DE2401342A1 - Neutronenabsorbierende legierung - Google Patents

Neutronenabsorbierende legierung

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Description

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<i: Μ On oho π lii, öi^i'nsdorfstr.
530-22.015P 11. 1. 1974
1. Kim Isaevic Portnoj, Moskau (UdSSR)
2. Lidija Borisovna Arabej, Moskau (UdSSR)
3. Georgij Michajlovic Grjaznov, Moskau (UdSSR)
4. Lev Izrailevic Levi, Moskau (UdSSR)
5. Gleb Leonidovic Lunin, Moskau (UdSSR)
6. Valerij Michajlovic Kozuchov, Moskau (UdSSR)
7. Jurij Michajlovic Markov, Moskau (UdSSR)
8. Michail Egorovic Fedotov, Moskau (UdSSR)
Neutronenabsorbierende Legierung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine neutronenabsorbierende Legierung, die in automatischen Regelungs- und Notschutzsystemen von Kernreaktoren, beispielsweise von thermischen und interme-
530-(P. 52 392/2)-T-r (8)
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diären Reaktoren, sowohl für Leistungs- als auch für Transportzwecke zur Verwendung kommt.
Bekannt ist ein neutronenabsorbierender Werkstoff, der aus folgenden Komponenten besteht: 80 Gew.-% Silber, 15 Gew.-% Indium, 5 Gew.-% Kadmium. Der genannte Werkstoff besitzt folgende Eigenschaften :
Dichte 10,17 g/cm
Schmelztemperatur 800 + 10 °C
Neutronen-Absorptionswirksamkeit
(Borkarbidmuster von 1,8 g/cm Dichte) 0,7
Neutronen-Restabsorptions Wirksamkeit 0,3
Korrosionsbeständigkeit in Wasser mit
hohen Kenndaten (Temperatur von
300 0C) 0,83 mg/dm . Tag
("Absorbierende Werkstoffe zur Regelung von Kernreaktoren", Atomisdat, 1965, S. 200, in Russisch).
Der bekannte neutronenabsorbierende Werkstoff weist eine Reihe von Nachteilen auf.
Die Rohstoffvorkommen für den Werkstoff sind zu gering, da Silber die Basis desselben bildet, und der Werkstoff besitzt eine geringe Absorptionsfähigkeit für thermische und mittelschnelle Neutronen sowie eine geringe Neutronen-Restabsorptionswirksamkeit, da im Laufe der Bestrahlung die Legierungsbasis, d.h. Silber in Kadmium und In-
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dium in Zinn umgewandelt werden, wobei Kadmium ein Isotop Kadmium 114 mit einem kleinen Neutronen-Absorptionsquerschnitt liefert, wodurch die Wirksamkeit im Laufe des Betriebs kontinuierlich herabgesetzt wird.
Neben den genannten Nachteilen weist der bekannte Werkstoff eine ungenügende Korrosionsbeständigkeit in heißem Hochdruckwasser auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile zu vermeiden und eine neutronenabsorbierende Legierung anzugeben, die eine hohe Korrosionsbeständigkeit, eine hohe Neutronen-Restabsorptionswirksamkeit, eine hohe Absorptionsfähigkeit für thermische und mittelschnelle Neutronen besitzt.
Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabe gelöst wird, ist eine neutronenabsorbierende Legierung, die Indium enthält, mit dem Kennzeichen, daß sie die folgende Zusammensetzung hat: 1 bis 20 Gew.-% Indium, 0,5 bis 15 Gew.-% Samarium, 5 bis 18 Gew.-% Hafnium, 47 bis 93,5 Gew.-% Nickel.
Die neutronenabsorbierende Legierung besitzt vorzugsweise die folgende Zusammensetzung: 10 Gew.-% Indium, 8 Gew.-% Samarium, 13,5 Gew.-% Hafnium, 68,5 Gew.-% Nickel.
Aufgrund der experimentellen Untersuchung der Neutronen-Absorptionswirksamkeit von Ni-In-, Ni-Sm- und Ni-Hf-Systemen wurde festgestellt, daß die Wirksamkeit bei diesen Systemen gemäß dem Sät-
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tigungssatz zunimmt, wobei die Wirksamkeit, die der von Indium im Ni-In~System nahekommt, bei 50 Gew.-% Indium erreicht wird, während die Wirksamkeit, die der von Samarium im Ni-Sm-System nahekommt, bei 15 Gew.-# Samarium und die im Ni-Hf-System bei 18 Gew.-% Hafnium erzielt wird. Die durchgeführten Versuche haben auch gezeigt, daß die Einführung von 5 bis 18 Gew.-% Hafnium in die Zusammensetzung der erfindungsgemäßen Legierung eine hohe Absorptionsfähigkeit sichert und es ermöglicht, das ausreichende Niveau der Neutronen-Absorptionswirksamkeit im Laufe des ganzen Reaktorbetriebszyklus aufrecht zu erhalten.
Man erschmilzt die erfindungsgemäße neutronenabsorbierende Legierung in Vakuumöfen unter Inertgasatmosphäre bei einem Druck von 280 bis 300 Torr. Die Technologie der Herstellung der erfindungsgemäßen Legierung umfaßt folgende Arbeitsgänge: Beschickung des Einsatzgutes, und zwar die Beschickung von Nickel in einen Tiegel, von Indium, Samarium und Hafnium in ein Dosiergerät 5 Evakuierendes Systems und Füllung desselben mit einem Inertgas (Druck von 280 bis 300 Torr); Erhitzung von Nickel auf 900 bis 1000 °C; aufeinanderfolgende Einführung von Indium, Samarium, Hafnium; Vergießen der hergestellten Legierung in Keramik-, Metall- und andere Formen bei 1500 bis 1510 C. Nach ihrer Korrosionsbeständigkeit übersteigt die erfindungsgemäße Legierung die bekannte auf der Silberbasis um das 3- bis 3,5fache. Bei der Korrosionsprüfung der erfindungsgemäßen Legierung in Wasser bei 350 C und 168 atm während 3000 Stunden betrug die Massezunahme 0,59 mg/dm .Tag, während der bekannte Werkstoff auf der Silberbasis schon bei 300 C (die Massezunahme be-
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trägt 0,83 mg/dm .Tag) stark angegriffen wird und bei 350 C überhaupt nicht korrosionsbeständig ist. Die erfindungsgemäße Legierung besitzt eine hohe Absorptionsfähigkeit für thermische und mittelschnelle Neutronen.
Die erfindungsgemäße Legierung weist auch eine hohe Neutronen-Restabsorptionswirksamkeit (eine um das 2fache größere gegenüber der der bekannten Legierung) auf.
Die Gießeigenschaften der Legierung machen es möglich, verschieden große Stäbe für die automatische Regelung und den Notschutz von Kernreaktoren bei minimalen Bearbeitungszugaben zu fertigen, während die Konstruktionsfestigkeit eine hohe Betriebssicherheit von Regelungssystemen in thermischen Leistungsreaktoren gewährleistet. Zum besseren Verständnis der Erfindung werden folgende Beispiele für die neutronenabsorbierende Legierung angeführt.
Beispiel 1
Neutronenabsorbierende Legierung folgender Zusammensetzung : 10 Gew.~% Indium, 8 Gew.-% Samarium, 13,5 Gew.-% Hafnium, 68,5 Gew.-% Nickel.
Man stellt die genannte Legierung wie folgt her:
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Man beschickt das Einsatzgut, und zwar Nickel, in den Tiegel, Indium, Samarium und Hafnium ins Dosiergerät. Das System wird evakuiert und mit einem Inertgas (Druck von 280 bis 300 Torr) gefüllt. Man erhitzt Nickel auf 900 bis 1000 °C und gibt die Hälfte der erforderlichen Indiummenge zu, hält bis zum vollen Erschmelzen (5 bis 8 min) und führt Nickel-Samarium sowie die restliche Menge von Indium ein (Indium und Nickel bilden ein Eutektikum mit 914 C Schmelztemperatur). Dann hält man bis zum vollen Erschmelzen 10 min, erhitzt auf 1400 bis 1450 °C und führt Hafnium ein. Es wird auf 1500 bis 1510 C erhitzt und 5 bis 7 min gehalten. Dann wird die hergestellte Legierung in Formen vergossen.
In der Tabelle sind die Hauptkennwerte der erhaltenen Legierung angegeben.
Beispiel 2
Neutronenabsorbierende Legierung folgender Zusammensetzung: 1 Gew.-% Indium, 0,5 Gew.-% Samarium, 5 GeW.-% Hafnium, 93,5 Gew.-% Nickel.
Die genannte Legierung wird ähnlich der im Beispiel 1 beschriebenen hergestellt. Die Kennwerte der erhaltenen Legierung sind in der Tabelle angegeben.
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Beispiel 3
Neutronenabsorbierende Legierung folgender Zusammensetzung: 20 Gew.-% Indium, 15 Gew.-% Samarium, 18 Gew.-% Hafnium, 47
Gew.~% Nickel.
Die genannte Legierung wird ähnlich der im Beispiel 1 beschriebenen hergestellt. Die Kennwerte der erhaltenen Legierung sind in der Tabelle angegeben.
Kennwerte
Bekannte Legierung auf Silberbasis Erfindungsgemäße
Legierung nach Beispiel
1. Neutronen-Absorptionswirksamkeit (Borkarbidmuster ) 0,7
2. Neutronen-Restabsorptionswirksamkeit am Ende der Reaktor betriebs zyklen
(Borkarbidmuster) 0,3
3. Dichte, g/cnT
10,17 0,82-0,83 0,4 0,82-0,83
0,6 0,2 0,6
9,1-9,5 9,0 9,7
4. Korrosionsbeständigkeit in Wasser mit hohen Kenndaten (168 atm. 3000h) (Massezunahme in mg/dm .Tag bei 300 C
bei 350 °C
5. Reißfestigkeit (20 C), kp/mm
0,83
nicht beständig 2 0,21 0,2
0,7
0,59 0,47 0,98
23 - 32 30 - 34 18 -
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Claims (2)

Patentansprüche
1. Neutronenabsorbierende Legierung, die Indium enthält, dadurch gekennzeichnet, daß sie die folgende Zusammensetzung hat:
Indium 1 bis 20 Gew.-%
Samarium 0,5 bis 15 Gew.-%
Hafnium 5 bis 18 Gew.-%
Nickel 47 bis 93,5 Gew.-%
2. Neutronenabsorbierende Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie die folgende Zusammensetzung hat:
Indium 10 Gew.-%
Samarium 8 Gew.-%
Hafnium 13,5 Gew.-%
Nickel 68,5 Gew.-%
S09829/0787
DE2401342A 1974-01-16 1974-01-11 Neutronenabsorbierende Legierung Expired DE2401342C3 (de)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4303421A (en) * 1979-03-16 1981-12-01 Manlio Cerroni Decantation cyclones
US4626324A (en) * 1984-04-30 1986-12-02 Allied Corporation Baths for the electrolytic deposition of nickel-indium alloys on printed circuit boards
US4633050A (en) * 1984-04-30 1986-12-30 Allied Corporation Nickel/indium alloy for use in the manufacture of electrical contact areas electrical devices
US4709122A (en) * 1984-04-30 1987-11-24 Allied Corporation Nickel/indium alloy for use in the manufacture of a hermetically sealed container for semiconductor and other electronic devices

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2726393B1 (fr) * 1994-11-02 1997-01-17 Framatome Sa Alliage a base d'argent renfermant de l'indium et du cadmium pour la realisation d'elements absorbant les neutrons et utilisation
JPH1048375A (ja) 1996-05-22 1998-02-20 General Electric Co <Ge> 核システム用の制御材及び原子炉用の制御棒
CA2440573C (en) * 2002-12-16 2013-06-18 Howmet Research Corporation Nickel base superalloy

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA967403A (en) * 1971-02-23 1975-05-13 International Nickel Company Of Canada Nickel alloy with good stress rupture strength

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4303421A (en) * 1979-03-16 1981-12-01 Manlio Cerroni Decantation cyclones
US4626324A (en) * 1984-04-30 1986-12-02 Allied Corporation Baths for the electrolytic deposition of nickel-indium alloys on printed circuit boards
US4633050A (en) * 1984-04-30 1986-12-30 Allied Corporation Nickel/indium alloy for use in the manufacture of electrical contact areas electrical devices
US4709122A (en) * 1984-04-30 1987-11-24 Allied Corporation Nickel/indium alloy for use in the manufacture of a hermetically sealed container for semiconductor and other electronic devices

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DE2401342C3 (de) 1978-04-27

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