JP5955560B2 - 核燃料棒用被覆管ならびに被覆管を製造する方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、金属から形成される核燃料棒用被覆管に関する。

沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）と、ロシア製のＶＶＥＲ（Ｖｏｄａａ Ｖｏｄｉａｎｎｅｅ Ｅｎｅｒｇｉｔｉｔｓｃｈｅｒｓｋｉ Ｒｅａｃｔｏｒ、英語ではＷａｔｅｒ Ｗａｔｅｒ Ｅｎｅｒｇｙ Ｒｅａｃｔｏｒ）の原子炉を含む加圧水型原子炉（ＰＷＲ）とを含む軽水炉（ＬＷＲ）などの、いくつかの型の原子炉において、核燃料は、核燃料集合体内に充填され、各集合体は、核燃料棒の束を含み、各燃料棒は、核燃料を含む円筒被覆管と、被覆管の端部に溶接される閉鎖とを含む。

運転中、核燃料によって発生する熱を抽出するために、伝熱流体（ＢＷＲ内の沸騰水またはＰＷＲ内の加圧水）が、燃料棒に沿って循環する。次いで、被加熱流体は、この熱を電気エネルギーに変換するために使用される。

核燃料の被覆管が、管内に収容された核燃料によって及ぼされる内部応力、および原子炉内で直面する外部応力に耐えるのに十分な機械的強度を示しながら、核燃料と伝熱流体との間の熱交換を助長するのが望ましい。

本発明の目的は、管の内部と外部との間の熱交換を助長しながら強い、核燃料用被覆管を提案することである。

この目的のために、本発明は外表面上に陥凹部を含む、金属から形成された核燃料棒用被覆管を提案する。

他の実施形態によると、被覆管は、単独または技術的に可能なあらゆる組合せで検討される、以下の特徴の１つまたは複数を含む。
− 被覆管は、滑らかな内表面を有する。
− 被覆管は、６ｍｍから２０ｍｍの外径を有する。
− 被覆管は、０．４ｍｍから１．５ｍｍの壁厚を有する。
− 各陥凹部は、被覆管の壁厚の１０％から６０％の深さを有する。
− 各陥凹部は、楕円または円の形状の外形を有する。
− 各陥凹部の外形は、０．８ｍｍより大きい最大寸法を有する。
− 被覆管は、ジルコニウム合金から形成される。
− 陥凹部は、穿孔によって得られる。

本発明は、さらに核燃料棒の束を含むタイプの核燃料集合体に関し、各燃料棒は、核燃料ペレットの積層で満たされた被覆管を含み、少なくとも１つの燃料棒の被覆管は、上記に規定された被覆管である。

本発明は、さらに、ブランク内に挿入されるマンドレルと、マンドレルの周りに配置され、マンドレルに沿って往復運動する２つの成形ダイとの間で圧延し、成形ダイの往復運動の間にマンドレルに沿ってブランクを前進させることによって、ブランクが徐々に変形され、ブランクの圧延中にブランクの外表面上に陥凹部が形成されるタイプの、ピルガー圧延による管状ブランクから金属被覆管を製造する方法に関する。

他の実施形態によると、本方法は、単独または技術的に可能なあらゆる組合せで検討される、以下の特徴の１つまたは複数を含む。
− 陥凹部が、成形ダイの１つの上に配置される、少なくとも１つの穿孔器の助けによって形成される。
− ブランクの直径は、ピルガー圧延中に縮小される。
− 陥凹部が、ピルガー圧延中にマンドレルに沿ってブランクを前進させる方向に対してマンドレルの前端部で形成される。
− ブランクは、成形ダイの往復運動の間にマンドレルの軸の周りに回転する。
− 金属管は、滑らかな内表面を有する。

本発明は、さらに、少なくとも２つの成形ダイと、マンドレルと成形ダイとの間のマンドレル上に嵌合するブランクを圧延するために、マンドレルに沿って往復運動を行うように取り付けられた成形ダイの間に受け取られるマンドレルとを含み、成形ダイの少なくとも１つは、成形ダイの往復運動中にマンドレル上に嵌合するブランクの外表面上に陥凹部を形成するために少なくとも１つの穿孔器を含むタイプの、管状ブランクから金属管を製造するピルガー圧延装置に関する。

他の実施形態によると、本装置は、単独または技術的に可能なあらゆる組合せで検討される、以下の特徴の１つまたは複数を含む。
− 各成形ダイは、周囲溝を含み、成形ダイの溝は、成形ダイ間にマンドレル用通路を形成し、各穿孔器が、対応する成形ダイの溝の基底部に配置される。
− マンドレルは、その軸に沿って先細形状になり、特定の穿孔器または各穿孔器が、対応する成形ダイの溝の補正領域内に配置され、成形ダイが、前進し、より小さい直径のマンドレルの端部を取り囲むときに、成形ダイの溝は、マンドレル用通路を画定する。
− 各成形ダイは、少なくとも１つの穿孔器を含む。

本発明およびその利点は、添付の図面を参照して、単に例として与えられる、続く説明を読むことにより、より十分に理解されよう。

本発明による、ピルガー圧延装置の概略側面図である。 本発明による、ピルガー圧延装置の概略側面図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩによる断面図である。 図２のＩＶ−ＩＶによる断面図である。 図１から４の装置によって得られる核燃料用被覆管の概略側面図である。 図１から４の装置によって得られる核燃料用被覆管の概略断面図である。 図５および６による被覆管から形成される燃料棒の束を含む、核燃料集合体の概略側面図である。 図５および６による被覆管から形成される燃料棒の束を含む、核燃料集合体の概略断面図である。 冷却材流出事故をシミュレートする試験後の、本発明による被覆管と従来の設計の被覆管とを示す図である。

図１および２に示されるピルガー圧延装置２は、溶接なしに核燃料棒用被覆管を製造することを可能にし、最初は円筒状であり、かつ得たい管よりも大きい直径および小さい長さを有する管状金属ブランク４から開始する。

従来の方法のピルガー圧延装置２は、マンドレル６と、マンドレル６の両側上に配置され、マンドレル６上に嵌合するブランク４を圧延するためにマンドレル６に沿って往復運動を行うことを目的とする、２つの成形ダイ１０とを含む。

マンドレル６は、長手方向軸Ｌに沿って延びる。マンドレル６は、その長手方向軸Ｌの周りに回転対称性を示す。マンドレル６は、より大きい直径を有するマンドレル６の後端部からより小さい直径を有するマンドレル６の前端部に向かう先細形状を有する。

より厳密には、マンドレル６は、前方に向かって先細りになる円錐台形状の中央部分１４と、後方に向かって中央部分１４を延長する入口部分１６と、前方に向かって中央部分１４を延長する補正部分１８とを有する（図１および２）。

入口部分１６は、ブランク４の最初の内径に略等しい外径を有する。入口部分１６は、略円筒状である。

補正部分１８は、製造したい管の内表面に実質的に対応する区域を有する。既知の方法では、補正部分１８は、マンドレル６の前端部でブランク４が抜け出るのを容易にするために、ごくわずかに円錐形になり、前方に向かって先細りになる。

各成形ダイ１０は、その外周囲面２２にわたって延びる円周溝２０を含む、軸Ａを有する円筒形を有する。各成形ダイ１０の円周溝２０は、円周溝２０の入口領域２４から円周溝２０の補正領域２６まで連続的に減少する直径を有する半円形の断面を有する。

成形ダイ１０は、それらの円周溝２０が互いに向き合い、成形ダイ１０間にマンドレル６用通路を画定するように、マンドレル６の両側上に配置される。成形ダイ１０の軸Ａは、長手方向軸Ｌに垂直で、互いに平行である。

既知の方法では、成形ダイ１０は、それらの軸Ａの周りに回転し、往復運動を行いながら、マンドレル６に沿って運動することができるように、それらの軸Ａの周りに逆回転し、長手方向軸Ｌに沿って並進運動可能となるように取り付けられる。

後退位置（図１）において、入口部分１６は、入口領域２４内で受け取られる。成形ダイ１０は、最初の状態のブランク４の寸法を実質的に有する環状通路をマンドレル６と共に画定する（図３）。

前進位置（図２）において、補正部分１８は、補正領域２６内で受け取られる。成形ダイ１０は、得たい管の寸法を実質的に有する環状通路をマンドレル６と共に画定する（図４）。

成形ダイ１０は、矢印Ｒ１の方向に回転し、矢印Ｆ１に従って前進することによって、後退位置から前進位置まで「前進」運動で運動する（図１）。

逆に、成形ダイ１０は、矢印Ｒ２の方向に回転し、矢印Ｆ２に従って後退することによって、前進位置から後退位置まで「帰還」運動で運動する（図２）。

既知の方法では、ピルガー圧延装置２は、ブランク４を軸Ｌの周りに回転運動させるために、マンドレル６上に嵌合するブランク４をこのマンドレル６に沿って運動させ、マンドレル６を軸Ｌの周りにピボット回転させる手段（図示せず）を含む。

図４に示されるように、各成形ダイ１０は、その往復運動中にブランク４の外表面１２内に陥凹部４８を刻印するために、その溝２０の基底部から突き出る穿孔器３０を含む。

本発明の文脈において、陥凹部４８は、表面上に設けられる中空陥凹部または陥没部を概略的に示す。

各成形ダイ１０の穿孔器３０は、成形ダイ１０が前進位置のマンドレル６の前端部にあるときに陥凹部４８を形成するために、この成形ダイ１０の溝２０の補正領域２６内に配置される。

穿孔器３０の取付けのために、成形ダイ１０は、その軸Ａに関して半径方向に成形ダイ１０を通って延び、その溝２０の補正領域２６の基底部内に開いている、穿孔器３０を収容する内腔部３２を含む。

内腔部３２は、階段状であり、成形ダイ１０の内部から外部に向かって半径が減少し、内腔部３２の軸に関して半径方向にあるショルダー部によって分離される同軸円筒長手方向区域を含む。

穿孔器３０は、環状スペーサ３８を介してショルダー部３６に当接する、内腔部３２内に収容されるディスク状底部３４と、円周溝２０内に開く内腔部３２の端部まで底部３４から内腔部３２を通って延びる円筒棒（cylindrical rod）４０とを含む。

棒４０の自由端部は、円周溝２０内に突き出し、穿孔器３０の先端部４２を形成する。図示された例において、先端部４２は、球台（spherical segment[）形状を有する。

各成形ダイ１０は、内腔部３２の長手方向ねじ区域に螺入され、円筒棒４０と反対側の底部３４に当接する固定ねじ４４を含む。固定ねじ４４は、穿孔器３０がスペーサ３８を介してショルダー部３６に当接し続けるように締め付けられる。

スペーサ３８の厚さの選択によって、円周溝２０内に突き出る先端部４２の高さ、したがって先端部４２が形成する陥凹部４８の寸法を調整することができる。

本発明は、図示された例の圧延装置２に限定されない。圧延装置２の他の実施形態は、成形ダイ１０の数および取付け方式、穿孔器３０の数および／または位置によって異なる可能性がある。たとえば、変形形態として、成形ダイ１０の少なくとも１つが、穿孔器３０を含まない。変形形態または選択肢として、少なくとも１つの成形ダイ１０が、複数の穿孔器３０を含む。

穿孔器３０は、溝２０の補正領域２６内に配置される必要はない。変形形態または選択肢として、１つの成形ダイ１０は、マンドレル６の円錐形の中央部分１４に関してブランク４内に陥凹部４８を形成するために、補正領域２６の上流の溝２０の領域内に１つまたは複数の穿孔器３０を含む。

先端部４２は、陥凹部４８に与えたい形状に応じて選択され、陥凹部４８は、穿孔器３０によってブランク４内に残される。

図示された例の穿孔器３０と異なる穿孔器３０の位置を調整する手段を提供することが可能である。

図１から図４のピルガー圧延装置２によって、円筒管状金属ブランク４から、内径ｄまたは内表面８を劣化させることなく、滑らかな円筒内表面８および凹面状陥凹部４８を設けられる円筒外表面１２を有する円筒管を得るために、ピルガー圧延法を実施することができる。

ピルガー圧延法において、後退位置（図１）と前進位置（図２）との間でマンドレル６に沿って往復運動と共に移動される成形ダイ１０の助けによりマンドレル６上のブランク４を圧延し、往復運動の間に長手方向軸Ｌに沿ってブランク４を前進させることによって、ブランク４は、徐々に変形される。

この観点では、マンドレル６は、最初はその全長にわたって一定の断面を有し、滑らかな内表面８および滑らかな外表面１２を有する管状ブランク４の内部に挿入される。

次いで、成形ダイ１０は、後退位置（図１）と前進位置（図２）との間で往復運動を繰り返すことによって運動し、ブランク４は、往復運動の間にマンドレル６に沿って前進する。

ブランク４がマンドレル６に対して前進してきたとき、その形状は、もうマンドレル６の形状と一致しない。続く成形ダイ１０の往復運動中に、ブランク４は、成形ダイ１０とマンドレル６との間で圧延されることによって変形される。

ブランク４がマンドレル６に沿って十分に前進したとき、成形ダイ１０の前進行程の最後に、各穿孔器３０は、マンドレル６の前端部に配置されるブランク４の区域５０上に陥凹部４８を形成する。

マンドレル６を越えて延びるブランク４の長手部分５２は、円筒管形状を有し、その外表面１２上に陥凹部４８を有し、内表面８は、滑らかなままである。長径部分５２は、核燃料棒用被覆管５４として使用するために得たい管に相当する。

マンドレル６に沿った成形ダイ１０の往復運動およびブランク４の移動の繰返しによって、ブランク４は、連続するステップによりマンドレル６に沿って前進し、徐々に所望の形状になる。したがって、ブランク４は、引き伸ばされ、その直径は、縮小される。

ブランク４の外表面１２の円周にわたって分布する陥凹部４８を形成するために、マンドレル６に沿った成形ダイ１０の往復運動およびブランク４の軸方向移動が、ブランク４の軸Ｌの周りの回転移動と組み合わせられる。したがって、成形ダイ１０の２つの連続する往復運動の間に、ブランク４は、マンドレル６に沿って移動し、および／または、ブランク４は、長手方向軸Ｌの周りに回転移動する。

図５および図６は、図１から４のピルガー圧延装置２の助けにより実施される発明によるピルガー圧延法によって得られる被覆管５４の長手部分を示す。

被覆管５４は、長手方向軸Ｌに関して管状かつ円筒状である。被覆管５４は、滑らかな円筒内表面８と、ピルガー圧延中に外表面１２内の被覆管５４の壁厚内に形成される凹面状陥凹部４８を有する円筒外表面１２とを含む。

陥凹部４８は、被覆管５４に沿って繰り返すパターンに従って分布する。

図５および図６の例において、陥凹部４８は、同じ放射面内に配置され、長手方向軸Ｌの周りに角度βで分布する陥凹部４８の連続体を含む。２つの隣接する連続体の陥凹部４８は、ステップＰだけ軸方向に、長手方向軸Ｌの周りに角度αだけ角度方向にオフセットしている。

そのようなパターンを得るために、ピルガー圧延中に、各往復運動の間にブランク４を前進させることなく長手方向軸Ｌの周りに角度βだけブランク４を回転させることによって、いくつかの往復運動が行われる。次いで、ブランク４は、角度αだけ回転し、ステップｐだけ前進する。次いで、これらの動作が、再び開始される。

陥凹部４８の分布は、図５および図６に示された例に限定されない。

ブランク４の回転の大きさ、ブランク４が成形ダイ１０の往復運動の間に前進するステップ、成形ダイ１０の数、各成形ダイ１０によって支持される穿孔器３０の数、および／または、成形ダイ１０上の穿孔器３０の位置を変更することによって、他のパターンを得ることができる。

たとえば、成形ダイ１０の各往復運動の間にブランク４を回転させ、ブランク４を前進させることが可能である。この結果、成形ダイ１０のそれぞれが、穿孔器３０を含むとき、被覆管５４の周りに二重らせん状に配置された陥凹部４８が得られる。

好都合にも、陥凹部４８は、外表面上に規則的に、および／または、外表面上に規則的に繰り返すパターンに従って分布する。

陥凹部４８は、深さｅを有する穿孔器３０の先端部４２によって画定される形状を有する（図６）。

図示された例において、陥凹部４８は、半径Ｗの球台形状を有する（図５）。したがって、陥凹部４８の基底部は、曲率半径Ｗを有する。陥凹部４８の外形は、略円形である。

陥凹部４８の形状は、この実施形態に限定されない。陥凹部４８の形状は、穿孔器３０の形状に依存する。

変形形態として、陥凹部４８の外形は、たとえば楕円形状を有する。この場合に、楕円の主軸は、長手方向に向いている。変形形態において、主軸は、長手方向軸Ｌに対して傾いている。

ブランク４の区域５０上における成形ダイ１０の最後の通過中に、この区域５０内に陥凹部４８を形成するように、溝２０の補正領域２６内に、各成形ダイ１０の穿孔器または複数の穿孔器３０を配置することが好ましい。これにより、陥凹部４８の形状を制御することができるが、それは、区域５０が変形の実質的にその最終状態にある最終段階で、陥凹部４８が形成されるからである。

図７は、ＰＷＲ型軽水炉用核燃料集合体５６の概略図を示す。このタイプの原子炉では、運転中に、軽水が、核反応用減速材、および熱交換用伝熱流体として作用する。

核燃料集合体５６は、それが原子炉の中心部に配置されるときに垂直となるようにする長手方向Ｂに延びる。この方向は、水の主流方向である。

既知の方法では、核燃料集合体５６は、核分裂性物質を含む核燃料棒５８の束と、燃料棒５８を支持し、かつ保持する構造体６０とを含む。

従来、構造体６０は、下部ノズル６２、上部ノズル６４、案内管６６、および燃料棒５８を保持するスペーサグリッド６８を含む。

下部ノズル６２および上部ノズル６４は、核燃料集合体５６の長手方向端部に配置される。

案内管６６は、下部ノズル６２と上部ノズル６４間を長手方向に延び、下部ノズル６２、上部ノズル６４上のそれらの長手方向端部で固定される。したがって、案内管６６は、下部ノズル６２および上部ノズル６４と互いに接続する。

従来の様式では、案内管６６は、その開放上端部を介して、核分裂性物質を含まないクラスタ棒（図示せず）を収容することが企図され、核分裂性物質が存在するとき、または多かれ少なかれ挿入される場合、核反応の制御が実質的に可能になる。変形形態において、案内管６６の少なくとも１つは、その開放下端部を介して原子炉の計装機器を挿入することができるようにする計装管に置き換えられる。

グリッド６８は、案内管６６上に固定され、下部ノズル６２と上部ノズル６４間の案内管６６に沿って分配される。

燃料棒５８は、束内で長手方向に配置され、スペーサグリッド６８を通って延びる。スペーサグリッド６８は、燃料棒５８を構造体６０内に確実に保持する。燃料棒５８は、端部ノズル６２、６４から離れて終結する。

各燃料棒５８は、図５および図６による被覆管５４によって形成され、被覆管５４は、その内部に積層される円筒形の核燃料ペレット７０（図８）で満たされ、被覆管５４の端部に配置される２つの栓７２によって閉鎖される。核燃料ペレット７０の積層は、一般に「核分裂柱（ｆｉｓｓｉｌｅ ｃｏｌｕｍｎ）」と呼ばれる。

図８に示されるように、燃料棒５８および案内管６６は、正方形ベースの格子内に配置される。燃料棒５８および案内管６６は、スペーサグリッド６８によって間隔が保たれ、水が、燃料棒５８および案内管６６の間をＢの方向に（図８の平面に垂直に）通過する。

図７および図８は、ＰＷＲ用の正方配列を有する典型的な燃料集合体５６を示す。ＶＶＥＲ用の燃料集合体５６は、通常、六角形配列を有する。ＢＷＲ燃料集合体用に使用される構造体も異なるが、燃料ペレットおよび燃料棒は、類似しており、寸法は、それぞれの特定の設計に適合する。全ての場合において、被覆管５４は、たとえば、ジルコニウム合金で形成される。

加圧水型原子炉（ＰＷＲ）用燃料集合体用の従来のグリッドは、たとえば、その側面のそれぞれに１４から１９個のセルを含む正方形ベースの格子、格子内に分布する案内管を収容する複数のセル、および選択肢として計装管を収容する中央セルを画定する。

沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）用燃料集合体用の従来のグリッドは、たとえば、その側面のそれぞれに６から１３個のセルを含む正方形ベースの格子、および、たとえば１から５ｘ５本の燃料棒に取って代わるウォーターロッドまたはウォーターチャンネルを収容する少なくとも１つのセルを画定し、構造体内に異なる形態および位置を有する可能性がある。

原子炉の運転中、被覆管５４内に含まれる核燃料と熱交換するために、水は、被覆管５４に沿って循環する。

陥凹部４８は、被覆管５４の壁を通して熱交換を増大させ、したがって、運転および集合体５６の性能を改善する。

実際、各陥凹部４８は、被覆管５４の外表面１２上に局所的に乱流を発生させ、乱流は、流体と被覆管５４との間の熱交換を助長する。

より具体的には、乱流は、陥凹部４８の基底部内に形成される発生する渦の形態で起こる。渦は、陥凹部４８の基底部に向かって水の流れを、陥凹部４８の外部に向かって蒸気泡の流れを発生させる。

この種の乱流は、被覆管５４の壁を通した熱交換にプラスまたはマイナスの影響を及ぼす可能性がある。しかし、発明者らによって実施された実験は、この影響が、軽水炉（ＢＷＲまたはＰＷＲ）の使用条件のもとでは主としてプラスであることを示した。

原子炉において直面した現象は、一般に「ＣＲＵＤ」（チョークリバー未確認堆積物の頭文字）と呼ばれる、被覆管５４の外表面１２上の酸化物粒子の層の堆積である。この層は、管の壁を通した熱交換を制限する。これは、熱交換率の損失および事故危険性の増大をもたらす。

発明者らによって実施された実験は、陥凹部４８によって「ＣＲＵＤ」の形成を制限することができることを示した。これは、おそらく、渦乱流がＣＲＵＤ堆積を妨げるという事実によるものである。

陥凹部４８が、外表面１２上の空洞として形成されるので、燃料棒５８間の集合体５６を通る水の流れまでの間隔は、影響を受けない。これにより、従来の設計の被覆管に対して被覆管５４の外径を保存し、水の通行用の、集合体５６内の自由断面を保存することができる。

圧縮変形により陥凹部４８を得ることによって、材料の均質性を保存し、材料除去法（化学的、機械的…）によって発生する粒状構造の局所的切断を避けることができるものと考えられる。

発明者らによって実施された試験は、陥凹部４８が、ＬＯＣＡ（冷却材流出事故）の場合に追加の有益な効果をもたらすことを示したが、ＬＯＣＡの間には、管の局所的加熱は、膨らみが破裂し、管内に含まれる燃料が分散するまで、この膨らみの形成をもたらす。

図９は、滑らかな外表面１２を有する従来の第１の管７３（左）およびＬＯＣＡ試験後の本発明による第２の被覆管５４（右）を示す。想定される冷却材流出事故において、燃料温度は、緊急炉心冷却装置（ＥＣＣＳ）が炉心の冷却能力を回復させるまで、数分間上昇する。温度およびホールド時間の様々な条件に関するいくつかの従来の試験が、行われたが、常に同じ挙動をもたらした。

試験の最後で、第１の管７３は、開口７６を含む膨らみ７４を有する。第２の被覆管５４は、大きさはより小さいがより大きい長さまで延長する膨らみ７８を有する。

これは、膨らみは、通常、壁厚が減少した領域たとえば、（強打または引っかき傷によって）の近傍、および管の高温領域内で発生するという事実によるものである可能性がある。陥凹部４８は、熱交換の増大によって温度の均一性を改善し、厚さの変化の分散をもたらし、それによって、これは、より大きい長さまで拡大する広範な変形にはならない原因となる可能性がある。その結果、被覆管５４は、ＬＯＣＡの場合に、より長い時間にわたって耐えることができる。

ピルガー圧延による製造法によって、小径を有し、溶接なしに大きい長さを有する被覆管５４を得ることができる。陥凹部４８は、追加の製造段階を含まずに、このプロセス中で直接得られる。

陥凹部４８は、内表面８に影響を及ぼすことなく、被覆管５４の外表面１２上で得られるが、内表面８は、滑らかなままであり、内表面８の直径は、マンドレル６のみに依存する。

被覆管５４の外表面１２上の陥凹部４８の分布調整は、成形ダイ１０の各往復運動の間におけるブランク４の前進および回転を制御することによって容易に達成される。

陥凹部４８の形状は、穿孔器３０の助けによって容易に選択され、それらの深さｅは、穿孔器３０の調整によって容易に調整される。いかなる場合でも、陥凹部４８は、非槽状の空洞であり、陥凹部４８の深さｅは、被覆管５４の壁厚よりも小さい。

以上の利点は、機械的、電気機械的、化学的またはレーザーの手段によって管を加工することによる、空洞の製造法では得られない。

以下の要素を、被覆管５４の生産用に特に選択することができる。
− 被覆管５４の外径Ｄ
− 被覆管５４の内径ｄ
− 被覆管５４の壁厚
− 各陥凹部４８の形状
− 各陥凹部４８の基底部の曲率半径Ｗ
− 陥凹部４８の外形のより大きい寸法（円形外形の直径または楕円外形の長軸の長さ）
− 各陥凹部４８の深さｅ
− 被覆管５４の外表面１２上の陥凹部４８の密度
− 被覆管５４の外表面１２上の陥凹部４８の分布パターン

本発明の一態様によると、被覆管５４は、６から２０ｍｍの外径Ｄ、および０．４から１．５ｍｍの壁厚を有する。各陥凹部４８の基底部は、０．５ｍｍから５０ｍｍの曲率半径Ｗを有する。各陥凹部４８は、被覆管５４の壁厚の１０％から６０％の深さｅを有する。陥凹部４８は、被覆管５４の外表面１２の１０％から６０％を覆う。

これらの寸法によって、十分な機械的な耐久性を有しながら、核燃料用被覆管として使用する被覆管５４を通して十分な熱交換を可能にする被覆管５４を得ることができる。

被覆管５４は、たとえばジルコニウム合金または鋼鉄から製造される。

本発明は、特に、軽水炉核燃料用被覆管５４の製造に適用でき、より広くは、管の製造に適用できる。

核燃料用被覆管の様々な適用例において、滑らかでないが長手方向の起伏を設けられた内表面を有する管を提供することが可能である。このために、マンドレル６の補正領域２６の断面が、適合する。

２ ピルガー圧延装置
４ ブランク
６ マンドレル
８ ブランク内表面
１０ 成形ダイ
１２ ブランク外表面
２０ 周囲溝
２２ 外周囲面
２４ 溝の入口領域
２６ 溝の補正領域
３０ 穿孔器
３２ 内腔部
３４ ディスク状底部
３６ ショルダー部
３８ 環状スペーサ
４０ 円筒棒
４２ 先端部
４４ 固定ねじ
４８ 陥凹部
５０ 区域
５２ 長手部分
５４ 被覆管
５６ 核燃料集合体
５８ 核燃料棒
６０ 構造体
６２ 下部ノズル
６４ 上部ノズル
６６ 案内管
６８ スペーサグリッド
７０ 核燃料ペレット
７２ 栓
７３ 従来の管
７４ 従来の管の膨らみ
７６ 開口
７８ 本発明による管の膨らみ

Claims (9)

1. ピルガー圧延による、管状ブランク（４）から金属被覆管（５４）を製造する方法であって、
   このタイプの方法において、前記管状ブランク（４）内に挿入されるマンドレル（６）と、前記マンドレル（６）の周りに配置され、且つ前記マンドレル（６）に沿って往復運動する２つの成形ダイ（１０）との間で圧延することによって、及び前記成形ダイ（１０）の往復運動の間に前記マンドレル（６）に沿って前記ブランク（４）を前進させることによって、前記ブランク（４）が徐々に変形される、ピルガー圧延による、管状ブランク（４）から金属被覆管（５４）を製造する方法において、
   前記管状ブランク（４）の圧延中に、前記管状ブランク（４）の外表面（１２）上に陥凹部（４８）が形成されることを特徴とする、ピルガー圧延による、前記管状ブランク（４）から金属被覆管（５４）を製造し、
   前記陥凹部（４８）が、前記成形ダイ（１０）の１つの上に配置された少なくとも１つの穿孔器（３０）の助けによって形成される、方法。
2. 前記管状ブランク（４）の直径は、前記ピルガー圧延中に縮小される、請求項１に記載の方法。
3. 前記陥凹部（４８）が、前記ピルガー圧延中に前記マンドレル（６）に沿って前記管状ブランク（４）を前進させる方向に対して前記マンドレル（６）の前端部で形成される、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記管状ブランク（４）は、前記成形ダイ（１０）の往復運動の間に前記マンドレル（６）の軸（Ｌ）の周りに回転する、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記金属管は、滑らかな内表面（８）を有する、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
6. 管状ブランク（４）から金属管を製造するピルガー圧延装置（２）であって、
   このタイプの装置において、少なくとも２つの成形ダイ（１０）と、マンドレル（６）と前記成形ダイ（１０）との間の前記マンドレル（６）上に嵌合するブランク（４）を圧延するために、前記マンドレル（６）に沿って往復運動を行うように取り付けられた前記成形ダイ（１０）の間に受け取られる前記マンドレル（６）と、を備えている、前記管状ブランク（４）から金属管を製造するピルガー圧延装置（２）において、
   前記成形ダイ（１０）の少なくとも１つは、前記成形ダイ（１０）の往復運動中に前記マンドレル（６）上に嵌合するブランク（４）の外表面（１２）上に陥凹部（４８）を形成するために少なくとも１つの穿孔器（３０）を含むことを特徴とする、前記管状ブランク（４）から金属管を製造するピルガー圧延装置（２）。
7. 各成形ダイ（１０）は、周囲溝（２０）を含み、前記成形ダイ（１０）の前記溝（２０）は、前記成形ダイ（１０）間に前記マンドレル（６）用通路を形成し、各穿孔器（３０）が、前記対応する成形ダイ（１０）の前記溝（２０）の基底部に配置される、請求項６に記載の装置。
8. 前記マンドレル（６）は、その軸（Ｌ）に沿って先細形状になり、特定の穿孔器または各穿孔器（３０）が、前記対応する成形ダイ（１０）の前記溝（２０）の補正領域（２６）内に配置され、前記成形ダイ（１０）が、前進し、より小さい直径の前記マンドレル（６）の端部を取り囲むときに、前記成形ダイの前記溝は、前記マンドレル（６）用通路を画定する、請求項７に記載の装置。
9. 各成形ダイ（１０）は、少なくとも１つの穿孔器（３０）を含む、請求項６から８のいずれか一項に記載の装置。

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