Verwendung von üblichen austenitischen Stählen mit einem Zusatz von
Seltenen Erden für wassergekühlte Kernreaktorbauteile Die vorliegende Erfindung
bezieht sich auf übliche korrosionsbeständige austenitische Stähle mit einem Zusatz
von Seltenen Erden für wassergekühlte Kernreaktoren.Use of common austenitic steels with the addition of
Rare earths for water-cooled nuclear reactor components The present invention
refers to common corrosion-resistant austenitic steels with an addition
of rare earths for water-cooled nuclear reactors.
Die Werkstoffe für den Kernreaktorbau, insbesondere insoweit dieser
sich auf die Hochdruckdampftechnik stützt, unterliegen Beanspruchungen, die durch
hohe Temperaturen (oberhalb 250° C) und hohe Drücke (oberhalb 200 atü) gekennzeichnet
sind, wobei Wasser als normales, als schweres oder schwerstes Wasser bzw. als Gemisch
dieser Komponenten sowohl in flüssiger als auch in gasförmiger Phase vorliegen kann.
Außerdem sind durch die Neutronenstrahlung zusätzliche Beeinflussungen der Werkstoffeigenschaften
bedingt. Es hat sich gezeigt, daß die bisher für diesen Zweck verwendeten Werkstoffe
nicht zu befriedigenden Ergebnissen führen; insbesondere ergibt sich der Nachteil,
daß auch kleinste abgetragene Mengen von den im Reaktor befindlichen Materialien
durch den Neutronenbeschuß strahlungsaktiviert werden, durch das Kühlmittel außerhalb
des Reaktors getragen werden und dort zu einer untragbaren Verseuchung führen.The materials for the construction of nuclear reactors, especially in this respect
is based on high pressure steam technology, are subject to stresses caused by
high temperatures (above 250 ° C) and high pressures (above 200 atü)
are, with water as normal, heavy or heaviest water or as a mixture
these components can be present in both liquid and gaseous phases.
In addition, the neutron radiation has additional influences on the material properties
conditional. It has been shown that the materials previously used for this purpose
do not lead to satisfactory results; in particular there is the disadvantage
that even the smallest amounts removed from the materials in the reactor
are radiation-activated by the neutron bombardment, by the coolant outside
of the reactor and lead to intolerable contamination there.
Es ist bei niedriglegierten ferritischen Stählen bekannt, durch den
Zusatz von Seltenen Erden gewisse Eigenschaften zu erzielen, wie sie nur hochlegierten
Stählen zukommen. Diese Maßnahme bezweckt insbesondere die Erzielung einer verbesserten
Korrosionsbeständigkeit. Unter Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit wurde hierbei
die Erhöhung der interkristallinen Korrosion verstanden, die in ihren Voraussetzungen
und in ihrer Wirkung wesentlich von der aktiven oder abtragenden Korrosion abweicht,
deren Beseitigung sich die vorliegende Erfindung zur Aufgabe gemacht hat. Der Erfindung
liegt die Erkenntnis zugrunde, daß in Reaktoren, welche leichtes oder schweres Wasser
als Moderatorflüssigkeit bzw. als Kühlflüssigkeit verwenden, Ionenradikale entstehen,
welche zu einer sehr aggressiv wirkenden aktiven Korrosion führen.It is known for low-alloy ferritic steels through which
Adding rare earths to achieve certain properties that only high-alloyed materials can achieve
Steels will come. This measure aims in particular to achieve an improved
Corrosion resistance. Increasing the corrosion resistance was here
the increase in intergranular corrosion understood in their prerequisites
and its effect differs significantly from active or erosive corrosion,
the elimination of which the present invention has set itself the task. The invention
is based on the knowledge that in reactors, which light or heavy water
use as a moderator liquid or as a cooling liquid, ion radicals are formed,
which lead to very aggressive active corrosion.
Die Erfindung löst die vorstehende Aufgabe durch die Verwendung eines
üblichen korrosionsbeständigen austenitischen Stahls mit 18 bis 24% Chrom, 8 bis
12% Nickel und 0,0001 bis 0,5% Seltenen Erden, insbesondere Cer und/oder Praseodym
und/oder Neodym, als Werkstoff für wassergekühlte Kernreaktorbauteile. Die durch
die technische Lehre gemäß der Erfindung erreichte weitgehende Beseitigung der aktiven
Korrosion bei einem hochlegierten austenitischen Stahl konnte durch die vorgenannten
bekannten Stähle nicht nahegelegt werden, weil diese bekannten Stähle lediglich
die Erzielung von Eigenschaften bezwecken, die ohnehin hochlegierte austenitische
Stähle in ausreichendem Maße haben.The invention achieves the above object by using a
common corrosion-resistant austenitic steel with 18 to 24% chromium, 8 to
12% nickel and 0.0001 to 0.5% rare earths, especially cerium and / or praseodymium
and / or neodymium, as a material for water-cooled nuclear reactor components. By
the technical teaching according to the invention achieved extensive elimination of the active
Corrosion in a high-alloy austenitic steel could be caused by the aforementioned
known steels are not suggested because these known steels only
aim to achieve properties that are already high-alloy austenitic
Have enough steels.
Es ist zwar bekannt, Seltenen Erden in Form von Oxyden Stähle beizumischen,
die für Kernreaktorbauteile verwendet werden. Bei diesen bekannten Stählen haben
die Seltenen Erden jedoch lediglich die Aufgabe, die Strahlungsabsorptionseigenschaften
der Stähle zu verbessern. Eine Verbesserung der Korrosionseigenschaften, insbesondere
eine Verbesserung der aktiven Korrosion wird bei derartigen Stählen nicht angestrebt,
viehmehr die Gefahr einer verstärkten Korrosion bewußt in Kauf genommen. Der Zusatz
von oxydischen Seltenen Erden führt zwangläufig zu einer Erhöhung der Korrosionsanfälligkeit,
weil diese Fremdkörpereinschlüsse darstellen, an denen die Korrosion bevorzugt ansetzt.
Die hierdurch bedingte Erhöhung der interkristallinen Korrosion macht natürlich
erst recht eine Vermeidung der aktiven Korrosion unmöglich, für die die Vermeidung
der interkristallinen Korrosion eine notwendige, wenn auch nicht hinreichende Voraussetzung
darstellt, wie die technische Lehre gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.It is known to mix rare earths in the form of oxide steels,
which are used for nuclear reactor components. In these known steels have
the rare earths only the task of the radiation absorption properties
to improve the steels. An improvement in the corrosion properties, in particular
an improvement of the active corrosion is not aimed for in such steels,
much more the risk of increased corrosion consciously accepted. The addition
of oxidic rare earths inevitably leads to an increase in susceptibility to corrosion,
because these represent inclusions of foreign bodies, where corrosion preferentially starts.
The resulting increase in intergranular corrosion makes natural
An avoidance of active corrosion is even more impossible for which the avoidance
intergranular corrosion is a necessary, if not sufficient, condition
represents, as the technical teaching according to the present invention shows.