Shielding transport container of irradiated nuclear reactor fuel element and formation of sealing layer in this shielding transport container

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は球状黒鉛鋳鉄から構成される容器本体と、これに施されたコーティングから成り、容器の鋳造体に少なくとも１個の解放細孔が存在し、ニッケル金属あるいはニッケル基合金、オーステナイトクロム／
ニッケル合金から成る密閉層が施されている、放射性原子炉燃料素子用の遮蔽搬送容器に関するものである。 このような遮蔽搬送容器は、原則的に遮蔽据付容器としても使用され得る。 この容器コーティング中のコーティング剤は金属ニッケル、ニッケル基合金、オーステナイトクロム／ニッケル合金から成る密閉層である。

【０００２】本発明はまたこのような遮蔽搬送容器の製造方法に関するものであり、さらに粒子溶融体から形成される層をこのような容器表面の密閉層として使用することも本発明の対象をなす。

【０００３】上述した構成、用途の遮蔽搬送容器は、放射性の原子炉燃料素子を装填するため、一般に原子力発電所の、水を収納し、同時に水面下に燃料素子を装入している槽中に入れられる。 この槽は原則的に１８／８クロムニッケル鋼のような特殊鋼のライニングを有する。
電気化学的理由から鋳鉄により構成される容器本体装填の際、流電素子、ことにフェライトは鋳造マトリックスから溶液中に入る。 このため燃料素子槽の特殊鋼ライニングが腐蝕し、また容器本体表面も悪影響を受ける。 このような事態を防止するために容器表面に密閉層を施し、これによりフェライトの溶液への流入が阻止され、
上述した腐蝕も阻止される。 この密閉層はことにニッケルないしニッケル基合金で構成される場合に、ことに有効である。

【０００４】本発明の出発点をなすこのような公知技術において、密閉層は電気鍍金技術により形成される。 当然ながらこの鍍金を行うためにはそのための設備が必要であるが、遮蔽搬送容器 の寸法からして著しく高いコストを要する。 ほぼ２００μｍ程度までの薄い密閉層てあってもこれを電気鍍金技術により形成する場合のコストは現実的ではない。 また不可避的な機械的、熱的ないし腐蝕的諸要件から、形成された密閉層には多少とも被覆されない帯域がもたらされる。 公開されていない調査の結果、この帯域は鋳造体表面に不可避的にもたらされる開放細孔上に存在することが見出された。 電気鍍金法による密閉層形成に際し、鋳造体表面の開放細孔においては充分な電位差が生じないので、この細孔はニッケルないしニッケル合金で十分に充填され得ない。 この細孔はむしろ全く被覆されておらず、密閉層のこの帯域は上述した諸要件に対して極めて敏感であつて、この帯域の成形を阻止するためには、電気鍍金法で密閉層を形成する限り、層厚さを著しく厚く、例えば１．５ｍｍから２．００ｍｍあるいはそれ以上にしなければならない。
これも同様に高コストを必要とし、しかも対策として依然不充分である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明により解決されるべきこの分野の技術的課題は、冒頭に述べた構造の、また同じく冒頭に述べた使用目的の、水槽中において放射性の原子炉燃料素子を装填し得る遮蔽搬送容器に対して、上述した諸要件に対し充分な密閉層を、ニッケル金属あるいはニッケル基合金、オーステナイトクロム／ニッケル合金から施すことである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】しかるに上述の技術的課題は、この密閉層が解放細孔の径より小さい径を有する粒子の溶融体の硬化により形成される組織構造を示し、
この密閉層が上記解放細孔を充填していることを特徴とする容器により解決される。

【０００７】この組織構造は粉末溶融体の硬化層に対応し、これは密閉層が粉末から形成されることを意味する。 この組織構造は水滴形状体からも構成されることができ、これは密閉層が微小水滴形状体から形成されることを意味する。 上述の組織構造を示す、層を形成するべき粉末溶融体は、任意の態様、方法で、最新の金属層形成技術によりもたらされ得る。

【０００８】本発明は、粉末溶融体が固化して形成される層の組織構造を示す密閉層が、開放細孔の径より小さい径の粒子を使用する限り、鋳造体表面における細孔を充填し得るとの認識から出発する。 この粒子の径は細孔の径よりも充分に小さくなければならない。 具体的に適当な寸法は、形成されているあるいは形成されるべき細孔径を想定して簡単な事前実験により容易に決定し得る。 本発明方法による遮蔽搬送容器は、もはや前述したような問題を起こすことはない。 鋳造体表面の開放細孔が密閉層下においてもはや存在しないからであって、本発明により極めて薄い密閉層で対処し得る。 層厚さは精々２００μｍまでであって、一般的に１００μｍ程度で充分である。

【０００９】本発明において容器本体の鋳造体表面は機械的手段により処理され得る。 この鋳造体の機械処理された表面に密閉層を施すことができる。 この機械的処理表面は前述した粒子を有する。 機械的処理の際に、鋳造マトリックス中のことに球形状グラファイト粒子がこれらから放出されるからである。 しかしながら、本発明においては、鋳造体の充分には清浄化されていない鋳造表面にも密閉層がもたらされる可能性がある。 これも本発明により密閉層内にもたらされた微小粒子を有する。

【００１０】密閉層を形成するためには、前述したように、金属表面に金属層形成するための種々の方法が選択使用され得る。 ことに好ましい方法は、レーザ光層形成法であって、遮蔽搬送容器の鋳造体上に、充分なエネルギーを有するレーザ光の照射により粒子融着溶融体を形成することを特徴とする場合には、この方法は本発明の対象を成す。 有利な実施態様によれば、レーザ光照射により相互作用帯域が表面に形成され、密閉層を形成するべき表面にレーザ光が指向され、その長手方向に移動せしめられることにより粒子溶融体がもたらされる。 粒子は噴霧ノズルにより施されるが、これはプラズマ噴射法によっても行われ得る。

【００１１】

【実施例】以下において添付図面を参照しつつ例示的実施態様に関連して本発明をさらに詳細に説明する。

【００１２】放射性原子炉燃料素子のための遮蔽搬送容器の、球状黒鉛鋳鉄から成る鋳造体が図示されている。
これから、鋳造体１の表面２に開放細孔３が形成されているのが認められる。 この表面には密閉層４が設けられているが、これは例えばニッケルあるいはこれを主体とする合金から形成される。

【００１３】図１は公知技術による密閉層４を示しており、これは電気鍍金法により施された複数層ａ−ｅから成り、細孔３はこれにより充填されず、これと対応する孔隙を残すように複数電気鍍金層が積重られている。

【００１４】これに対して本発明により施される密閉層４は、粒子溶融体が硬化して成る層の組織構造５を示し、鋳造体１の表面２における細孔３は充填されている。 この粒子の径は開放細孔の径より小さくなければならないが、組織構造５は明確な図示のために誇張して示されている。

【００１５】球状黒鉛鋳鉄から成る容器本体は、図示の実施態様において、以下の組成、すなわち炭素３．２から３．８％、珪素１．６から２．６％、マンガン０．１
から０．３％、マグネシウム０．０２５から０．０６
％、鉄残量％を示す慣用のもので構成した。 ただし慣用の添加物、工業的純度、すなわち９９重量％以上のニッケル、場合により一定量の燐酸が添加されていてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来法により密閉層を施した遮蔽搬送容器鋳造体部分の著しく拡大して示される断面図である。

【図２】本発明方法により密閉層を施した遮蔽搬送容器鋳造体部分の著しく拡大して示される断面図である。

【符号の説明】

１‥‥鋳造体 ２‥‥（その）表面 ３‥‥（開放）細孔 ４‥‥密閉層 ５‥‥（密閉層の）‥‥組織構造 ａ−ｅ‥‥電気鍍金法による密閉層