(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハフニウム板材表面をジルコニウム合金で被覆し複合材を形成する複合材形成工程と、
前記複合材に対して前記ジルコニウム合金のα−β変態温度以上の温度での焼入れを行う焼入れ工程と、
この焼入れ工程後に６２５℃以上に曝されることなく冷間加工または熱間加工を行う成形工程とから成り、
前記成形工程における前記冷間加工または熱間加工を、累積焼鈍パラメータΣＡiが下記式で２×１０-19時間を超えない範囲で行うことを特徴とする原子炉制御棒用複合材の製造方法。
ΣＡi＝Σｔi×ｅｘｐ（−Ｑ／ＲＴi）
ここで、ｔi：β焼入れ後のi番目熱処理工程における処理時間（時間）。
Ｔi：工程iの処理温度（Ｋ）。
Ｑ：活性化エネルギー。
Ｒ：気体定数。
Ｑ／Ｒ＝４００００。
【請求項２】
前記焼入れ工程がジルコニウム合金のβ領域または（α＋β）領域の温度で実施されることを特徴とする請求項１記載の原子炉制御棒用複合材の製造方法。
【請求項３】
前記焼入れ工程後の前記成形工程において、前記複合材が冷間加工または熱間加工により、複合材の結晶方位が制御されたことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項記載の原子炉制御棒用複合材の製造方法。
【請求項４】
前記複合材形成工程において、前記ハフニウム板材と前記ジルコニウム合金の付着を熱間圧延、拡散接合、爆着、溶射、摩擦攪拌接合から選択された一手段によって前記複合材が形成されることを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか１項記載の原子炉制御棒用複合材の製造方法。
【請求項５】
前記ジルコニウム合金がＳｎ；１．２〜１．７質量％、Ｆｅ；０．０７〜０．２０質量％、Ｃｒ；０．０５〜０．１５質量％、Ｎｉ；０．０３〜０．０８質量％を含み、残部がＺｒ及び不可避不純物とからなる組成である、請求項１から請求項４のいずれか１項記載の製造方法で製造されたことを特徴とする原子炉制御棒用複合材。
【請求項６】
前記ジルコニウム合金がＳｎ；１．２〜１．７質量％、Ｆｅ；０．１８〜０．２４質量％、Ｃｒ；０．０７〜０．１３質量％、を含み、残部がＺｒ及び不可避不純物とからなる組成である、請求項１から請求項４のいずれか１項記載の製造方法で製造されたことを特徴とする原子炉制御棒用複合材。
【請求項７】
前記ジルコニウム合金がＮｂ；０．２〜１．５質量％、Ｆｅ；０．０１〜０．４５質量％、Ｓｎ；０．０２〜０．４５質量％Ｓｎ、Ｃｒ；０．０５〜０．５質量％、Ｃｕ；０．０２〜０．３質量％、Ｖ；０．１〜０．３質量％、およびＮｉ；０．０１〜０．１質量％からなる群から選択される少なくとも２つの追加の元素と、残部がＺｒ及び不可避不純物とからなる組成である、請求項１から請求項４のいずれか１項記載の製造方法で製造されたことを特徴とする原子炉制御棒用複合材。
【請求項８】
請求項１から請求項４いずれか１項記載の製造方法で製造されたことを特徴とする原子炉用制御棒。
【請求項９】
請求項５から請求項７いずれか１項記載の原子炉制御棒用複合材で構成されたことを特徴とする原子炉用制御棒。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は軽水炉に使用される原子炉制御棒用複合材、その複合材の製造方法およびその複合材を使用した原子炉制御棒に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、沸騰水型原子炉等に適用される原子炉制御棒１は、たとえば図７に示すように、ハンドル３を先端部に形成しガイドローラ４aを設けた先端構造材４と未端構造材５とを結合するタイロッド６とこのタイロッド６から放射状に突き出し、内部に冷却材を導入させる冷却孔９が形成され、その外郭部が深いＵ字形断面のシース７によって構成されたウイング２と、シース７の内部に設けられ、タイロッド６の軸心と平行に配列された複数の中性子吸収要素(以下、ハフニウム金属板という)１０を有する構成とされている。
【０００３】
従来、このような原子炉制御棒１は長寿命型制御棒としてフラックスストラップ型ハフニウム制御棒と呼ばれており、この原子炉制御棒１は図７〜図９に示すように、ハフニウムまたはハフニウム合金からなる一対のハフニウム金属板１０を対向させ、これらのハフニウム金属板１０を中性子吸収要素として金属シース７内に収容した構成とされている。すなわち、このフラックスストラップ型ハフニウム制御棒は、中性子吸収要素をウイング２の長手軸方向１１に分割して各分割区分のハフニウム金属板１０の厚さを各区分における中性子吸収量に応じて定めたもので、これにより制御棒全体にわたり中性子吸収体の核的寿命を均一化したものである。つまり、各ウイング２は図８、図９に示すように、ウイング２の外殻を形成するシース７の内面に複数のコマ１２を用いてハフニウム金属板１０を対向状態で溶接固定した構成とされている。
【０００４】
このような従来の原子炉制御棒１において、各コマ１２とシース７とを溶接により固定すると、溶接変形によりシース７が若干ハフニウム金属板１０に対して凹状に収縮し、このハフニウム金属板１０とシース７との間のギャップを消滅させるのみならず、ハフニウム金属板１０を強く拘束する可能性があった。このような状態に陥った場合には、シース７とハフニウム金属板１０の隙間に形成されるべき腐食生成物の吸収代が消滅するばかりでなく、シース７とハフニウム金属板１０の間の熱膨張や照射成長の相違による相対変位をも許さない構造となることから、薄板状のシース７に過大な応力が発生する可能性が生じる。また、従来の制御棒ではハフニウム金属板１０とシース７を複数のコマ１２を介して溶接により保持する構造となっており、この溶接部によりスクラム時の荷重をはじめとする運転中の各種の比較的大なる荷重が受け持たれている。このようにコマ１２を溶接で固定すると溶接部近傍には引張の残留応力が生じるため、溶接部近傍のシース７に応力腐食割れが発生する可能性があり、制御棒の寿命低下につながると共に原子炉の安全性を脅かす可能性がある。
【０００５】
このような原子炉制御棒について特許文献１のような溶接構造のものがあるが、溶接に起因する残留応力の低減措置の記載はない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−１１３６６４号公報
【特許文献２】特開昭５９−１７１９２号公報
【特許文献３】特開２００８−２０３１９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した沸騰水型原子炉等に適用される原子炉用制御棒においては、従来のフラックスストラップ型ハフニウム制御棒では対向したハフニウム金属板をシースで挟み込みコマにより間隔を維持するがコマの上端部とシースを溶接することにより、変形を生じシースの薄肉板はハフニウム側に倒れ込みシース板に引張の残留応力を生じる。このような状態で使用すると引張の残留応力と高温水に水環境によって応力腐食割れがシースに発生する原因となる。また、溶接によるシースの変形によりシースとハフニウムとの隙間がなくなり、隙間腐食の原因にもなる可能性があり原子炉制御棒の信頼性低下につながる課題がある。
【０００８】
また、シースを使用しない例として特許文献２、３がある。この原子炉制御棒はハフニウム板材とジルコニウム薄板を接合部分で溶接し、密着性を高めるために押し出し加工を行なっている。しかしながら、この原子炉制御棒においては押し出し加工による残留応力の問題および耐食性について特に問題にしていない点等、種々の課題があった。
【０００９】
本発明は上記従来技術の課題を解決するためになされたものであり、原子炉制御棒の各部位の残留応力を低減させ、照射成長が抑制され、耐食性も向上するため長寿命化を実現できる原子炉制御棒用複合材、その複合材の製造方法およびその複合材を使用した原子炉制御棒を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る原子炉制御棒用複合材の製造方法は、ハフニウム板材表面をジルコニウム合金で被覆し複合材を形成する複合材形成工程と、前記複合材に対して前記ジルコニウム合金のα−β変態温度以上の温度での焼入れを行う焼入れ工程と、この焼入れ工程後に６２５℃以上に曝されることなく冷間加工または熱間加工を行う成形工程とから成り、前記成形工程における前記冷間加工または熱間加工を、累積焼鈍パラメータΣＡiが下記式で２×１０-19時間を超えない範囲で行うことを特徴とする。
ΣＡi＝Σｔi×ｅｘｐ（−Ｑ／ＲＴi）
ここで、ｔi：β焼入れ後のi番目熱処理工程における処理時間（時間）。
Ｔi：工程iの処理温度（Ｋ）。
Ｑ：活性化エネルギー。
Ｒ：気体定数。
Ｑ／Ｒ＝４００００。
【００１１】
また、本発明に係る原子炉制御棒用複合材は、ジルコニウム合金がＳｎ；１．２〜１．７質量％、Ｆｅ；０．０７〜０．２０質量％、Ｃｒ；０．０５〜０．１５質量％、Ｎｉ；０．０３〜０．０８質量％を含み、残部がＺｒ及び不可避不純物とからなる組成である、上記原子炉制御棒用複合材の製造方法で製造されたことを特徴とする。
【００１２】
さらにまた、本発明に係る原子炉制御棒は、上記原子炉制御棒用複合材の製造方法または原子炉制御棒用複合材によって構成されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る原子炉制御棒用複合材、その複合材の製造方法およびその複合材を使用した原子炉制御棒においては、原子炉制御棒の各部位の残留応力を低減させ、照射成長が抑制され、耐食性も向上するため長寿命化を実現できる。このため、原子炉制御棒の信頼性を向上でき、高品質の原子炉用制御棒を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態を示す制御棒材料の要部断面図。
【図２】本発明の第１実施形態の変形例を示す制御棒材料の要部断面図。
【図３】本発明の第１の実施の形態を示す原子炉制御棒用複合材の製造方法を示す流れ図。
【図４】本発明の第１の実施の形態を示す原子炉制御棒の横断面図。
【図５】本発明の第２実施形態を示す制御棒材料の断面図。
【図６】本発明の第６実施形態を示す斜視図。
【図７】従来の原子炉制御棒を示す一部切断斜視図。
【図８】従来の制御棒のウイングの一部を切り欠いて示した正面図。
【図９】従来の制御棒の横面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る原子炉制御棒用複合材、その複合材の製造方法およびその複合材を使用した原子炉制御棒の実施例について、図面を参照して説明する。
【００１６】
（第１の実施の形態）
図１および図２は、本発明の第１の実施の形態およびその変形例を示す原子炉制御棒の中性子吸収材の要部を拡大して断面で示す要部断面図であり、図３は本発明の第１の実施の形態を示す原子炉制御棒用複合材の製造方法を示す流れ図、図４は本発明の第１の実施の形態を示す原子炉制御棒の横断面図である。なお、本実施の形態において従来例と同一部分には同一符号を付してその部分の構成の説明は省略する。
【００１７】
図１、３に示すように、複合材形成工程Ａにおいて原子炉制御棒２０のウイング２を構成するハフニウム金属板２１の表面の一面または図２に示すように相対向する両面にジルコニウム合金から成る保護材２２、２３を被覆（接合）させる。その後、焼入れ工程Ｂにおいてα−β変態温度以上の温度で焼入れを行うことにより優れた耐食性を持つ原子炉制御棒用複合板材２４、２５を得ることができる。
【００１８】
そして、この原子炉制御棒用複合板材２４、２５を図４に示す十字型３０の型加工により、保護板２２、２３が外側（燃料集合体と相対する側）と成るように構成され、内部に減速材である水を流すことのできる空間３１を有する十字型の制御棒形状に成形される。その後、その上部側には先端構造材４であるハンドル３を溶接により取り付ける。また下部にも末端構造材４を同じく溶接で取り付けて制御棒２０を形成するものである。
【００１９】
なお、本実施例においては十字型３０の型加工の例を示したが当該板材２４、２５を保護板２２、２３が外側（燃料集合体と相対する側）と成るように１枚または２枚の板を張り合わせた形でウイング２を形成して十字型の制御棒の形状に構成しても良いのは勿論である。
【００２０】
この場合、外側の板厚方向の板材部分についても保護板で覆うことによってより信頼性の向上した原子炉制御棒とすることができる。
【００２１】
このように構成された原子炉制御棒用複合板材２４、２５の作用について説明する。
【００２２】
従来の構造ではＵ字シース、支持コマ等はステンレス鋼が使用されており、それらをＴＩＧ溶接により接合するものであり、溶接によるシース板へ引張側の高い残留応力が生じた状態で原子炉の高温炉水の環境にさらされるとステンレス鋼では応力腐食割れが発生し、制御棒の機能を損なう。このため、本発明ではハフニウム金属板２１の表面に、ジルコニウム合金から成る保護材２２、２３を被覆（付着）させたことで層構造となった複合材とし、ジルコニウム合金の六方最密構造（α相）から体心立方構造（β相）に変化するα−β変態温度以上で焼入れを行う。
【００２３】
さらに、本実施の形態においては、原子炉制御棒用複合板材２４、２５を作成するにあたって焼入れ工程Ｂの後に成形工程Ｃを行なっても良い。この成形工程Ｃにおいては、β焼入れ後の熱処理温度と時間の関数の総和で示される下記１式で求められる累積焼鈍パラメータΣＡｉが、２×１０-19時間を超えない範囲で加工をおこなうことにより優れた耐食性を保持させ、さらに結晶方位を制御することにより耐照射性も向上する。
【００２４】
（ΣＡi＝Σｔi×ｅｘｐ（−Ｑ／ＲＴi）                ・・・（１）
なお、ｔi；β焼入れ後のi番目熱処理工程における処理時間（時間）、Ｔi；工程iの処理温度（Ｋ）、Ｑ；活性化エネルギー、Ｒ；気体定数、Ｑ／Ｒ＝４００００である。
【００２５】
このような工程を経て複合材にした中性子吸収材で原子炉制御棒を構成するものである。このため、高温水と接する部材の優れた腐食特性を維持できるため、腐食の防止が可能となる。
【００２６】
以上の構成および作用により、本発明によれば、原子炉制御棒において、ハフニウムとジルコニウム合金の合成材で十字型構造を形成することにより原子炉制御棒の各部位の残留応力を低減させ、照射成長が抑制され、耐食性も向上するため長寿命化を実現できる。このため、制御棒の信頼性を向上でき、高品質の原子炉用制御棒を提供することができる。
【００２７】
（第２の実施の形態）
次に、本発明に係る原子炉制御棒用複合材、その複合材の製造方法およびその複合材を使用した原子炉制御棒の第２の実施の形態を説明する。なお第１の実施の形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００２８】
第２の実施の形態は、第１の実施の形態の原子炉制御棒用複合材２４、２５において、その複合材形成工程Ａの後の焼入れ工程Ｂにおいてジルコニウム合金のβ領域（体心立方構造（β相）領域）で焼き入れを実施することを特徴とする。β焼入れは、通常、およそ１１７３Ｋ〜１３７３Ｋの間まで加熱することによって行われる。
【００２９】
このようにジルコニウム合金のβ領域で焼入れすることによりジルコニウム合金における添加元素を固溶させることにより、良好な耐食性を保持することができるため、原子炉制御棒の寿命を延ばすことのできる原子炉制御棒用複合材２４、２５を得ることができる。
【００３０】
（第３の実施の形態）
次に、本発明に係る原子炉制御棒用複合材、その複合材の製造方法およびその複合材を使用した原子炉制御棒の第３の実施の形態を説明する。なお第１の実施の形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００３１】
第２の実施の形態は、第１の実施の形態の原子炉制御棒用複合材２４、２５において、その複合材形成工程Ａの後の焼入れ工程Ｂにおいてジルコニウム合金のα＋β領域（六方最密構造（α相）と体心立方構造（β相）が混在する領域）で焼き入れすることを特徴とする。このようにジルコニウム合金のα＋β領域で焼入れすることによって、ジルコニウム合金における添加元素を固溶させることにより、良好な耐食性を保持することができるため、原子炉制御棒の寿命を延ばすことのできる原子炉制御棒用複合材２４、２５を得ることができる。
【００３２】
（第４の実施の形態）
次に、原子炉制御棒用複合材、その複合材の製造方法およびその複合材を使用した原子炉制御棒の第４の実施の形態を説明する。なお第１の実施の形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００３３】
本発明に係る第４の実施の形態は、第１から第３の実施形態の原子炉制御棒用板材の特徴を有する制御棒用板材において、結晶方位の制御方法を示すものである。
【００３４】
焼入れ工程Ｂ後の加工物に対し、成形工程Ｃにおいて６２５℃以下でかつ、上述した式１で示した累積焼鈍パラメータ（ΣＡｉ）が２×１０-19時間よりも小さくなる範囲で冷間または熱間加工することにより、図５に示すように複合板材２４，２５を構成するハフニウムとジルコニウム合金の結晶３２の結晶方位３３を耐食性を保持したまま制御したことを特徴とする原子炉制御棒用板材である。このようにすることにより照射方向を制御することができるため、制御棒の損傷寿命を延ばすことのできる原子炉制御棒用板材とすることができる。
【００３５】
（第５の実施の形態）
次に、原子炉制御棒用複合材、その複合材の製造方法およびその複合材を使用した原子炉制御棒の第５の実施の形態を説明する。なお第１の実施の形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００３６】
本発明に係る第５の実施の形態は、第１から第４の実施形態の原子炉制御棒用板材の特徴を有する原子炉制御棒用板材において、ジルコニウム合金の付着方法を示すものである。
【００３７】
中性子吸収材であるハフニウム金属板２１の少なくとも一方の表面に保護板２２，２３となるジルコニウム合金を熱間圧延により付着させたことを特徴とする原子炉制御棒用板材である。このようにすることにより高温高圧水にハフニウム材が接しない様にしたことにより中性子吸収材の腐食等が防止できるため、制御棒の損傷寿命を延ばすことのできる原子炉制御棒用板材とすることができる。
【００３８】
（第６の実施の形態）
次に、原子炉制御棒用複合材、その複合材の製造方法およびその複合材を使用した原子炉制御棒の第６の実施の形態を説明する。なお第１の実施の形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００３９】
本発明に係る第６の実施の形態は、第１から第４の実施形態の原子炉制御棒用板材の特徴を有する原子炉制御棒用板材において、ジルコニウム合金の付着方法を示すものである。
【００４０】
中性子吸収材であるハフニウム金属板２１の少なくとも一方の表面に保護板２２，２３となるジルコニウム合金を拡散接合により付着させたことを特徴とする原子炉制御棒用板材である。このようにすることにより高温高圧水にハフニウム材が接しない様にしたことにより中性子吸収材の腐食等が防止できるため、制御棒の損傷寿命を延ばすことのできる原子炉制御棒用板材とすることができる。
【００４１】
（第７の実施の形態）
次に、原子炉制御棒用複合材、その複合材の製造方法およびその複合材を使用した原子炉制御棒の第７の実施の形態を説明する。なお第１の実施の形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００４２】
本発明に係る第７の実施の形態は、第１から第４の実施形態の原子炉制御棒用板材の特徴を有する原子炉制御棒用板材において、ジルコニウム合金の付着方法を示すものである。
【００４３】
中性子吸収材であるハフニウム金属板２１の少なくとも一方の表面に保護板２２，２３となるジルコニウム合金を爆着により付着させたことを特徴とする原子炉制御棒用板材である。このようにすることにより高温高圧水にハフニウム材が接しない様にしたことにより中性子吸収材の腐食等が防止できるため、制御棒の損傷寿命を延ばすことのできる原子炉制御棒用板材とすることができる。
【００４４】
（第８の実施の形態）
次に、原子炉制御棒用複合材、その複合材の製造方法およびその複合材を使用した原子炉制御棒の第８の実施の形態を説明する。なお第１の実施の形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００４５】
本発明に係る第８の実施の形態は、第１から第４の実施形態の原子炉制御棒用板材の特徴を有する原子炉制御棒用板材において、ジルコニウム合金の付着方法を示すものである。
【００４６】
中性子吸収材であるハフニウム金属板２１の少なくとも一方の表面に保護板２２，２３となるジルコニウム合金を溶射により付着させたことを特徴とする原子炉制御棒用板材である。このようにすることにより高温高圧水にハフニウム材が接しない様にしたことにより中性子吸収材の腐食等が防止できるため、制御棒の損傷寿命を延ばすことのできる原子炉制御棒用板材とすることができる。
【００４７】
（第９の実施の形態）
次に、原子炉制御棒用複合材、その複合材の製造方法およびその複合材を使用した原子炉制御棒の第９の実施の形態を説明する。なお第１の実施の形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００４８】
本発明に係る第９の実施の形態は、第１から第４の実施形態の原子炉制御棒用板材の特徴を有する原子炉制御棒用板材において、ジルコニウム合金の付着方法を示すものである。
【００４９】
中性子吸収材であるハフニウム金属板２１の少なくとも一方の表面に保護板２２，２３となるジルコニウム合金を図６に示すように摩擦攪拌接合により付着させたことを特徴とする原子炉制御棒用板材である。このようにすることにより高温高圧水にハフニウム材が接しない様にしたことにより中性子吸収材の腐食等が防止できるため、制御棒の損傷寿命を延ばすことのできる原子炉制御棒用板材とすることができる。
【００５０】
（第１０の実施の形態）
次に、原子炉制御棒用複合材、その複合材の製造方法およびその複合材を使用した原子炉制御棒の第１０の実施の形態を説明する。なお第１の実施の形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００５１】
第１から第９の実施の形態の原子炉制御棒用板材の特徴を有する制御棒用板材２４，２５において、保護板２２，２３として付着させるジルコニウム合金の化学成分を示すものである。
【００５２】
ハフニウム金属板材表面に付着させるジルコニウム合金が、Ｓｎ；１．２〜１．７質量％、Ｆｅ；０．０７〜０．２０質量％、Ｃｒ；０．０５〜０．１５質量％、Ｎｉ；０．０３〜０．０８質量％を含み、残部がＺｒ及び不可避不純物とからなる組成であることを特徴とする原子炉制御棒用複合材である。このようなジルコニウム合金を用いることにより原子炉内使用時においても良好な耐食性を保持することができるため、原子炉制御棒の寿命を延ばすことのできる原子炉用制御棒用板材とすることができる。
【００５３】
（第１１の実施の形態）
次に、原子炉制御棒用複合材、その複合材の製造方法およびその複合材を使用した原子炉制御棒の第１１の実施の形態を説明する。なお第１の実施の形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００５４】
第１から第９の実施形態の原子炉制御棒用板材の特徴を有する制御棒用板材２４，２５において、付着させるジルコニウム合金の化学成分を示すものである。
【００５５】
ハフニウム金属板材表面に付着させるジルコニウム合金が、Ｓｎ；１．２〜１．７質量％、Ｆｅ；０．１８〜０．２４質量％、Ｃｒ；０．０７〜０．１３質量％、を含み、残部がＺｒ及び不可避不純物とからなる組成であることを特徴とする原子炉制御棒用複合材である。このようなジルコニウム合金を用いることにより炉内使用時においても良好な耐食性を保持することができるため、制御棒の寿命を延ばすことのできる原子炉用制御棒用板材とすることができる。
【００５６】
（第１２の実施の形態）
次に、原子炉制御棒用複合材、その複合材の製造方法およびその複合材を使用した原子炉制御棒の第１２の実施の形態を説明する。なお第１の実施の形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００５７】
第１から第９の実施形態の原子炉制御棒用板材の特徴を有する制御棒用板材２４，２５において、付着させるジルコニウム合金の化学成分を示すものである。
【００５８】
ハフニウム板材表面に付着させるジルコニウム合金が、Ｎｂ；０．２〜１．５質量％、Ｆｅ；０．０１〜０．４５質量％、Ｓｎ；０．０２〜０．４５質量％Ｓｎ、Ｃｒ；０．０５〜０．５質量％、Ｃｕ；０．０２〜０．３質量％、Ｖ；０．１〜０．３質量％、およびＮｉ；０．０１〜０．１質量％からなる群から選択される少なくとも２つの追加の元素と、残部がＺｒ及び不可避不純物とからなる組成であることを特徴とする原子炉制御棒用複合材である。このようなジルコニウム合金を用いることにより炉内使用時においても良好な耐食性を保持することができるため、制御棒の寿命を延ばすことのできる原子炉用制御棒用板材とすることができる。
【符号の説明】
【００５９】
１，２０…原子炉制御棒、２…ウイング、３…ハンドル、４…先端構造材、５…末端構造材、６…タイロッド、７…シース、９…冷却孔、１０、２１…中性子吸収材(ハフニウム金属板)、１２…コマ、２２，２３…保護板(ジルコニウムまたはジルコニウム合金)、２４，２５…原子炉制御棒用複合板材、３０…十字型、３１…空間、３２…結晶、３３…結晶方位、Ａ…複合材形成工程、Ｂ…焼入れ工程、Ｃ…成形工程。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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