナー管の腐食増量は約５００ｍｇ
／ｄＩ１１２であった。さらに内面には局部的白点が認
められた。一方、本発明のＺｒ １．５４ Ｓｎ合金使
用のライナー管の腐食増量はわずか約１００ｍｇ ／ｄ
ｍ２であり、内面の外観も問題なかった。
／ｄＩ１１２であった。さらに内面には局部的白点が認
められた。一方、本発明のＺｒ １．５４ Ｓｎ合金使
用のライナー管の腐食増量はわずか約１００ｍｇ ／ｄ
ｍ２であり、内面の外観も問題なかった。
玉土麦 （重量％）
鉢 ハ 紅 紅 ｈ
ｌ、５４ ０．０４ ０．０１ ≦ｔｏ ｐｐｍ 残部
以上からも、本発明のすぐれた効果は明らかであり、当
業者にはさらに多くの改良がなされ得ることは理解され
ようが、それらはいずれも本発明の範囲内である。
以上からも、本発明のすぐれた効果は明らかであり、当
業者にはさらに多くの改良がなされ得ることは理解され
ようが、それらはいずれも本発明の範囲内である。
第１図はＺｒ−Ｓｎ合金の耐食性をＳｎ含有量に対して
示すグラフ；および 第２図は同じく硬度を示すグラフである。 出願人 住友金属工業株式会社 代理人 弁理士 広 瀬 童 −
示すグラフ；および 第２図は同じく硬度を示すグラフである。 出願人 住友金属工業株式会社 代理人 弁理士 広 瀬 童 −
Claims (1)
- 被覆管本体と該被覆管本体の管内面に設けた内張り層と
から成り、前記被覆管本体をジルコニウム合金から構成
し、かつ前記内張り層をＳｎ Ｏ，２５〜２．０重量％
、残部実質的に２「より成る合金から構成することを特
徴とする複合型ジルコニウム合金被覆管。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59111030A JPS60256084A (ja) | 1984-06-01 | 1984-06-01 | 複合型ジルコニウム合金被覆管 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59111030A JPS60256084A (ja) | 1984-06-01 | 1984-06-01 | 複合型ジルコニウム合金被覆管 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60256084A true JPS60256084A (ja) | 1985-12-17 |
Family
ID=14550615
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59111030A Pending JPS60256084A (ja) | 1984-06-01 | 1984-06-01 | 複合型ジルコニウム合金被覆管 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60256084A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63204681A (ja) * | 1987-02-20 | 1988-08-24 | Toshiba Corp | エキシマレ−ザ用熱交換器フイン |
| JPS63204678A (ja) * | 1987-02-20 | 1988-08-24 | Toshiba Corp | エキシマレ−ザ管 |
| JPS63204677A (ja) * | 1987-02-20 | 1988-08-24 | Toshiba Corp | エキシマレ−ザ用電極 |
| JPS63204680A (ja) * | 1987-02-20 | 1988-08-24 | Toshiba Corp | エキシマレ−ザ用送風機フイン |
-
1984
- 1984-06-01 JP JP59111030A patent/JPS60256084A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63204681A (ja) * | 1987-02-20 | 1988-08-24 | Toshiba Corp | エキシマレ−ザ用熱交換器フイン |
| JPS63204678A (ja) * | 1987-02-20 | 1988-08-24 | Toshiba Corp | エキシマレ−ザ管 |
| JPS63204677A (ja) * | 1987-02-20 | 1988-08-24 | Toshiba Corp | エキシマレ−ザ用電極 |
| JPS63204680A (ja) * | 1987-02-20 | 1988-08-24 | Toshiba Corp | エキシマレ−ザ用送風機フイン |
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