軽水炉燃料被覆管について

質問

ペレット－被覆管相互作用（PCI）対策として、BWRでは燃料被覆管の内側に、純ジルコニウムを内張りした、『ジルコニウムライナー管』が使用されていると聞きました。

何故、PCI対策として、
　　(1)ジルコニウムを内張りするようになったのか
　　(2)PWRでは使用できず、BWRのみなのか
　　(3)BWR初期の「ならし運転法」ではいけないのか

この３点について教えてもらいたいです。また、これらの原理の参考になりそうなサイトがありましたらそのURLの教えていただきたいです。

よろしくお願いします。

回答No.1

chie65536 · ベストアンサー

＞(1)ジルコニウムを内張りするようになったのか
PCI破損の原因は被覆管の応力腐食割れであることが解明され、それを防ぐには
（ａ）応力を或る値以上に上げない
（ｂ）腐食雰囲気にしない
（ｃ）応力腐食感受性の低い材料を用いる
の内の１つを実現すればよい。

（ｂ）は採り得る対策がなく、（ａ）および（ｃ）の対策が採られている。

（ａ）については、ペレットの形状を工夫する、出力上昇速度を緩やかにする（応力を低下させ得るが、出力変動の自由度を狭め経済性に影響する）などの対策がある。

（ｃ）については、ジルカロイより応力腐食感受性の低い純ジルコニウム（Zr）の層を被覆管内面に作ることが有効で、BWR燃料では純Zr内張りの被覆管が採用されている。

但し、一旦破損して内部に水が侵入すると耐食性の低いZrが容易に酸化して破損が拡大するという問題がある。

＞(2)PWRでは使用できず、BWRのみなのか
PWR燃料では、冷却材中のホウ素濃度で出力を調整するため局部的な出力変動が少なく、PCI対策がBWRほど重要でなく、Zr内張りの被覆管は使われていない。

＞(3)BWR初期の「ならし運転法」ではいけないのか
前述のように、出力上昇速度を緩やかにすると、応力を低下させPCI対策となり得るが、出力変動の自由度を狭める事になり、経済性に影響する。

＞これらの原理の参考になりそうなサイトがありましたらそのURLの教えていただきたいです。
「日本原子力文化振興財団」のサイトが詳しいが、現在、閉鎖中。googleのキャッシュにコピーがあるので、参照のこと。
http://72.14.235.104/search?q=cache:nuIIqYSNoZoJ:219.109.2.236/atomica/03/03060107_1.html&hl=ja&ct=clnk&cd=2&gl=jp

お礼

早速の回答をありがとうございます。
とても分かりやすい回答で、私自身、回答を読ませてもらったときに「あぁ～！なるほどそうか！！」と納得しました。
URLの方も参考にさせていただきます。
本当にありがとうございました。