JPS6031277B2 - 核燃料要素の製造方法 - Google Patents
核燃料要素の製造方法Info
- Publication number
- JPS6031277B2 JPS6031277B2 JP53089108A JP8910878A JPS6031277B2 JP S6031277 B2 JPS6031277 B2 JP S6031277B2 JP 53089108 A JP53089108 A JP 53089108A JP 8910878 A JP8910878 A JP 8910878A JP S6031277 B2 JPS6031277 B2 JP S6031277B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- barrier
- cladding tube
- nuclear fuel
- pellet
- cladding
- 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.)
- Expired
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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)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、核燃料要素の製造方法に関するものである。
原子炉の核燃料要素は、暁結した燃料べレットを多数被
覆管内に装填して構成されている。この核燃料要素は、
第１図に示すように、原子炉の運転に際して温度が上昇
すると、燃料べレット１が鼓形に熱膨張し、被覆管２に
竹の節状の変形部３を形成することが知られている。す
なわち、核燃料要素は、燃料べレット１の端部において
、被覆管２は局部的な集中荷重が加えられており、この
集中荷重がべレットと被覆管との機械的相互作用（ＰＣ
ＭＩ）や応力腐食（ＳＣＣ）による被覆管損傷の一因と
なっている。上記被覆管損傷防止の対策として、従釆、
燃料べレットの端部に面取り（チャンフア）する手段が
提案され、既に実用に供されているが、単にべレット端
部に面取りをほどこすのみでは、十分満足すべき効果を
奏し得ないのが実際である。また、上記チャンフアベレ
ット以外に、燃料べレットの長さに対する直径比を大き
くとって歪み集中を緩和する手段も提案されているが、
これによると、ベレットの製造方法、ベレットの被覆管
への装架方法、さらにはコストの点で問題があり、現在
までのところ実用化されるに至っていない。他方、燃料
べレットの形状を改良する以外に、べレットと被覆管と
の間に薄い金属のフオィルを装架したラィナを介装した
り、被覆管内面に金属やグラフアィトなどの薄いバリャ
層を蒸着、メッキあるいはコーティングする手段が提案
されている。
覆管内に装填して構成されている。この核燃料要素は、
第１図に示すように、原子炉の運転に際して温度が上昇
すると、燃料べレット１が鼓形に熱膨張し、被覆管２に
竹の節状の変形部３を形成することが知られている。す
なわち、核燃料要素は、燃料べレット１の端部において
、被覆管２は局部的な集中荷重が加えられており、この
集中荷重がべレットと被覆管との機械的相互作用（ＰＣ
ＭＩ）や応力腐食（ＳＣＣ）による被覆管損傷の一因と
なっている。上記被覆管損傷防止の対策として、従釆、
燃料べレットの端部に面取り（チャンフア）する手段が
提案され、既に実用に供されているが、単にべレット端
部に面取りをほどこすのみでは、十分満足すべき効果を
奏し得ないのが実際である。また、上記チャンフアベレ
ット以外に、燃料べレットの長さに対する直径比を大き
くとって歪み集中を緩和する手段も提案されているが、
これによると、ベレットの製造方法、ベレットの被覆管
への装架方法、さらにはコストの点で問題があり、現在
までのところ実用化されるに至っていない。他方、燃料
べレットの形状を改良する以外に、べレットと被覆管と
の間に薄い金属のフオィルを装架したラィナを介装した
り、被覆管内面に金属やグラフアィトなどの薄いバリャ
層を蒸着、メッキあるいはコーティングする手段が提案
されている。
しかして、上記したごとき構成は、いずれも核分裂生成
ガスから被覆管を隔離するためのいわゆる障壁としての
機能を有し、さらに燃料べレットと被覆管との接触摩擦
抵抗を減じて被覆管への歪み集中を緩和させようとする
ものであるが、上記し、ずれの場合においても、燃焼後
期にラィナやバリャ層が腕化してくると、被覆管の歪み
集中を十分に緩和し得ない難点がある。本発明は、燃料
べレツトの熱膨張による被覆管への歪み集中を効率よく
緩和させ、被覆管損傷事故を従釆よりも少なくすること
のできる核燃料要素を得るべく、種々研究・開発の結果
なされたものであって、その目的とするところは、製品
製造工程中に複雑かつ面倒な工程が含まれておらず、熟
練を必要としない、作業性にすぐれた核燃料要素の製造
方法を提供しようとするものである。
ガスから被覆管を隔離するためのいわゆる障壁としての
機能を有し、さらに燃料べレットと被覆管との接触摩擦
抵抗を減じて被覆管への歪み集中を緩和させようとする
ものであるが、上記し、ずれの場合においても、燃焼後
期にラィナやバリャ層が腕化してくると、被覆管の歪み
集中を十分に緩和し得ない難点がある。本発明は、燃料
べレツトの熱膨張による被覆管への歪み集中を効率よく
緩和させ、被覆管損傷事故を従釆よりも少なくすること
のできる核燃料要素を得るべく、種々研究・開発の結果
なされたものであって、その目的とするところは、製品
製造工程中に複雑かつ面倒な工程が含まれておらず、熟
練を必要としない、作業性にすぐれた核燃料要素の製造
方法を提供しようとするものである。
上記目的を達成するため、本発明に係る核燃料要素の製
造方法は、被覆管の内壁に当該被覆管よりも延性に富む
バリャ形成材をコーティングしてバリャを形成した後、
この被覆管内に当該被覆管よりも熱膨張係数が大きく、
かつ外周にバリャ突起形成用凹部を設けた中子を挿入し
て加熱し、上記中子の熱膨張作用とバリヤの延性作用に
よってバリャ内壁にバリャ突起を形成した後、冷却によ
り元の状態に復した中子を上記被覆管から取出し、その
後、この被覆管内に複数個の燃料べレツトを装填して各
べレットの腹部をバリャ突起により支持させることを特
徴とするものである。以下、本発明を、第２図ないし第
４図の実施例により説明すると、上記各図において、第
１図と同一符号は同一部分を示している。第２図は本発
明方法を実施して得られた核燃料要素の縦断面図を示し
、４は被覆管２の内壁に金属あるいはグラフアイトなど
をコーティングして形成したバリャ、５はバリャ４の内
壁に突設したバリャ突起であって、このバリャ突起５は
、燃料べレツト１の腹部を支持するよう構成されている
。
造方法は、被覆管の内壁に当該被覆管よりも延性に富む
バリャ形成材をコーティングしてバリャを形成した後、
この被覆管内に当該被覆管よりも熱膨張係数が大きく、
かつ外周にバリャ突起形成用凹部を設けた中子を挿入し
て加熱し、上記中子の熱膨張作用とバリヤの延性作用に
よってバリャ内壁にバリャ突起を形成した後、冷却によ
り元の状態に復した中子を上記被覆管から取出し、その
後、この被覆管内に複数個の燃料べレツトを装填して各
べレットの腹部をバリャ突起により支持させることを特
徴とするものである。以下、本発明を、第２図ないし第
４図の実施例により説明すると、上記各図において、第
１図と同一符号は同一部分を示している。第２図は本発
明方法を実施して得られた核燃料要素の縦断面図を示し
、４は被覆管２の内壁に金属あるいはグラフアイトなど
をコーティングして形成したバリャ、５はバリャ４の内
壁に突設したバリャ突起であって、このバリャ突起５は
、燃料べレツト１の腹部を支持するよう構成されている
。
ここで、本発明に係る核燃料要素の製造方法を説明する
。
。
第３図は本発明に係る核燃料要素の製造工程を示す縦断
面図であって、被覆管２の内壁には、ＣｕやＺｒなどか
らなる金属あるいはグラフアイトのように、被覆管２よ
りも延性に富む材料をコーティングしてバリャ４が形成
されている。このバリャ４を形成した被覆管２の内部に
は、当，該被覆管２よりも熱膨張係数が大きく、かつ外
周にバリャ突起形成用凹部７を設けた中子６が挿入され
ている。中子６の材料には、たとえばＳＵＳ材あるいは
Ｎなどを挙げることができる。以上のようにして、被覆
管２内に中子６をセッテイングしたならば、次に、この
状態で被覆管２を３００〜４００℃程度に加熱する。
面図であって、被覆管２の内壁には、ＣｕやＺｒなどか
らなる金属あるいはグラフアイトのように、被覆管２よ
りも延性に富む材料をコーティングしてバリャ４が形成
されている。このバリャ４を形成した被覆管２の内部に
は、当，該被覆管２よりも熱膨張係数が大きく、かつ外
周にバリャ突起形成用凹部７を設けた中子６が挿入され
ている。中子６の材料には、たとえばＳＵＳ材あるいは
Ｎなどを挙げることができる。以上のようにして、被覆
管２内に中子６をセッテイングしたならば、次に、この
状態で被覆管２を３００〜４００℃程度に加熱する。
しかして、本発明においては、被覆管２よりも中子６の
方が熱膨張係数が大きいため、上記のよにして熱を加え
ると、被覆管２に歪みが発生するが、このとき、被覆管
２の内壁にコーティングされたバリャ４は、被覆管２よ
りも延性に富んだ材料を用いているため、このバリヤ４
の内壁には、上記中子６の熱膨張作用と当該バリャ４の
延性作用により、第２図に示すごときバリャ突起５が形
成される。なお、上記作業に際し、被覆管２が受ける応
力を当該被覆管２の弾性限度内にあらかじめ設定してお
くことは言うまでもない。しかして、上記のようにして
バリャ４の内壁にバリャ突起が形成された後は、冷却に
よって元の状態に復した中子６を被覆管２から取出し、
その後、この被覆管２内に複数個の燃料べレットを装填
して各べレツトの腹部を上記バリャ突起により支持させ
るものである。
方が熱膨張係数が大きいため、上記のよにして熱を加え
ると、被覆管２に歪みが発生するが、このとき、被覆管
２の内壁にコーティングされたバリャ４は、被覆管２よ
りも延性に富んだ材料を用いているため、このバリヤ４
の内壁には、上記中子６の熱膨張作用と当該バリャ４の
延性作用により、第２図に示すごときバリャ突起５が形
成される。なお、上記作業に際し、被覆管２が受ける応
力を当該被覆管２の弾性限度内にあらかじめ設定してお
くことは言うまでもない。しかして、上記のようにして
バリャ４の内壁にバリャ突起が形成された後は、冷却に
よって元の状態に復した中子６を被覆管２から取出し、
その後、この被覆管２内に複数個の燃料べレットを装填
して各べレツトの腹部を上記バリャ突起により支持させ
るものである。
ところで、上記のようにして形成されたバリャ突起の形
状は、使用時における該部の歪み集中をできる限り緩和
させるため、その角の部分に丸みをもたせることが望ま
しい。本発明は以上のごときであり、本発明方法を実施
して得られた核燃料要素は、被覆管２と燃料べレット１
との間に位置するバリャ４の内壁に、上記べレット１の
腹部を支持するバリャ突起５が設けられているから、原
子炉運転に際して核燃料要素が高温となり、ベレット１
が第４図に示すように鼓形に熱膨張しても、そのべレッ
ト１の変形端部に加えられる局部的な歪み集中が被覆管
２に加えられるものではなく、燃料べレット１と被覆管
２との機械的相互作用や応力腐食による被覆管損傷事故
を減少させ、原子炉の安全性を向上させることができる
。
状は、使用時における該部の歪み集中をできる限り緩和
させるため、その角の部分に丸みをもたせることが望ま
しい。本発明は以上のごときであり、本発明方法を実施
して得られた核燃料要素は、被覆管２と燃料べレット１
との間に位置するバリャ４の内壁に、上記べレット１の
腹部を支持するバリャ突起５が設けられているから、原
子炉運転に際して核燃料要素が高温となり、ベレット１
が第４図に示すように鼓形に熱膨張しても、そのべレッ
ト１の変形端部に加えられる局部的な歪み集中が被覆管
２に加えられるものではなく、燃料べレット１と被覆管
２との機械的相互作用や応力腐食による被覆管損傷事故
を減少させ、原子炉の安全性を向上させることができる
。
しかして、本発明は、上記した核燃料要素を容易に得る
べく、中子６の熱膨張作用とバリヤ４の延性作用とを利
用してバリャ突起５を形成するものであって、その製品
製造工程中に複雑かつ面倒な工程は含まれておらず、熟
練を必要としない簡単な方法により、原子炉安全性にす
ぐれた核燃料要素を製造することができる。以上、本発
明は、燃料べレットの熱膨張による被覆管への歪集中を
効率よく緩和させ、被覆管損傷事故を従来よりも少なく
することのできる核燃料要素を容易に得るべく、種々研
究・開発の結果なされごたものであって、本発明によれ
ば、製品製造工程中に複雑かつ面倒な工程が含まれてお
らず、熟練を必要としない、作業性にすぐれた核燃料要
素の製造方法を得ることができる。
べく、中子６の熱膨張作用とバリヤ４の延性作用とを利
用してバリャ突起５を形成するものであって、その製品
製造工程中に複雑かつ面倒な工程は含まれておらず、熟
練を必要としない簡単な方法により、原子炉安全性にす
ぐれた核燃料要素を製造することができる。以上、本発
明は、燃料べレットの熱膨張による被覆管への歪集中を
効率よく緩和させ、被覆管損傷事故を従来よりも少なく
することのできる核燃料要素を容易に得るべく、種々研
究・開発の結果なされごたものであって、本発明によれ
ば、製品製造工程中に複雑かつ面倒な工程が含まれてお
らず、熟練を必要としない、作業性にすぐれた核燃料要
素の製造方法を得ることができる。
第１図は従釆使用されている核燃料要素の燃料照射時に
おける変形状態の縦断面図、第２図は本発明方法を実施
して得られた核燃料要素の縦断面図、第３図は第２図に
示す核燃料要素の製造工程を説明する縦断面図、第４図
は第２図に示す核燃料要素の燃料照射時における変形状
態の縦断面図である。 １・・・・・・燃料べレツト、２……被覆管、４・・・
・・・バリャ、５・・・・・・バリャ突起、６・・・…
中子、７・・・・・・バリャ突起形成用凹部。 多ノ図 男Ｚ図 第３図 菊４図
おける変形状態の縦断面図、第２図は本発明方法を実施
して得られた核燃料要素の縦断面図、第３図は第２図に
示す核燃料要素の製造工程を説明する縦断面図、第４図
は第２図に示す核燃料要素の燃料照射時における変形状
態の縦断面図である。 １・・・・・・燃料べレツト、２……被覆管、４・・・
・・・バリャ、５・・・・・・バリャ突起、６・・・…
中子、７・・・・・・バリャ突起形成用凹部。 多ノ図 男Ｚ図 第３図 菊４図
Claims (1)
- １ 被覆管の内壁に当該被覆管よりも延性に富むバリヤ
形成材をコーテイングしてバリヤを形成した後、この被
覆管内に当該被覆管よりも熱膨張係数が大きく、かつ外
周にバリヤ突起形成用凹部を設けた中子を挿入して加熱
し、上記中子の熱膨張作用とバリヤの延性作用によつて
バリヤ内壁にバリヤ突起を形成した後、冷却により元の
状態に復した中子を上記被覆管から取出し、その後、こ
の被覆管内に複数個の燃料ペレツトを装填して各ペレツ
トの腹部をバリヤ突起により支持させることを特徴とす
る核燃料要素の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53089108A JPS6031277B2 (ja) | 1978-07-20 | 1978-07-20 | 核燃料要素の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53089108A JPS6031277B2 (ja) | 1978-07-20 | 1978-07-20 | 核燃料要素の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5516257A JPS5516257A (en) | 1980-02-04 |
| JPS6031277B2 true JPS6031277B2 (ja) | 1985-07-20 |
Family
ID=13961687
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP53089108A Expired JPS6031277B2 (ja) | 1978-07-20 | 1978-07-20 | 核燃料要素の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6031277B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0174755U (ja) * | 1987-11-05 | 1989-05-22 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5568785B2 (ja) * | 2008-12-18 | 2014-08-13 | 株式会社グローバル・ニュークリア・フュエル・ジャパン | 核燃料棒 |
-
1978
- 1978-07-20 JP JP53089108A patent/JPS6031277B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0174755U (ja) * | 1987-11-05 | 1989-05-22 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5516257A (en) | 1980-02-04 |
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