NO783788L - Fremgangsmaate for aa tilveiebringe en barriere med diffusjon av kobber inn i et roer av en paa zirkonium basert legering - Google Patents

Description

Fremgangsmåte for å tilveiebringe en barriere mot diffusjon av kobber inn i et rør av en zirkonium-

basert legering med et innvendig skikt av kobber

Som kapslingsrør for brensel for kjernereaktorer anvendes normalt tynnveggede rør av Zirkaloy. For å øke motstandsdyktig-heten overfor spenningskorrosjon som er blitt igangsatt av fisjonsprodukter, kan slike rør belegges invendig med kobber.

Av nøytronøkonomiske grunner er det nødvendig at belegget er tynt. Et problem ved slike kapslingsrør er at under drift av kjerne-reaktoren diffunderer kobber inn i kapslingsrøret slik at kobberbelegget efter en tid taper sin evne til å beskytte Zirkaloy-røret. En mulig måte å hindre diffusjon av kobber inn i et Zirkaloy-rør på er å forsyne røret med et overtrekk av zirkoniumdioxyd før kobberbelegget påføres. Det er imidlertid en ulempe ved en slik metode at det ikke er mulig å påføre kobberbelegget elektrolytisk. Kobberet må isteden utfelles ved hjelp av kjemiske metoder som krever betraktelig mer tid enn galvaniske metoder.

En annen ulempe er at overtrekket av zirkoniumdioxyd vanskeliggjør påføringen av kobberskiktet ved hjelp av kjemiske metoder på grunn av at det da er nødvendig å anvende aktiverende materialer som det byr på problemer å fjerne skadelige rester av.

Ifølge oppfinnelsen har det vist seg mulig å fremstille rør av på zirkonium baserte legeringer, hvor ingen eller praktisk talt ingen diffusjon av kobber inn i legeringene finner sted fra et innvendig kobberskikt, men hvor det likevel trekkes nytte av de store fordeler som en elektrolytisk påføring av kobberskiktet innebærer. Den foreliggende fremgangsmåte forenkler dessuten en påføring av kobberskikt ved hjelp av kjemiske metoder.

Oppfinnelsen angår således en fremgangsmåte for å tilveiebringe en barriere mot diffusjon av kobber inn i et rør av en zirkoniumbasert legering med et innvendig skikt av kobber, og frem-gangsmåten er særpreget ved at i det minste rørets innervegg anordnes i kontakt med vanndamp, vann, carbondioxyd, carbonmonoxyd eller et annet materiale som er istahd til å oxydere zirkonium, men som ikke er istand til å oxydere kobber,.ved en temperatur av 200-550°C inntil en barriere av zirkoniummonoxyd med en tykkelse av 0,01-lO^um er blitt dannet mellom kobberskiktet og røret.

Kobberskiktet påføres fortrinnsvis elektrolytisk.

Den på zirkonium baserte legering utgjøres fortrinnsvis av en zirkonium/tinnlegering, f.eks. de under handelsnavnene Zirkaloy 2 og Zirkaloy 4 kjente på zirkonium baserte legeringer som inne-holder 1,2-1,7 vekt% Sn, 0,07-0,24 vekt% Fe, 0,05-0,15 vekt% Cr, 0-0,08 vekt% Ni,0,09-0,16 vekt% 0 og resten zirkonium og eventuelt, forekommende forurensninger av vanlig type.

Vann som er anvendbart for behandlingen, skal være så fritt for oxygen at det ikke oxyderer kobber. Et slikt vann kan fås ved koking, hvorved oppløst oxygen drives av. Anvendbart vann kan bl.a. også fremstilles ved at en gass, fortrinnsvis en edelgass, ledes gjennom vannet inntil i det minste hoveddelen av oppløst oxygen er blitt fjernet. Vanndamp som på tilsvarende måte er fri for oxygen og som er egnet for anvendelse ifølge oppfinnelsen, kan med fordel bl.a. fås ved fordampning av vann som er blitt behandlet på den måte som er beskrevet i de to foregående setninger.

Også andre materialer enn vann, vanndamp og carbondioxyd kan anvendes for å tilveiebringe diffusjonsbarrieren, bl.a. andre gassformige og væskeformige, oxygenholdige materialer, som carbonmonoxyd og svoveldioxyd og andre svoveloxyder, liksom faste, oxygenholdige materialer, som oxyder av metaller som ikke er skadelige for kjernereaksjonen, f.eks. NiO, FeO, andre oxyder av nikkel og jern eller oxyder av molybden eller kobber. Når faste materialer anvendes, er det gunstig å pakke disse i røret i pulver-form.

Det har vist seg fordelaktig å tilsette 0-50 ppm hydrogen til det materiale som anvendes for å tilveiebringe barrieren.

Når vanndamp eller vann anvendes, foretrekkes et innhold på 0,01-50 ppm. En slik hydrogentilførsel medfører nemlig en forbedret vedheftning av kobberskiktet til underlaget. En slik forbedret vedheftning kan også tilveiebringes ved at røret efter at det er blitt behandlet for å danne barrieren, utsettes for en varmebehandling ved 300-800°C i vakuum eller i en atmosfære som er inert overfor zirkonium og kobber, f.eks. en argon- eller helium-atomsfære. Det er selvfølgelig mulig å utnytte både tilførsel av

Claims (6)

1. Fremgangsmåte for å tilveiebringe en barriere mot diffusjon av kobber inn i et rør av en zirkoniumbasert legering med et innvendig skikt av kobber, karakterisert ved at i det minste rørets innervegg anordnes i kontakt med vanndamp, vann, carbondioxyd, carbonmonoxyd eller et annet materiale som er istand til å oxydere zirkonium, men som ikke er istand til å oxydere kobber, ved en temperatur av 200-550°C inntil en barriere av zirkoniumoxyd med en tykkelse av 0,01-lO^ um er blitt dannet mellom kobberskiktet og røret.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at kobberskiktet er blitt på-ført elektrolytisk.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at det er blitt påført et kobberskikt med en tykkelse av l-25yum.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1-3, karakterisert ved at det til det oxyderende materiale tilføres ^-50 ppm hydrogen.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1-4, karakterisert ved at røret med den dannede barriere utsettes for en varmebehandling ved 300-800°C i vakuum eller i en atmosfære som er inert overfor zirkonium og kobber.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1-5, karakterisert ved at det som materiale som er istand til å oxydere zirkonium, men som ikke er istand til å oxydere kobber, anvendes vanndamp.