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特表2023-545150核燃料棒および製造方法

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-10-26

(54)【発明の名称】核燃料棒および製造方法

(51)【国際特許分類】

G21C 3/06 20060101AFI20231019BHJP

G21C 3/10 20060101ALI20231019BHJP

【ＦＩ】

G21C3/06 200

G21C3/10

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023522343

(86)(22)【出願日】2021-10-11

(85)【翻訳文提出日】2023-05-23

(86)【国際出願番号】 EP2021078038

(87)【国際公開番号】W WO2022078951

(87)【国際公開日】2022-04-21

(31)【優先権主張番号】2010437

(32)【優先日】2020-10-13

(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】593128105

【氏名又は名称】フラマトム

【氏名又は名称原語表記】ＦＲＡＭＡＴＯＭＥ

(74)【代理人】

【識別番号】100080447

【弁理士】

【氏名又は名称】太田恵一

(72)【発明者】

【氏名】ビショフ，ジェレミ

(72)【発明者】

【氏名】ドュトー，ドミニク

(57)【要約】

核燃料棒は、被覆（４）内に格納された核燃料を含み、被覆（４）は、管（６）と２つのプラグ（８）を含み、管（６）は、中心軸（Ａ）に沿って延在しかつ２つの端部を有し、各プラグ（８）は、管の端部を封止することによって管（６）の対応する端部に取付けられている。管（６）は、管（６）の一方の端部から他方の端部まで管（１６）の全長にわたり延在している管コーティング（１６）によってカバーされている。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被覆（４）内に格納された核燃料を含む核燃料棒において、被覆（４）が、管（６）と２つのプラグ（８）を含み、管（６）が、中心軸（Ａ）に沿って延在しかつ２つの端部を有し、各プラグ（８）が、その端部を封止することによって管（６）の対応する端部に取付けられており、管（６）が、管コーティング（１６）によってカバーされており、ここで管コーティング（１６）が、管（６）の一方の端部から他方の端部まで管（１６）の全長にわたり延在している、核燃料棒。

【請求項2】

プラグ（８）のうちの１つまたは各プラグ（８）が、プラグコーティング（２４）によって少なくとも部分的にカバーされている、請求項１に記載の核燃料棒。

【請求項3】

管コーティング（１６）およびプラグコーティング（２４）が、同じ材料でできている、請求項２に記載の核燃料棒。

【請求項4】

プラグコーティング（２４）が具備された各プラグ（８）のプラグコーティング（２４）および管コーティング（１６）が、管（６）とプラグ（８）の間の界面で隣接している、請求項２または３に記載の核燃料棒。

【請求項5】

各プラグ（８）が、コーティングされているか否かに関わらず、管（６）とプラグ（８）の間の界面の形状に影響を及ぼすことなくおよび／または詳細には材料除去に関与する機械的または化学的プロセスによって、管（６）とプラグ（８）の間の界面を再加工することなく、管（６）上に溶接される、請求項１から４のいずれか一つに記載の核燃料棒。

【請求項6】

管（６）が、ジルコニウム系材料製である、請求項１から５のいずれか一つに記載の核燃料棒。

【請求項7】

各プラグ（８）が、ジルコニウム系材料製である、請求項１から６のいずれか一つに記載の核燃料棒。

【請求項8】

管コーティング（１６）が、クロム系材料製である、請求項１から７のいずれか一つに記載の核燃料棒。

【請求項9】

各プラグが、管材料、管コーティング材料、プラグ材料、および該当する場合にはプラグをカバーするプラグコーティング材料の間で、管とプラグ間の接合部において共晶が存在することなく、管上に取付けられている、請求項１から８のいずれか一つに記載の核燃料棒。

【請求項10】

請求項１から９のいずれか一つに記載の核燃料棒のための製造方法において、各プラグ（８）が、該当する場合には、プラグコーティング（２４）でコーティングされている、管（６）およびプラグ（８）の生産と、管（６）の対応する端部への、プラグ（８）のうちの少なくとも１つまたは各プラグ（８）の電気抵抗溶接による溶接とを含む方法。

【請求項11】

各プラグ（８）が、電気抵抗突合わせ溶接によって管（６）上に溶接されている、請求項１０に記載の製造方法。

【請求項12】

プラグ（８）のうちの少なくとも１つまたは各プラグ（８）の電気抵抗溶接が、１０ｋＡ～２０ｋＡの電流で実施される、請求項１０または１１に記載の製造方法。

【請求項13】

プラグ（８）のうちの少なくとも１つまたは各プラグ（８）の電気抵抗による溶接が、２００ｄａＮ～４００ｄａＮ、好ましくは２５０ｄａＮ～３５０ｄａＮの押圧力下で、管（６）の対応する端部に対してプラグ（８）を適用することによって実施される、請求項１０から１２のいずれか一つに記載の製造方法。

【請求項14】

プラグ（８）のうちの少なくとも１つまたは各プラグ（８）の電気抵抗溶接が、１０ｍｓ～３０ｍｓの持続時間にわたり電流を印加することによって実施される、請求項１０から１３のいずれか一つに記載の製造方法。

【請求項15】

管（６）と管（６）上に溶接された各プラグ（８）との間の界面を、材料除去に関与する機械的または化学的プロセスによって再加工することなく実施される、請求項１０から１４のいずれか一つに記載の製造方法。

【請求項16】

各プラグ（８）が、管（６）の材料、管コーティング（１６）の材料、プラグ（８）の材料、および該当する場合にはプラグ（８）をカバーするプラグコーティング（２４）の材料の間で、管（６）とプラグ（８）の間の接合部において共晶を形成することなく、管（６）上に溶接される、請求項１０から１６のいずれか一つに記載の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、核燃料棒の分野、詳細には軽水炉用の核燃料棒の分野に関する。

【背景技術】

【0002】

軽水炉内で使用される核燃料集合体は概して、核燃料棒の束を含み、各核燃料棒は核燃料を格納する被覆を含み、その被覆は、その２つの端部の各々でプラグによって閉鎖されている被覆管で構成されている。

【0003】

各プラグは、例えば、管を密閉するために、管の対応する端部に溶接されている。各プラグを管に取付けるためには、例えばＴＩＧ溶接（タングステン電極を用いた不活性雰囲気下でのアーク溶接）、レーザ溶接または電子ビーム溶接といった様々な溶接技術を使用することができる。

【0004】

管およびプラグは概して、金属製である。これらは例えば、ジルコニウムまたはジルコニウム合金、例えばＺｉｒｃａｌｏｙ（ジルカロイ）タイプのジルコニウム合金製である。

【0005】

原子炉の運転中に被覆が置かれる極めて攻撃的な環境から被覆を保護する目的で、管に外部保護コーティング、例えばクロムまたはクロム合金製の保護コーティングを具備することが可能である。

【0006】

管上の保護コーティングの存在は、管とプラグの間で行なわれる溶接に対して悪い影響を及ぼす可能性がある。結果として得られる溶接は、脆弱化しかつ／または腐食に対して敏感になると考えられる。

【0007】

このようなリスクを制限するため、保護コーティングは、プラグが溶接される管の端部部分をコーティングすることなく、管の長さの大部分にわたって被着させられる。したがって、保護コーティングが、管と各プラグの間で行なわれる溶接を汚染することはない。

【0008】

しかしながら、保護コーティングでカバーされていない管の部分は、事故条件下での高温酸化を含めて、激しい摩耗または腐食に対してより敏感になり得ることから、管および棒の脆弱性領域を形成する。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明の目的の１つは、耐性を有しながら、詳細には高温における腐食および酸化に対する耐性を有しながら製造が容易である核燃料棒を提案することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

このために、本発明は、被覆内に格納された核燃料を含む核燃料棒において、被覆は、管と２つのプラグを含み、管は、中心軸に沿って延在しかつ２つの端部を有し、各プラグは、前記端部を封止することによって管の対応する端部に取付けられており、管は、管コーティングによってカバーされており、ここで管コーティングは、管の一方の端部から他方の端部まで管の全長にわたり延在している、核燃料棒を提案している。

【0011】

特定の実施形態によると、核燃料棒要素は、個別に取り上げるかまたは技術的に可能な全ての組合せの形で取上げた以下の任意の特徴のうちの単数または複数のものを含む：
－プラグのうちの１つまたは各プラグは、プラグコーティングによって少なくとも部分的にカバーされている；
－プラグコーティングが具備されている各プラグのプラグコーティングと管コーティングは明確に異なるものである；
－管コーティングおよびプラグコーティングは、同じ材料でできている；
－プラグコーティングを伴う各プラグのプラグコーティングおよび管コーティングは、管とプラグの間の界面で隣接している；
－ここで各プラグは、コーティングされているか否かに関わらず、管とプラグの間の界面の形状に影響を及ぼすことなくおよび／または詳細には材料除去に関与する機械的または化学的プロセスによって、管とプラグの間の界面を再加工することなく、管上に溶接される；
－管は、ジルコニウム系材料製である；
－各プラグは、ジルコニウム系材料製である；
－管コーティングは、クロム系材料製である；
－各プラグは、管材料、管コーティング材料、プラグ材料、および該当する場合にはプラグをカバーするプラグコーティング材料の間で、管とプラグ間の接合部において共晶が存在することなく、管上に取付けられている。

【0012】

本発明はさらに、上記で定義した核燃料棒のための製造方法において、管およびプラグを生産するステップであって、各プラグが、該当する場合には、プラグコーティングでコーティングされているステップと、管の対応する端部に、プラグのうちの少なくとも１つまたは各プラグを電気抵抗溶接によって溶接するステップと、を含む方法に関する。

【0013】

特定の実施形態によると、製造方法には、個別に取上げるかまたは技術的に可能な全ての組合せの形で取上げた以下の任意の特徴のうちの単数または複数のものを含む：
－各プラグは、電気抵抗突合わせ溶接によって管に溶接されている；
－プラグのうちの少なくとも１つまたは各プラグの電気抵抗溶接は、１０ｋＡ～２０ｋＡの電流で実施される；
－プラグのうちの少なくとも１つまたは各プラグの電気抵抗溶接は、２００ｄａＮ～４００ｄａＮ、好ましくは２５０ｄａＮ～３５０ｄａＮの押圧力下で、管の対応する端部に対してプラグを適用することによって実施される；
－プラグのうちの少なくとも１つまたは各プラグの電気抵抗溶接は、１０ｍｓ～３０ｍｓの持続時間にわたり電流を印加することによって実施される；
－該製造方法は、管と管に溶接された各プラグとの間の界面を、材料除去に関与する機械的または化学的プロセスによって再加工することなく実施される；
－各プラグは、管材料、管コーティング材料、プラグ材料、および該当する場合にはプラグをカバーするプラグコーティング材料の間で、管とプラグの間の接合部における共晶の形成なく管上に溶接される。

【0014】

本発明および本発明の利点については、単に非限定的な例としてのみ示された以下の説明を、添付図面を参照しながら読了した時点でより良く理解されるものである。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】核燃料棒の長手方向断面での概略図である。

【図2】図１に示されているもののような核燃料棒についての製造方法を例示する断面図である。

【図3】図１に示されているもののような核燃料棒についての製造方法を例示する断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

図１は、例えば軽水炉、詳細には加圧水型原子炉（ＰＷＲ）または沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）、「ＶＶＥＲ」原子炉、「ＲＢＭＫ」原子炉、または重水炉、例えば「ＣＡＮＤＵ」原子炉における使用を意図されている核燃料棒２を示す。

【0017】

核燃料棒２は、中心軸Ａに沿って延びた棒の形状を有する。

【0018】

核燃料棒２は、核燃料を格納する被覆４を含む。

【0019】

被覆４は、管６および２つのプラグ８を含み、各プラグ８は、管６の対応する端部に溶接されてこの端部を封止する。管６は、核燃料棒２の中心軸Ａに沿って延在する。管６は、好ましくは、中心軸Ａを中心にした円形の横断面を有する。

【0020】

核燃料は、例えば、管６の内部で軸方向に積重ねられたペレットスタック１０の形態である。ペレットスタック１０は、「核分裂性カラム」とも呼ばれる。

【0021】

核燃料棒２は、オプションとして、ペレットスタック１０をもう一方のプラグ８に向かって押すために、管６の内部においてペレットスタック１０とプラグ８のうちの一方との間で配設されたばね１２を含む。ばね１２は、ペレットスタック１０とプラグ８の間で圧縮される。

【0022】

ペレットスタック１０とプラグ８の間には空間またはプレナム１４が存在し、それに対しばね１２が押圧する。プレナム１４は、原子炉の運転中核燃料から放出されたガスの貯蔵のために使用され得る。ばね１２は、プレナム１４の内部に位置設定される。

【0023】

管６の一端部へのプラグ８の溶接を例示する図２および３の中で示されているように、管６には管コーティング１６が具備されている。

【0024】

管６は、管６の内部に向かって配向された内側表面６Ｂと、管６の外部に向かって配向された外側表面６Ａとを有する。

【0025】

管コーティング１６は、管６の外側表面６Ａをカバーして、管を外部環境から保護している。運転中、管コーティング１６は、環境と接触した状態にある。

【0026】

管６は、例えばジルコニウム系材料製である。

【0027】

この文脈で、ジルコニウム系材料とは、純粋ジルコニウムまたはジルコニウム系合金でできた材料を意味する。純粋なジルコニウム材料は、少なくとも９９重量％のジルコニウムを含む材料である。

【0028】

ジルコニウム系合金は、少なくとも９５重量％のジルコニウムを含む合金である。

【0029】

一実施例において、管６のジルコニウム系材料は、０．８～１．８重量％のニオブ、０．２～０．６重量％のスズそして０．０２～０．４重量％の鉄を含み、残余がジルコニウムと不可避的な不純物で構成された組成を有する四元ジルコニウム合金である。

【0030】

管６は、例えば０．４ｍｍ～１ｍｍの厚みを有する。管６の厚みは、管６の内側表面６Ｂと外側表面６Ａの間の距離である。

【0031】

管コーティング１６は薄く、例えば管６の厚みよりも断然薄い厚みを有する。

【0032】

管コーティング１６は例えば、５μｍ～２５μｍの厚み、特に１０μｍ～２０μｍの厚みを有する。管コーティング１６の厚みは、管６の外側表面６Ａに直交して、すなわち管６の中心軸Ａに対して半径方向に測定される。

【0033】

管コーティング１６は、クロム系材料製である。

【0034】

この文脈で、クロム系材料とは、純粋クロム材料またはクロム系合金を意味する。

【0035】

純粋クロム材料は、少なくとも９９重量％のクロムを含む材料である。クロム系合金は、少なくとも８５重量％のクロムを含む合金である。

【0036】

一実施形態において、クロム系材料は、二元クロムアルミニウム合金、二元クロム窒素合金、および二元クロムチタン合金の中から選択されたクロム系合金である。

【0037】

管コーティング１６は、クロム系材料でできた単一層またはクロム系材料、好ましくは同じクロム系材料でできた複数のオーバレイ層を含む。

【0038】

複数のオーバレイ層の管コーティング１６の構造は、例えば、特に被着が複数のパスで実施される場合に、管６上への管コーティング１６の被着のために使用される被着プロセスの結果としてもたらされるものである。

【0039】

管コーティング１６は、管６の一方の端部から他方の端部まで、管６の全長にわたって延在する。

【0040】

好ましい実施形態において、管コーティング１６は連続している。この管コーティングは、管６の外側表面６Ａを完全にカバーする。

【0041】

各プラグ８は、管６の対応する端部にプラグ８を取付けるために管６内に挿入される挿入部分１８と、プラグ８がひとたび管６の対応する端部に取付けられた時点で管６の外部に残っている露出部分２０とを含む。

【0042】

各プラグ８は、プラグ８が管６の端部に配設される場合、管６の端部を圧迫する環状表面２２を有する。環状表面２２は、中心軸Ａを中心としている。環状表面２２は、挿入部分１８と露出部分２０の間の接合部に位置設定される。図２に示されているように、環状表面２２は例えば、挿入部分１８から露出部分２０に向かって広くなる円錐台状である。

【0043】

各プラグ８は、例えばジルコニウム系材料製である。

【0044】

一実施例において、プラグ８のジルコニウム系材料は、０．８～１．８重量％のニオブ、０．２～０．６重量％のスズそして０．０２～０．４重量％の鉄を含み、残余がジルコニウムと不可避的な不純物で構成された組成を有する四元ジルコニウム合金である。

【0045】

一実施例において、管６および各プラグ８は、同じ材料製である。

【0046】

オプションとして、核燃料棒２の各プラグ８にはプラグコーティング２４が具備される。プラグコーティング２４は、プラグ８の露出部分２０上に延在する。

【0047】

好ましい実施形態において、プラグコーティング２４は、連続している。このプラグコーティングは、例えば露出部分２０を完全にカバーする。

【0048】

プラグコーティング２４は、好ましくは環状表面２２の外側縁部まで延在する。

【0049】

プラグコーティング２４は、例えばクロム系材料製である。

【0050】

一実施例において、プラグコーティング２４のクロム系材料は、二元クロムアルミニウム合金、二元クロム窒素合金、および二元クロムチタン合金の中から選択されたクロム系合金である。

【0051】

プラグコーティング２４が具備された各プラグ８のプラグコーティング２４は、管コーティング１６とは明確に異なるものである。

【0052】

一実施例において、各プラグ８のプラグコーティング２４と管コーティング１６は、同じ材料製である。

【0053】

プラグ８にプラグコーティング２４が具備される場合、このプラグコーティング２４は、プラグ８が管６の端部に配設されるとき、管コーティング１６とプラグコーティング２４が隣接しているような形で具備される。

【0054】

より詳細には、プラグコーティング２４は、プラグ８が管６の端部に配設される場合、管コーティング１６と隣接しているように、露出部分２０上に延在する。

【0055】

挿入部分１８、および該当する場合には環状表面２２は、プラグコーティング２４を全く有していない。プラグコーティング２４は、挿入部分１８、および該当する場合には環状表面２２をカバーしない。

【0056】

好ましくは、各プラグ８は、管６の材料、管コーティング１６の材料、プラグ８の材料、および該当する場合にはプラグ８をカバーするプラグコーティング２４の材料の間で、管６とプラグ８の間の接合部において共晶が存在することなく、管６上に取付けられていて、詳細には溶接されている。

【0057】

詳細には、管６および／またはプラグ８が、ジルコニウム系材料製でありかつ管コーティング１６および／または考えられるプラグコーティング２４が、クロム系材料製である場合、核燃料棒２は、管６とプラグ８の間の接合部にいかなるクロム－ジルコニウム共晶（Ｃｒ－Ｚｒ）も有さない。

【0058】

管６とプラグ８の間の接合部における共晶、特にクロム－ジルコニウム共晶（Ｃｒ－Ｚｒ）の存在は、特に高温（典型的には３５０℃超）において、核燃料棒２を脆弱化し酸化に対するその耐性を低減させる可能性があると思われる。

【0059】

図２および３に示されているように、核燃料棒２の製造方法には、その管コーティング１６でコーティングされた管６、および該当する場合にはプラグコーティング２４でコーティングされたプラグ８を具備するステップ（図２）、その後管６の一端部にプラグ８を取付けるステップが含まれ、この取付けステップは、電気抵抗溶接または「抵抗突合わせ溶接」によって実施される（図３）。

【0060】

抵抗溶接により管６上にプラグ８を取付けるために、プラグ８は、管６の端部に位置付けされ、管６にプラグ８を溶接するために管６とプラグ８の間に電流が印加される。電流が流れている間、管６とプラグ８はジュール効果によって加熱され、こうして、接触状態にあるそれらの表面は、溶接力および加熱の複合効果の下で共に溶接される。

【0061】

この事例においてより詳細には、プラグ８は、管６の端部に配設されており、こうして、環状表面２２が、管６の端部を軸方向に圧迫するようになっており、その後電流が印加される（図３参照）。

【0062】

電気抵抗溶接は、材料を添加することなく実施される。

【0063】

好ましくは、取付けは、「抵抗突合わせ溶接」の名前でも知られている電気抵抗突合わせ溶接によって実施される。

【0064】

電気抵抗溶接により管６に各プラグ８を取付けるためには、プラグ８は、管６の端部に位置付けされ、プラグ８と管６は規定の押圧力（図３中の矢印Ｆ）で互いに対し押しつけられ、押圧力を維持しながら管６とプラグ８の間に電流が印加されて、管６にプラグ８を溶接する。

【0065】

この事例においてより詳細には、プラグ８は、環状表面２２が規定の押圧力下で管６の端部を軸方向に圧迫するような形で、管６の端部に配設され、この規定の押圧力は電流の印加中維持される（図３参照）。

【0066】

図３に示されているように、電気抵抗溶接は、例えば、把持用部材２８を含む溶接機２６を用いて実施され、その部材は、一方がプラグ８を把持するために提供され、そして他方が前記プラグ８を取付けた管６の端部の近くで管６を把持するために提供され、ここで把持用部材２８は、好ましくは規定の押圧力下で管６とプラグ８を互いに圧迫し合うために提供されており、溶接機２６は、把持用部材２８を介して管６とプラグ８の間に電流を印加するための電源３０を含んでいる。

【0067】

電気抵抗溶接は、直流電流、交流電流またはパルス電流を印加することによって行なわれる。好ましくは、抵抗溶接は、交流電流を印加することによって実施される。直流電流またはパルス電流（例えばコンデンサからの放電により得られる）の使用も企図され得る。

【0068】

好ましくは、各プラグ８の電気抵抗溶接は、１０ｋＡ～２０ｋＡの値で電流を印加することによって実施される。

【0069】

好ましくは、各プラグ８の電気抵抗溶接は、２００ｄａＮ～４００ｄａＮ、好ましくは２５０ｄａＮ～３５０ｄａＮの押圧力下で実施される。

【0070】

好ましくは、各プラグ８の電気抵抗溶接は、１０ｍｓ～３０ｍｓの持続時間にわたり電流を印加することによって実施される。

【0071】

好ましくは、各プラグ８の電気抵抗溶接は、管６とプラグ８のそれらの界面における温度が１３００℃～１６００℃となるような形で実施される。

【0072】

有利には、電気抵抗による溶接は、溶接の終りで管６とプラグ８が、寸法の特徴が制御下にありチェックされている溶接ビードを有するような形で実施される。

【0073】

換言すると、溶接の終りで、管６およびプラグ８は、燃料集合体の構造的要素と適合する形状を有する。

【0074】

このような状況は、例えば印加される電流のタイプ（直流電流、交流電流またはパルス電流）、電流のアンペア数、電流の印加持続時間および管６とプラグ８を互いに圧迫し合うために使用されかつ、該当する場合には電流の印加中維持される押圧力、ならびに把持用部材２８の性質および幾何形状を制御することによって達成される。

【0075】

詳細には組合せの形で取り上げた前述の通りの値範囲は、所望の温度範囲の維持、ひいては電気抵抗溶接の達成を可能にする。

【0076】

溶接線に沿った溶接ビードの寸法を制御することによって、詳細には材料の除去に関与する機械的または化学的プロセス、例えばバリ取りおよび研磨などによって、溶接線を再加工する作業を実施する必要性が回避され、管コーティング１６、および該当する場合にはプラグコーティング２４を保存することが可能となる。

【0077】

したがって、管６の一方の端部から他方の端部まで管６の全長にわたり管コーティング１６が具備された管６を有する棒を得ることが可能である。該当する場合、各プラグ８にプラグコーティング８が具備されている場合、被覆４全体（すなわち管６と各プラグ８）がこうしてコーティングされ、外部環境から効率良く保護される。

【0078】

詳細には、プラグコーティング２４が具備された各プラグ８のプラグコーティング２４および管コーティング１６は、管６とプラグ８の間の界面で隣接している。

【0079】

管コーティング１６とプラグコーティング２４が連続している実施例において、溶接の後、プラグコーティング２４と管コーティング１６は共に、管６とプラグ８上において、詳細には管６とプラグ８の間の界面で連続的に延在する、連続的コーティングを形成する。

【0080】

管コーティング１６が連続しており各プラグ８に連続的プラグコーティング２４が具備されている場合、管コーティング１６とプラグコーティング２４は、管６と各プラグ８の間の界面でコーティング連続性を伴って、管６の全長にわたりかつプラグ８上に延在する、被覆４を連続的にカバーする被覆コーティングを形成する。

【0081】

プラグコーティング２４を具備した各プラグ８は、管６とプラグ８の間の界面の形状に影響を及ぼすことなく、および／または、詳細には、材料の除去に関与する機械的または化学的プロセスにより管６とプラグ８の間の界面を再加工することなく、管６上に溶接される。

【0082】

その上、該製造方法は、管６の材料、管コーティング１６の材料、プラグ８の材料、および該当する場合にはプラグ８をカバーするプラグコーティング２４の材料の間で、管６とプラグ８の間の接合部において共晶を形成することなく、管６に各プラグ８を取付けるために使用可能である。

【0083】

詳細には、管６および／またはプラグ８がジルコニウム系材料製でありかつ管コーティング１６および／または考えられるプラグコーティング２４がクロム系材料製である場合、核燃料棒２は、管６とプラグ８の間の接続部にいかなるクロム－ジルコニウム共晶（Ｃｒ－Ｚｒ）も有さない。好ましくは、核燃料棒２を形成するために前述の通りに管６上に２つのプラグ８が取付けられる。

【0084】

プラグ８の取付け、ここではペレット１０の形態の核燃料の挿入、および該当する場合にはばね１２の挿入は、逐次的に実施される。

【0085】

例えば、プラグ８の一方が管６上に取付けられ、その後核燃料、および該当する場合にはばね１２が、管６内に挿入され、次に他方のプラグ８が管６に取付けられる。

【0086】

好ましくは、最初に取付けられるプラグ８は、ばね１２とは反対側に位置するプラグ８である。その後、核燃料そして次にばね１２が管６内に挿入され、その後他方のプラグ８が管６に取付けられる。

【0087】

オプションとして、追加の要素が管６内に挿入される。管６内に挿入できる追加の要素は、ばね１２が位置設定されている端部とは反対側の管６の端部に位置するプラグ８とペレットカラム１０との間に位置設定されるように意図された管状シムである。詳細には、シムは、ばね１２とは反対側の棒の端部に第２のプレナムを形成することを可能にする。

【0088】

運転中、核燃料集合体内に挿入された核燃料棒２は、原子炉の炉心の内部で実質的に垂直に配向されている。

【0089】

上部プラグ８と呼ばれるプラグ８の一方は、頂部に位置設定されるように意図されており、プラグ８中の下部プラグ８と呼ばれる他方のプラグは、底部に位置設定されるように意図されている。

【0090】

上部プラグ８は、ばね１２に隣接するプラグである。管状シムが具備されている場合、シムは下部プラグ８に隣接している。

【0091】

図１を見れば分かるように、プラグ８のうちの一方または各々は、有利には、例えば核燃料棒を核燃料集合体から引き抜くためにこの核燃料棒を掴持することができるように意図された把持用部材３２を含む。図１において、プラグ８の各々はこのような把持用部材３２を有している。

【0092】

したがって、好ましくは、該製造方法は、第１に管６の一方の端部に下部プラグ８を取付けるステップ、その後管６の内部に核燃料およびばね１２を挿入するステップ、次に管の他方の端部上に上部プラグ８を取付けるステップを含む。

【0093】

該製造方法の間、管６には、各プラグ８を管６上に取付ける前に管コーティング１６が具備され、そしてプラグコーティング２４を具備した各プラグ８には、それを管６上に取付ける前にプラグコーティング２４が具備される。

【0094】

各プラグ８はその後、管６に溶接されるものの、管６と、プラグコーティング２４でコーティングされた各プラグ８との連続的コーティングを得ることが可能であり、管コーティング１６とプラグコーティング２４は隣接している。

【0095】

該製造方法は、例えばピルガリングプロセスによる管６の生産ステップを含む。

【0096】

該製造方法は、管６上への管コーティング１６の被着ステップ、および該当する場合には、そのようなコーティング８が具備される各プラグ８上でのプラグコーティング２４の被着ステップを含む。

【0097】

管コーティング１６および／または各プラグコーティング２４の被着は、例えば物理蒸着、詳細には陰極スパッタリング、さらに一層詳細にはマグネトロンスパッタリングによる物理蒸着によって実施される。このようにして、耐性のある管コーティング１６が得られる。

【0098】

管コーティング１６および／または各プラグコーティング２４のマグネトロンスパッタリングによる物理蒸着は、例えば、直流（ＤＣ）マグネトロンスパッタリング、パルス直流（またはＤＣパルス）マグネトロンスパッタリング、高出力インパルスマグネトロンスパッタリング（ＨｉＰＩＭＳまたはＨＰＰＭＳ）、マグネトロンスパッタリングバイポーラ（ＭＳＢ）、デュアルマグネトロンスパッタリング（ＤＭＳ）、アンバランスドマグネトロンスパッタリング（ＵＢＭ）といった技術のうちの１つまたはそれらの技術のうちの少なくとも２つの組合せにしたがって実施可能である。

【0099】

核燃料棒２は、上述の実施形態に限定されない。

【0100】

図１～３に示された実施形態において、各プラグ８には、プラグ８の露出部分２０をカバーするプラグコーティング２４が具備されている。

【0101】

一変形形態においては、２つのプラグ８のいずれにもプラグコーティング２４が具備されていないか、または２つのプラグ８のうちの一方にだけプラグコーティング２４が具備されている。後者の場合、下部プラグ８または上部プラグ８のいずれかが関係する。下部プラグ８と上部プラグ８は、正確に同じ熱応力、化学的応力および中性子応力を受けるわけではなく、したがって、２つのプラグ８のうちの一方のみをコーティングすることが有利であると考えられる。

【0102】

プラグ８のうちの少なくとも一方が、いかなるコーティングも有していない（つまり「コーティングされていない」）場合、各々のコーティングされていないプラグ８は、管６とプラグ８の間の界面の形状に影響を及ぼすことなく、および／または詳細には材料除去に関与する機械的または化学的プロセスによって管６とプラグ８の間の界面を再加工することなく、管６に取付けられ、および詳細には管６上に溶接される。

【0103】

図１～３の実施形態において、核燃料は、核分裂性物質を格納するペレットスタック１０の形態で具備されている。

【0104】

一変形形態において、核燃料は、別の形態、例えば粉末の形態で提供される。

【符号の説明】

【0105】