JPS5920117B2 - nuclear fuel elements - Google Patents
nuclear fuel elementsInfo
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- JPS5920117B2 JPS5920117B2 JP55150619A JP15061980A JPS5920117B2 JP S5920117 B2 JPS5920117 B2 JP S5920117B2 JP 55150619 A JP55150619 A JP 55150619A JP 15061980 A JP15061980 A JP 15061980A JP S5920117 B2 JPS5920117 B2 JP S5920117B2
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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
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- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明はタグラスを封入した核燃料要素に係る。[Detailed description of the invention] The present invention relates to nuclear fuel elements encapsulating taglass.
原子炉内に多数本の核燃料集合体が・・ニカム状に配列
された炉心において、どの位置に配列された核燃料集合
体から核分裂生成物が放出しているかを早期に検知する
ことは炉の安全性、運転状態の監視および周辺が放射能
で汚染されることの防止などのために重要である。In a reactor core where a large number of nuclear fuel assemblies are arranged in a nicomb shape, early detection of where fission products are being released from the nuclear fuel assemblies arranged in the reactor is critical to the safety of the reactor. This is important for monitoring safety, operating conditions, and preventing radioactive contamination of the surrounding area.
核分裂生成物の放出は主として核燃料集合体内の核燃料
要素の被覆管が破損するものであって、この破損検出を
早期に行う手段はサンプリング法や冷却材、カバーガス
などを検査する方法などが知られている。The release of fission products is mainly caused by damage to the cladding of the nuclear fuel elements in the nuclear fuel assembly, and methods for early detection of this damage include sampling methods and methods of inspecting coolant, cover gas, etc. ing.
なかでも核燃料集合体内に組込まれた核燃料要素内にタ
グガスを封入して被覆管が破損した際に放出するタグガ
スの組成ないしは成分を検出して、どの位置の核燃料集
合体から核分裂生成物が放出しているのかを検知するタ
グガス法による燃料破損検出手段が提唱されている。In particular, tag gas is sealed in the nuclear fuel element incorporated in the nuclear fuel assembly, and the composition or components of the tag gas that is released when the cladding tube is ruptured is detected to determine from which position in the nuclear fuel assembly the fission products are released. A tag gas method for detecting fuel damage has been proposed.
本発明はこのタグラフ法に使用される核燃料要素を改良
することにある。The present invention consists in improving the nuclear fuel elements used in this tag method.
前記タグラスとしては原子炉構造材、核燃料物質、冷却
材、減速材などに対して不活性のたとえがアルゴン、キ
セノン、ネオンなどの希ガスが1種または混合されて使
用されている。As the taglas, rare gases such as argon, xenon, and neon, which are inert to nuclear reactor structural materials, nuclear fuel materials, coolants, moderators, etc., are used alone or in combination.
従来、タグガスを封入するカプセルの1部に窓を設け、
その窓を低融点金属のシール材でシールし、そのシール
材をその融点以上の温度に加熱して溶融し前記窓からタ
グガスを被覆管内に放出させ得るカプセルを内蔵した核
燃料要素が知られている。Conventionally, a window was provided in a part of the capsule that sealed the tag gas,
Nuclear fuel elements are known in which the window is sealed with a sealing material of a low melting point metal, and the sealing material is heated to a temperature above its melting point to melt and incorporate a capsule that allows tag gas to be released from the window into the cladding tube. .
この核燃料要素はタグガスをカプセルから放出する構造
が簡単でしかも製造が容易で、与えられた温度条件で確
実にシール材を開放でき、そのうえプレナムの有効体積
の減少が少なく機械的強度上も有利である。This nuclear fuel element has a simple structure for releasing the tag gas from the capsule, is easy to manufacture, can reliably open the seal under given temperature conditions, and is advantageous in terms of mechanical strength with less reduction in the effective volume of the plenum. be.
しかしながら、低融点金属をシール材に使用すると被覆
管に上記金属が付着して被覆管の腐食性を招き破損する
原因になる。However, when a low melting point metal is used as a sealing material, the metal adheres to the cladding tube, causing corrosion of the cladding tube and causing breakage.
とくに被覆管にオーヌテナイト系ステンレス鋼を使用し
た場合、Cd、Ga、Sn、B1−Pbなどの低融点金
属は腐食性が大きいので、被覆管と直接接触することは
好ましくない。Particularly when autenite stainless steel is used for the cladding tube, low melting point metals such as Cd, Ga, Sn, and B1-Pb are highly corrosive, so direct contact with the cladding tube is not preferred.
本発明は上記欠点を除去するためになされたもので、構
造が簡単で確実にタグガスを被覆管内に放出することが
できしかも被覆管の腐食性を考慮する必要がないタグガ
ス封入の核燃料要素を提供することにある。The present invention has been made to eliminate the above-mentioned drawbacks, and provides a tag gas-filled nuclear fuel element that has a simple structure, can reliably release tag gas into the cladding tube, and does not require consideration of the corrosivity of the cladding tube. It's about doing.
以下、第1図を参照しながら、本発明に係る核燃料要素
の一実施例を説明する。Hereinafter, one embodiment of a nuclear fuel element according to the present invention will be described with reference to FIG.
第1図において、図中符号1はたとえばヌテンレス鋼か
らなる長尺の被覆管で、この被覆管1内には二酸化ウラ
ン粉末が円柱状に圧粉成形され焼結された燃料ペレット
2が複数個装てんされている。In FIG. 1, the reference numeral 1 in the figure is a long cladding tube made of, for example, nutless steel, and inside this cladding tube 1 are a plurality of fuel pellets 2, each of which is made of uranium dioxide powder compacted into a cylindrical shape and sintered. It is loaded.
燃料ペレット2は上部にプレナブ部3を残して2/3〜
3/4装てんされ、被覆管1の両端は端栓4,5で封止
される。The fuel pellet 2 is 2/3~ leaving the prenub part 3 at the top.
The cladding tube 1 is 3/4 loaded, and both ends of the cladding tube 1 are sealed with end plugs 4 and 5.
プレナブ部3には燃料ペレット2の位置ずれを防止する
とともに固定するためのプレナムヌプリング6,7およ
びタグカプセル8が挿入されている。Plenum nup rings 6 and 7 and a tag capsule 8 are inserted into the plenum portion 3 to prevent the fuel pellets 2 from shifting and to fix them.
第2図は、第1図中のタグカプセル8を示す断面図であ
る。FIG. 2 is a sectional view showing the tag capsule 8 in FIG. 1.
タグカプセル8は、スリーブ9とこのスリーブ9の端部
に取付けられたダイヤフラム部10で囲まれた筒内に中
空円筒形の突刺部11、形状記憶合金で形成された伸縮
部12、およびタグガスの導入封止部13を収納して構
成されている。The tag capsule 8 has a hollow cylindrical piercing part 11, an expandable part 12 made of a shape memory alloy, and a tag gas tube surrounded by a sleeve 9 and a diaphragm part 10 attached to the end of the sleeve 9. It is configured to accommodate an introduction sealing part 13.
形状記憶合金は、特定の温度あるいは応力の下でマルテ
ンサイトとして知られている原子配列に変態および逆変
態できる結晶構造を持っているもので、銅−亜鉛−アル
ミニウム合金、ニッケルーチタン合金、鉄−ニッケル合
金、ニッヶルーアルミニクム合金、鉄−白金合金などの
種類がある。Shape memory alloys have a crystalline structure that can transform and reverse into an atomic arrangement known as martensite under specific temperatures or stresses, and include copper-zinc-aluminum alloys, nickel-titanium alloys, and iron alloys. - Types include nickel alloy, nickel-aluminum alloy, and iron-platinum alloy.
アルミニウム約4〜10係、亜鉛約10〜30係、残り
が銅の銅・亜鉛−アルミニウム合金及びニッケルーチタ
ン合金が本発明の伸縮部12に適しているが他の合金を
用いてもよい。Copper-zinc-aluminum alloys and nickel-titanium alloys of about 4 to 10 parts aluminum, about 10 to 30 parts zinc, and the balance copper are suitable for the telescoping section 12 of the present invention, although other alloys may be used.
例としてニッケルーチタン合金製の伸縮部12の具体的
製作法を説明する。As an example, a specific method of manufacturing the expandable portion 12 made of nickel-titanium alloy will be explained.
針金状のニッケルーチタン合金を約650°Cに加熱し
安定化する。A wire-shaped nickel-titanium alloy is heated to approximately 650°C and stabilized.
次に約50°C以下に急冷し、その湿度で針金をコイル
状に形成する。Next, the wire is rapidly cooled to about 50° C. or less, and the wire is formed into a coil at that humidity.
この伸縮部は帯状の素材を上記と同様な方法で第3図に
示したようにL型、Σ型、コの字型あるいはΣ型に形成
しても良い。This stretchable portion may be formed by forming a band-shaped material into an L-shape, Σ-shape, U-shape, or Σ-shape as shown in FIG. 3 using a method similar to that described above.
他の形状記憶合金についても湿度条件を適当に選ぶ他は
、まったく同様に製作できる。Other shape memory alloys can be manufactured in exactly the same way, except for selecting appropriate humidity conditions.
このように製作された伸縮部12をスリーブ9に挿入し
続いて突刺部11を挿入する。The elastic part 12 manufactured in this way is inserted into the sleeve 9, and then the piercing part 11 is inserted.
次にダイヤフラム部10を伸縮部12が伸びきった長さ
と突刺部の長さの和より短い位置に挿着させる。Next, the diaphragm part 10 is inserted at a position shorter than the sum of the fully extended length of the expandable part 12 and the length of the piercing part.
次にタグガスをタグガス導入部13から所定の量充填後
このタグガス導入部13を溶着しタグカプセル8を完成
させる0次にタグキャプセルの開封工程を示す。Next, a predetermined amount of tag gas is filled from the tag gas introduction part 13, and then the tag gas introduction part 13 is welded to complete the tag capsule 8. Next, a process of opening the tag capsule will be shown.
具体例としてニッケルーチタン合金の伸縮部を有するタ
グカプセルについて示す。As a specific example, a tag capsule having an elastic part made of nickel-titanium alloy will be shown.
第1図に示すようにタグカプセルを封入した核燃料要素
は原子炉内で自己反応熱で外淵させるかもしくは前もっ
て外部加熱により外淵される。As shown in FIG. 1, a nuclear fuel element enclosing a tag capsule is exposed to heat of self-reaction in a nuclear reactor or is exposed to external heat in advance.
タグカプセル、特に伸縮部の温度が約71°Cになると
形状記憶合金の逆変態が始まり、伸縮部は元の形状すな
わち真っすぐになろうとする。When the temperature of the tag capsule, especially the stretchable part, reaches about 71°C, the shape memory alloy begins to undergo reverse transformation, and the stretchable part tries to return to its original shape, that is, straight.
伸縮部12の下部はスリーブ9の。底部で支えられてい
るため、この伸縮部12は突刺部11をダイヤフラム部
10に押しつける。The lower part of the elastic part 12 is the sleeve 9. Since it is supported at the bottom, the telescopic portion 12 presses the piercing portion 11 against the diaphragm portion 10.
形状記憶合金の復原力は同じ大きさのバイメタル素子の
力に比べて200倍以上であり、容易にダイヤフラム部
10は第4図に示すように破られてタグガスはこの破口
を通過し燃料要素内に充満する。The restoring force of the shape memory alloy is more than 200 times the force of a bimetal element of the same size, and the diaphragm 10 is easily broken as shown in Figure 4, allowing the tag gas to pass through this break and release the fuel element. Fill inside.
タグカプセルの開封は77℃以上でははソ確実に達成さ
れる。Opening of the tag capsule is reliably achieved at temperatures above 77°C.
銅−亜鉛−アルミニウム合金を用いた場合はさらに低い
温度での開封も可能である。When a copper-zinc-aluminum alloy is used, it is possible to open the package at even lower temperatures.
更に、第5図に本発明の他の実施例を示す。Furthermore, FIG. 5 shows another embodiment of the present invention.
伸縮部12は形状記憶合金の帯状の板をコ字形に曲げた
ものを用いている。The extensible portion 12 is made of a band-shaped plate of shape memory alloy bent into a U-shape.
伸縮部12は温度上昇にともない形状記憶合金の逆変態
が始まり伸縮部は真っすぐになろうとするが、支持台1
4で片方を支持されるため突刺部11を押しダイヤフラ
ム部10を突き破ることが可能となる。As the temperature rises, the shape memory alloy in the expandable part 12 begins to undergo reverse transformation and tries to become straight, but the support base 1
4, it is possible to push the piercing portion 11 and break through the diaphragm portion 10.
以上説明したように本発明によればタグガスを充てんし
たタグカプセルを形状記憶合金の復原力によりカプセル
内側から比較的低い温度で確実に開封してタグガスを放
出することができる。As explained above, according to the present invention, the tag capsule filled with tag gas can be reliably opened from the inside of the capsule at a relatively low temperature by the restoring force of the shape memory alloy, and the tag gas can be released.
また、従来例に比較して構造が簡単であり、被覆管腐食
の心配もない。Furthermore, the structure is simpler than the conventional example, and there is no fear of cladding corrosion.
更に、カプセル内部に開封機構を収納した構成としたの
で取扱いが容易となり、核燃料要素の製作工程を減らす
ことができる。Furthermore, since the opening mechanism is housed inside the capsule, handling becomes easy and the number of manufacturing steps for the nuclear fuel element can be reduced.
従って核燃料要素安価に製作できる利点がある。Therefore, there is an advantage that nuclear fuel elements can be manufactured at low cost.
第1図は本発明に係る核燃料要素の一実施例を示す縦断
面図、第2図は第1図に示したタグカプセルを拡大して
示す縦断面図、第3図は形状記憶合金で形成した伸縮部
の例を示す縦断面図、第4図は第2図に示したタグカプ
セルの開封状態を示す縦断面図、第5図は、本発明の他
の実施例のタグカプセル部を示す縦断面図である。
1・・・・・・被覆管、2・・・・・・核燃料ペレット
、4,5・・・・・・端栓、8・・・・・・タグカプセ
ル、10・・・・・・ダイヤフラム部、11・・・・・
・突刺部、12・・・・・・伸縮部。FIG. 1 is a vertical sectional view showing an embodiment of the nuclear fuel element according to the present invention, FIG. 2 is an enlarged vertical sectional view of the tag capsule shown in FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is a vertical cross-sectional view showing an example of the expandable part shown in FIG. 2, and FIG. 5 is a vertical cross-sectional view showing the tag capsule shown in FIG. FIG. 1... Cladding tube, 2... Nuclear fuel pellet, 4, 5... End plug, 8... Tag capsule, 10... Diaphragm. Part, 11...
- Piercing part, 12...Extension part.
Claims (1)
にタグガスを充てんしたカプセルを封入してなる核燃料
要素において、前記カプセルは有底のスリーブ内に形状
記憶合金で形成された伸縮部と突刺部とを収納し、突刺
部に対向した前記有底スリーブの開口部にダイヤフラム
部を封着してなることを特徴とする核燃料要素。 2 伸縮部は針金状の形状記憶合金をコイル状に形成し
てなることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の核
燃料要素。[Claims] 1. A nuclear fuel element in which a capsule filled with tag gas is enclosed in a plenum part of a long cladding tube loaded with nuclear fuel material, wherein the capsule is formed of a shape memory alloy in a bottomed sleeve. 1. A nuclear fuel element, comprising a telescopic portion and a piercing portion, and a diaphragm portion is sealed to an opening of the bottomed sleeve facing the piercing portion. 2. The nuclear fuel element according to claim 1, wherein the extensible portion is formed by forming a wire shape memory alloy into a coil shape.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55150619A JPS5920117B2 (en) | 1980-10-29 | 1980-10-29 | nuclear fuel elements |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55150619A JPS5920117B2 (en) | 1980-10-29 | 1980-10-29 | nuclear fuel elements |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5774688A JPS5774688A (en) | 1982-05-10 |
| JPS5920117B2 true JPS5920117B2 (en) | 1984-05-10 |
Family
ID=15500820
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55150619A Expired JPS5920117B2 (en) | 1980-10-29 | 1980-10-29 | nuclear fuel elements |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5920117B2 (en) |
-
1980
- 1980-10-29 JP JP55150619A patent/JPS5920117B2/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5774688A (en) | 1982-05-10 |
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