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公開番号2025165886
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-05
出願番号2025065151
出願日2025-04-10
発明の名称管状核燃料被覆管試料を事故条件下で機械的に試験する装置及び方法
出願人コミサリアアレネルジアトミクエオウエネルジアルタナティヴ
代理人個人
主分類G21C 3/02 20060101AFI20251028BHJP(核物理;核工学)
要約【課題】管状核燃料被覆管試料を事故条件下で機械的に試験する装置及び方法を提供する。
【解決手段】管状核燃料被覆管試料(1)を事故条件下で機械的に試験する装置及び方法であって、
-管状試料(1)に挿入されて、機械的試験空間(4)に配置されるように設計された変形可能な円筒状コア(5)であって、その周囲に導電性ワイヤ(12)の巻線(11)を有し、当該巻線(11)が、一方の圧縮ピストン(2)に電気的に接続されるように設計された第1接続端(14A)と、他方の圧縮ピストン(2)に電気的に接続されるように設計された第2接続端(14B)とを有する、変形可能な円筒状コア(5)と、
-2つの圧縮ピストン(2)間及び巻線(11)内に電流を流すように設計された発電機(19)と
を有する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
管状核燃料被覆管試料（１）を事故条件下で機械的に試験する装置であって、
クランプ軸（３）に沿って互いに相対的に移動することができ、それらの間に機械的試験空間（４）を画定することができる２つの圧縮ピストン（２）を含み、前記圧縮ピストン（２）が少なくとも１つの導電性部分を含むことを特徴とし、
－前記管状核燃料被覆管試料（１）内に挿入されて、前記機械的試験空間（４）に配置されるように設計された変形可能な円筒状コア（５）であって、その周囲に導電性ワイヤ（１２）の巻線（１１）を有し、当該巻線（１１）が、一方の前記圧縮ピストン（２）に電気的に接続されるように設計された第１接続端（１４Ａ）と、他方の前記圧縮ピストン（２）に電気的に接続されるように設計された第２接続端（１４Ｂ）とを有する、変形可能な円筒状コア（５）と、
－２つの前記圧縮ピストン（２）間及び前記巻線（１１）内に電流を流すように設計された発電機（１９）と、
を有する、
装置。
続きを表示（約 910 文字）【請求項２】
前記巻線（１１）は、前記変形可能な円筒状コア（５）の材料に一体化されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記導電性ワイヤ（１２）は、電気絶縁シース（１３）を備えていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記導電性ワイヤ（１２）は、前記変形可能な円筒状コア（５）の一端から他端まで、前記クランプ軸（３）に沿って、前記変形可能な円筒状コア（５）の外側円筒面に螺旋状に巻かれていることを特徴とする、請求項１～３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
前記第１接続端（１４Ａ）及び前記第２接続端（１４Ｂ）は、それぞれ、対応する前記圧縮ピストン（２）の一部を貫通する第１導体（１５Ａ）及び第２導体（１５Ｂ）を備えていることを特徴とする、請求項１～４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記圧縮ピストン（２）は、それぞれ、前記発電機（１９）に接続されるように設計された導電性バー（８）と、前記変形可能な円筒状コア（５）に対向して配置されるように設計された絶縁性の円筒状バッファ（９）とを備えていることを特徴とする、請求項１～５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
前記変形可能な円筒状コア（５）は、第１材料からなる内部円筒部（６）を備え、前記第１材料とは異なる第２材料からなる外部環状部（７）に嵌合されていることを特徴とする、請求項１～６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
前記内部円筒部（６）の降伏強度は、前記外部環状部（７）の降伏強度よりも低いことを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項９】
外部環状部（７）の融点は、内部円筒部（６）の融点よりも高いことを特徴とする、請求項７又は８に記載の装置。
【請求項１０】
前記管状核燃料被覆管試料（１）の端部を固定するように設計されたジョー（１０）を備えることを特徴とする、請求項１～９のいずれか１項に記載の装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は原子力の分野に関し、特にプラントの安全性の分野に関する。本発明は、原子炉で使用される要素の機械的挙動を解析するために使用される診断及び試験手段に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
原子炉は通常、被覆管（クラッド）と呼ばれる管状の棒のアセンブリを含み、その中に核燃料ペレットが積み重ねられている。この管状被覆管は、熱及び核分裂生成物を発生させる核分裂反応が起こる場所である。この管状被覆管は、燃料及び核分裂生成物の拡散に対する第１の封じ込め障壁を形成する。
【０００３】
安全上の理由から、原子力発電所では、公称使用条件及び特定の偶発的（incidental）又は事故的（accidental）な条件を代表する特定の応力を受ける管状被覆管の材料の機械的挙動を知ることが最も重要である。この情報を得るため、原子炉からの管状被覆管試料に対し、遮蔽セル内で特定の機械的及び熱的試験が実施される。また、照射されていない被覆管試料に対しては、従来の実験室でも試験が実施される。
【０００４】
本発明は、この文脈において、最も重要な条件である、事故条件下の原子炉で遭遇する条件に相当する条件下で、管状被覆管試料の機械的挙動（特に破断時の変形）に関するデータを提供することを目的とする。
【０００５】
核燃料被覆管の実際の公称運転条件を可能な限り忠実に再現することを目的として、仏国特許出願公開第３０４１０９７号、第３１０１４２１号明細書は、被覆管に二軸機械的応力を加えることを目的として、被覆管試料の内部に配置された媒体を圧縮するためのソリューションを記載している。しかし、これらのデバイスは、事故条件下、すなわち温度が非常に急速に上昇する場合の機械的試験を可能にしない。
【０００６】
他のソリューションは、事故条件を再現するために、機械的試験要素を、被覆管を加熱する手段と組み合わせることを提案している。しかし、これらのソリューションは、毎秒約１００から２００℃の試料の温度上昇率を可能にするが、これは、温度が最大１０００℃／ｓの速度で上昇する可能性がある実際の事故条件からはまだ遠い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
仏国特許出願公開第３０４１０９７号明細書
仏国特許出願公開第３１０１４２１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、従来の装置及び方法を改善することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的のために、本発明は、管状核燃料被覆管試料を事故条件下で機械的に試験する装置に関する。この装置は、クランプ軸に沿って互いに相対的に移動することができ、それらの間に機械的試験空間を画定することができる２つの圧縮ピストンを含む。この装置において、前記圧縮ピストンは、少なくとも１つの導電性部分を含む。この装置は、さらに、
－前記管状核燃料被覆管試料内に挿入されて、前記機械的試験空間に配置されるように設計された変形可能な円筒状コアであって、その周囲に導電性ワイヤの巻線を有し、当該巻線が、一方の前記圧縮ピストンに電気的に接続されるように設計された第１接続端と、他方の前記圧縮ピストンに電気的に接続されるように設計された第２接続端とを有する、変形可能な円筒状コアと、
－２つの前記圧縮ピストン間及び前記巻線内に電流を流すように設計された発電機と、
を有する。
【００１０】
別の主題によれば、本発明は、上記のような装置を用いて、管状核燃料被覆管試料を事故条件下で機械的に試験する方法に関する。この方法は、以下のステップ、
－管状核燃料被覆管試料を前記試験空間に配置し、前記変形可能な円筒状コアを前記管状核燃料被覆管試料内に挿入し、前記第１接続端及び前記第２接続端を対応する圧縮ピストンに電気的に接続し
－２つの圧縮ピストンを発電機に接続することにより、前記巻線を加熱して前記管状核燃料被覆管試料の温度を上昇させる第１シーケンスと、
－２つの圧縮ピストンを発電機から切り離し、前記円筒状コアを圧縮する第２圧縮シーケンスと、
を含む。
（【００１１】以降は省略されています）

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