SE464267B

SE464267B - Roerformig kaernbraenslekapsel

Info

Publication number: SE464267B
Application number: SE8604289A
Authority: SE
Inventors: J P Foster; G P Sabol
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Priority date: 1985-10-22
Filing date: 1986-10-09
Publication date: 1991-03-25
Also published as: SE8604289L; JPS6299432A; FR2588992A1; DE3635025A1; SE8604289D0; FR2588992B1

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.

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.

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.

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.

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.

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.

F!

Claims

464 267 PATENTKRAV

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.

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.

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.

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.

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.

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. 464 267

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.

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.