DE3003610A1

DE3003610A1 - Verfahren zum herstellen eines behaelterrohres fuer kernbrennstoff-elemente

Info

Publication number: DE3003610A1
Application number: DE19803003610
Authority: DE
Inventors: John Harris Davies; Herman Solomon Rosenbaum
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1979-06-04
Filing date: 1980-02-01
Publication date: 1980-12-11
Also published as: SE9402593D0; SE8000838L; JPS6055036B2; SE436047B; IT8019592A0; FR2458876A1; ES8301046A1; BE881341A; CA1139023A; ES8207643A1; ES487846A0; ES494204A0; FR2458876B1; IT1129692B; GB2050206B; JPS62272188A; JPS6313160B2; DE3003610C2; CH644709A5; GB2050206A

Description

Wassergekühlte und -moderierte Kernreaktoren sind bekannt und z. B. in dem Buch von M. M.-Wakil "Nuclear Power Engineering" von der McGraw-Hill Bool Company, Inc. 1962 beschrieben.

Brennstoffelemente für solche Reaktoren bestehen üblicherweise aus Pellets aus Uranoxid und/oder Plutoniumoxid in einem schützenden langgestreckten Rohr, das aus einem geeigneten Metall besteht, üblicherweise einer Zirkoniumlegierung, wie Zirkaloy-2. Ein solches Brennstoffelement ist z. B. in der US-PS 3 365 371 beschrieben.

Um ein vorzeitiges Versagen der Umhüllung des Brennstoffelementes zu verhindern und seine Gebrauchsdauer zu verlängern, sind verschiedene Schutzschichten zwischen der Säule aus Brennstoffpellets und der inneren Oberfläche der Umhüllung vorgeschlagen worden. Zu diesen Schutzschichten gehören Schichten aus Zirkoniummetall, die mit der der inneren Oberfläche des Rohres aus Zirkoniumlegierung verbunden sind.

In der BE-PS 835 481 ist eine Schutzschicht beschrieben, die aus im wesentlichen reinem Zirkoniummetall besteht, das mit der inneren Oberfläche des Umhüllungsrohres verbunden ist.

In der BE-PS 870 342 ist eine" Schutzschicht aus Zirkoniummetall mäßiger Reinheit beschrieben, wie aus Zirkoniumschwamm.

Bei dem üblichen Verfahren zum Herstellen eines Umhüllungsrohres mit einer Schutzschicht auf der inneren Oberfläche, wird ein Rohr aus Zirkoniumlegierung mit einer Hülse aus

030050/0604

-Zirkoniummetall für die Schutzschicht versehen, und"dieser
Verbundkörper wird gemeinsam stanggepreßt. Dann verengt
man den dabei., erhaltenen Verbundkörper. du-rchvi^al-tbeafabei*-- ^; ■■■' •ten in 'mehreren .p.urchgängesii z.u.m.w.gewünjSiCh.ten endgültigen —-"' Durchmesser mijttels. einer. VO:rrich-.t.ung-, · -wie- einer. Pl:l-crer^..i: " ' '. rohrverengüngsmaschine . . ~ ■-..--.-.■. j.·'' ■

Es ist übliqh, den ^Verbundkörper nach jedem gang eine. Seitian/g.,bei e.iner.-.,Temperatur -zu·, glühen., die.'.¹ zu einer- i.m wesentlichen .,vollsta.ri.dig.en -Rekris.talliaation der Zirkoniumlegierung .füi_H\r,t_r.,.· - ■·.:·· ■ - . ■- ■ :·...: '-.- " ■

Es wurde jedoch f.es._:tgest;e_:l.l.-i;., daß die; RekristalIisation der Zirkoniumlegierung erforderliche Gluht.emp.eratu.r- ..und _?Daue,r· je-in. unerwünsGhtßjß- Ko.rri:Wja:eh,s.fam · in der Zirkoniummet^lischlpht ,,verursaCjht-v ,/ ■ . .;/·> ..--· a^"

Gemäß einem ÄSP.ekt.. der .,vorliag.en4en Erfinduiig:.-w-ird.- üää!:ieif die Wärmebcharidlung.. des_:. Verbund^örpear-s-na.Gh^ d-e-r-- letazrteh'. ''■ Verengungsstufe bei.. e.lner..,Temper^.,tur.-,-und; für', eaxie Datuer··■■■ ausgeführt, die die im. wesentlichen-vollsfänd-ige ..R stallisation der Zirkoniummetallschicht'-und eines feinkörnigen Gefüges darin gestattet und die die Spannungen ,.aus ^dem Zirkoniumlegieruagsrehr beseitigt·/-dieses aber nicht. ,.v.oilkommen r,ekristallisiert;.';..:.'':-■.:>'.*■ -'■■' :■'·

Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung-¹:¹·- kann die kristallografische Textur der Zirkoniummentallschicht wahlweise durch Druckdefqrmation'-der Oberfläche ^;-dieser Schlicht verbessert wenden,;-.?:. .B durch. Hämmern' Mittels eines Sand- oder Schrotstrahles, ohne da.8 man den aus der Zirkoniumlegierung bestehenden Teil des Verbundrohres deformiert. , , . _: -··. . · ■ .: ' "

Die ΕΓίίηαμη9 wird im folgenden .unter Bezugnahme- auf die Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:

0300SO/060A

BAD ORIGINAL

3B03610

Figur 2 eine

'.γ W ?-·-.--^-CiO : i.S .ίΠ^-',-ΓΤΟί'Χΐί.. .VT? Si! SiS

Figur 5-iti Form e^ines Vli^bildes. die Schrittfoiae-flfia ^^

dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen

^K AuÄalMe

und 2 dargestellt igt

bundrohrJ2 £Ls;₃ Umhiill^ng^ das, ^e-. SM^L«^BrerSsto^^ ^S-^U1

pellets ^^enthait^uiid^iii. 5_:ednen_rEnd.ea äh±c&^^äsiA^Mⁱ^^u^⁰''

14 und 16' dicht verschlossen ist,,_r._:, λο- l ^j₃ als ί3?1γ.5ϊ nüv

^{Ein fr}^^??^^m I^ ^^,yerg^seheni ium ^iermMgsausdeg^ "^{öb noV} nung des" Brennstoffes^ go_;5^tatten_r wwi^ielaSeffiSRääöi^n--^' P^^^s^

Brennstoff f^gegelaeqeÄ _?qase, ontwedsiifejE^änHeii^^irig^^^i '^jan 18 ^ische^de^^Ob^r^il^e^^en^^ tö5

oberen ^dstppf^ ^^^.-ΐίΛ^ν

und Stelle^Wie ain^be_rs.ten, i^ FAgur.^^^c^t&iol^Wei^^-—^iA das Verbundrohr i^G^^solshenjanm^B^ßuröMie^^ Bezug auf .aen^Durchmesser^^

ein ^rin?förmiger.^b|t.an,(|,e3der,.Spalt· i9JawJagohfeÄ aSeäeii »fapfcr.ow Pellets"_und βφ; i^mqren ,Qbßrf^äeke.^^-wraMlienäen^Rcä; vorhanden" is

In einer bevorzugten Äusführungsförm* cfer? vorliegfend findung weist da^yeriDundrqhr, ^, ein, Rö'hr ^^-aW^iti^^ Zirkoniumlegierung^ und_: eine Schutassofeiöfetr 22·^ ^irkonXüft^ ""^ metall auf, das metallurgisch mit -der inneren"OberfISOfife"^{5w iiibc} des Rohres 2I verbunden ist. Brauchbare Zirkoniumlegierungen für das Rohr 21 sind z. B. Zircaloy-2 und

BAD ORIGINAL

y-^. 2ircaiQy-2 enthält auf Gewichtsprozentbasis etwa 1,5 Zinn, 0,12 Eisen, 0,05 Chrom, O,QO5 Nickel und als Rest Zirkonium. Zircaloy-4 hat einen geringeren Nikkelgehalt als Zircaloy-2, doch enthält es etwas mehr Eisen» In jedem Falle enthält die Zirkoniumlegierung andere Bestandteile als Zirkonium in einer Menge von mehr als 5000 ppm.

Die Schutzschicht 22, die von etwa 1 bis etwa 30 % der Dicke der Verbundumhüllung umfassen kann, besteht aus Zirkoniummetall mit einem begrenzten Verunreinigungsgehalt im Bereich von hoher Reinheit oder im wesentlichen reinem Zirkonium mit weniger als 500 ppm Verunreinigungen bis zu einem Verunreinigungsgehalt von bis zu 5000 ppm , vorzugsweise jedoch bis zu einem Verunreinigungsgehalt von weniger als etwa 4200 ppm.

Von den Verunreinigungen sollte der Sauerstoff möglichst gering und in einem Bereich von etwa 200 ppm oder weniger bis zu maximal etwa 120O ppm gehalten werden. Andere Verunreinigungen können innerhalb des normalen Bereiches für handelsüblichen Zirkoniumschwamm für Kernreaktoren vorhanden sein und es sind im einzelnen die folgenden: Aluminium 75 ppm oder weniger, Bor 0,4 ppm oder weniger, Cadmium O,4 ppm oder weniger, Kohlenstoff 270 ppm oder weniger. Chrom 2ÖO ppm oder weniger, Kobalt 20 ppm oder weniger* Kupfer 50 ppm oder weniger, Hafnium 100 ppm oder weniger, Wasserstoff 25 ppm oder weniger, Eisen 1500 ppm oder weniger, Magnesium 20 ppm oder weniger, Mangan 50 ppm oder weniger. Molybdän 5O ppm oder weniger, Nickel 70 ppm oder weniger, Niob 100 ppm oder weniger, Stickstoff 80 ppm oder weniger, Silizium 12O ppm oder weniger, Zinn 50 ppm oder weniger, Wolfram 100 ppm oder weniger, Titan 50 ppm oder weniger und Uran 3,5 ppm oder weniger.

030050/0604

BAD ORIGINAL

Die Schutzschicht 22 aus Zirkoniummetall ist metallurgisch mit dem Rohr 21 aus Zirkoniumlegierung verbunden, wobei ausreichend wechselseitige Diffusion stattgefunden hat, um eine feste Bindung zu bilden, andererseits aber auch nicht so viel Diffusion, um die Schutzschicht 22 bis zu einer Tiefe von mehr als etwa 0,012 bis 0,025 mm von der Verbindungsgrenzfläche zu verunreinigen.

Es wurde festgestellt, daß eine Sperrschicht 22 aus Zirkoniummetall mit 5 bis 15 % der Dicke der Verbundumhüllung und mit einer besonders bevorzugten Dicke von etwa 10 % den Zugang korrosiver Produkte zur Zirkoniumlegierung des Rohres 21 verhindert.

Die Sperrschicht 22 schützt das Rohr aus Zirkoniumlegierung auch vor einer direkten mechanischen Wechselwirkung mit den Brennstoffpellets und vermindert so die Spannungen, die daraus resultieren können. Die Sperrschicht hält ihre erwünschten strukturellen Eigenschaften, wie Streckgrenze und Härte bei Niveaus aufrecht, die beträchtlich unterhalb denen üblicher Zirkoniumlegierungen liegen. So härtet die Metallsperre nicht so viel, wie übliche Zirkoniumlegierungen, wenn sie Bestrahlung ausgesetzt ist und dies gestattet der Metallsperre zusammen mit ihrer ursprünglich geringen Streckgrenze sich plastisch zu deformieren und die durch die Pellets verursachten Spannungen freizusetzen, die während Leistungsänderungen verursacht werden können. Solche Spannungen durch die Pellets können im Brennstoffelement z. B. durch Quellen der Pellets bei den Betriebstemperaturen des Reaktors verursacht werden, wodurch diese Pellets in Berührung mit der Umhüllung kommen.

Die Verbundumhüllung nach der vorliegenden Erfindung kann nach irgendeinem der folgenden Verfahren hergestellt werden:

030050/0604

Nach einem Verfahren wird ein hohles Rohr aus Zirkoniummetall für die Sperrschicht in einen Hohlkörper aus der Zirkoniumlegierung für das Rohr eingesetzt. Das Zirkoniummetall kann dann durch Explosionsverbinden mit der Zirkoniumlegierung verbunden werden. Der erhaltene Verbundkörper wird bei erhöhten Temperaturen von etwa 540 bis etwa 760 C nach üblichen Techniken stranggepreßt. Der stranggepreßte Verbundkörper wird dann in üblicher Weise verengt, bis die erwünschte Größe der Verbundumhüllung erreicht ist.

Bei einem anderen Verfahren wird ein hohles Rohr aus dem Zirkoniummetall als Sperrschicht in einen Hohlkörper aus der Zirkoniumlegierung als Umhüllungsrohr eingeführt. Beide werden dann 8 Stunden lang auf etwa 76O°C erhitzt, um eine Diffusionsverbindung zwischen dein Zirkoniummetall und der Zirkoniumlegierung zu bewirken. Der erhaltene Verbundkörper wird dann nach üblichen Techniken stranggepreßt und der stranggepreßte Verbundkörper wird in üblicher Weise verengt, bis die erwünschte Größe der Umhüllung erreicht ist.

In noch einem anderen Verfahren wird ein hohles Rohr aus dem Zirkoniummetall als Sperrschicht in einen Hohlkörper aus der Zirkoniumlegierung als Umhüllungsrohr eingeführt. Beide werden dann gemeinsam in üblicher Weise stranggepreßt. Der dabei erhaltene Verbundkörper wird in üblicher Weise verengt, bis die erwünschte Größe der Umhüllung erreicht ist.

Die Abmessungen der Ausgangsmaterialien werden anhand von Verhältnissen der Querschnittsflächen der Sperrschicht und des Rohres bestimmt, wie sie bei dem erwünschten Verbundprodukt vorliegen sollen. So ist z. B. die Gesamtquerschnittsfläche der fertigen Umhüllung gegeben durch die Gleichung:

030 05 0/0 60

= /774

worin A die Fläche des Endproduktes ist, OD^ der Außendurchmesser des Endproduktes und IO_mT, der Innendurchmesser des Endproduktes ist. Die Querschnittsfläche der erwünschten Sperrschicht ist gegeben durch die Gleichung.'

worin Α_ππ die Querschnittsfläche der Metallschicht, Οϋ_πτπ üb t)f

der Außendurchmesser der Metallschicht und ID^₇., der Innendurchmesser der Metallschicht ist. Der Gesamtquerschnitt des anfänglich eingesetzten Hohlkörpers aus Zirkoniumlegierung ist durch die folgende Gleichung gegeben:

A_mT = 7774 (OD

TI

TI TI

worin A^₁ die Gesamtquerschnittsfläche des anfänglich eingesetzten Hohlkörpers einschließlich der Metallschicht, OD__T der Außendurchmesser des anfänglich eingesetzten Hohlkörpers und ID der Innendurchmesser des anfänglich eingesetzten Hohlkörpers aus der Zirkoniumlegierung ist. Die erforderliche Querschnittsfläche der anfänglichen Sperrschicht wird durch die folgende Gleichung bestimmt;

worin A_TT, A_R und A durch die oben genannten Gleichungen definiert sind.

Beispiel

Ein Verbundrohr, wie es in Figur 1 gezeigt ist, wurde beispielsweise folgendermaßen hergestellt: Ein Hohlkörper für das Umhüllungsrohr aus Zirkoniumlegierung und der Einsatz aus Zirkoniummetall für die Sperrschicht wurde durch maschinelles Bearbeiten, Reinigen und Zusammenbauen nach üblichen Verfahren hergestellt,

300 50/060

wobei die Abmessungen dieser beiden Teile für ein Strangpressen des Verbundkörpers in einer Preße zum heißen Strangpressen ausgewählt wurden. Der Hohlkörper für das Rohr bestand aus üblicher Zircaloy-2 gemäß ASTM B353, Qualität RA-1 und der Einsatz für die Sperrschicht bestand aus Zirkoniummetall mit einem Verunreinigungsgehalt innerhalb der oben genannten Grenzen. Die Bohrungen des Hohlkörpers und des Einsatzes wurden mit einer Neigung von 0,2 mm pro 2,5 cm ausgeführt und durch Zusammenpressen beider Teile wurde ein guter Kontakt zwischen den sich berührenden Oberflächen erreicht.

Die beiden Teile hatten z. B. die folgenden Abmessungen:

der Rohrhohlkörper aus Zirkoniumlegierung eine Länge von 22,86 cm, einen Außendurchmesser von 14,59 cm, einen Innendurchmesser von 6,19 cm und der Einsatz hatte einen Außendurchmesser von 6,19 cm und einen Innendurchmesser von 4,2 cm.

Vor dem Zusammenbauen wurdei die einander berührenden Oberflächen von Hohlkörper und Einsatz leicht geätzt, um Spuren von Verunreinigungen zu entfernen. Hierfür wurde als geeignetes Ätzmittel eine Lösung aus 70 ml H₂O, 30 ml 70 %iger HNO₃ und 5 ml 48 %iger HF benutzt.

Um eine befriedigende Verbindung während des Strangpressens sicherzustellen, wurde die Baueinheit aus beiden Körpern durch Einpressen des Einsatzes in die Bohrung des Hohlkörpers in einem Vakuum von <- 20 Mikrometer Hg mit etwa 13600 bis etwa 20 400 kg für 8 Stunden bei einer Temperatur von etwa 760 C vorverbunden. Dabei verbinden sich mehr als 20 bis 25 % der Grenzfläche.

Um während des Strangpressens Verluste an den Enden zu vermindern, wurden 5 cm lange Stücke aus Zircaloy-2 mit jedem Ende der wie vorstehend beschrieben vorverbundenen

0 3 0 0 5 0 /OSO A

Baueinheit verschweißt und maschinell geglättet.

Das Strangpressen dos vorverbundenen Körpers zu einem Umhüllungsrohr erfolgte mit einer Geschwindigkeit von 15 cm/ min, einem Verengungsverhältnis von 6:1, bei einer Temperatur von etwa 600 C und mit einer Strangpreßkraft von 3500 t (die t entsprechend 907,185 kg).

Alle Oberflächendes Hohlkörpers aus Zirkoniumlegierung mit Ausnahme der Bohrung und des fliegenden Dornes wurden mit einem wasserlöslichen Schmiermittel geschmiert, das eine Stunde lang bei etwa 7OO°C aufgebrannt worden war. Nach dem Strangpressen schnitt man von beiden Enden die angeschweißten Stücke ab und honte die innere Oberfläche, um Oberflächenfehler zu entfernen und die Oberflächengüte zu verbessern.

Die Verengung des Verbundrohres zu der geeigneten Größe für eine Brennstoffumhüllung erfolgte durch Kaltbearbeiten in drei Durchgängen mittels einer bekannten Pilgerrohrverengungsmaschine unter Wärmebehandlung und Reinigung zwischen den einzelnen Durchgängen. Die einzelnen Stufen eines repräsentativen Verengungsverfahrens sind in Figur 3 aufgeführt.

Mit Ausnahme der Abänderungen gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Verengungsverfahren an sich üblich. Im folgenden werden die Grundlage für die Abänderungen und die erhaltenen nützlichen Ergebnisse näher e-läutert:

Das starke Kaltbearbeiten während der Verengung des Verbundkörpers führt zu einer Verzerrung der Gestalt der Kristallite und zur Entstehung vieler Kristallfehler innerhalb der Kristallite. Kaltbearbeitete Metalle befinden sich daher in einem relativ energiereichen Zustand, der thermisch nicht stabil ist. Beim Glühen macht die Wärme

030050/0604

BAD ORIGINAL,

die Atome des Metalles beweglich und gestattet deren Neuordnung zu einer energieärmeren Konfiguration, wobei das Glühen eine Funktion der angewendeten Temperatur und Zeit ist und die Temperatur der wirksamere Parameter ist. Im allgemeinen werden Glühtemperatur- und -zeit so ausgewählt, um im wesentlichen vollständige Rekristallisation zu erreichen,nicht aber ein zu starkes Kristalloder Kornwachstum zu gestatten.

Für die Glühstufen '5.' und (8) des Verfahrens nach Figur 3 wurden daher Temperatur und Zeit so auscewä? ^u., um eine im wesentlichen vollständige Kristallisation der Zirkoniumlegierung des Rohres 21 zu erreichen.

Das relativ reinere Metall der Sperrschicht 22 rekristallisiert jedoch bereits bei einer tieferen Temperatur, so daß die für die Zirkoniumlegierung üblichen Glühtemperaturen und -zeiten wie in den Stufen (5. und! 8.' ρ oh Figur 3 ein Kornwachstum in dem SperrschichtmetalL in einem Ausmaß verursachen, A'ie es in dem fertigen Produkt unerwünscht ist.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfinduna wird das Verbundrohr nach dem letzten Verengungsdurchgang daher auf eine geringere Temperatur erhitzt, wie sie in Stufe /i2Jnach Figur 3 gezeigt ist.

Temperatur und Zeit der Wärmebehandlung in Stufe /12) sind so ausgewählt, daß das Zirkoniummetall der Sperrschicht 22 im wesentlichen vollständig rekristallisiert, ohne das ein Kornwachstum auftritt. Dies ergibt eine Sperrschicht mit einem feinkörnigen gleichachsigen Gefüge mit verbesserter Festigkeit und Duktilität, erhöhter Beständigkeit gegenüber Spannungskorrosion und hoher Stabilität gegenüber plastischem Fließen.

BAD ORIGINAL·

Temperatur und Zeit der Wärmebehandlungsstufe (12^!sind auch ausgewählt zur völligen Beseitigung von Spannungen, nicht aber einer vollkommenen Rekristallisation der Zirkoniumlegierung des Rohres 21. Dies führt zu einem zusätzlichen Vorteil, da die Zirkoniumlegierung die beim Verengen gebildete langgestreckte Kornstruktur beibehält und daher bei höheren Dehnungsgeschwindigkeiten eine höhere Festigkeit aufweist und trotzdem die inneren Spannungen beseitigt sind.

Geeignete Temperaturen und Zeiten für die Glühstufen (2), (5) und (δ} liegen im Bereich von etwa 540 - 7OO°C bzw. 1-15 Stunden und vorzugsweise etwa 1-4 Stunden.

Geeignete Temperaturen und Zeiten für die Wärmebehandlung der Stufe (12) liegen im Bereich von etwa 440 bis etwa 51O°C und von etwa 1-4 Stunden.

Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die kristallografische Textur, d. h. der Grad der bevorzugten kristallografischen Orientierung der Sperrschicht aus Zirkoniummetall wahlweise durch mechanische Druckdeformation der Oberfläche dieser Schicht verbessert werden. Vor der abschließenden Wärmebehandlungsstufe (12)kann die Sperrschicht vom Inneren des Verbundrohres aus mittels eines Sand- bzw. Schrotstrahles gehämmert werden, um die Druckdeformation dieser Schicht zu bewirken, ohne daß eine merkliche Deformation des Rohres aus Zirkoniumlegierung auftritt.

Eine solche mechanische Behandlung vor der abschließenden Wärmebehandlung gemäß Stufe (1 Oj der Figur 3 ergibt eine verbesserte kristallografische Struktur mit Basal- bzw. Grundpolen £OOO2j , die genau in der radialen Richtung des Verbundrohres ausgerichtet sind.

030050/0604 BAD ORIGINAL

Leerseite

Rohrverengung und -behandlung

Nr. Stufe Dicke des Verbund- Außendurch- Innendurch-

körpers (cm) messer (cm) messer (cm)

Ausgangsrohr 1/09 6,35 4,17

(ι) Reinigen zum Glühen

(Entfetten - alkalische Seife)

(2) Glühen - 675°C - 1 h

(3) Erster Verengungsdurchgang 0,56 3,68 2,56

(4) Reinigen zum Glühen

(5) Glühen - 62O°C - 1 h

<⁶' Zweiter Verengungsdurchgang 0,24 2,03 1,55

(7) Reinigen zum Glühen t

(8) Glühen - 62O°C - 1 h

(9) Dritter Verengungsdurchgang 0,084 1,233 1,065

Hämmern der inneren Oberfläche
mit Sand- bzw. Schrotstrahl

(11) Reinigen zur Wärmebehandlung

(12) Wärmebehandlung - 48O°C -4h

(13) Ätzen zu *~ 0,082 1,230 1,066 ^j

Enddicke der Sperrschicht 0,085 + 0,0075 mm

it- 3 %

Claims

Ansprüche

1. Verfahren zum Herstellen eines langgestreckten Verbundbehälterrohres zur Aufnahme von Kernbrennstoff als Brennstoffelement für einen Kernreaktor, wobei das Gehäuserohr aus einer Hülse aus einer Zirkoniumlegierung hergestellt ist, die andere Bestandteile als Zirkonium in einer Menge von mehr als 5000 ppm enthält und eine Schicht aus Zirkoniummetall aufweist, die Verunreinigungen von weniger als 500 ppm enthält, wobei diese Zirkoniummetallschicht metallurgisch mit der inneren Oberfläche der Hülse aus Zirkonium-Legierung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet , daß man

(1) den Durchmesser der Verbundhülse in einer Reihe von Verengungsstufen durch Kaltbearbeiten zu dem gewünschten Innendurchmesser und der gewünschten Wandstärke verringert,

030050/0 604

(2) man die Verbundhülse zwischen den jeweiligen Verengungsstufen bei einer Temperatur und für eine Zeit einer Wärmebehandlung aussetzt, um die Zirkoniumlegierung im wesentlichen vollständig zu rekristallisieren und

(3) man das Verbundrohr nach der letzten Verengungsstufe bei einer tieferen Temperatur und für eine Dauer wärmebehandelt, die die im wesentlichen vollständige Rekristallisation der Zirkoniummetalischicht gestattet und darin ein feinkörniges Gefüge erzeugt und die die Spannungen der Zirkoniumlegierung beseitigt, diese aber nicht vollkommen rekristallisieren läßt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Temperatur der Wärmebehandlung nach Stufe (2) im Bereich von etwa 538 - 704 C und die Zeitdauer dieser Wärmebehandlung im Bereich von etwa 1 bis zu etwa 15 Stunden liegt und die Temperatur der Wärmebehandlung nach Stufe (3) im Bereich von etwa 440 bis etwa 510 C liegt und die Dauer der Wärmebehandlung im Bereich von etwa 1 bis zu etwa 4 Stunden liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennze lehnet , daß man zusätzlich die Oberfläche der Zirkoniummetallschicht vor der Wärmebehandlungsstufe (3) im wesentlichen gleichförmig durch Druck deformiert.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichne t, daß das Deformieren durch Hämmern mittels eines Sand- bzw. Schrotstrahles erfolgt.

5. Langgestrecktes Verbundrohr zur Aufnahme von Kernbrennstoff als Brennstoffelement für einen Kernreaktor,

030050/0 604 BAD ORIGINAL

gekennzeichnet durch ein Rohr aus einer Zirkoniumlegierung, bei dem die anderen Bestandteile als Zirkonium in einer Menge von mehr als 5000 ppm vorhanden sind und durch eine Schicht aus Zirkoniummetall, die Verunreinigungen in einer Menge von weniger als-500 ppm enthält, wobei die Zirkoniummetallschicht metallurgisch mit der Innenoberfläche des Rohres aus der Zirkoniumlegierung verbunden ist, die Zirkoniummetallschicht im wesentlichen vollkommen rekristallisiert ist und ein feinkörniges Gefüge bildet und die Zirkoniumlegierung im wesentlichen vollkommen von Spannungen befreit,aber nicht vollkommen rekristallisiert ist.

6. Verbundrohr nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Oberfläche der Schicht aus Zirkoniummetall druckverformt ist.

7. Verbundrohr nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß das Deformieren durch Hämmern mit einem Sand- bzw. einem Schrotstrahl bewirkt ist.

030050/0604