(57)【要約】【課題】  簡易な構成で燃料チャンネルボックスへの水素吸収を抑制する。【解決手段】  燃料チャンネルボックス１は、ジルコニウム合金を角筒形状に形成したジルコニウム合金部材２と、このジルコニウム合金部材２の表面の一部または全部に形成されたＳｉＣ被膜３とを備え、ＳｉＣ被膜３は、ＳｉＣの前躯体となるポリカルボシランをヘキサン中に溶解させ、ＳｉＣ粉末を懸濁させたスラリー中にジルコニウム合金部材２を導入した後に乾燥させるディップコーティング法工程によって形成される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ジルコニウム合金を角筒形状に形成したジルコニウム合金部材と、
このジルコニウム合金部材の表面の一部または全部に形成されたＳｉＣ被膜とを備えるこ
とを特徴とする燃料チャンネルボックス。
【請求項２】
前記ＳｉＣ被膜の厚みは、０．０１μｍ以上、１０μｍ以下であることを特徴とする請
求項１に記載の燃料チャンネルボックス。
【請求項３】
前記ジルコニウム合金部材は、２つの板材を長手方向の断面がコの字型となるように曲
げ加工を行い、この２つの板材を溶接して角筒形状を形成することを特徴とする請求項１
または請求項２に記載の燃料チャンネルボックス。
【請求項４】
ジルコニウム合金を角筒形状のジルコニウム合金部材に形成する工程と、
ＳｉＣの前躯体となるポリカルボシランをヘキサン中に溶解させ、ＳｉＣ粉末を懸濁させ
たスラリー中に前記ジルコニウム合金部材を導入した後に乾燥させて、前記ジルコニウム
合金部材の表面にＳｉＣ被膜を形成するディップコーティング法工程とを備えることを特
徴とする燃料チャンネルボックスの製造方法。
【請求項５】
前記ディップコーティング法工程に代えて、
ＳｉＣの前躯体となるポリカルボシランをヘキサン中に溶解させ、ＳｉＣ粉末を懸濁させ
たスラリーをスプレー器具によってジルコニウム合金部材２に塗付した後、表面を加熱し
て乾燥するスプレー法工程を備えることを特徴とする請求項４に記載の燃料チャンネルボ
ックスの製造方法。
【請求項６】
前記ディップコーティング法工程に代えて、
前記ジルコニウム合金部材を真空装置内に導入し、さらにこの真空装置内に真空中でＣ３
Ｈ８ガスとＳｉＨ４ガスを導入し、前記ジルコニウム合金部材を加熱することによって前
記ジルコニウム合金部材の表面に前記ＳｉＣ被膜を形成するＣＶＤ法工程を備えることを
特徴とする請求項４に記載の燃料チャンネルボックスの製造方法。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、沸騰水型原子炉において内部に燃料集合体を収容する燃料チャンネルボック
スおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
沸騰水型原子力発電所では、燃料チャンネルボックス内に燃料集合体が収容される。燃
料チャンネルボックスは、燃料集合体と制御棒とが接触することを防ぐとともに、燃料集
合体の周囲を流れる炉水を整流する働きがある。燃料チャンネルボックスには、優れた耐
食性と小さな中性子吸収断面積からジルコニウム合金が適用される。
【０００３】
ここで、プラント運転に伴い原子炉内の炉水が放射線によって分解され水素が発生する
ことが報告されている。この水素は、燃料チャンネルボックスの表面に接して水素化物を
形成し、燃料チャンネルボックスの強度を低下させる可能性がある。さらに近年の高燃焼
度運転に伴い、この水素の発生量が増加する可能性もある。したがって、燃料チャンネル
ボックスの水素吸収を抑制する技術が望まれる。
【０００４】
そこで、燃料チャンネルボックスの表面に酸化被膜を形成して燃料チャンネルボックス
の水素吸収を抑制する技術が公開されている（例えば、特許文献１参照。）。さらに、燃
料チャンネルボックスの表面にフェライト被膜を形成して水素吸収を抑制する技術が公開
されている（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平４−２８５１５１号公報
【特許文献２】特開２００９−９２６１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した特許文献１に記載の技術は、酸素濃度の異なる雰囲気で燃料チ
ャンネルボックス表面に２層の酸化膜を形成しており、最終処理に複数回の熱処理を要し
製造コストが増大するおそれがある。また、上述した特許文献２に記載の技術は、金属イ
オン溶液、酸化剤溶液、ＰＨ調整剤等の複数の溶液を９０℃程度に保ちながら燃料チャン
ネルボックスの表面に噴きつけてフェライト被膜を形成しており、同様に被膜形成処理が
煩雑であり製造コストが増大するおそれがある。
【０００７】
そこで本発明は、より簡易な構成で水素吸収を抑制することができる燃料チャンネルボ
ックス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】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の燃料チャンネルボックスは、ジルコニウム合金を
角筒形状に形成したジルコニウム合金部材と、このジルコニウム合金部材の表面の一部ま
たは全部に形成されたＳｉＣ被膜とを備えることを特徴とする。
【０００９】
さらに上記目的を達成するために、本発明の燃料チャンネルボックスの製造方法は、ジ
ルコニウム合金を角筒形状のジルコニウム合金部材に形成する工程と、ＳｉＣの前躯体と
なるポリカルボシランをヘキサン中に溶解させ、ＳｉＣ粉末を懸濁させたスラリー中にジ
ルコニウム合金部材を導入した後に乾燥させて、ジルコニウム合金部材の表面にＳｉＣ被
膜を形成するディップコーティング法工程とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、より簡易な構成で燃料チャンネルボックスへの水素吸収を抑制するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る燃料チャンネルボックスの長手方向に垂直な概略断面図。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る燃料チャンネルボックスの製造工程を示すフロー図。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る燃料チャンネルボックスの製造工程を示すフロー図。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る燃料チャンネルボックスの製造工程を示すフロー図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を説明する。
【００１３】
（第１の実施形態）
（構成）
以下、本発明の第１の実施形態に係る燃料チャンネルボックスについて図１および図２
を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る燃料チャンネルボックスの
長手方向に垂直な概略断面図である。燃料チャンネルボックス１は、ジルコニウム合金部
材２と、ＳｉＣ被膜３とから構成される。
【００１４】
ジルコニウム合金部材２は、ジルコニウム合金を内部に燃料集合体を収容できる角筒形
状に形成することにより構成される。ジルコニウム合金は、ジルコニウムを主成分とする
合金であり、例えばジルカロイ４と呼ばれる、錫、鉄、クロム、ニッケルを含有し、残部
がジルコニウムからなる合金（Ｓｎ−Ｆｅ−Ｃｒ−Ｚｒ合金）や、ジルカロイ２と呼ばれ
る、錫、鉄、ニオブを含有し残部がジルコニウムからなる合金（Ｓｎ−Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ
−Ｚｒ合金）を適用することができる。ジルカロイ２およびジルカロイ４には製造時の不
可避的成分が含まれる場合もある。
【００１５】
以下、燃料チャンネルボックス１の製造方法について説明する。図２は、本発明の第１
の実施形態に係る燃料チャンネルボックスの製造工程を示すフロー図である。図２に示す
ように、圧延工程２１にてジルコニウム合金からなる２つの長方形板形状の板材２aを圧
延し、焼鈍工程２２にて焼鈍した後に、成型加工工程２３にて長手方向の断面がコの字型
になるように曲げ加工を施す。さらに、溶接工程２４にて２つの板材２aの互いの辺を溶
接することによって角筒形状のジルコニウム合金部材２を形成する。さらに熱処理工程２
５にて組織や析出物を制御するための熱処理が行われる。さらに、表面を研磨し、表面の
凹凸を滑らかにする仕上げ工程を加えてもよい。
【００１６】
さらに、ディップコーティング法工程２６によってジルコニウム合金部材２の内外表面
にＳｉＣ被膜３を形成する。ディップコーティング法工程２６では、まず熱分解によって
ＳｉＣの前躯体となるポリカルボシランをヘキサン中に溶解させ、ＳｉＣ粉末を懸濁させ
たスラリー１１を作製する。次に、スラリー１１を収容したスラリー容器１２内にジルコ
ニウム合金部材２を導入する。所定時間の後、スラリー容器１２からジルコニウム合金部
材２を引き上げ、表面を２００℃以上に加熱することでＳｉＣ被膜３を形成する。なお、
乾燥の際には、大気中加熱および真空中電子ビーム照射のいずれの方法を使用しても良い
。
【００１７】
ジルコニウム合金部材２の内外表面に形成されたＳｉＣ被膜３は、主に燃焼集合体から
発生する水素がジルコニウム合金部材２に吸収されることを抑制する。結果、ジルコニウ
ム合金部材２に水素化物が形成されることによる燃料チャンネルボックス１の強度低下を
防止することができる。
【００１８】
さらに、ＳｉＣ被膜３の厚さは０．０１μｍ以上、１０μｍ以下とすることが望ましい
。これは、膜厚０．０１μｍ未満ではジルコニウム合金部材２の表面の凹凸により、Ｓｉ
Ｃ被膜３の連続性が破れるためであり、また、１０μｍを超えるとＳｉＣ被膜３とジルコ
ニウム合金部材２の密着性が低下するためである。
【００１９】
（効果）
本発明の第１の実施形態によれば、ディップコーティング法工程２６によって、ＳｉＣ
被膜３をジルコニウム合金部材２の表面に簡易に形成することができ、燃料チャンネルボ
ックス１の水素吸収を抑制することができる。
【００２０】
（第２の実施形態）
（構成）
以下、本発明の第２の実施形態に係る燃料チャンネルボックスについて図３を参照して
説明する。第１の実施形態に係る燃料チャンネルボックスの各部と同一部分には同一符号
を付し、同一の構成についての説明は省略する。
【００２１】
図３は、本発明の第２の実施形態に係る燃料チャンネルボックスの製造工程を示すフロ
ー図である。第２の実施形態が第１の実施形態と異なる点は、ディップコーティング法工
程２６に代えてスプレー法工程２７によってＳｉＣ被膜３を形成する点である。
【００２２】
ジルコニウム合金部材２は、図２に示す熱処理工程２５の後、スプレー法工程２７によ
って表面にＳｉＣ被膜３を形成する。スプレー法工程２７では、まず熱分解によってＳｉ
Ｃの前躯体となるポリカルボシランをヘキサン中に溶解させ、ＳｉＣ粉末を懸濁させたス
ラリー１１を作製する。次にスラリー１１をスプレー器具１３によってジルコニウム合金
部材２表面に塗付した後、表面を２００℃以上に加熱して乾燥することによってＳｉＣ被
膜３を形成する。
【００２３】
なお、乾燥の際には、大気中加熱および真空中電子ビーム照射のいずれの方法を使用し
ても良い。さらに乾燥工程をジルコニウム合金部材２の角筒形状の１面へのスラリー１１
塗付終了毎に行うことによって、より膜厚で均一性が高いＳｉＣ被膜３を形成することが
できる。
【００２４】
（効果）
本発明の第２の実施形態によれば、スプレー法工程２７によって、ＳｉＣ被膜３をジル
コニウム合金部材２の内外表面に簡易に形成することができ、燃料チャンネルボックス１
の水素吸収を抑制することができる。
【００２５】
（第３の実施形態）
（構成）
以下、本発明の第３の実施形態に係る燃料チャンネルボックスについて図４を参照して
説明する。第１の実施形態に係る燃料チャンネルボックスの各部と同一部分には同一符号
を付し、同一の構成についての説明は省略する。
【００２６】
図４は、本発明の第３の実施形態に係る燃料チャンネルボックスの製造工程を示すフロ
ー図である。第３の実施形態が第１の実施形態と異なる点は、ディップコーティング法工
程２６に代えてＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法工程
２８によってＳｉＣ被膜３を形成する点である。ＣＶＤ法工程２８には、真空容器１４が
用いられる。真空容器１４は、真空条件下で反応ガスをガス導入口１４aから内部に導入
し、ガス排出口１４ｂから排出することができる容器である。
【００２７】
ジルコニウム合金部材２は、図２に示す熱処理２５工程の後、ＣＶＤ法工程２８によっ
て表面にＳｉＣ被膜３を形成する。ＣＶＤ法工程２８では、まずジルコニウム合金部材２
を真空装置１４内に配置し、１０−７Ｔｏｒｒ台の真空中で、ガス導入口１４aから真空
装置１４内にＣ３Ｈ８ガスとＳｉＨ４ガスを導入する。さらにジルコニウム合金部材２を
加熱することによって、ジルコニウム合金部材２の内外表面にＣ３Ｈ８とＳｉＨ４の化学
反応を生じさせ、ＳｉＣ被膜３を形成する。ＣＶＤ法工程２８は、表面の化学反応によっ
て膜を形成するため、凹凸のある表面であっても均一な膜厚を形成でき、さらにジルコニ
ウム合金部材２表面に形成されるＳｉＣ被膜３の密度を高めることが可能となる。
【００２８】
（効果）
本発明の第３の実施形態によれば、ＣＶＤ法工程２８によって、ＳｉＣ被膜３をジルコ
ニウム合金部材２の表面に簡易に形成することができ、燃料チャンネルボックス１の水素
吸収を抑制することができる。
【００２９】
なお、本発明の実施形態は上述した実施形態に限られないことは言うまでもない。例え
ば、燃料チャンネルボックス１の長さおよび幅、ならびに板材の厚みは、原子力プラント
の出力や運転年数によって適宜変更されうるものである。さらに、ジルコニウム合金部材
２の製造方法は、板材２aを断面をコの字に曲げ加工したものを２つ組み合わせて形成す
るだけでなく、４つの板材２aを互いの辺を溶接して形成してもよい。
【００３０】
また、ＳｉＣ被膜３はジルコニウム合金部材２の内外表面の全部に形成するだけでなく
、ジルコニウム合金部材２の表面の一部に形成してもよい。例えば、燃料チャンネルボッ
クス１は、内部に燃料集合体を収容するため内表面において水素に晒されやすい。そこで
、ジルコニウム合金部材２の内側表面のみに形成することによって、より効率よく水素吸
収を抑えることができる。 
【符号の説明】
【００３１】
１・・・燃料チャンネルボックス
２・・・ジルコニウム合金
２a・・・板材
３・・・ＳｉＣ被膜
１１・・・スラリー
１２・・・スラリー容器
１３・・・スプレー器具
１４・・・真空装置
１４a・・・ガス導入口
１４ｂ・・・ガス排出口
２１・・・圧延工程
２２・・・焼鈍工程
２３・・・成型加工工程
２４・・・溶接工程
２５・・・熱処理工程
２６・・・ディップコーティング法工程
２７・・・スプレー法工程
２８・・・ＣＶＤ法工程 
【図１】
2013079822.tif 000003
【図２】
2013079822.tif 000004
【図３】
2013079822.tif 000005
【図４】
2013079822.tif 000006