SE422474B - Sett att i ett ror av en zirkoniumbaserad legering med invendigt, elektrolytiskt anbragt skikt av koppar astadkomma en barrier mot indiffusion av koppar i den zirkoniumbaserade legeringen - Google Patents

Description

7802976-6 2 baserade legeringsn, kännetecknat därav, att åtminstone rörets irmervägg anord- nas i kontakt med vattenånga, vatten, koldioxid eller annat ämne med förmåga att oxidere zirkonium men uten förmåga att oxidera. koppar, vid en temperatur av 2oo°c - 55o°c tina barriers., som åtminstone tm nuvuasarlig del testar zirkoniumdioíidfutbildate mellan kopparskiktet och röret av zirkoniumbaserad lsgering._____ ____, Den zirkoniwbaserade legeringen utgöres företrädesvis av en zirkonixzm-tenn- legering, t ex de under handelsnamnen "Zirkaloy 2" och "Zirkaloy 4" kända zirko- niumbsserade legeringarna, vilka. innehåller 1,2-1,7 viktsprocent Sn. 0,07-0,24 viktsprocent Fe, 0,05-0,15 viktsprooent Cr, O-0,08 viktsprooent Ni, 0,09-0,16 viktsprocent 0, rest zirkonim och eventuellt förekommande föroreningar av van- ligt slag.

Vatten som är användbart för behandlingen skall vara så fritt från syre att det inte oxiderar koppar. Sådant vatten kan åstadkommas genom kokning, varvid löst syre drives av. Användbart vatten kan bl a även framställas genom att en gas, företrädesvis en ädelges, ledesgenom vattnet, till dess åtminstone huvuddelen av löst syre avlägsnsts. Vattenånga, som på motsvarande sätt är fritt från syre och lämpligt att användas enligt uppfinningen, kan med fördel bl a åstadkommas genom förângning av vatten, som behandlats på i de två. föregående meningarna 'beslmivet sätt. V Även andra ämnen än vatten, vattenånga och koldioxid kan användas för att åstad- komma diffusionsbarriären, ble. andra gasformiga och vätskeformiga, syrehaltiga ämnen, liksom i princip fasta; syrehaltiga änmen såsom oxider av metaller som ej är skadliga ur nukleär synpunkt, t ex N10, MoO och FeO. Vid användning av fasta ämnen packas dessa lämpligen i pulverform i röret.

Det har visat sig fördelaktigt att försätta det ämne som åstadkommer barriären med 0-50 ppm väte. En sådan vätetillförsel medför nämligen en förbättrad vid- häftning av koppsrekiktet till dess underlag. Eb: förbättrad vidhäftning, antingen nämnd vätetillförsel gjorts eller ej, kan också. åstadkommas genom att röret efter behandlingen för bildning av barriär-en underkastas en värmebehandling vid 300°C - 800°c i vakuum eller i en för zirkoniun: och koppar inert atmosfär, t ex argen- eller heliwnatmosfär.

Kopparskilctet, som skall vara duktilt för att motstå. mekaniska påfrestningar, har lämpligen en tjocklek sv 1-25/um.

Behandlingen av röret med ämnet som åstadkommer barriärer: utföres under så mg ua via 2oo°c - 55o°c att en effektiv barriär mot maifnmion av koppar i den zirkoniumbseersde legeringen erhålles. Den bildade barriären har formen av ett omedelbart innanför kopparskiktet beläget skikt, ooh 'består av ett oxid- skikt, som åtminstone till huvudsaklig del består av zirkoniumdioxid och har en tjocklek av 0,01-10/um, företrädesvis av 0,1-10/um. 50 55 7802976-6 Uppfinningen skall förklaras närmare genom beskrivning av utföringsexempel under hänvisning till bifogade ritning.

Ett rör av Zirkaloy 2 för inkapsling av bränsle till en lättvattenreakter akti- veras med en vatteniësning nmenailanae o,2 moi/i ammoniunriuoi-ia och 0,13 moi/i fluorvätesyra. Röret förses sedan med en invändig beläggning av koppar. Därvid kan röret vara anslutet till den negativa. polen på en likströmskälla, medan en i röret centralt anordnad anod av t ex koppar då. är ansluten till likströms- källans positiva pol. Elektrolyt, som kan bestå av en svavelsur kopparsulfat- lösning med ett pH-värde av 0,5, tillföras utrymmet mellan rör och anod, even- tuellt under det att röret och anoden röres relativt varandra. Elektrolysen kan ske under användning av en strömtäthet av ungefär 0,3 A/cma. Flera på så. sätt behandlade rör, i vilka kopparskiktet har en tjocklek av 5 /um, behandlas i auto- klaven enligt figuren.

Autoklaven 1 har ett lock 2. Den kan vara. försedd med en i manteln anordnad upp- värmningeanordning, t ex värmespiraler eller uppvärmas med t ex varmluft på ut- sidan. Autoklaven är upptill utrustad med ett 'Jr 5 innehållande en öppnings- och stängning-aber ventil 4 och nedtill med ett annat rör 5 innehållande en öpp- ning-s- och stängningsbar ventil 6. Innan rören placeras i autoklaven fylles den med vatten till den med streckad linje visade nivån 7, samt kokas vattnet vid atmosfärstxyck under omkring en halv timma under det att ventilen 4 hållas öppen.

Under denna behandling avgasas vattnet och avgående gaser, bl a syre, lämnar autoklaven via röret 5. Därefter tages locket av samt placeras de med invändig kopparbeläggriing försedda rören 8, anordnade i en ställning 9 i autoklaven samt läggas locket åter på.. Ställningen är av sådant slag, att rörens inre är i öppen förbindelse med omgivningen. Efter ytterligare kokning, så att i samband med rörens införande medförd luft avlägsnats, stängas ventilen 4 samt öppnas ventilen 6 och tryckas huvuddelen av vattnet ut genom ledningen 5 till den med heldragen linje visade nivån 1o. tai-efter stängas ventiien 6. vaègae iiifam via :ai-ei 5 så att halten vätgas i gasfasen blir 25 ppm. Autoklaven uppvärmes sedan så att rören omges med överhettad ånga av 425°C med ett tryck av 1-5 bar. Efter 5 tim- mars behandling vid denna. temperatur uppnås en tjocklek av omln-izig 0,5 /um hos barriärskiktet och efter 24 timmars behandling en tjocklek av omkring 1/um. Där- efter värmebehandlas rören vid 550°C i 3 timmar i argonatmosfär i en separat ugn.

Hos på. detta sätt tillverkade rör är kopparskiktet intakt efter 5 timmars be- nanaiing i versus vid 65o°c, medan koppel-skinnet i ett rai- som inte bemanna enligt den föreliggande uppfinningen efter nämnda vännebehaxidling 1 vakuuin helt diffunâerat in i röret.

Claims (6)

' 7802976-6* 10 15 4 Enligt ett annat utföringsexempel behandlas ovan beskrivna, med invändiga kopperskikt försedda rör av Zirkeloy 2 med niokeloxíd för âstadkomnazuie av barriärskiktet; Varje rör fyllas därvid först med am-gšon och säregn- i en argonbehdllare med nickeloridpnlver, samt tillslutes i båda. ändar. Kören förvaras sedan i en ugn med en temperatur av 400%. Efter 2 dygns förvaring i ugnen uppnås en- tjocklek av omiming 1/um hes bangarskiktet, Efter avslutadtehandling -i ugoenevlägsnae nickeloxidpwilvret. Hos på, detta. sätt tillverkade rör är kopparekiktet intakt efter 5 timmarsbo- namanmg 1 vaxmmue 65o°c. ' Enligt ytterligare en utföringsfom av uppfinningen behandlas ovan be- skrivna. med invändiga koppar-skikt försedda rör av Zirkalop: 2 med vatten för âstadkomande av barriârskiktet. Behandlingen kan ske i den i figuren visade-utmaningen ooh avgasningen av» vattnet kan ske genom att vattnet kokas. Vid behandling av rören med* vatten av 550°C och 117,8 HPs under 360 timar bildas ett 'buriärskiktrmed en tjocklek av 1/um. Kopperskiktet är :mf-m .rm- 5 timmars -bemmeilmgemv mans 1 mmm via 65o°c. PÅTENIKRLV -

1. Sätt ett i ett' rör ev en zirkonizmbaserad legering, vilket invändigt är försett med ett pšelektrolytiskväg 'anbringat skikt av koppar, åstad- komma en bem-riär mot indiffïeion-*av- koppar i den zirkoniumbeserade lege- ringen, k ä. n n e t e o k n e. t därav, att åtminstone röret: innervägg anordnas i kontakt med vattenånga., vatten, koldioxid eller annat ämne med förmåga. att oxidere zirkonium men- utan förmåga att oxidera koppar, vid en temperatur mv zoo °c - 550» °c uns bam-mmm, sem åtminstone m1 zfmvua-L saklig del består av zirkonixmdioxid, utbildats mellan kopparekiktet och röret av zirkoniumbaeered lager-ing-

2. Sätt enligt patentkrav 1, k ä. n n e t e o k n a t därav, att koppar-_ skiktet har en tjocklek- av 1-25 /unn

3. 5. Sätt enligt patentkravd eller 2, k ä. n n e t e c k n a t därav, att barriären har enftjocklek ev 0,01-10/um.

4. Sätt enligt patentkraven 1-3, k ä n n e t e o k n a. t därav, att ämnet för-sätten med väte.. 7802976-6

5. Sätt enligt något av patentkraven 1-4, k ä. n n e t e c k n a t därav, att röret med bilåad barriär underkaatas en vämebehandling vid 300 OC - - 800 °C i vakuum eller i en för zirkonium och koppar inert atmosfär.

6. Sätt enligt något av patentkraven 1-5, k ä n n e t e c k n a t därav, att ämnet med förmåga. att oxidera. zirkonium men utan förmåga att oxidera koppar utgöres av vattenånga. ANFURDA PUBLIKATIONER: