SE436079B - Brenslestav for kernreaktor brenslestav for kernreaktor - Google Patents

Description

10 8301771-5 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,ü ppm eller mindre, för kadmium 0,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 samt för uran 3,5 ppm eller mindre.

Enligt den svenska patentansökningen 7511581-6 användes i 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 8004936-2 är det känt att i det invändiga skik- tet använda zirkonium innehållande 0,1-3 viktprocent molybden och/eller 0,03-1 víktprooent kol och/eller 0,03-1 viktprooent fosfor ochleller 0,03-1 viktprooent 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, karbider, 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 görasatten 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 8301771-5 höga halter av titan trots att titan inte ger någon utskiljning av fria partiklar i zirkoniummatrisen utan löser sig i denna.

Enligt den föreliggande uppfinningen innehåller det väsentligen av zirko- nium bestående skiktet på kapselrörets insida 0,1-3 viktprocent titan. Den sammanlagda halten av övriga i zirkoniumet ingående ämnen är mindre än 0,5 viktprocent och utgöres av i zirkoniumsvamp av reaktorkvalitet normalt ingående föroreningar.

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 anord- nat, utgöres företrädesvis av en zirkonium-tenn-legering, t ex de under handelsnamnen Zircaloy 2 och Zircaloy U kända zirkoniumbaserade legeringarna, vilkas innehåll av legeringsämnen ligger inom gränserna 1,2-1,7 % för tenn, 0,07-0,24 % för järn, 0,05-0,15 % för krom,O-0,08 % för nickel, 0,09-0,16 % för syre, rest zirkonium och i zirkonium av reaktorkvalitet normalt förekom- mande föroreningar. 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. Zírcaloy H inne- håller 1,2-1,7 % tenn, 0,18-O,2ü % järn, 0,07-0,13 % krom och 0,09-0,16 % syre. Samtliga angivna procent avser här viktprocent. Kärnbränslet i bränsle- staven utgöres företrädesvis av urandioxid.

Uppfinningen skall förklaras närmare genom beskrivning av utföringsexempel under hänvisning till bifogade ritning, som visar ett tvärsnitt av en bränsle- stav enligt den föreliggande uppfinningen för en lättvattenreaktor. 1 viktdel titan blandas med 99 viktdelar kommersiell zirkoniumsvamp av reak- torkvalitet med i beskrivningen tidigare angiven sammansättning. Ett rör med en väggtjocklek av 1,25 mm och en ytterdiameter av HU mm tillverkas av bland- ningen 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 strängpressas utan att underkastas någon uppvärmning. Den strängpressade produkten kall- valsas därefter i flera steg med mellanliggande rekristallisationsglödgningar vid omkring 650 OC och en slutglödgning efter sista valsningen vid omkring 525 OC, varvid en i figuren visad rörformad slutprodukt erhålles, bestående

Claims (1)

1. 8301771-5 av ett skikt 1 av Zircaloy 2 med en tjocklek av 0,73 mm och en innerdiameter av 10,65 mm och av ett skikt 2 av zirkonium med inlegerad titan med en tjock- lek av 0,07 mm. I figuren är även kärnbränslet inritat, vilket består 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 kapselror (1) av zirkoniumbase- rad 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 skíktet innehåller 0,1-3 viktpro- cent titan och att sammanlagda halten av övriga i zirkoniumet i skiktet ingående ämnen är mindre än 0,5 viktprocent och utgöres av i zirkoniumsvamp av reaktorkvalitet normalt ingående föroreningar.