[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

KR20230085926A - 핵 연료봉 및 제조 방법 - Google Patents

핵 연료봉 및 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20230085926A
KR20230085926A KR1020237016173A KR20237016173A KR20230085926A KR 20230085926 A KR20230085926 A KR 20230085926A KR 1020237016173 A KR1020237016173 A KR 1020237016173A KR 20237016173 A KR20237016173 A KR 20237016173A KR 20230085926 A KR20230085926 A KR 20230085926A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
plug
tube
coating
nuclear fuel
welding
Prior art date
Application number
KR1020237016173A
Other languages
English (en)
Inventor
제러미 비쇼프
도미니크 두투
Original Assignee
후라마통
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 후라마통 filed Critical 후라마통
Publication of KR20230085926A publication Critical patent/KR20230085926A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
    • G21C3/02—Fuel elements
    • G21C3/04—Constructional details
    • G21C3/06—Casings; Jackets
    • G21C3/07—Casings; Jackets characterised by their material, e.g. alloys
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/002—Resistance welding; Severing by resistance heating specially adapted for particular articles or work
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/08—Seam welding not restricted to one of the preceding subgroups
    • B23K11/093—Seam welding not restricted to one of the preceding subgroups for curved planar seams
    • B23K11/0935—Seam welding not restricted to one of the preceding subgroups for curved planar seams of tube sections
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/16—Resistance welding; Severing by resistance heating taking account of the properties of the material to be welded
    • B23K11/163—Welding of coated materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/16—Resistance welding; Severing by resistance heating taking account of the properties of the material to be welded
    • B23K11/18—Resistance welding; Severing by resistance heating taking account of the properties of the material to be welded of non-ferrous metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/02—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings only including layers of metallic material
    • C23C28/023—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings only including layers of metallic material only coatings of metal elements only
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C30/00—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C21/00—Apparatus or processes specially adapted to the manufacture of reactors or parts thereof
    • G21C21/02—Manufacture of fuel elements or breeder elements contained in non-active casings
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
    • G21C3/02—Fuel elements
    • G21C3/04—Constructional details
    • G21C3/06—Casings; Jackets
    • G21C3/10—End closures ; Means for tight mounting therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/04—Tubular or hollow articles
    • B23K2101/12—Vessels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/34—Coated articles, e.g. plated or painted; Surface treated articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/08—Non-ferrous metals or alloys
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/18—Dissimilar materials
    • B23K2103/26—Alloys of Nickel and Cobalt and Chromium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/30—Organic material
    • B23K2103/32—Material from living organisms, e.g. skins
    • B23K2103/34—Leather
    • 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
    • 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
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S376/00—Induced nuclear reactions: processes, systems, and elements
    • Y10S376/90—Particular material or material shapes for fission reactors
    • Y10S376/901—Fuel

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Infusion, Injection, And Reservoir Apparatuses (AREA)

Abstract

클래딩(4) 내에 보유된 핵 연료를 포함하는 핵 연료봉으로서, 클래딩(4)은 튜브(6) 및 두 개의 단부 캡(8)을 포함하고, 튜브(6)는 중심축(A)을 따라 연장되며 두 개의 단부를 가지고, 각각의 단부 캡(8)은 튜브(6)의 각각의 단부를 밀봉하여 폐쇄하면서 이러한 단부에 고정되는, 핵 연료봉. 튜브(6)는 튜브(6)의 일단부로부터 타단부까지 튜브(16)의 전체 길이에 걸쳐서 연장되는 튜브 코팅(16)에 의해서 커버된다.

Description

핵 연료봉 및 제조 방법
본 발명은, 특히 경수로용 핵 연료봉 분야에 관한 것이다.
경수로 내에서 사용되는 핵 연료 어셈블리는 일반적으로 핵 연료봉들의 번들을 포함하고, 각각의 핵 연료봉은 핵 연료를 보유한 클래딩을 포함하며, 클래딩은 그 두 단부 각각에서 플러그에 의해 폐쇄되는 클래딩 튜브를 포함한다.
예를 들어, 각각의 플러그는 튜브를 밀봉된 방식으로 폐쇄하기 위해서 튜브의 대응하는 단부에 용접된다. 상이한 용접 기법들, 예를 들어, TIG 용접(텅스텐 전극을 이용한 불활성 분위기 아크 용접), 레이저 용접 또는 전자 빔 용접이 각각의 플러그를 튜브에 부착시키기 위해서 사용될 수 있다.
튜브 및 플러그는 일반적으로 금속으로 제작된다. 이들은, 예를 들어 지르코늄 또는 지르코늄 합금, 예를 들어 지르칼로이(Zircaloy) 타입의 지르코늄 합금으로 제작된다.
클래딩이 원자로의 운전 도중에 위치되는 특히 가혹한 환경으로부터 클래딩을 보호하기 위하여, 튜브에 외부 보호 코팅, 예를 들어 크롬 또는 크롬 합금으로 제작된 보호 코팅을 제공하는 것이 가능하다.
튜브 상에 보호 코팅이 존재하면 튜브 및 플러그 사이에 이루어진 용접에 좋지 않은 영향을 줄 가능성이 있다. 결과적으로 얻어지는 용접은 약해지고 및/또는 부식에 민감해질 수 있다.
이러한 위험성을 제한하기 위하여, 보호 코팅은 플러그들이 용접되는 튜브의 단부 부분은 코팅하지 않으면서 튜브의 대부분의 길이에 걸쳐서 증착된다. 따라서, 보호 코팅은 튜브 및 각각의 플러그 사이에 이루어진 용접을 오염시키지 않는다.
그러나, 튜브 보호 코팅으로 커버되지 않은 용접의 부분은 튜브 및 막대의 취약 구역이 되는데, 그 이유는 이것이 사고 상태에서의 고온 산화를 포함하여 고도의 마모 또는 부식에 더 민감해질 수 있기 때문이다.
본 발명의 목적 중 하나는, 특히, 부식 및 고온에서의 산화에 대한 내성을 가지면서도 제조하기가 용이한 핵 연료봉을 제안하는 것이다.
이러한 목적을 위해서, 본 발명은 클래딩 내에 보유된 핵 연료를 포함하는 핵 연료봉으로서, 상기 클래딩은 튜브 및 두 개의 플러그를 포함하고, 상기 튜브는 중심축을 따라서 연장되고 두 개의 단부를 가지며, 각각의 플러그는 상기 튜브의 대응하는 단부를 밀봉함으로써 상기 튜브의 상기 단부에 부착되고, 상기 튜브는 튜브 코팅에 의해서 커버되며, 상기 튜브 코팅은 상기 튜브의 일단부로부터 타단부까지 상기 튜브의 전체 길이에 걸쳐 연장된, 핵 연료봉을 제안한다.
특정 실시형태에 따르면, 핵 연료봉 요소는, 개별적으로 또는 모든 기술적으로 가능한 조합으로 취해지는 하나 또는 복수 개의 후속하는 선택적인 특징을 포함한다:
- 플러그 중 하나 또는 각각의 플러그가 플러그 코팅에 의해서 적어도 부분적으로 커버된다;
- 플러그 코팅이 제공되는 각각의 플러그의 플러그 코팅 및 튜브 코팅은 별개이다;
- 튜브 코팅 및 플러그 코팅이 동일한 재료로 제작된다;
- 플러그 코팅이 있는 각각의 플러그의 플러그 코팅 및 튜브 코팅은 튜브와 플러그 사이의 계면에서 인접한다;
- 코팅되거나 코팅되지 않은 각각의 플러그는, 튜브와 플러그 사이의 계면의 형상에 영향을 주지 않으면서 및/또는, 특히 재료의 제거를 수반하는 기계적 또는 화학적 프로세스에 의해서 튜브와 플러그 사이의 계면을 재작업하지 않으면서, 튜브에 용접된다;
- 튜브가 지르코늄계 재료로 제작된다;
- 각각의 플러그가 지르코늄계 재료로 제작된다;
- 튜브 코팅이 크롬계 재료로 제작된다;
- 각각의 플러그가 튜브 재료, 튜브 코팅 재료, 플러그 재료 및, 적합한 경우에는 플러그를 커버하는 플러그 코팅의 재료 사이의 공융물(eutectic)이 튜브와 상기 플러그 사이의 접합부에 존재하지 않은 상태로 튜브 상에 부착된다.
또한, 본 발명은 앞서 규정된 바와 같은 핵 연료봉의 제조 방법으로서, 튜브 및 플러그를 생산하는 단계 - 적합한 경우에, 각각의 플러그는 플러그 코팅으로 코팅됨 -, 및 상기 적어도 하나의 플러그 또는 각각의 플러그를 상기 튜브의 대응하는 단부에 전기 저항 용접에 의하여 용접하는 단계를 포함하는, 핵 연료봉 제조 방법에 관한 것이다.
특정 실시예에 따르면, 제조 프로세스는 개별적으로 또는 모든 기술적으로 가능한 조합으로 취해지는 하나 또는 복수 개의 후속하는 선택적인 특징을 포함한다:
- 각각의 플러그가 전기 저항 맞대기 용접(butt welding)에 의해서 튜브에 용접된다;
- 적어도 하나의 플러그 또는 각각의 플러그의 전기 저항 용접은 10 kA 내지 20 kA에 포함되는 전류를 이용하여 수행된다;
- 적어도 하나의 플러그 또는 각각의 플러그의 전기 저항 용접은 상기 플러그를 상기 튜브의 대응하는 단부에, 200 daN 내지 400 daN, 바람직하게는 250 daN 내지 350 daN에 포함되는 누름힘으로 적용함으로써 수행된다;
- 적어도 하나의 플러그 또는 각각의 플러그의 전기 저항 용접은 10 ms 내지 30 ms에 포함되는 시간 길이 동안에 전류를 인가함으로써 수행된다;
- 제조 프로세스는 재료의 제거를 수반하는 기계적 또는 화학적 프로세스에 의해서 상기 튜브와 상기 튜브에 용접된 각각의 플러그 사이의 계면을 재작업하지 않으면서 수행된다;
- 각각의 플러그는, 상기 튜브의 재료, 튜브 코팅의 재료, 상기 플러그의 재료 및, 적합한 경우에는 상기 플러그를 커버하는 플러그 코팅의 재료 사이의 공융물을 상기 튜브와 상기 플러그 사이의 접합부에 형성하지 않으면서 상기 튜브에 용접된다.
본 발명 및 본 발명의 장점들은, 오직 비한정적인 예로서만 제공되고 첨부된 도면을 참조하는 후속하는 설명을 정독할 때에 더 잘 이해될 것이다.
- 도 1은 핵 연료봉의 종단면에서의 개략도이다; 그리고
- 도 2 및 도 3은 도 1에 도시되는 것과 같은 핵 연료봉의 제조 방법을 예시하는 단면도들이다.
도 1은, 예를 들어 경수로, 특히 가압수형원자로(pressurized water reactor PWR) 또는 비등수형원자로(boiling water reactor; BWR), "VVER" 원자로, "RBMK" 원자로, 또는 중수로, 예를 들어 "CANDU" 원자로에서 사용되는 것이 의도되는 핵 연료봉(2)을 도시한다.
핵 연료봉(2)은 중심축(A)을 따라서 길다란 막대의 형상을 가진다.
핵 연료봉(2)은 핵 연료를 보유한 클래딩(4)을 포함한다.
클래딩(4)은 튜브(6) 및 두 개의 플러그(8)를 포함하고, 각각의 플러그(8)는 튜브(6)의 대응하는 단부를 밀봉된 방식으로 폐쇄하기 위해서 해당 단부에 용접된다. 튜브(6)는 핵 연료봉(2)의 중심축(A)을 따라서 연장된다. 튜브(6)는 중심축(A)에 중심이 있는 원형 단면을 가지는 것이 바람직하다.
핵 연료는, 예를 들어 튜브(6) 내에서 축방향으로 적층된 펠릿들(10)의 스택의 형태이고, 각각의 펠릿(10)은 핵분열 재료를 함유한다. 펠릿들(10)의 스택은 "핵분열 칼럼(fissile column)"이라고도 불린다.
핵 연료봉(2)은 선택적으로, 펠릿들(10)의 스택을 다른 플러그(8)를 향해서 밀어내기 위한, 튜브(6) 내에서 펠릿들(10)의 스택과 플러그(8) 중 하나 사이에 배치된 스프링(12)을 포함한다. 스프링(12)은 펠릿들(10)의 스택 및 플러그(8) 사이에서 압축된다.
펠릿들(10)의 스택 및 스프링(12)이 누르고 있는 플러그(8) 사이에는 공간 또는 플레넘(14)이 존재한다. 플레넘(14)은 원자로의 운전 중에 핵 연료로부터 방출된 가스를 보관하기 위해서 사용될 수 있다. 스프링(12)은 플레넘(14) 내에 위치된다.
플러그(8)를 튜브(6)의 일단부에 용접하는 것을 예시하는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 튜브(6)에는 튜브 코팅(16)이 제공된다.
튜브(6)는 튜브(6) 내부를 향해 배향되는 내면(6B) 및 튜브(6) 바깥을 향해서 배향되는 외면(6A)을 가진다.
외부 환경으로부터 튜브를 보호하기 위해서, 튜브 코팅(16)은 튜브(6)의 외면(6A)을 커버한다. 운전 시에, 튜브 코팅(16)은 이러한 환경과 접촉한다.
튜브(6)는, 예를 들어 지르코늄계 재료로 제작된다.
본 명세서의 콘텍스트에서, 지르코늄계 재료란 순수 지르코늄 또는 지르코늄계 합금으로 제작된 재료를 가리킨다. 순수 지르코늄 재료는 적어도 99 중량%의 지르코늄을 포함하는 재료이다.
지르코늄계 합금은 적어도 95 중량%의 지르코늄을 포함하는 합금이다.
실시형태의 일 예에서, 튜브(6)의 지르코늄계 재료는, 0.8 내지 1.8 중량%의 니오븀, 0.2 내지 0.6 중량%의 주석 및 0.02 내지 0.4 중량%의 철, 그리고 지르코늄 및 불가피한 불순물을 포함하는 사원계(quaternary) 지르코늄 합금 조성물이다.
튜브(6)는, 예를 들어 0.4 mm 내지 1 mm에 포함되는 두께를 가진다. 튜브(6)의 두께는 튜브(6)의 내면(6B) 및 외면(6A) 사이의 거리이다.
튜브 코팅(16)은 얇고, 예를 들어 튜브(6)의 두께보다 훨씬 얇은 두께를 가진다.
튜브 코팅(16)은, 예를 들어 5 μm 내지 25 μm에 포함되는 두께, 특히 10 μm 내지 20 μm에 포함되는 두께를 가진다. 튜브 코팅(16)의 두께는 튜브(6)의 외면(6A)에 수직으로, 즉 튜브(6)의 중심축(A)에 대해서 반경 방향으로 취해진다.
튜브 코팅(16)은 크롬계 재료로 제작된다.
본 명세서의 콘텍스트에서, 크롬계 재료란 순수 크롬 재료 또는 크롬계 합금을 가리킨다.
순수 크롬 재료는 적어도 99 중량%의 크롬을 포함하는 재료이다. 크롬 계 합금은 적어도 85 중량%의 크롬을 포함하는 합금이다.
일 실시형태에서, 크롬계 재료는: 이원계(binary) 크롬-알루미늄 합금, 이원계 크롬-질소 합금, 및 이원계 크롬-티타늄 합금 중에서 선택된 크롬계 합금이다.
튜브 코팅(16)은 크롬계 재료로 제작된 단일 층 또는 크롬계 재료, 바람직하게는 동일한 크롬계 재료로 제작된 복수 개의 오버레이된 층을 포함한다.
튜브 코팅(16)의 구조가 복수 개의 오버레이된 층을 가지는 것은, 예를 들어, 특히 증착이 여러 과정으로 수행될 경우에 튜브 코팅(16)을 튜브(6) 상에 증착하기 위해서 사용되는 증착 프로세스의 결과이다.
튜브 코팅(16)은 튜브(6)의 일단부로부터 타단부까지 튜브(6)의 전체 길이에 걸쳐서 연장된다.
바람직한 실시형태에서, 튜브 코팅(16)은 연속적이다. 이것이 튜브(6)의 외면(6A)을 완전히 커버한다.
각각의 플러그(8)는, 플러그(8)를 튜브(6)의 대응하는 단부에 부착하기 위하여 튜브(6) 내에 삽입되는 삽입부(18), 및 플러그(8)가 튜브(6)의 대응하는 단부에 부착되었을 때 튜브(6) 밖에 남아 있는 노출부(20)를 포함한다.
각각의 플러그(8)는 플러그(8)가 튜브(6)의 단부에 배치될 때 튜브(6)의 단부를 누르는 환형 표면(22)을 가진다. 환형 표면(22)은 중심축(A)에 중심이 맞춰진다. 환형 표면(22)은 삽입부(18) 및 노출부(20) 사이의 접합부에 위치된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 환형 표면(22)은 예를 들어 삽입부(18)로부터 노출부(20)를 향해서 넓어지는 원추형이다.
각각의 플러그(8)는, 예를 들어 지르코늄계 재료로 제작된다.
실시형태의 일 예에서, 플러그(8)의 지르코늄계 재료는, 0.8 내지 1.8 중량%의 니오븀, 0.2 내지 0.6 중량%의 주석 및 0.02 내지 0.4 중량%의 철, 그리고 지르코늄 및 불가피한 불순물을 포함하는 사원 지르코늄 합금 조성물이다.
실시형태의 일 예에서, 튜브(6) 및 각각의 플러그(8)는 동일한 재료로 제작된다.
선택사항으로서, 핵 연료봉(2)의 각각의 플러그(8)에는 플러그 코팅(24)이 제공된다. 플러그 코팅(24)은 플러그(8)의 노출부(20)에 걸쳐서 연장된다.
바람직한 실시형태에서, 플러그 코팅(24)은 연속적이다. 이것이, 예를 들어 노출부(20)를 완전히 커버한다.
플러그 코팅(24)은 바람직하게는 환형 표면(22)의 외부 에지까지 연장된다.
플러그 코팅(24)은, 예를 들어 크롬계 재료로 제작된다.
실시형태의 일 예에서, 플러그 코팅(24)의 크롬계 재료는 이원계 크롬-알루미늄 합금, 이원계 크롬-질소 합금, 및 이원계 크롬-티타늄 합금 중에서 선택된 크롬계 합금이다.
플러그 코팅(24)이 제공된 각각의 플러그(8)의 플러그 코팅(24)은 튜브 코팅(16)과 별개이다.
실시형태의 일 예에서, 각각의 플러그(8)의 튜브 코팅(16) 및 플러그 코팅(24)은 동일한 재료로 제작된다.
플러그(8)에 플러그 코팅(24)이 제공되는 경우, 플러그 코팅은, 플러그(8)가 튜브(6)의 단부에 배치될 때 튜브 코팅(16) 및 플러그 코팅(24)이 인접하도록 제공된다.
좀 더 자세하게 설명하면, 플러그(8)가 튜브(6)의 단부에 배치될 때에 튜브 코팅(16)과 인접해지기 위해서 플러그 코팅(24)은 노출부(20)에 걸쳐서 연장된다.
삽입부(18) 및, 적합한 경우에는 환형 표면(22)은 플러그 코팅(24)을 가지지 않는다. 플러그 코팅(24)은 삽입부(18) 및, 적합한 경우에는 환형 표면(22)을 커버하지 않는다.
바람직하게는, 튜브(6)의 재료, 튜브 코팅(16)의 재료, 플러그(8)의 재료 및, 적합한 경우에는 플러그(8)를 커버하는 플러그 코팅(24)의 재료 사이의 공융물(eutectic)이 튜브(6)와 플러그(8) 사이의 접합부에 존재하지 않는 상태로 각각의 플러그(8)가 튜브(6) 상에 부착, 특히 용접된다.
특히, 튜브(6) 및/또는 플러그(8)가 지르코늄계 재료로 제작되고 튜브 코팅(16) 및/또는 가능하게는 플러그 코팅(24)이 크롬계 재료로 제작되는 경우, 핵 연료봉(2)은 튜브(6)와 플러그(8) 사이의 접합부에 크롬-지르코늄 공융물(Cr-Zr)을 가지지 않는다.
튜브(6)와 플러그(8) 사이의 접합부에 공융물, 특히, 크롬-지르코늄 공융물(Cr-Zr)이 존재하면, 핵 연료봉(2)을 약하게 하고, 특히 고온(통상적으로 350°C를 넘음)에서의 산화에 대한 핵 연료봉의 내성을 감소시킬 가능성이 있을 것이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 핵 연료봉(2)의 제조 방법은 그 튜브 코팅(16)이 제공된 튜브(6) 및, 적합한 경우에는 플러그 코팅(24)으로 코팅된 플러그(8)를 제공하는 단계(도 2), 및 그 후에 플러그(8)를 튜브(6)의 일단부에 부착하는 단계를 포함하고, 이러한 부착은 전기 저항 용접 또는 "저항 맞대기 용접"에 의하여 수행된다(도 3).
플러그(8)를 저항 용접에 의해서 튜브(6) 상에 부착하기 위하여, 플러그(8)가 튜브(6)의 단부에 위치되고 플러그(8)를 튜브(6)에 용접하기 위해서 전류가 튜브(6) 및 플러그(8) 사이에 인가된다. 전류가 흐르는 동안에, 튜브(6) 및 플러그(8)는 주울 효과에 의해서 가열되어 서로 접촉하는 그 표면들이 그것의 용접하는 힘과 열의 결합된 효과에 의해서 서로 용접된다.
특히 이러한 경우에는, 플러그(8)가 튜브(6)의 단부에 배치되어, 그 환형 표면(22)이 튜브(6)의 단부를 축방향으로 누르게 되고, 이제 전류가 인가된다(도 3 참조).
전기 저항 용접이 재료를 추가하지 않고서 수행된다.
바람직하게는, "저항 맞대기 용접(Resistance Butt Welding)"이라고도 알려져 있는 전기 저항 맞대기 용접에 의해서 부착이 수행된다.
각각의 플러그(8)를 전기 저항 용접에 의하여 튜브(6)에 부착하기 위하여, 플러그(8)가 튜브(6)의 단부에 위치되고, 플러그(8) 및 튜브(6)가 결정된 누름힘(도 3의 화살표(F))에 의해서 서로 적용되며, 플러그(8)를 튜브(6)에 용접하기 위해서 전류가 누름힘을 유지하면서 튜브(6) 및 플러그(8) 사이에 인가된다.
특히 이러한 경우에는, 플러그(8)가 튜브(6)의 단부에 배치되어 환형 표면(22)이 결정된 가압력(pressurization force)으로 축방향으로 튜브(6)의 단부를 누르게 되고, 가압력은 전류를 인가하는 동안에 유지된다(도 3 참조).
도 3에 도시된 바와 같이, 전기 저항 용접은, 예를 들어 파지 부재(28)를 포함하는 용접 머신(26)을 사용하여 수행되는데, 파지 부재 중 하나는 플러그(8)를 파지하기 위하여 제공되고 다른 하나는 플러그(8)가 부착되는 튜브(6)의 단부 근방에서 튜브(6)를 파지하기 위하여 제공되며, 파지 부재(28)는 튜브(6) 및 플러그(8)를, 바람직하게는 결정된 누름힘을 사용하여 서로에 대해서 누르기 위해서 제공되고, 용접 머신(26)은 튜브(6) 및 플러그(8) 사이에서 파지 부재(28)를 통하여 전류를 인가하기 위한 전기 서플라이(30)를 포함한다.
전기 저항 용접은 직류 전류, 교류 전류 또는 펄스형 전류를 인가함으로써 수행된다. 바람직하게는, 교류 전류를 인가함으로써 저항 용접이 수행된다. 직류 전류 또는 펄스형 전류(예를 들어, 커패시터로부터의 방전에 의해서 얻어짐)도 마찬가지로 착상될 수 있다.
바람직하게는, 각각의 플러그(8)의 전기 저항 용접은 10 kA 내지 20 kA에 포함되는 값을 가지는 전류를 인가함으로써 수행된다.
바람직하게는, 각각의 플러그(8)의 전기 저항 용접은 200 daN 내지 400 daN, 바람직하게는 250 daN 내지 350 daN에 포함되는 누름힘에서 수행된다.
바람직하게는, 각각의 플러그(8)의 전기 저항 용접은 전류를 10 ms 내지 30 ms에 포함되는 시간 길이 동안 인가함으로써 수행된다
바람직하게는, 각각의 플러그(8)의 전기 저항 용접은 그 계면에서의 튜브(6) 및 플러그(8)의 온도가 1300°C 내지 1600°C에 포함되는 방식으로 수행된다.
바람직하게는, 전기 저항에 의한 용접은, 용접이 종료되면 튜브(6) 및 플러그(8)가 그 치수 특성이 제어되고 점검되는 용접 비드(welding bead)를 가지게 하는 방식으로 수행된다.
다르게 말하면, 용접의 종료 시에, 튜브(6) 및 플러그(8)는 핵 연료 어셈블리의 구조적 요소와 호환되는 형상을 가진다.
이러한 상황은, 예를 들어 인가되는 전류의 타입(직류 전류, 교류 전류 또는 펄스형 전류), 전류의 암페어 값, 전류가 인가되는 지속기간 및 튜브(6) 및 플러그(8)를 서로에 대해서 누르기 위해서 사용되고, 적합한 경우에는 전류가 인가되는 동안에 유지되는 누름힘, 및 파지 부재(28)의 속성 및 기하학적 구조를 제어함으로써 획득된다.
특히 조합되어 취해질 때의 위에서 표시된 바와 같은 값들의 범위는 소망되는 온도 범위가 유지되게 하고, 따라서 전기 저항 용접이 달성되게 한다.
용접 심(welding seam)에 따른 용접 비드의 치수를 제어하면, 특히, 예를 들어 디버링(deburring) 및 연마에 의한 재료의 제거를 수반하는 기계적 또는 화학적 프로세스에 의해서 용접 심을 재작업(reworking)하는 동작을 수행할 필요성이 없어지게 하고, 튜브 코팅(16) 및, 적합한 경우에는 플러그 코팅(24)을 보존하는 것이 가능해지게 한다.
따라서, 그 튜브(6)의 일단부로부터 타단부까지 튜브(6)의 전체 길이에 걸쳐서 튜브(6)에 튜브 코팅(16)이 제공되는 연료봉을 획득하는 것이 가능해진다. 적합한 경우, 각각의 플러그(8)에 플러그 코팅(8)이 제공되면, 클래딩(4)은 전체로서(즉 튜브(6) 및 각각의 플러그(8))이에 따라서 코팅되고, 외부 환경으로부터 효율적으로 보호되게 된다.
특히, 플러그 코팅(24)이 있는 각각의 플러그(8)의 플러그 코팅(24) 및 튜브 코팅(16)은 튜브(6)와 플러그(8) 사이의 계면에서 인접한다.
튜브 코팅(16) 및 플러그 코팅(24)이 연속적인 실시형태의 일 예에서, 용접 이후에, 플러그 코팅(24) 및 튜브 코팅(16)이, 특히 튜브(6)와 플러그(8) 사이의 계면에서 튜브(6) 및 플러그(8)에 걸쳐서 연속적으로 연장하는 연속 코팅을 함께 형성한다.
튜브 코팅(16)이 연속적이고 각각의 플러그(8)에 연속적인 플러그 코팅(24)이 제공되면, 튜브 코팅(16) 및 플러그 코팅(24)은, 튜브(6)와 각각의 플러그(8) 사이의 계면에서 코팅 연속성이 유지되면서 튜브(6)의 전체 길이에 걸쳐서 그리고 플러그(8)에 걸쳐서 연장되면서 클래딩(4)을 연속적으로 커버하는 클래딩 코팅을 형성한다.
플러그 코팅(24)이 제공된 각각의 플러그(8)는 튜브(6)와 플러그(8) 사이의 계면의 형상에 영향을 주지 않으면서 및/또는, 특히 재료의 제거를 수반하는 기계적 또는 화학적 프로세스에 의해서 튜브(6)와 플러그(8) 사이의 계면을 재작업하지 않으면서, 튜브(6)에 용접된다.
더욱이, 이러한 제조 방법은 각각의 플러그(8)를, 튜브(6)의 재료, 튜브 코팅(16)의 재료, 플러그(8)의 재료 및, 적합한 경우에는 플러그(8)를 커버하는 플러그 코팅(24)의 재료 사이의 공융물을 튜브(6)와 플러그(8) 사이의 접합부에 형성하지 않으면서 튜브(6)에 부착하기 위해서 사용될 수 있다.
특히, 튜브(6) 및/또는 플러그(8)가 지르코늄계 재료로 제작되고 튜브 코팅(16) 및/또는 가능하게는 플러그 코팅(24)이 크롬계 재료로 제작되는 경우, 핵 연료봉(2)은 튜브(6)와 플러그(8) 사이의 접합부에 크롬-지르코늄 공융물(Cr-Zr)을 가지지 않는다. 바람직하게는, 핵 연료봉(2)을 형성하기 위해서, 앞서 표시된 바와 같이 두 개의 플러그(8)가 튜브(6) 상에 부착된다.
플러그(8)의 부착, 본 명세서에서는 펠릿(10)의 형태인 핵 연료의 삽입, 및, 적합한 경우에는 스프링(12)이 삽입이 순차적으로 수행된다.
예를 들어, 플러그(8) 중 하나가 튜브(6) 상에 부착된 후, 핵 연료 및, 적합한 경우에는 스프링(12)이 튜브(6) 내에 삽입되고, 그 후에 다른 플러그(8)가 튜브(6)에 부착된다.
바람직하게는, 처음에 부착되는 플러그(8)는 스프링(12)의 반대편에 위치된 플러그(8)이다. 그 후에, 핵 연료 및 스프링(12)이 이제 튜브(6) 내에 삽입되고, 그 후에 다른 플러그(8)가 튜브(6)에 부착된다.
선택사항으로서, 추가적인 요소들이 튜브(6) 내에 삽입된다. 튜브(6) 내에 삽입될 수 있는 추가적인 요소는, 펠릿들(10)의 칼럼 및 스프링(12)이 위치된 반대편의 튜브(6) 단부에 위치된 플러그(8) 사이에 위치되는 것이 의도되는 튜브형 심(tubular shim)이다. 특히, 이러한 심은 스프링(12)의 반대편의 연료봉의 단부에 제 2 플레넘을 형성하는 것을 가능하게 한다.
운전 시에, 핵 연료 어셈블리 내에 삽입된 핵 연료봉(2)은 원자로의 코어 내에서 실질적으로 수직으로 배향된다.
플러그(8) 중 상부 플러그(8)라고 불리는 플러그는 상단에 위치되도록 의도되고, 플러그(8) 중 하부 플러그(8)라고 불리는 다른 것들은 하단에 위치되도록 의도된다.
상부 플러그(8)는 스프링(12)에 인접한 플러그이다. 튜브형 심이 제공되면, 이러한 심은 하부 플러그(8)에 인접한다.
도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 플러그(8) 중 하나 또는 각각의 플러그는, 핵 연료봉에 맞거나 연료봉을 파지하여, 예를 들어 연료봉을 핵 연료 어셈블리로부터 빼내도록 의도된 파지 부재(32)를 포함하는 것이 바람직하다. 도 1에서, 플러그들(8) 각각은 이러한 파지 부재(32)를 가진다.
따라서, 제조 방법은 우선 하부 플러그(8)를 튜브(6)의 일단부에 부착시키고, 그 후에 핵 연료 및 스프링(12)을 튜브(6) 내에 삽입하며, 그 후에 상부 플러그(8)를 튜브의 타단부 상에 부착시키는 것을 포함한다.
제조 프로세스 도중에, 각각의 플러그(8)를 튜브(6) 상에 부착시키기 전에 튜브(6)에는 튜브 코팅(16)이 제공되고, 플러그 코팅(24)이 제공된 각각의 플러그(8)에는 플러그가 튜브(6) 상에 부착되기 이전에 플러그 코팅(24)이 제공된다.
비록 각각의 플러그(8)가 이제 튜브(6)에 용접되지만, 튜브(6) 및 플러그 코팅(24)으로 코팅된 각각의 플러그(8)의 연속 코팅을 획득하는 것이 가능해지고, 튜브 코팅(16) 및 플러그 코팅(24)은 인접해 있다.
제조 프로세스는, 예를 들어 필거링(pilgering) 프로세스에 의한 튜브(6)의 생산을 포함한다.
제조 방법은 튜브 코팅(16)을 튜브(6) 상에 증착시키고, 적합한 경우에는 플러그 코팅(24)을 이러한 코팅(8)이 제공된 각각의 플러그(8) 상에 코팅하는 것을 포함한다.
튜브 코팅(16) 및/또는 각각의 플러그 코팅(24)의 증착은, 예를 들어 물리적 기상 증착에 의하여, 특히 캐소드 스퍼터링에 의한, 더 구체적으로는 마그네트론 스퍼터링에 의한 물리적 기상 증착에 의해서 수행된다. 이러한 방식으로, 내성 튜브 코팅(16)이 획득된다.
튜브 코팅(16) 및/또는 각각의 플러그 코팅(24)의 마그네트론 스퍼터링에 의한 물리적 기상 증착은, 예를 들어 후속하는 기법 중 하나 또는 후속하는 기법 중 적어도 두 개의 조합에 따라서 수행될 수 있다: 직류(DC) 마그네트론 스퍼터링, 펄스형 직류(또는 DC 펄스드(pulsed)) 마그네트론 스퍼터링, 고전력 임펄스 마그네트론 스퍼터링(High Power Impulse Magnetron Sputtering; HiPIMS 또는 HPPMS), 마그네트론 스퍼터링 바이-폴라(Magnetron Sputtering Bi-polar; MSB), 듀얼 마그네트론 스퍼터링(Dual Magnetron Sputtering DMS), 비평형 마그네트론 스퍼터링(Unbalanced Magnetron Sputtering; UBM).
핵 연료봉(2)은 앞서 표시된 실시형태로 한정되지 않는다.
도 1 내지 도 3에 도시되는 실시형태에서, 각각의 플러그(8)에는 플러그(8)의 노출부(20)를 커버하는 플러그 코팅(24)이 제공된다.
변형예에서는, 두 개의 플러그(8) 중 어느 것에도 플러그 코팅(24)이 제공되지 않거나, 두 개의 플러그(8) 중 하나에만 플러그 코팅(24)이 제공된다. 후자의 경우, 하부 플러그(8) 또는 상부 플러그(8) 중 어느 하나가 관련된다. 하부 플러그(8) 및 상부 플러그(8)는 완전히 동일한 열적, 화학적 및 중성자 스트레스에 노출되지 않아서, 두 개의 플러그(8) 중 오직 하나만을 코팅하는 것이 바람직할 수 있다.
플러그(8) 중 적어도 하나는 코팅을 가지지 않고(또는 "코팅되지 않음(uncoated)"), 각각의 코팅되지 않은 플러그(8)는 튜브(6)와 플러그(8) 사이의 계면의 형상에 영향을 주지 않으면서 및/또는, 특히 재료의 제거를 수반하는 기계적 또는 화학적 프로세스에 의해서 튜브(6)와 플러그(8) 사이의 계면을 재작업하지 않으면서, 튜브(6)에 부착되고, 특히 튜브(6)에 용접된다.
도 1 내지 도 3의 실시형태에서, 핵 연료는 핵분열 재료를 함유한 펠릿들(10)의 스택의 형태로 제공된다.
변형예에서는, 핵 연료가 다른 형태, 예를 들어 분말 형태로 제공된다.

Claims (16)

  1. 클래딩(cladding; 4) 내에 보유된 핵 연료를 포함하는 핵 연료봉으로서,
    상기 클래딩(4)은 튜브(6) 및 두 개의 플러그(8)를 포함하고,
    상기 튜브(6)는 중심축(A)을 따라서 연장되고 두 개의 단부를 가지며,
    각각의 플러그(8)는 상기 튜브(6)의 대응하는 단부를 밀봉함으로써 상기 튜브의 상기 단부에 부착되고,
    상기 튜브(6)는 튜브 코팅(16)에 의해서 커버되며,
    상기 튜브 코팅(16)은 상기 튜브(6)의 일단부로부터 타단부까지 상기 튜브(16)의 전체 길이에 걸쳐 연장된, 핵 연료봉.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 플러그(8) 중 하나 또는 각각의 플러그(8)는 플러그 코팅(24)에 의하여 적어도 부분적으로 커버된, 핵 연료봉.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 튜브 코팅(16) 및 상기 플러그 코팅(24)은 동일한 재료로 제작된, 핵 연료봉.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    플러그 코팅(24)이 제공된 각각의 플러그(8)의 상기 플러그 코팅(24) 및 상기 튜브 코팅(16)은 상기 튜브(6)와 상기 플러그(8) 사이의 계면에서 인접한, 핵 연료봉.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    코팅되거나 코팅되지 않은 각각의 플러그(8)는,
    상기 튜브(6)와 상기 플러그(8) 사이의 계면의 형상에 영향을 주지 않으면서 및/또는, 특히 재료의 제거를 수반하는 기계적 또는 화학적 프로세스에 의해서 상기 튜브(6)와 상기 플러그(8) 사이의 계면을 재작업하지 않으면서 상기 튜브(6)에 용접된, 핵 연료봉.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 튜브(6)는 지르코늄계 재료로 제작된, 핵 연료봉.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 플러그(8)는 지르코늄계 재료로 제작된, 핵 연료봉.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 튜브 코팅(16)은 크롬계 재료로 제작된, 핵 연료봉.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 플러그는 튜브 재료, 튜브 코팅 재료, 플러그 재료 및, 적합한 경우에는 상기 플러그를 커버하는 플러그 코팅의 재료 사이의 공융물(eutectic)이 상기 튜브와 상기 플러그 사이의 접합부에 존재하지 않은 상태로 상기 튜브 상에 부착된, 핵 연료봉.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 핵 연료봉의 제조 방법으로서,
    튜브(6) 및 플러그(8)를 생산하는 단계 - 적합한 경우에, 각각의 플러그(8)는 플러그 코팅(24)으로 코팅됨 -; 및
    적어도 하나의 상기 플러그(8) 또는 각각의 플러그(8)를 상기 튜브(6)의 대응하는 단부에 전기 저항 용접에 의하여 용접하는 단계를 포함하는, 핵 연료봉 제조 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    각각의 플러그(8)는 전기 저항 맞대기 용접(butt welding)에 의하여 상기 튜브(6)에 용접된, 핵 연료봉 제조 방법.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    적어도 하나의 상기 플러그(8) 또는 각각의 플러그(8)의 전기 저항 용접은 10 kA 내지 20 kA에 포함되는 전류를 이용하여 수행된, 핵 연료봉 제조 방법.
  13. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    전기 저항에 의한 적어도 하나의 상기 플러그(8) 또는 각각의 플러그(8)의 용접은,
    상기 플러그(8)를 상기 튜브(6)의 대응하는 단부에, 200 daN 내지 400 daN, 바람직하게는 250 daN 내지 350 daN에 포함되는 누름힘으로 적용함으로써 수행된, 핵 연료봉 제조 방법.
  14. 제 10 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 상기 플러그(8) 또는 각각의 플러그(8)의 전기 저항 용접은, 10 ms 내지 30 ms에 포함되는 시간 길이 동안에 전류를 인가함으로써 수행된, 핵 연료봉 제조 방법.
  15. 제 10 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법은,
    재료의 제거를 수반하는 기계적 또는 화학적 프로세스에 의해서 상기 튜브(6)와 상기 튜브(6)에 용접된 각각의 플러그(8) 사이의 계면을 재작업하지 않으면서 수행된, 핵 연료봉 제조 방법.
  16. 제 10 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 플러그(8)는,
    상기 튜브(6)의 재료, 튜브 코팅(16)의 재료, 상기 플러그(8)의 재료 및, 적합한 경우에는 상기 플러그(8)를 커버하는 플러그 코팅(24)의 재료 사이의 공융물을 상기 튜브(6)와 상기 플러그(8) 사이의 접합부에 형성하지 않으면서 상기 튜브(6)에 용접된, 핵 연료봉 제조 방법.
KR1020237016173A 2020-10-13 2021-10-11 핵 연료봉 및 제조 방법 KR20230085926A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2010437A FR3115154B1 (fr) 2020-10-13 2020-10-13 Crayon de combustible nucléaire et procédé de fabrication
FRFR2010437 2020-10-13
PCT/EP2021/078038 WO2022078951A1 (fr) 2020-10-13 2021-10-11 Crayon de combustible nucléaire et procédé de fabrication

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230085926A true KR20230085926A (ko) 2023-06-14

Family

ID=74871452

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020237016173A KR20230085926A (ko) 2020-10-13 2021-10-11 핵 연료봉 및 제조 방법

Country Status (10)

Country Link
US (1) US20230386689A1 (ko)
EP (1) EP4229656A1 (ko)
JP (1) JP2023545150A (ko)
KR (1) KR20230085926A (ko)
CN (1) CN116348964A (ko)
AR (1) AR123772A1 (ko)
CA (1) CA3195003A1 (ko)
FR (1) FR3115154B1 (ko)
WO (1) WO2022078951A1 (ko)
ZA (1) ZA202304126B (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3145365A1 (fr) * 2023-01-27 2024-08-02 Framatome Procédé de fabrication d’une gaine de crayon de combustible nucléaire et gaine de crayon de combustible nucléaire correspondante

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0524332A1 (de) * 1991-07-23 1993-01-27 Siemens Aktiengesellschaft Brennstab für einen Kernreaktor und Verfahren zum Herstellen eines Schweissbereichs
JP3226635B2 (ja) * 1992-11-20 2001-11-05 三菱原子燃料株式会社 制御棒の端栓溶接方法
FR2749968B1 (fr) * 1996-06-14 2000-05-26 Framatome Sa Crayon absorbant pour grappe de commande de reacteur nucleaire et procede de fabrication
WO2016084146A1 (ja) * 2014-11-26 2016-06-02 株式会社日立製作所 原子炉燃料棒およびそれを束ねた燃料集合体
WO2019125604A2 (en) * 2017-10-31 2019-06-27 Westinghouse Electric Company Llc High temperature nuclear fuel system for thermal neutron reactors

Also Published As

Publication number Publication date
FR3115154A1 (fr) 2022-04-15
US20230386689A1 (en) 2023-11-30
WO2022078951A1 (fr) 2022-04-21
JP2023545150A (ja) 2023-10-26
AR123772A1 (es) 2023-01-11
ZA202304126B (en) 2023-11-29
CN116348964A (zh) 2023-06-27
CA3195003A1 (fr) 2022-04-21
EP4229656A1 (fr) 2023-08-23
FR3115154B1 (fr) 2023-05-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106460194B (zh) 在用于核电应用的锆合金上沉积包括含金属和含铬的层的防护性涂层
JP2543973B2 (ja) 耐酸化性被覆を有する燃料要素
EP2178092B1 (en) Fuel rod assembly and method for mitigating the radiation-enhanced corrosion of a zirconium-based component
JP2846266B2 (ja) 被覆管
CN106104699A (zh) 具有中间抗氧化层的陶瓷增强的锆合金核燃料包壳
US20180366234A1 (en) Cladding for a fuel rod for a light water reactor
KR20230085926A (ko) 핵 연료봉 및 제조 방법
JP4915251B2 (ja) 低合金鋼母材のクラッド溶接構造
JP4402589B2 (ja) 原子炉の炉心の反応を調節するためのクラスター、クラスターの吸収ロッド、及び吸収ロッドを摩耗に対して保護するための方法
US20200335231A1 (en) A cladding tube, and a method of manufacturing a cladding tube
US5670072A (en) Method and apparatus for joining metal components with mitigation of residual stresses
JPH0528357B2 (ko)
EA046467B1 (ru) Ядерный стержневой тепловыделяющий элемент и способ его изготовления
KR20240130692A (ko) 핵연료 피복 및 이러한 피복의 제조 방법
US7400697B1 (en) Clad tube for nuclear fuel
EP3655973A1 (en) Fuel-cladding chemical interaction resistant nuclear fuel elements and methods for manufacturing the same
GB1569078A (en) Nuclear fuel element
SE462308B (sv) Kärnbränsleelement med kompositkapslingsbehallare samt kompositkapslingsbehallare med beklädnad av zirkonium och zirkoniumlegering
JPH0457237B2 (ko)
KR101539344B1 (ko) 금속핵연료심 및 피복관 사이에 형성된 금속 차단층을 포함하는 핵연료봉 및 이의 제조방법
JP2581561B2 (ja) 原子燃料再処理プラントの製造方法
JPS61217793A (ja) 原子炉燃料被覆管
Belash et al. Research and Development of Fuel Rods Metallurgically Bonded with Fuel Cladding for Nuclear Installations
RU2621745C2 (ru) Способ изготовления корпуса аппарата для химических производств, стойкого к воздействию концентрированных кислот, из титановых листов с внутренним антикоррозионным покрытием
CA1209727A (en) Buried zirconium layer

Legal Events

Date Code Title Description
PA0105 International application

Patent event date: 20230512

Patent event code: PA01051R01D

Comment text: International Patent Application

PG1501 Laying open of application
A201 Request for examination
PA0201 Request for examination

Patent event code: PA02012R01D

Patent event date: 20240911

Comment text: Request for Examination of Application