SE436078B - Brenslestav for kernreaktor brenslestav for kernreaktor - Google Patents

Description

10 8301-770-7 ppm av syre. Halter av andra föroreningar ligger inom de normala gränserna för resp ämnen i kommersiell zirkoniumsvamp av reaktorkvalitet, vilket inne- bär för aluminium 75 ppm eller mindre, för bor 0,U ppm eller mindre, för kadmium O,U ppm eller mindre, för kol 270 ppm eller mindre, för krom 200 ppm eller mindre, för kobolt 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 molybden 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 såmt för uran 3,5 ppm eller mindre.

Enligt den svenska patentansökningen 7511581-6 användes 1 det invändiga skiktet zirkonium med en föroreningshalt av mindre än 1 000 ppm, företrä- desvis mindre än 500 ppm. Av föroreningarna hålles syrehalten på en nivå understigande cirka 200 ppm.

Genom det svenska patentet 800H9ü6-2 är det känt att i det invändiga skik- tet använda zirkonium innehållande 0,1-3 viktprocent molybden och/eller 0,03-1 viktprocent kol och/eller 0,03-1 viktprocent fosfor och/eller 0,03-1 viktprocent kisel. Zirkoniumet kan därvid dessutom innehålla ovan angivna andra föroreningar, ingående i kommersiell zirkoniumsvamp av reaktorkvali- tet. Tillsatserna av molybden, kol, fosfor eller kisel antages i nämnda patent ge en utskiljning av stabila faser, såsom intermetalliska föreningar, karhider, fosfider och silicider, i form av fria partiklar i zirkoniummatri- sen. Denna utskiljning skulle förhindra en korntillväxt i samband med rörets tillverkning, så att en struktur med mindre korn erhålles i zirkoniumet än om tillsatserna inte göres. Den annorlunda finkornigare strukturen skulle vara ansvarig för den ökade resistensen mot spänningskorrosion.

För att uppnå en god resistens mot spänningskorrosion har man således tidi- gare utgått antingen från att halter av andra ämnen i zirkonium skall hållas på en mycket låg nivå eller från att sådana tillsatser av andra ämnen skall görasatt en utskiljning av stabila föreningar i form av fria partiklar åstadkommes i zirkoniummatrisen.

Enligt den föreliggande uppfinningen har det visat sig att en förhöjd resi- stens mot spänningskorrosion kan åstadkommas genom användning av relativt 8301770-7 höga halter av tenn trots att tenn inte ger någon utskiljning av fria partik- lar i zírkoniummatrisen utan löser sig i denna. Dessutom ger tillsats av tenn i relativt höga halter zirkoniumet en Förhöjd resistens mot korrosiv inverkan av vatten och vattenånga av hög temperatur.

Enligt den föreliggande uppfinningen innehåller det väsentligen av zirko- nium bestående skiktet på kapselrörets insida 0,1-1 viktprocent tenn. Den sammanlagda halten av övriga i zirkoniumet ingående ämnen är mindre än 0,5 viktprocent och utgöres av i zirkoniumsvamp av reaktorkvalitet normalt in- ående förorenin ar. g I Tjockleken hos zirkoniumskiktet uppgår till 0,005-0,8 mm, företrädesvis till 0,05-0,1 mm.

Den zirkoniumbaserade legeringen, på vars insida zirkoniumskiktet är anordnat, utgöres företrädesvis av en zirkonium-tenn-legering, t ex de under handels- namnen Zircaloy 2 och Zircaloy U kända zirkoniumbaserade legeringarna, vilkas innehåll av legeríngsämnen ligger inom gränserna 1,2-1,7 % för tenn, 0,07-0,2U % för järn, 0,05-0,15 % för krom,0-0,08 % för nickel, 0,09-0,16 % för syre, rest zirkonium och i zirkonium av reaktorkvalitet normalt förekommande för- oreningar. Zircaloy 2 innehåller 1,2-1,7 % tenn, 0,07-0,20 % järn, 0,05-0,15 % krom, 0,03-0,08 % nickel och 0,09-0,16 % syre. Zircaloy Ä innehåller 1,2-1,7 % tenn, 0,18-0,2H % järn, 0,07-0,13 % krom och 0,09-0,16 % syre. Samtliga angivna procent avser här viktprocent. Kärnbränslet i bränslestaven utgöres företrädes- vis av urandioxid.

Uppfinningen skall förklaras närmare genom beskrivning av utföringsexempel under hänvisning till bifogade riktning, som visar ett tvärsnitt av en bränsle- stav enligt den föreliggande uppfinningen för en lättvattenreaktor. 0,5 viktdelar tenn blandas med 99,5 viktdelar kommersiell zirkoniumsvamp av reaktorkvalitet med i beskrivningen tidigare angiven sammansättning. Ett rör med en väggtjocklek av 1,25 mm och en ytterdiameter av Uü mm tillverkas av blandningen under det att den smältes. Röret anordnas i ett rör av Zircaloy 2 med en väggtjocklek av 10 mm, och en innerdiameter av H5 mm. De båda rören svetsas ihop vid rörens båda ändytor. Det så erhållna sammansatta röret sträng- pressas utan att underkastas någon uppvärmning. Den strängpressade produkten kallvalsas därefter i flera steg med mellanliggande rekristallisationsglödg- ningar vid omkring 650 OC och en slutglödgning efter sista valsningen vid

Claims (1)

1. ~a3o177o-7 omkring 525106, varvid en i figuren visad rörformad slutprodukt erhålles, be- stående av ett skikt 1 av Zircaloy 2 med en tjocklek av 0,73 mm och en inner- diameter av 10,65 mm och av ett skikt 2 av zirkonium med inlegerad tenn med en tjocklek av 0,07 mm. Ifüguren är även kärnbränslet inritat, vilket består 5 av cirkulärcylindriska kutsar 3 av urandioxid staplade på varandra i kapsel- rörets axelriktning. Bränslestaven enligt uppfinningen är i första hand avsedd att användas i en reaktor med vatten som kylmedel. PATENTKRAV Bränslestav för kärnreaktor omfattande ett kapselrör (1) av zirkonium- baserad legering på vars invändiga yta ett skikt (2) väsentligen bestående av zirkonium är anordnat och som innehåller ett kärnbränsle (3), k ä n n e - t e c k n a d därav, att zirkoniumet i skiktet innehåller 0,1-1 viktprocent tenn och att sammanlagda halten av övriga i zirkoníumet i skiktet ingående ämnen är mindre än 0,5 viktprocent och utgöres av i zirkoniumsvamp av reak- torkvalitet normalt ingående föroreningar.