SE422380B - Nuclear reactor fuel rod - Google Patents

Nuclear reactor fuel rod

Info

Publication number
SE422380B
SE422380B SE8004946A SE8004946A SE422380B SE 422380 B SE422380 B SE 422380B SE 8004946 A SE8004946 A SE 8004946A SE 8004946 A SE8004946 A SE 8004946A SE 422380 B SE422380 B SE 422380B
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
weight
zirconium
tube
layer
less
Prior art date
Application number
SE8004946A
Other languages
Swedish (sv)
Other versions
SE8004946L (en
Inventor
G Vesterlund
Original Assignee
Asea Atom Ab
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Asea Atom Ab filed Critical Asea Atom Ab
Priority to SE8004946A priority Critical patent/SE422380B/en
Priority to DE19813124935 priority patent/DE3124935A1/en
Priority to JP56102334A priority patent/JPS5744886A/en
Publication of SE8004946L publication Critical patent/SE8004946L/en
Publication of SE422380B publication Critical patent/SE422380B/en

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
    • G21C3/02—Fuel elements
    • G21C3/04—Constructional details
    • G21C3/16—Details of the construction within the casing
    • G21C3/20—Details of the construction within the casing with coating on fuel or on inside of casing; with non-active interlayer between casing and active material with multiple casings or multiple active layers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
  • Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)

Description

50 55 =na8904946i3W, 2 eller mindre, för 'bor 0,4 ppm eller mindre, för kadmium 0,4 ppm eller min- dre, för kol 270 ppm eller mindre, för krom 200 ppm eller mindre, för ko- bolt 20 ppm eller mindre, för koppar 50 ppm eller mindre, för hafnium 100 ppm eller mindre, för väte 25 ppm eller mindre, för järn 1 500 ppm eller mindre, för magnesium 20 ppm eller mindre, för mangan 50 ppm eller mindre, för bolybden 50 ppm eller mindre, för nickel 70 ppm eller mindre, för niob 100 ppm eller mindre, för kväve 80 ppm eller mindre, för kisel 120 ppm eller mindre, för tenn 50 ppm eller mindre, för volfram 100 ppm eller mindre, för titan 50 ppm eller mindre samt för uran 3,5 ppm eller mindre. 55 = na8904946i3W, 2 or less, for boron 0.4 ppm or less, for cadmium 0.4 ppm or less, for carbon 270 ppm or less, for chromium 200 ppm or less, for carbon 20 ppm or less, for copper 50 ppm or less, for hafnium 100 ppm or less, for hydrogen 25 ppm or less, for iron 1,500 ppm or less, for magnesium 20 ppm or less, for manganese 50 ppm or less, for bolybdenum 50 ppm or less, for nickel 70 ppm or less, for niobium 100 ppm or less, for nitrogen 80 ppm or less, for silicon 120 ppm or less, for tin 50 ppm or less, for tungsten 100 ppm or less, for titanium 50 ppm or less less and for uranium 3.5 ppm or less.

Den föreliggande uppfinningen gör det möjligt att markant förbättra bränsle- rörets resistens mot spänningskorrosion. Enligt uppfinningen uppnås detta genom att zirkoniumet på. kapselrörets insida. bringas att innehålla 0,1-3 viktprocent molybden och/eller 0,034 viktprocent kol, och/eller 0,034 vikt- procent fosfor och/eller 0,034 viktprocent kisel. Zirkoniumet kan dessutom innehålla i föregående stycke angivna andra i kommersiell zirkoniumsvamp av reaktorkvalitet ingående föroreningar i där angivna. halter.The present invention makes it possible to markedly improve the resistance of the fuel pipe to stress corrosion. According to the invention this is achieved by turning the zirconium on. the inside of the canister tube. are made to contain 0.1-3% by weight of molybdenum and / or 0.034% by weight of carbon, and / or 0.034% by weight of phosphorus and / or 0.034% by weight of silicon. The zirconium may additionally contain other impurities contained in the preceding paragraph in commercial zirconium fungi of reactor grade contained therein. halter.

En tänkbar förklaring till den uppnådda förbättringen är följande. Vid till- verlcning av ett kapselrör med invändigt zirkoniumskikt, vilket kan ske genom strängsprutning, utsättas materialen för högre temperaturer. Detta medför att en korntillväxt äger rum i zirkoniumet, som är snabb i fallet med det kända zirkomiumskiktet, där legeringsämnena är lösta. Vid 'tillsatser av molybden, kol, fosfor eller kisel i ovan angivna halter sker en urskilj- ning av stabila föreningar, såsom intermetalliska. föreningar, karbider, fosfider och silicider, i form av fria partiklar i zirkoniummatrisen.A possible explanation for the improvement achieved is the following. When manufacturing a canister tube with an inner zirconium layer, which can be done by extrusion, the materials are exposed to higher temperatures. This means that a grain growth takes place in the zirconium, which is fast in the case of the known zirconium layer, where the alloying elements are dissolved. In the case of additions of molybdenum, carbon, phosphorus or silicon in the above-mentioned levels, a distinction is made between stable compounds, such as intermetallics. compounds, carbides, phosphides and silicides, in the form of free particles in the zirconium matrix.

Denna urskiljning förhindrar komtillväacten, så; att en struktxir med korn erhålles i zirkoniumet än i det kända fallet. Den annorlunda, fin- kornigare strukturen är ansvarig för den ökade resistensen mot spännings- korrosion. I Tjockleken hos zirkoniumskiktet uppgår enligt uppfinningen till 0,005-0,8 mm och företrädesvis till 0,05-0,1 mm.This discernment prevents the comet, so; that a structure with grains is obtained in the zirconium than in the known case. The different, finer-grained structure is responsible for the increased resistance to stress corrosion. According to the invention, the thickness of the zirconium layer is 0.005-0.8 mm and preferably 0.05-0.1 mm.

Den zirkoniumbaserade legeringen, på vars insida zirkoniumskiktet är anord- nat, utgöres' företrädesvis av en zirkonium-tenn-legering, t ex de under han- delsnamnen Zircaloy 2 och Zircaloy 4 kända zirkoniumbaserade legeringarna, vilkas innehåll av legeringsämnen ligger inom gränserna 1,2-1,7 viktprocent för tenn, 0,0?-0, 24 viktprocent för järn, 0,05-O,15 viktprocent för krom, 0-0,08 viktprocent för nickel, 0,10-0,15 viktprocent för syre, rest zirkoniumThe zirconium-based alloy, on the inside of which the zirconium layer is arranged, is preferably a zirconium-tin alloy, for example the zirconium-based alloys known under the trade names Zircaloy 2 and Zircaloy 4, whose content of alloying elements is within the limits of 1,2 -1.7% by weight for tin, 0.0? -0.24% by weight for iron, 0.05 -0, 15% by weight for chromium, 0-0.08% by weight for nickel, 0.10-0.15% by weight for oxygen , residual zirconium

Claims (1)

1. 0 15 soo494s¿s och eventuellt förekommande föroreningar av vanligt slag. Kärnbränslet ut- göres företrädesvis av urandioxid. Uppfinningen skall förklaras närmare genom beskrivning av utföringsexempel under hänvisning till bifogade ritning som visar ett tvärsnitt av en bräns- lestav enligt den föreliggande uppfinningen för en lättvattenreaktor. 2 viktdelar molybden blandas med 98 viktdelar kommersiell zirkoniumsvamp av reaktorkvalitet med i beskrivningen tidigare angiven sammansättning. Ett rör med en väggtjocklek av 1,25 mm och en ytterdiameter av 44 mm tillverkas av blandningen under det att den smältes. Röret anordnas i ett rör av Zircalcy 2 med en väggtjoeklek av 10 mm, och en inner-diameter av 45 mm. De båda rören svetsas ihop vid rörens båda ändytor. Det så erhållna sam- mansatta röret strängpreßsas 'vid en temperatur av omkring 60000. Den strängpressade produkten kallvalsas därefter i flera steg med mellanlig- gande rekristallisationsglödgningar, varvid en i figuren visad rörformad slutprodukt erhålles, 'bestående av ett skikt 1 av Zircaloy 2 med en tjock- lek av 0,75 mm och en innerdiameter av 10,65 m och av ett skikt 2 av zirko- nium med inlegerad molybden med en tjocklek av 0,07 mm. I figuren är även kärnbränslet inritat vilket består av cirkulärcylindriska kutsar 3 av urandioxid staplade på varandra i kapselrörets axelriktning. I stället för molybden kan i det beskrivna exemplet bland annat användas 0,4 viktprocent kol eller 0,8 viktprocent fosfor eller 0,8 viktprocent kisel. Man kan också. använda två eller flera av de fyra komponenterna tillsammans i de exemplifierade halterna. PATENTIQLV Bränslestav för kärnreaktor omfattande ett kapselrör (1) av zirkonium- baserad legering på vars invändiga yta ett skikt (2) av zirkonium är an- ordnat ooh som innehåller ett kärnbränsle (3), k ä. n n e t e c k n a t därav, att zirkoniumekiktet innehåller 0,1-3 viktproccnt mclybden och/eller 0,034 viktprocent kol, och/eller 0,03-1 viktprocent fosfor och/eller 0,054! viktprooent kisel och att sammanlagda halten av övriga i zirkoni- umet ingående ämnen är mindre än 0,5 viktprocent.1. 0 15 soo494s¿s and any contaminants of a common nature. The nuclear fuel is preferably uranium dioxide. The invention will be explained in more detail by describing exemplary embodiments with reference to the accompanying drawing which shows a cross section of a fuel rod according to the present invention for a light water reactor. 2 parts by weight of molybdenum are mixed with 98 parts by weight of commercial grade zirconium sponge with a composition previously stated in the description. A tube with a wall thickness of 1.25 mm and an outer diameter of 44 mm is made from the mixture while it is melting. The tube is arranged in a tube of Zircalcy 2 with a wall thickness of 10 mm, and an inner diameter of 45 mm. The two pipes are welded together at both end surfaces of the pipes. The composite tube thus obtained is extruded at a temperature of about 60,000. The extruded product is then cold rolled in several steps with intermediate recrystallization annealing, whereby a tubular end product shown in the figure is obtained, consisting of a layer 1 of Zircaloy 2 with a thickness of 0.75 mm and an inner diameter of 10.65 m and of a layer 2 of zirconia with alloyed molybdenum with a thickness of 0.07 mm. The figure also shows the nuclear fuel, which consists of circular-cylindrical pellets 3 of uranium dioxide stacked on top of each other in the axis direction of the canister tube. Instead of molybdenum, in the example described, 0.4% by weight of carbon or 0.8% by weight of phosphorus or 0.8% by weight of silicon can be used. One may also. use two or more of the four components together in the exemplified levels. PATENTIQLV Fuel rod for nuclear reactor comprising a canister tube (1) of zirconium-based alloy on the inner surface of which a layer (2) of zirconium is arranged ooh which contains a nuclear fuel (3), characterized in that the zirconium layer contains 0, 1-3% by weight of mclybdenum and / or 0.034% by weight of carbon, and / or 0.03-1% by weight of phosphorus and / or 0.054! weight percent silicon and that the total content of other substances in the zirconia is less than 0.5 weight percent.
SE8004946A 1980-07-04 1980-07-04 Nuclear reactor fuel rod SE422380B (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE8004946A SE422380B (en) 1980-07-04 1980-07-04 Nuclear reactor fuel rod
DE19813124935 DE3124935A1 (en) 1980-07-04 1981-06-25 Fuel rod for a nuclear reactor
JP56102334A JPS5744886A (en) 1980-07-04 1981-07-02 Nuclear fuel rod

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE8004946A SE422380B (en) 1980-07-04 1980-07-04 Nuclear reactor fuel rod

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SE8004946L SE8004946L (en) 1982-01-05
SE422380B true SE422380B (en) 1982-03-01

Family

ID=20341372

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE8004946A SE422380B (en) 1980-07-04 1980-07-04 Nuclear reactor fuel rod

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JPS5744886A (en)
DE (1) DE3124935A1 (en)
SE (1) SE422380B (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8320515B2 (en) 2006-08-24 2012-11-27 Westinghouse Electric Sweden Ab Water reactor fuel cladding tube

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES8702033A1 (en) * 1982-05-03 1986-12-01 Gen Electric Buried zirconium layer
JPS5958389A (en) * 1982-09-29 1984-04-04 日本核燃料開発株式会社 Nuclear fuel element
SE436078B (en) * 1983-03-30 1984-11-05 Asea Atom Ab NUCLEAR REFUEL FUEL NUCLEAR REFUEL
US20100040189A1 (en) * 2006-10-16 2010-02-18 Commissariat A L'energie Atomique Erbium-containing zirconium alloy, methods for preparing and shaping the same, and structural component containing said alloy.

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8320515B2 (en) 2006-08-24 2012-11-27 Westinghouse Electric Sweden Ab Water reactor fuel cladding tube

Also Published As

Publication number Publication date
DE3124935A1 (en) 1982-06-16
SE8004946L (en) 1982-01-05
JPS5744886A (en) 1982-03-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SE436078B (en) NUCLEAR REFUEL FUEL NUCLEAR REFUEL
JP3215112B2 (en) Reactor fuel rod with two-layer cladding
US4775508A (en) Zirconium alloy fuel cladding resistant to PCI crack propagation
US4717534A (en) Nuclear fuel cladding containing a burnable absorber
EP0225226B1 (en) Aluminum alloy with superior thermal neutron absorptivity
JP2001066390A (en) Cladding for nuclear reactor with improved crack resistance and corrosion resistance
US2882146A (en) High temperature niobium base alloy
SE422380B (en) Nuclear reactor fuel rod
US2838396A (en) Metal production
JPH0658414B2 (en) Fuel element and manufacturing method thereof
DE69216536T2 (en) Zirconium alloys for nuclear reactor components
EP0195155B1 (en) Water reactor fuel cladding tubes
JP4982654B2 (en) Zirconium alloy with improved corrosion resistance and method for producing zirconium alloy with improved corrosion resistance
Savchenko The issue of novel trends in fuel alloying to reduce interaction
Stahl Fuels for research and test reactors, status review: July 1982
SE441791B (en) Nuclear reactor fuel rod
US4933136A (en) Water reactor fuel cladding
CA1168769A (en) Fuel rod for a nuclear reactor
EP0388973A1 (en) Silver alloy foil for interconnector of solar cell
JPH01168833A (en) Boron-containing titanium alloy
SE436079B (en) Fuel rod for nuclear reactor
SE525455C2 (en) Process, use and device for nuclear fuel enclosure pipes as well as fuel cartridge for a nuclear boiler water reactor
EP1149180B1 (en) Zirconium based alloy and component in a nuclear energy plant
JP2526744B2 (en) Hafnium-containing alloy
JPS6314833A (en) Ti-base alloy excellent in neutron-absorption capacity

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed

Ref document number: 8004946-3

Effective date: 19930204

Format of ref document f/p: F