FR2480483A1 - Procede de production d'un lingot composite pour la fabrication de tubes de gainage d'elements combustibles nucleaires - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN PROCEDE DE PRODUCTION D'UN LINGOT COMPOSITE POUR LA FABRICATION D'UN TUBE DE GAINAGE D'ELEMENT COMBUSTIBLE NUCLEAIRE. UN LINGOT CREUX DE ZIRCONIUM EST INSERE DANS UN LINGOT CREUX DE MATERIAU DE GAINAGE, PAR EXEMPLE UN ALLIAGE DE ZIRCONIUM. UN ELEMENT ELASTIQUE, PAR EXEMPLE DU CAOUTCHOUC SILICONE, EST INSERE DANS LE LINGOT CREUX ET UNE PRESSION EST APPLIQUEE A L'ELEMENT ELASTIQUE AXIALEMENT PAR RAPPORT AU LINGOT POUR POUSSER LE LINGOT INTERNE CONTRE LE LINGOT EXTERNE, CE QUI FOURNIT UNE LIAISON METALLURGIQUE ENTRE LA SURFACE INTERNE DU LINGOT EXTERNE ET LA SURFACE EXTERNE DU LINGOT INTERNE. LE LINGOT AINSI OBTENU PEUT ENSUITE ETRE TRAVAILLE POUR OBTENIR DES TUBES DE GAINAGE D'ELEMENT COMBUSTIBLE NUCLEAIRE. LA FIGURE 6 REPRESENTE LE LINGOT APRES FORMATION DE LA LIAISON METALLURGIQUE ENTRE L'ELEMENT EXTERNE 21 ET L'ELEMENT INTERNE 22, ET APRES FORMATION D'UN JOINT 4, PAR SOUDAGE, AUX EXTREMITES DE L'INTERFACE POUR EVITER LA CORROSION DE L'INTERFACE.

Description

Cette invention concerne des éléments combustibles pour réacteurs

nucléaires. et elle concerne plus particulièrement un nouveau procédé de production d'un lingot composite pour tube de gainage d'élément combustible, du type gainage composite comprenant un fourreau en alliage de zirconium eh un revêtement intérieur métallique, formé de zirconium, qui est prévu à la surface interne du fourreau en alliage de zirconiumo Un élément combustible nucléaire pour réacteurs de puissances qui sont maintenant largement utilisés, comprend un matériau combustible nucléaire enfermé dans un gainage ou fourreau tubulaire formé d'un matériau non corrosif, non réactif et bon conducteur de la chaleur. Plusieurs éléments combustibles sent assemblés selon un espacement déterminé sous une forme de réseau pour donner un assemblage combustible Un nombre approprié d'assemblages combustibles sont assemblés dans un conglomérat de type à réaction de fission nucléaire en chaîne ou dans un noyau de réacteur pouvant effectuer une fission nucléaire autoentretenueo Le coeur du réacteur est placé dans une cuve de réacteur dans laquelle circule un agent

de refroidissement.

Le gainage a plusieurs buts. L'un des buts principaux est d'empêcher toute réaction chimique entre le combustible nucléaire et le liquide de refroidissement ou entre le combustible nucléaire et le modérateur. Le second but est d'empêcher les produits radio-actifs de la fission nucléaire, qui sont partiellement à l'état gazeux, de s'échapper du combustible et de pénétrer dans le liquide de refroidissement ou dans le modérateur. Le matériau de gainage généralement utilisé à l'heure actuelle est un acier

inoxydable ou un alliage de zirconium.

Un certain nombre de problèmes se posent quand on utilise un certain type de métal ou d'alliage comme matériau de gainage pour la production d'éléments combustibles nucléaires à utiliser dans un coeur de réacteur, car le matériau de gainage présente des réactions mécaniques ou chimiques dans des conditions particulières. Le zirconium et ses alliages sont d'excellents matériaux de gainage de combustible nucléaire quand ils sont utilisés dans des conditions stationnaires. Ceci est dû au fait que le zirconium et ses alliages ont une faible section efficace d'absorption des neutrons et en ce qu'ils ont, à une température inférieure à environ 400'C, une résistance imécanique élevée, ils sont ductiles, très stables et non réactifs en présence d'eau pure ou de vapeur d'eau, produits généralement utilisés comme agent de refroidissement et modérateur pour un réacteur nucléaire. Par ailleurs, les éléments combustibles se comportent d'une manière telle que, en raison de l'action mutuelle entre le combustible nucléaire, le gainaae et les produits de fission obtenus par suite de la réaction de fission nucléaire, Je gainage devient cassant, avec pour résultat des risques i.j de fêlures. Il a été établi que ce comportement indésirable est dû à des contraintes mécaniques produites localement dans le gainage en raison de la différence de coefficient de

dilatation thermique entre le combustible et le gainage.

Pendant 'le fonctionnement d'un réacteur nucléaire, des produits de fission sont libérés du combustible nucléaire par suite de la réaction de fission et restent sur la sur-face du gainage. En présence de produits particuliers de la fission nucléaire comme l'iode et le cadmium, etc., il se produit des fêlures dues à la corrosion par contrainte en

raison de l'action de contraintes locales.

Pour surmonter ces inconvénients, il a été proposé d'utiliser une barrière métallique entre le combustible et le gainage, comme décrit par exemple dans le-brevet U.S

No 4 200 492 et dans le Brevet britannique N' 1 525 717.

Dans ces propositions antérieures, on pense obtenir le meilleur résultat en utilisant un gainage de type composite comprenant une feuille de zirconium de pureté appropriée fixée par une liaison métal-métal à la surface interne d'un fourreau en alliage de zirconium, en tant que revêtement intérieur métallique. Dans une telle proposition, le revêtement intérieur de zirconium a une épaisseur qui est environ 5 à 30 % de celle du gainage. Par rapport aux alliages de zirconium, le zirconium peut mieux rester à l'état mou pendant l'irradiation par des neutrons, de sorte qu'il réduit les contraintes locales dans l'élément combustible nucléaire et protège le gainage d'un craquage par corrosion sous contrainte. Une caractéristique supplémentaire du zirconium est qu'il ne pose pas de problèmes de capture de neutrons, de transfert de chaleur et de non-compatibilité des matériaux. En dehors du zirconium, on peut également utiliser le nickel, le fer et le cuivre pour donner une

barrière métallique.

Un gainage de type composite ayant la structure

susmentionnée est généralement fabriqué comme décrit ci-

dessous. Comme représenté sur le schéma de la Figure 1, on prépare par fusion de briquettes un lingot de zirconium pour former une barrière métallique et un lingot d'alliage du zirconium pour former un gainage, et on insère un lingot creux de zirconium dans un lingot creux en alliage de zirconium pour obtenir un lingot composite d'un seul tenant, que l'on extrude ensuite à une température élevée comprise entre environ 500 et 7500C par un procédé d'extrusion à chaud classique pour obtenir un tube composite extrudé. Le tube composite extrudé est soumis à une contraction de tube habituelle en utilisant un procédé de laminage à froid. On obtient ainsi un tube composite ayant un gainage de dimensions désirées. Dans le tube de gainage de type composite, il est essentiel que la barrière de zirconium ait les dimensions désirées et qu'une liaison métallurgique satisfaisante soit formée entre le revêtement intérieur de zirconium et le matériau de gainage, sur toute la superficie. A cette fin, il est nécessaire que le lingot creux de zirconium (élément interne) soit intégré sur le plan métallurgique au lingot creux d'alliage de zirconium (élément extérieur) même à l'état de lingot (c'est-à-dire dans l'étape précédant l'extrusion ài chaud) et qu'une telle intégration métallurgique obtenue dans le lingot composite se maintienne pendant les opérations ultérieures d'extrusion et de contraction du tube au cours desquelles le lingot subit une déformation. On a de façon générale utilisé les procédés suivants pour obtenir un tel lingot composite dans lequel les éléments internes et

externes sont intégrés sur le plan métallurgique.

(1) L'élément interne est inséré dans l'élément externe et

tous deux sont liés par liaison par explosion.

(2) Après insertion de l'élément interne dans l'élément externe, le lingot composite est chauffé pour effectuer une liaison par diffusion de façon à obtenir une structure intégrée. Comme un tube de gainage d'élément combustible nécessite une fiabilité de caractéristiques très élevée, les procédés classiques décrits ci-dessus présentent certains inconvénients. Plus particulièrement, le procédé (1) ne peut pas être appliqué à la production d'un tub-e composite de petit

diamètre interne (par exemple inférieur à environ 30 mm).

En outre, dans la liaison par explosion, la liaison entre les éléments externes et internes n"est pas uniforme dans la direction de l'axe du lingot composite et il se produit d'autres problèmes comme l'apparition d'interfaces de liaison en forme de rifles. Le procédé classique (2) nécessite le chauffage des éléments à lier à une température élevée pendant une durée-prolongée (à 7500C pendant huit heures, par exemple). En outre, la nécessité d'appliquer une pression pendant le chauffage ou d'effectuer de façon mécanique une liaison préliminaire de façon à obtenir une diffusion uniforme rend complexes les étapes du procédé et rend difficile le maintenir desconditions de fonctionnement à un niveau approprié. Un inconvénient supplémentaire est que, à moins d'utiliser un vide ou une atmosphère inerte, l'oxydation de

l'interface est inévitable.

Pour réduire les dimensions du lingot composite formé par les procédés précédents en vue d'obtenir un tube de gainage d'élément combustible ayant les dimensions habituelles, il faut travailler le lingot composite dans une atmosphère à température élevée, par travail à chaud comme une extrusion à chaud. Oh provoque ainsi l'oxydation de l'interface pendant que le lingot composite est soumis à une extrusion à chaud ou à un autre traitement, de sorte que la formation d'oxydes à l'interface réduit la résistance de liaison. En général, les éléments interne et externe destinés 24a048 à former un lingot composite sont usinés avant leur assemblage en une structure unitaire, de sorte que des irrégularités de plusieurs microns sont initialement présentes sur leurs surfaces. Ainsi, le problème de la réduction de la résistance de liaison, due à la formation d'oxydes à l'interface, est

inévitable.

La présente invention permet de pallier les pro]3ièmes susmentionnés qee présente la technique antérieureo En conséquence, le but de la présente invention est d'obtenir un procédé de production d'un lingot composite pour un tube de gainage d'élléent ccmbustible qui permette de produire une liaison toQa!ement métallurgique entre un élément interne en zirconium agissant comme barrière métallique et un élément

externe servant de matriau de gainage.

La Figura 1 est un schéma montrant les étapes de prceA-d pour la production d'un tube composite de gainage d'élément combustible selon la technique antérieure La Figure 2 est un diagramme expliquant les conditions dans- lesquelles on applique une pression dans le procédé selon la présente invention La Fiaure 3 est une vue en coupe verticale du lingot interne inséré dans le lingot externe, montrant la maniere dont ils sont assemblés La Figure 4 est une vue en coupe verticale d'un anpareil de mise en oeuvre du procédé selon l'invention La Figure 5 est un modèle montrant en coupe l'interface entre les lingots interne et externe en explication de la présente invention La Figure 6 est une vue en coupe verticale d'un lingot composite dont les extrémités opposées sont hermétiquement fermées par un soudage au faisceau d'électrons; et La Figure 7 est un diagramme montrant la relation entre la charge de dilatation de l'élément interne et la durée et montrant les moments o l'on effectue le serrage

des boulons.

Lorsque l'on lie un lingot interne de zirconium à un lingot externe d'alliage de zirconium par des moyens mécaniques. on adopte les étapes suivantes dans le procédé de la présente invention. Le lingot interne est d'abord inséré dans le lingot externe puis on insère dans le lingot interne un milieu d'application de pression. On applique une charge de compression au milieu deapplication de pression, dans la direction axiale des lingots interne et externe, pour dilater le lingot interne radialement pour mettre le lingot interne en contact sous pression avec le lingot externe, pour obtenir une liaison sous pression entre la surface externe du lingot interne et la surface interne du lingot externe. Dans le procédé selon la présente invention, on utilise comme milieu d'application de pression un élément élastique formé par exemple de caoutchouc. De ce fait, il est possible d'exercer une force uniforme sur le lingot interne, à la fois circonférentiellement et axialement, car le milieu d'application de pression se comporte comme s'il s'agissait d'un fluide. Il est également possible de maîtriser la force exercée sur le lingot interne, de sorte que l'on peut obtenir une liaison mécanique de fiabilité élevée sans provoquer de changement dans l'épaisseur du

lingot interne.

En utilisant le procédé décrit précédemment pour produire un lingot composite pour un tube de gainage d'élément combustible, il est essentiel de prendre en

considération les faits suivants.

La charge appliquée quand on dilate un lingot interne est obtenue par l'équation suivante: W = PAr/................(1) dans laquelle W est la charge de dilatation du tube, P est la pression de dilatation du tube, Ar est la section de l'élément en caoutchouc de dilatation du tube, et tL est l'efficacité de dilatation du tube

(0,85 à 0,9).

La Figure 2 donne les résultats d'essais qui montrent la relation entre la force de liaison mesurée par

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étirage et la pression de dilatation du tube appliquée au lingot interne de zirconium selon l'équation (1). On verra que plus élevée est la pression de dilatation du tube, plus élevée devient la force de la liaison. La force de liaison mesurée par étirage est la charge nécessaire pour séparer l'élément interne du tube composite de son élément externe, par étirage. Lors de la production d'un tube de gainage composite d'élément combustible, il est préférable d'augmenter la force de la liaison car le lingot composite obtenu est soumis à une extrusion à chaud et un travail de

contraction du tube à un taux duécrouissage de plus de 80 %.

Des expériences ont été effectuées pour déterminer la valeur minimale concernant la force de liaison préférable. Les résultats obtenus montrent que la force de liaison est de préférence comprise dans le domaine indiqué par des hachures

sur la Figure 2.

On a trouvé que le rapport de l'épaisseur de l'élément interne de zirconium à l'épaisseur de l'élément externe d'alliaéxe de zirconium, au moment de la dilatation du tube, joue un rôle important en permettant la maîtrise de l'épaisseur du revêtement intérieur de zirconium jusqu'au niveau désiré. Le rapport des épaisseurs est représenté par l'équation suivante: t = Zry + Zr x 100 (%)...... (2) o t est le rapport des épaisseurs, Zr est l'épaisCeur de l'élément interne de zirconium et Zry est l'épaisseur de l'élément extérieur en alliage de

zirconium.

Des essais ont été effectués dans lesquels on effectue la dilatation des tubes internes tout en faisant varier le rapport de l'épaisseur de l'élément interne de zirconium à celle de l'élément externe en alliage de zirconium, et l'on obtient des tubes composites finals d'épaisseurs différentes pour déterminer le rapport des épaisseurs au dernier stade. Les résultats montrent que le rapport des épaisseurs est réduit de 5 à 10 % au dernier stade, par rapport-au rapport d'épaisseur du lingot composite mesuré au moment de la dilatation du lingot. Ceci montrerait que le zirconium est plus facile à travailler que les alliages de zirconium. Ainsi, pour obtenir l'épaisseur désirée pour un revêtement intérieur de zirconium, il serait préférable d'augmenter par avance ce rapport d'épaisseur de 5 à 10 % au

moment de la dilatation du lingot.

En raison des caractéristiques décrites précédemment, le procédé de production d'un tube de gainage d'élément combustible du type à gainage composite, selon l'invention, permet de produire un tube de gainage composite dans lequel les variations de l'épaisseur du revêtement intérieur de zirconium sont plus faibles que dans les procédés classiques et o on peut obtenir une liaison uniforme sur tcute l'interface entre les éléments interne et externe On va maintenant donner un exemple particulier du procédé selon l'invention. On prépare un lingot externe en fondant un alliage classique Zircaloy-2 correspondant à la norme ASTMB353, 6qualité RA-1, par fusion à l'arc. On fond du zirconium pour préparer un matériau pour lingot interne

servant de barrière métallique, par fusion à l'arc.

On forge à chaud deux lingots puis on les usine en lingots creux pour effectuer la dilatation selon l'invention. On polit la surface extérieure du lingot interne creux et la surface interne du lingot externe creux pour obtenir des surfaces lisses ayant une rugosité superficielle moyenne qui n'est pas supérieure à 10 microns, en particulier pas supérieure à 6 microns. Un tel polissage est effectué pour obtenir une épaisseur de la barrière métallique du tube de gainage composite final aussi uniforme que possible. Le Tableau 1 montre les dimensions et les rapports des épaisseurs des lingots creux à dilater en utilisant un milieu élastique d'application de la pression. On prépare les Exemples 1 et 2 et les Exemples 3 et 4 pour obtenir une barrière de zirconium ayant une épaisseur de 75 + 5 microns et 80 + 5 microns respectivement. La longueur du lingot interne est plus grande que celle du lingot externe de 0,5mm

dans les Exemples 1 et 2 et de 3 mm dans les Exemples 3 et 4.

i.ABLEAU i Lingot en Zircaloy-2 Longueur x, extérieur x diametre intérieur (mm) Lincgot er' zirconium Longueur x 0 extérieur 1x:7 intérieur (rm) Rapport des épaisseul-rs (%) 1 121 5 x 79,30 x 32,55. 1220. x 32,24 2, 2 8 19,0 2 121,5 X 79,30 x 32,55 122t0 X 32,27 X 21,27 I 19,0 3 350,0 X 140,55 x 69,55 353,0 x 63,35 l 48 40 23 0 4 350,0 X 140,55 X 69, 60 35330 - 69,35 b 4-3, C40 23,0 CD c >1 CD (! or

Exemple

N La Iicaure 3 représente un lingot composite tel qu'assemblé. La Figure 4 représente un appareil que l'on peut utiliser pour la liaison sous pression des éléments interne et externe du lingot représenté sur la Figure 3 en vue d'obtenir une structure unitaire. Sur la Figure 4, la moitié de gauche représente le lingot composite avant son travail et la moitié droite représente le lingot composite après son travail. Comme indiqué, l'appareil est placé sur une embase reliée à une plaque 14 par des montants 13, par l'intermééiaire des écrous 16, et comporte une matrice 31 portant un lingot composite, un milieu d'application de pression 41 en caoutchouc silicone ayant une dureté de 60 à , inséré dans le lingot composite; plusieurs joints d'étanchéité 51 en caoutchouc d'uréthane d'une dureté de 90 à 95, placés aux extrémités opposées du milieu 41 d'application de pression, une tige 61 d'application de pression destinée à appliquer une-charge de compression axiale au milieu d'application de pression 41, un piston hydraulique 7 rélié à la tige d'application de pression 61 et un élément de pression 8 fixé à une plaque terminale inférieure 11. Lorsque le lingot composite est placé dans la matrice 31, l'élément de pression 8 est poussé contre le lingot interne 2. Pendant que le lingot composite est dans cet état, on actionne le piston hydraulique 7 pour fournir une charge axiale sur le milieu d'application de pression 41 pour le comprimer axialement, en dilatant ainsi le lingot interne et en obtenant une liaison sous pression entre la surface extérieure du lingot interne et la surface interne du lingot externe. L'élément de pression 8 est déplacé axialement par la force de poussée des ressorts 10 montés sur la plaque il par l'intermédiaire des boulons de serrage 12 et des rondelles 9, à une distance correspondant à la quantité de contraction axiale du lingot interne tandis que le serrage des boulons 12 est effectué pour augmenter la force de poussée, pour empêcher l'écoulement plastique du matériau du milieu d'application de pression 41 par le jeu, quand on effectue l'opération de dilatation du lingot. Dans la Figure 8, les moments o l'on effectue le serrage des boulons 12 1 1 sont indiqués. Dans le mode de réalisation représenté, le milieu d'application de pression 41 a une longueur supérieure à celle des éléments du lingot, pour permettre une liaison uniforme du lingot interne au lingot externe d'une extrémité à l'autre axialement. En utilisant l'appareil représenté sur la Figure 4 et décrit ci-dessus, on obtient la liaison sous pression des lingots interne et externe en utilisant une pression

d'environ 3000 bars (3000 kg/cm2) dans les Exemples 1 à 4.

On n'observe pas de déformations inégales si l'on considère

l'épaisseur du lingot interne.

Le Tableau 2 montre les résultats des mesures des dimensions d'un tube composite obtenu comme produit final et l'épaisseur de la couche interne de zirconium. L'épaisseur de la couche de zirconium satisfait les normes sur toute ba longueur. Des essais aux ultrasons et des observations de la coupe du tube composite montrent qu'il se forme une liaison métallurgique parfaite entre la couche interne en zirconium et le tube de gainage en Zircaloy sur toute la longueur et on

ne trouve pas de défauts à l'interface.

TABLEAU 2

En produisant une liaison sous pression entre les lingots interne et externe, on effectue l'opération sous atmosphère d'air. Cependant, pour obtenir une interface exempte de défauts entre les lingots interne et externe, on peut effectuer la liaison des deux lingots sous vide ou sous tmosphtere de gaz inerte, pour chasser essentiellement l'air, L'aiu ft les matières étrangères qui se trouvent dans les Ex. Diamètre Diamètre Epaisseur de la extérieur intérieur barrière de (mm) b _(mm) zirconium (fLm)

1 10,80 0,86 75 + 5

2 10,80 0,86 75 + 5

3 10,80 0,86 80 + 5

4 10,80 0,86 80 + 5

_ _ _ _ _ -J _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

jeux minuscules dans l'interface entre les lingots ou pour

les remplacer par un gaz inerte.

La Figure 5 est une représentation de la manière selon laquelle l'élément interne 22 en zirconium est lié à l'élément externe 21 en alliage de zirconium, à une interface 20. Les surfaces des deux lingots 21 et 22 ont une rugosité de surface de l'ordre de quelques microns même si elles ont été travaillées au tour et par polissage d'une manière habituelle. Quand un tube composite est obtenu par liaison des surfaces ayant cet état, la résistance de liaison de l'interface 20 dépend de la superficie de contact. Pour augmenter la résistance de la liaison à l'interface 20, on soude et on ferme hermétiquement l'interface à ses extrémités opposées pour éviter une oxydation qui pourrait se produire au moment du travail. La Figure 6 est une vue en coupe d'un lingot composite o le numéro 4 désigne un joint obtenu par

soudage aux extrémités opposées de l'interface 20.

Le Tableau 3 donne les dimensions de lingots composites comprenant chacun un revêtement interne en zirconium et un gainage en Zircaloy, liés ensemble dans une

structure unitaire selon le procédé de l'invention.

Dans les échantillons 1 à 4 des lingots composites, les extrémités opposées de l'interface sont fermées hermétiquement par soudure-au faisceau d'électrons. Le Tableau 4 donne les détails des conditions dans lesquelles on effectue le soudage. Pour chasser l'air, l'eau et les matières étrangères d'entre les surfaces du lingot, on laisse les lingots composites reposer sous un vide d'environ 10 5

millibars pendant deux heures avant d'effectuer le soudage.

Par ce traitement, les lingots composites obtenus ont une interface saine exempte d'air, d'eau ou d'autres éléments

indésirables et on les ferme aux deux extrémités par soudage.

En utilisant de tels lingots composites sains, on peut obtenir

des tubes de gainage composites sains.

Les échantillons 5 à 8 sont fermés hermétiquement par soudage au tungstène sous gaz inerte. Le Tableau 5

montre les conditions dans lesquelles on effectue la soudure.

Le gaz inerte est l'hélium. En utilisant de tels lingots conlpo-

sites sains, on peut obtenir des tubes Oe gainage composites sains.

TABLEAU 3

Echantil- Diamètre extrrieur airitre exéieurt du ! Diamitre inté- i Longueur du lon N0 du lingot externe lingot interne en rieur du lingot I lingot (mm) en Zircaloy (mm) Zirconium. (mm) interne (mm) 1 79,35 34,57 21,24 j 1224,4

2 79,35 34,56 21,26 124,4

3 140,62 69,55 48,63 350,5

4 140,61 69,60 48,59 350,0

79,30 34,56 21,27 124,4

6 79,30 34,56 2.,2A 124,5

7 140,63 69,60 48,60 350,0

8 140,60 69,58 48,96 350,5

C') cI.m CUD

240O483

TABLEAU 4

| ______-- Soudage Soudage normal Sondage -- | superficiel Tension d'accélération 150 kV 150 kV Intensité du faisceau 3,76 A 2,0 A Intensité du filament 1,6 A 1,6 A Vitesse de soudage 1,0 m/mn 1,0 m/mn

Vide 6,6 x 10-6 mil- 6,6 x 10-5 mil-

libars libars IProfondeur de pénétration 2,2 mm t-_

TABLEAU 5

On voit très nettement d'après les exemples ci-

dessus que l'invention permet d'obtenir les buts suivants: (1) On peut maîtriser de façon précise l'épaisseur de la barrière métallique, en raison de la facilité avec laquelle on effectue l'ajustnement dimensionnel des lingots composites. (2) Le procédé peut être appliqué facilement même à des cas o les lingots composites ont un faible diamètre interne. (3) Le procédé peut être mis en oeuvre en un temps plus court et avec une plus grande facilité de maîtrise des conditions de fonctionnement que les procédés de la

technique antérieure.

Conditions Intensité' de soudage 260 A Tension de l'arc 15 V Vitesse de soudage 300 mm/mn Profondeur de pénétration 3,0 mm Gaz inerte Hélium

248O483

r

Claims (11)

REVENDICATIONS

1. Procédé de production d'un lingot composite pour un tube de gainage d'élément combustible nucléaire, caractérisé en ce que: on prépare un lingot externe creux d'un matériau de gainage d'élément combustible nucléaire et un lingot interne creux d'un diamètre extérieur inférieur au diamètre intérieur du lingot externe creux; on insère le lingot-interne creux dans le lingot externe creux; - on insère dans le lingot interne creux un élément élastique plus long que le lingot interne; et on applique une pression à l'élément élastique dans la direction axiale des lingots pour pousser le lingot interne contre le lingot externe de façon à former une liaison sous pression entre la surface interne du lingot externe et la surface extérieure du lingot interne tout en empêchant l'élément élastique de s'échapper, ce qui pourrait sinon être provoqué par un changement de la longueur axiale

du lingot interne.

2. Procédé de production d'un lingot composite pour un tube de gainage d'élément combustible nucléaire, caractérisé en ce que: op prépare un lingot externe creux d'un matériau de gainage d'élément combustible nucléaire et un lingot interne creux, ledit lingot interne creux ayant un diamètre extérieur plus petit que le diamètre intérieur dudit lingot externe creux et ayant une longueur légèrement supérieure à celle du lingot externe creux on insère le lingot interne creux dans le lingot externe creux on insère dans le lingot interne creux un élément'élastique plus long que le lingot interne creux; et on applique une pression sur l'élément élastique dans la direction axiale des lingots pour pousser le lingot interne contre le linciot extérieur de façon à former une 1.iaison sous pression entre la surface interne du lingot ex'tcernE et la surface externe du lingot interne tout en empêchant l'élément élastique de s'échapper, ce qui pourrait sinon être provoqué par un changement de la longueur axiale

du lingot interne.

3. Procédé selon l'une ou l'autre des

revendications l et 2, caractérisé en ce qui ledit lingot

interne creux est formé de zirconium.

4. Procédé selon l'une ou l'autre des

revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ledit lingot

externe creux est formé d'un alliage de zirconium.

5. Procédé selon l'une ou l'autre des

revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ledit élément

élastique est en caoutchouc silicone.

6. Procédé selon l'une ou l'autre des

revendications l et 2, caractérisé en ce que le rapport de

l'épaisseur du lingot interne creux à l'épaisseur du lingot externe creux est supérieur de 5 à 10 % au rapport correspondant de l'épaisseur de l'élément interne à l'épaisseur de l'élément externe d'un tube de gainage de type

composite obtenu comme produit final.

7. Procédé selon l'une ou l'autre des

revendications 1 et 2, caractérisé en ce que-la pression

appliquée à l'élément élastique est supérieure à environ

2600 bars.

8. Procédé selon l'une ou l'autre des

revendications i et 2, caractérisé en ce qu'on presse le

lingot interne contre le lingot externe, sous vide ou sous

une atmosphère inerte.

9. Procédé de production d'un lingot composite pour tube de gainage d'élément combustible nucléaire, caractérisé en ce que: on prépare un lingot externe creux d'un matériau de gainage d'élément combustible nucléaire et un lingot interne creux ayant une longueur légèrement plus grande que la longueur du lingot externe creux et ayant un diamètre extérieur plus petit que lé diamètre intérieur du lingot extérieur creux; on insère le lingot interne creux dans le lingot externe creux; on insae dans le lingot interne creux un élément élastique plus long que le linqot interne creux on applique une pression à l'élement élastique dans la direction axiale des lingots pour pousser le lingot interne contre le lingot externe de façon a former une liaison sous pression entre la surface interne du lingoC externe et la surface externe du lingot interne tout en em-ochant 1.éléêlment élastique de s'échapper, ce qui pourrait sinon être provoqué par une modification de la longueur axiale du lingot interne; et on lie sur le plan métallurgique les deux extrémités de l'interface entre les éléments interne et

externe -diu lingot compositee pour obtenir un joint.

10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite liaison métallurgique est effectuée par un soudage au faisceau d'électrons appliqué sur les deux

extréî'-ïés de l'interface entre les deux lingots, sous vide.

11. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que laditE liaison métallurgique est effectuée par soudage au tungstène sous atmosphère inerte, aux deux

extrémités de l'interface entre les deux lingots.