SE464267B - STIRCULATE NUCLEAR BURNT CAPSEL - Google Patents

STIRCULATE NUCLEAR BURNT CAPSEL

Info

Publication number
SE464267B
SE464267B SE8604289A SE8604289A SE464267B SE 464267 B SE464267 B SE 464267B SE 8604289 A SE8604289 A SE 8604289A SE 8604289 A SE8604289 A SE 8604289A SE 464267 B SE464267 B SE 464267B
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
less
ppm
alloy
impurities
zirconium
Prior art date
Application number
SE8604289A
Other languages
Swedish (sv)
Other versions
SE8604289D0 (en
SE8604289L (en
Inventor
J P Foster
G P Sabol
Original Assignee
Westinghouse Electric Corp
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 Westinghouse Electric Corp filed Critical Westinghouse Electric Corp
Publication of SE8604289D0 publication Critical patent/SE8604289D0/en
Publication of SE8604289L publication Critical patent/SE8604289L/en
Publication of SE464267B publication Critical patent/SE464267B/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
    • G21C3/06—Casings; Jackets
    • G21C3/07—Casings; Jackets characterised by their material, e.g. alloys
    • 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

Description

464 267 2 vikt% Fe, 0,03-0,7 vikt% Ni, mindre än 600 ppm syre och den totala mängden föroreningar mindre än 1500 ppm, varvid dessa legeringar A-E innehåller legeringselement enligt följande tabell I: TABELLI Element Legering (vt%) A B C D E Sn 0.2-0.6 O.l-0.6 1.2-l.7 0.1S-0.6 0.4-0.6 FG 0.04-0-24 0.04-0.2l» 0.15-0.5 0.1-0.3 0.03-0.11 Cr 0.05-0.15 0.05-0.l5 Ni < 0.08 < 0.08 0.03-0.07 På detta sätt får man en bränslekapsel som bildas av en enda legering på zirkoniumbas, vilken har de nämnda korrosions-, PCl-spricknings- och hållfasthetsegenskaperna, varmed behovet av två skikt nämligen ett yttre för hållfasthet och korrosionsresistens och ett till detta bundet inre skikt som är PCI-sprickbildningsresistent, är eliminerat. Företrädesvis har bränslekap- seln enligt föreliggande uppfinning genomgående en kallbearbetad och spän- ningsutjämnad mikrostruktur. Ehuru det kan finnas någon grad av återkristal- liserade ekviaxiella korn i mikrostrukturen utgör dessa inte mer än 10 vl% av mikrostrukturen. Företrädesvis finns inga iakttagbara rekristalliserade korn, så att hàllfasthetsegenskaperna hos kapseln blir tillräckliga med godtagbar väggtjocklek. 464 267 2% by weight Fe, 0.03-0.7% by weight Ni, less than 600 ppm oxygen and the total amount of impurities less than 1500 ppm, these alloys AE containing alloying elements according to the following Table I: TABLE ) ABCDE Sn 0.2-0.6 Ol-0.6 1.2-l.7 0.1S-0.6 0.4-0.6 FG 0.04-0-24 0.04-0.2l »0.15-0.5 0.1-0.3 0.03-0.11 Cr 0.05-0.15 0.05-0.l5 Ni <0.08 <0.08 0.03-0.07 In this way a fuel capsule is formed which is formed from a single alloy on a zirconium base, which has the mentioned corrosion, PCl cracking and strength properties, whereby the need for two layers namely an outer for strength and corrosion resistance and an adhesive layer bonded thereto which is PCI cracking resistant is eliminated. Preferably, the fuel capsule of the present invention consistently has a cold worked and stress equalized microstructure. Although there may be some degree of recrystallized equiaxial grains in the microstructure, these do not constitute more than 10 vl% of the microstructure. Preferably, there are no observable recrystallized grains, so that the strength properties of the capsule become sufficient with acceptable wall thickness.

Företrädesvis har kapseln enligt uppfinningen starkt anisotropisk textur som kännetecknas av ett kontraktilt spänningsförhållande av två eller mer och företrädesvis 2,5 till 3,0, eller ett Kearns radiellt f-tal på åtminsto- ne 0,65 och företrädesvis minst 0,7.Preferably, the capsule according to the invention has a strongly anisotropic texture which is characterized by a contractile stress ratio of two or more and preferably 2.5 to 3.0, or a Kearn radial f-number of at least 0.65 and preferably at least 0.7.

Företrädesvis är syreinnehållet i legeringarna enligt tabell I mindre än 400 ppm och det totala innehållet av föroreningar mindre 1000 PPm- Legeringens sammansättning med avseende på de ingående lege- ríngselementen väljs i enlighet med krav 1, vilket motsvarar de i tabell I visade. En bränslekapsel som är utförd uteslutande av någon av de i tabellen visade legeringar och har den nämnda kallbearbetade och spänningsutjämnade 464 267 3 mikrostrukturen kommer att besitta en kombination av vattenkorrosionsre- sistens, hållfasthetsegenskaper och PCI-resistens som gör den lämplig att använda i bränsleelementutföranden för PWR- och BWR-reaktorer.Preferably the oxygen content of the alloys according to Table I is less than 400 ppm and the total content of impurities less than 1000 PPm. The composition of the alloy with respect to the constituent alloying elements is selected according to claim 1, which corresponds to those shown in Table I. A fuel capsule made exclusively of any of the alloys shown in the table and having the said cold worked and stress equalized microstructure will possess a combination of water corrosion resistance, strength properties and PCI resistance which makes it suitable for use in fuel element designs. and BWR reactors.

Bränslekapslar med legeringssammansättningen C kan ha en slut- lig mikrostruktur som är i ett spänningsutjämnat eller delvis eller helt rekristalliserat tilistånd. De högre tenninnehållen i legeringen C ökar de mekaniska hållfasthetsegenskaperna hos legeringen jämfört med övriga i tabell I visade legeringar och medger att bränslekapslar som består av material enligt legering C också kan användas i delvis och helt rekristallise- rade tillstànd, dvs. utan att vara i det föredragna, kallbearbetade och spänningsutjämnade tillståndet. Företrädesvis inställs legeringen C inom något av de gränsområden som anges i tabell II. Dessa gränser hos legerings- elementen motsvarar sammansättningen hos kapslar av zircaloy-2 och -4 sånär som på att syreinnehållet har sänkts och att totala föroreningshalten också är reglerad. Bäst är att syrehaulten hos de i tabell II visade legeringarna är mindre än 400 ppm, samtidigt som den totala mängden föroreningar (inklusive syre) är mindre än 1000 ppm.Fuel capsules with the alloy composition C may have a final microstructure that is in a voltage equalized or partially or completely recrystallized state. The higher tin contents in alloy C increase the mechanical strength properties of the alloy compared to the other alloys shown in Table I and allow that fuel capsules consisting of materials according to alloy C can also be used in partially and completely recrystallized states, ie. without being in the preferred, cold worked and stress equalized state. Preferably, the alloy C is set within one of the boundary ranges set forth in Table II. These limits of the alloying elements correspond to the composition of capsules of zircaloy-2 and -4 except that the oxygen content has been reduced and that the total impurity content is also regulated. It is best that the oxygen content of the alloys shown in Table II is less than 400 ppm, while the total amount of impurities (including oxygen) is less than 1000 ppm.

TABELL II Element ' Legeringlvtis) _ CI CII Sn 1.2-17 1.2-1.7 Fe 0.07-0.20 O.18-O.24 Cr 0.05-0.15 0.07-O.l3.TABLE II Element 'Legeringlvtis) _ CI CII Sn 1.2-17 1.2-1.7 Fe 0.07-0.20 O.18-O.24 Cr 0.05-0.15 0.07-O.l3.

Ni o . os-o . os Förorening 0 < 600 ppm < 600 ppm Föroreningar totalt < 1500 ppm < 1500 ppm Vidare må nämnas att PCI-resistensen hos bränslekapseln enligt uppfinningen kan förbättras ytterligare genom reglering av den kristallogra- fiska texturen hos det färdiga värmebehandlade röret så att det har ett kontraktilt spänningsförhållande på 2 eller mer, och företrädesvis 2,5 till 3,0, eller ett Kearns radialt f-tal på minst 0,65 och företrädesvis minst 0,7. 464 267 4 Det kan förutsättas att fackmannen på området lätt kan tillverka de ovan beskrivna rören med tillämpning av känd teknik för tillverkning av bränslekapslar av zircaloy-Z och -4. Det kan vidare förutsättas att en bränslekapsel enligt föreliggande uppfinning kommer att ha en PCI-resistens som liknar den som konstaterats för bränslekapslar av zircaloy-Z med lågt syreinnehàll (< 450 ppm), med helt rekristalliserad zirkoniumbelëggning bunden på innerytan.Ni o. os-o. Contamination 0 <600 ppm <600 ppm Total contaminants <1500 ppm <1500 ppm Furthermore, it should be mentioned that the PCI resistance of the fuel capsule according to the invention can be further improved by regulating the crystallographic texture of the finished heat-treated tube so that it has a contractile stress ratio of 2 or more, and preferably 2.5 to 3.0, or a Kearns radial f-number of at least 0.65 and preferably at least 0.7. It can be assumed that the person skilled in the art can easily manufacture the pipes described above using the prior art for the manufacture of fuel capsules of zircaloy-Z and -4. It can further be assumed that a fuel capsule according to the present invention will have a PCI resistance similar to that found for low oxygen content (<450 ppm) zircaloy-Z fuel capsules, with fully recrystallized zirconium coating bonded to the inner surface.

F!F!

Claims (8)

464 267 PATENTKRAV464 267 PATENT REQUIREMENTS 1. l. Rörformig kärnbränslekapsel uppvisande en kontinuerlig rörformad vägg, varvid denna vägg är framställd av en enda zirkoniumbaserad legering k ä n n e t e c k n a d av att den zirkoniumbaserade legeringen är en av följande legeringar betecknade A, B, C, D eller E och att legeringen alltigenom uppvisar en kallbearbetad och spänningsutjämnad mikrostruktur, varvid den zirkoniumbaserade legeringen A innehåller 0,02-0,6 vikt% Sn, 0,03-0,ll vikt% Fe plus Cr, mindre än 600 ppm syre och att den totala mängden föroreningar är mindre än 1500 ppm; den zirkoniumbaserade legeringen B innehåller 0,1-0,16 vikt% Sn, 0,04-0,24 vikt% Fe, 0,05- 0,l5 vikt% Cr, mindre än 0,08 vikt% Ni, mindre än 600 ppm syre och att den totala mängden föroreningar är mindre än 1500 ppm; den zirkoniumbaserade legeringen C innehåller 1,2-1,7 vikt% Sn, 0,04-0,24 vikt% Fe, 0,05-0,15 vikt% Cr, mindre än 0,08 vikt% Ni, mindre än 600 ppm syre och den totala mängden föroreningar mindre än 1500 ppm, den zirkoniumbaserade legeringen D innehåller 0,15-0,6 vikt% Sn, 0,15-0,5-vikt% Fe, mindre än 600 ppm syre och den totala mängden föroreningar mindre än 1500 ppm och den zirkoniumbaserade legeringen E innehåller 0,4-0,6 vikt% Sn, 0,l-0,3 vikt% Fe, 0,03-0,7 vikt% Ni, mindre än 600 ppm syre och den totala mängden föroreningar mindre än 1500 ppm.1. 1. A tubular nuclear fuel capsule having a continuous tubular wall, this wall being made of a single zirconium-based alloy, characterized in that the zirconium-based alloy is one of the following alloys designated A, B, C, D or E and that the alloy has a a cold worked and stress equalized microstructure, wherein the zirconium-based alloy A contains 0.02-0.6 wt% Sn, 0.03-0, 11 wt% Fe plus Cr, less than 600 ppm oxygen and that the total amount of impurities is less than 1500 ppm; the zirconium-based alloy B contains 0.1-0.16 wt% Sn, 0.04-0.24 wt% Fe, 0.05-0.5 wt% Cr, less than 0.08 wt% Ni, less than 600 ppm oxygen and that the total amount of impurities is less than 1500 ppm; the zirconium-based alloy C contains 1.2-1.7 wt% Sn, 0.04-0.24 wt% Fe, 0.05-0.15 wt% Cr, less than 0.08 wt% Ni, less than 600 ppm oxygen and the total amount of impurities less than 1500 ppm, the zirconium-based alloy D contains 0.15-0.6 wt% Sn, 0.15-0.5 wt% Fe, less than 600 ppm oxygen and the total amount of impurities less than 1500 ppm and the zirconium-based alloy E contains 0.4-0.6% by weight of Sn, 0.1-0.3% by weight of Fe, 0.03-0.7% by weight of Ni, less than 600 ppm of oxygen and the total amount of pollutants less than 1500 ppm. 2. Kapsel enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d av att totala mängden föroreningar i legeringen är mindre än 1000 ppm.Capsule according to claim 1, characterized in that the total amount of impurities in the alloy is less than 1000 ppm. 3. Kapsel enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att syreinnehàllet i legeringen är mindre än 400 ppm.Capsule according to one of the preceding claims, characterized in that the oxygen content of the alloy is less than 400 ppm. 4. Kapsel enligt något av 'föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att den enda legeringen är legeringen C, innehållande l,2-l,7 vikt% Sn, D,07-0,20 vikt% Fe, 0,05-0,15 vikt% Cr, 0,03-0,08 vikt% Ni, mindre än 600 ppm 0 och mindre än 1500 ppm föroreningar sammanlagt.Capsule according to any one of the preceding claims, characterized in that the only alloy is the alloy C, containing 1.2-2.7 wt% Sn, D, 07-0.20 wt% Fe, 0.05-0 , 15 wt% Cr, 0.03-0.08 wt% Ni, less than 600 ppm 0 and less than 1500 ppm impurities in total. 5. Kapsel enligt något av kraven 1-3, k ä n n e t e c k n a d av att legeringen är legering C med ett innehåll av 1,2-1,7 vikt% Sn, 0,l8-0,24 vikt% Fe, 0,07-0,l3 vikt% Cr, mindre än 600 ppm O och mindre än 1500 ppm föroreningar sammanlagt.Capsule according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the alloy is alloy C with a content of 1.2-1.7% by weight of Sn, 0.18-0.24% by weight of Fe, 0.07 0.1 wt% Cr, less than 600 ppm 0 and less than 1500 ppm impurities in total. 6. Kapsel enligt krav 4 eller 5, k ä n n e t e c k n a d av att den har en delvis eller helt rekristalliserad mikrostruktur. 464 267Capsule according to claim 4 or 5, characterized in that it has a partially or completely recrystallized microstructure. 464 267 7. Kapsel enligt något av kraven l-6, k ä n n e t e c k n a d av att den har en anisotropisk kristallografisk textur som kännetecknas av ett Kearns f-tal i radiell riktning på minst 0,65 och företrädesvis minst 0,7.Capsule according to one of Claims 1 to 6, characterized in that it has an anisotropic crystallographic texture which is characterized by a Kearn f-number in the radial direction of at least 0.65 and preferably at least 0.7. 8. Kapsel enligt något av kraven l-7, k ä n n e t e c k n a d av att den har en anisotropisk kristallografisk textur som kännetecknas av ett kon- traktilt spänningsförhâllande på minst 2,0 och företrädesvis 2,5 tiil 3,0.Capsule according to one of Claims 1 to 7, characterized in that it has an anisotropic crystallographic texture which is characterized by a contractile stress ratio of at least 2.0 and preferably 2.5 to 3.0.
SE8604289A 1985-10-22 1986-10-09 STIRCULATE NUCLEAR BURNT CAPSEL SE464267B (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US79000585A 1985-10-22 1985-10-22

Publications (3)

Publication Number Publication Date
SE8604289D0 SE8604289D0 (en) 1986-10-09
SE8604289L SE8604289L (en) 1987-04-23
SE464267B true SE464267B (en) 1991-03-25

Family

ID=25149366

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE8604289A SE464267B (en) 1985-10-22 1986-10-09 STIRCULATE NUCLEAR BURNT CAPSEL

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JPS6299432A (en)
DE (1) DE3635025A1 (en)
FR (1) FR2588992B1 (en)
SE (1) SE464267B (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2675297B2 (en) * 1987-01-21 1997-11-12 神鋼特殊鋼管株式会社 Corrosion resistant zirconium alloy
US4778648A (en) * 1987-04-24 1988-10-18 Westinghouse Electric Corp. Zirconium cladded pressurized water reactor nuclear fuel element
US4816215A (en) * 1987-10-22 1989-03-28 Westinghouse Electric Corp. Ultrapure zirconium-tin liner material
US6243433B1 (en) * 1999-05-14 2001-06-05 General Electic Co. Cladding for use in nuclear reactors having improved resistance to stress corrosion cracking and corrosion

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3804708A (en) * 1971-11-24 1974-04-16 United Nuclear Corp Nuclear reactor fuel rod
JPS57134552A (en) * 1981-02-13 1982-08-19 Toshiba Corp Zirconium alloy substrate
SE426891B (en) * 1981-07-07 1983-02-14 Asea Atom Ab SET TO MANUFACTURE Capsules of Zirconium-Based Alloy COMBUSTION RODS FOR NUCLEAR REACTORS
US4770847A (en) * 1982-06-01 1988-09-13 General Electric Company Control of differential growth in nuclear reactor components by control of metallurgical conditions
JPS58224139A (en) * 1982-06-21 1983-12-26 Hitachi Ltd Zirconium alloy with high corrosion resistance
JPS59126763A (en) * 1983-01-12 1984-07-21 Hitachi Ltd Production of zirconium alloy member
JPS6067648A (en) * 1983-09-22 1985-04-18 Hitachi Ltd Nuclear fuel covering pipe and its preparation
US4664881A (en) * 1984-03-14 1987-05-12 Westinghouse Electric Corp. Zirconium base fuel cladding resistant to PCI crack propagation

Also Published As

Publication number Publication date
DE3635025A1 (en) 1987-04-23
JPS6299432A (en) 1987-05-08
SE8604289D0 (en) 1986-10-09
FR2588992A1 (en) 1987-04-24
SE8604289L (en) 1987-04-23
FR2588992B1 (en) 1990-08-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4610842A (en) Fuel rod for a nuclear reactor
Chen et al. Application and development progress of Cr-based surface coatings in nuclear fuel element: I. selection, preparation, and characteristics of coating materials
CN1119817C (en) Tube for a nuclear fuel assembly and method for making same
EP0155167B1 (en) Cladding tubes for containing nuclear fuel material
KR920002810A (en) Corrosion Resistance Zirconium Alloy
SE464267B (en) STIRCULATE NUCLEAR BURNT CAPSEL
EP0776379B1 (en) Nuclear fuel element for a pressurized-water reactor
EP3064605B1 (en) Method of making a zirconium based cladding tube with improved creep resistance due to final heat treatment
JPH0529080B2 (en)
SE8301815D0 (en) Zirconium alloy barriers with improved corrosion resistance
EP0195155B1 (en) Water reactor fuel cladding tubes
EP0533073A1 (en) Structural elements for a nuclear reactor fuel assembly
GB2146353A (en) Aluminum alloy having a high electrical resistance and an excellent formability
EP0194797B1 (en) Water reactor fuel element cladding tube
SE422380B (en) Nuclear reactor fuel rod
DE1010660B (en) Protective sleeve for fissile material elements of nuclear reactors
SE441791B (en) Nuclear reactor fuel rod
SE8302484L (en) OVERVIEW Zirconium layer
SE525455C2 (en) Process, use and device for nuclear fuel enclosure pipes as well as fuel cartridge for a nuclear boiler water reactor
SE502865C2 (en) Heat treatment of casing and piping at nuclear fuel elements for pressurized water reactors
Latimer et al. Postirradiation results and evaluation of helium-bonded uranium--plutonium carbide fuel elements irradiated in EBR-II. Interim report.[LMFBR]
Smith et al. Mechanical Stabilization of Uranium Fuel Elements
Smith Clad thickness variation N-Reactor fuel elements
Barbaux PROPERTIES OF COMMERCIALLY AVAILABLE Al-Li ALLOYS' POSSIBLE USE ON CIVIL AIRCRAFT
JPH089749B2 (en) Corrosion resistant zirconium alloy

Legal Events

Date Code Title Description
NAL Patent in force

Ref document number: 8604289-2

Format of ref document f/p: F

NUG Patent has lapsed

Ref document number: 8604289-2

Format of ref document f/p: F