CH382450A - Verfahren zur Verhütung der durch Wasserstoffaufnahme bedingten Versprödung von Zirkonium und seinen Legierungen, insbesondere in Kernreaktoren - Google Patents

Description

  Verfahren zur Verhütung der     durch        Wasserstoffaufnahme    bedingten     Versprödung     von     Zirkonium    und seinen Legierungen, insbesondere in     Kernreaktoren       Infolge seines geringen     Neutronenabsorptionsquer-          schnittes    einerseits und seinen günstigen Festigkeits  eigenschaften anderseits werden     Zirkonium    und seine  Legierungen in zunehmendem Masse zur Herstellung  von im Reaktorkern liegenden Konstruktionsteilen ver  wendet.

   Im besonderen werden den Wärmeträger füh  rende Rohrleitungen sowie Schutzhülsen für die Spalt  stoffelemente aus     Zirkonium    bzw. seinen Legierungen  hergestellt.  



  Man stösst jedoch bei der Verwendung von     Zir-          konium    überall dort auf erhebliche Schwierigkeiten,  wo deren Oberflächen mit einem Wasserstoff abgeben  den Medium, z. B. Wasser, wässerigen Lösungen oder  Wasserdampf von hoher Temperatur (300  C und  mehr) in Berührung kommen. Es zeigt sich nämlich,  dass in diesem Fall im Metall eine ziemlich rasch um  sich greifende     Versprödung    eintritt.  



  Wie eingehende Versuche gezeigt haben, ist diese       Versprödung    hauptsächlich darauf zurückzuführen,  dass der unter dem Einfluss der Strahlung im Reaktor  kern sowie durch Korrosionserscheinungen entste  hende, vorwiegend atomare Wasserstoff in das Kri  stallgitter des     Zirkoniums    eindiffundiert. Sobald eine  gewisse Konzentration des Wasserstoffs erreicht ist,  treten an den Korngrenzen und auch entlang bestimm  ter Netzebenen     Zirkonhydridabscheidungen    auf,  welche als Ursache der erwähnten     Versprödung    an  zusehen sind.

   Um diese Nachteile zu beseitigen, stellt  sich die Erfindung die Aufgabe, die Wasserstoffauf  nahme der     zirkoniumhaltigen    Metalloberflächen zu  unterbinden oder mindestens stark zu reduzieren. Dies  lässt sich nach dem Verfahren gemäss der vorliegenden  Erfindung dadurch erreichen, dass zumindest in der  unmittelbaren Umgebung der zu schützenden Metall  teile den Wasserstoff oxydierende Bedingungen er  zeugt werden.    Diese den Wasserstoff oxydierenden Bedingungen  können in der Praxis auf verschiedene Weise erzeugt  werden.  



  Der zu schützende     Metallteil        kann    beispielsweise  in einen Stromkreis eingeschaltet werden, in welchem  er die Anode und das den Wasserstoff abgebende  flüssige Medium den Elektrolyt bildet. An der     zir-          koniumhaltigen    Oberfläche werden in diesem Falle  durch elektrochemische Wirkungen oxydierende Be  dingungen geschaffen, so dass der Wasserstoff gebun  den und sein Eintritt in die Metalloberfläche verhin  dert wird.  



  \ Man erreicht also den gewünschten Schutz in  überraschender Weise gerade dadurch, dass der vor  Korrosion zu schützende Teil nicht wie bei den üb  lichen Methoden der elektrischen Korrosionsver  hütung als Kathode, sondern als Anode geschaltet  wird. Dies ist auf den bereits eingangs erwähnten Um  stand zurückzuführen, dass der Wasserstoff für die       Versprödung    des     zirkoniumhaltigen        Metalles    verant  wortlich ist.  



  Es ist weiterhin möglich, die oxydierenden Bedin  gungen dadurch zu realisieren, dass dem den Wasser  stoff abgebenden flüssigen Medium Wasserstoffper  oxyd in kleinen Mengen beigegeben wird.  



  Wenn das den Wasserstoff abgebende Medium  dampfförmig ist, beispielsweise also aus Wasserdampf  besteht, dann kann durch     Beimischung    von Ozon zum  Dampf die Oxydation des Wasserstoffes erreicht wer  den. Das erfindungsgemässe Verfahren ist nicht auf  die vorstehend erwähnten Durchführungsbeispiele be  schränkt. Es ist     vielmehr    jede Massnahme als in den  Rahmen der Erfindung fallend anzusehen, bei welcher  zumindest in der     unmittelbaren    Nähe der     Oberfläche     des zu schützenden Metallteiles Bedingungen geschaf-           fen    werden, welche die Oxydation des Wasserstoffes  gewährleisten.  



  Wenn     in    der Beschreibung und in den nachfolgen  den Ansprüchen von  Wasserstoff  die Rede ist, so  ist dies als Sammelbegriff für die beiden in Frage  kommenden Isotope des Wasserstoffes zu betrachten,  da ja Deuterium dem leichten Wasserstoff chemisch  äquivalent ist.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Verfahren zur Verhütung der durch Wasserstoff aufnahme bedingten Versprödung von Zirkonium und seinen Legierungen, insbesondere in Kernreaktoren bei Anwesenheit eines mit der Metalloberfläche in Berührung stehenden, Wasserstoff abgebenden Me diums, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in der unmittelbaren Umgebung der zu schützenden Metall teile den Wasserstoff oxydierende Bedingungen er zeugt werden. UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass der vor Versprödung zu schützende metallische Teil als Anode in einen Stromkreis ein geschaltet wird, in dem das den Wasserstoff ab gebende Medium den Elektrolyt bildet. 2.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass dem mit dem Metall in Berührung stehenden, Wasserstoff abgebenden Medium Oxyda tionsmittel beigemischt werden. 3. Verfahren nach Unteranspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, dass dem in flüssigem Zustand befind lichen, Wasserstoff abgebenden Medium Wasserstoff peroxyd beigemischt wird. 4. Verfahren nach Unteranspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, dass dem in dampfförmigem Zustand befindlichen, Wasserstoff abgebenden Medium Ozon beigemischt wird.