SE509387C2 - Komponent för användning i en lättvattenreaktor, förfarande för ytbeläggning av komponenten, och användning av densamma - Google Patents

Description

509 587 ökar resistensen mot nötning. Beläggningen skall således dels skydda ytan hos komponenten mot korrosion och mot föreningar som har en skadlig inverkan på komponenten och dels förhindra nötning av ytan.

När komponenten är ett kapslingsrör för bränsle i en nukleär anläggning kan en skada på beläggningen, eller en defekt som sträcker sig genom hela tjockleken av beläggningen innebära, att vatten, vattenånga eller en kombination därav kommer i kontakt med metallytan hos kapslingsröret. Vattnet, vattenångan eller kombinationen därav oxiderar den oskyddade ytan hos kapslingsröret, vilket kan medföra att en skada uppstår genom hela tjockleken av kapslingsröret. Vid en sådan primär skada kommer kylmediet i kontakt med kärnbränslet och detta kan läcka ut ur kapslingsröret till den primära kylkretsen, varvid ra- dioaktivitet sprids i anläggningen. Den primära skadan innebär även att vatten, vattenånga eller en kombination därav tränger in i kapslingsröret i ett utrymme mellan kapslingsröret och kärn- bränslet och sprids i utrymmet utefter den inre omkretsen och längden av kapslingsröret och kan därvid orsaka att ytterligare skador på kapslingsröret uppstår, s k sekundärskador. Dessa skador beror ofta på att vattnet, vattenångan eller kombinationen därav, som trängt in i kapslingen som en följd av den primära skadan, orsakar oxidation och medföljande väteutveckling. Vätet absorberas av kapslingen och denna riskerar att hydreras sönder på ett flertal ställen. Detta får i sin tur till följd att kapslingsröret får en från insidan initierad, genom hela tjockleken av röret sig sträckande, skada. Sådana sekundära skador kan uppstå på stora avstånd från den primära skadan och har ofta formen av långa sprickor. Kärnbränsle läcker även vid sekundära skador ut radioaktivt material till den primära kylkretsen.

Beläggningar hos komponenter i lâttvattenreaktorer enligt känd teknik består vanligtvis av ett enda, relativt tjockt, skikt av något för ändamålet lämpligt material. Ett exempel på en sådan be- läggning beskrivs i U.S. Patent 5026 517, vilken beläggning 509 587 består av ett enda skikt av titankarbid (TiC), titannitrid (TiN), zir- koniumnitrid (ZrN), kromkarbid (CrC), titanaluminiumvanadin- nitrid (TiA|VN), tantalnitrid (TaN), zirkoniumkarbid (ZrC) eller wolframkarbid (WC). U.S. Patent 5 227 129 visar ett exempel på ett förfarande för att framställa en beläggning på ytan av kapslingsrör för kärnbränsle, bestående av ett enda skikt av zir- koniumnitrid (ZrN), medelst katodisk "arc plasma” deponering.

Vidare visar U.S. Patent 5 301 211 ett exempel på ett förfarande för att framställa en sådan beläggning bestående av endast ett skikt, genom att sputterbelägga ytan av en rörformig komponent.

Känd teknik beskriver även beläggningar på en inre yta hos kapslingsrör för bränsle i lättvattenreaktorer, vilka beläggningar utgörs av ett oxidskikt närmast metallytan och ett metallskikt utanpå oxidskiktet. Exempel på sådana beläggningar beskrivs i US 4 284 660, US 4 659 540 och US 4 343 659. Metallskiktet utgörs i samtliga fall av koppar (Cu), varvid metallskiktet utgör det ytterst belägna skiktet hos beläggningen, vilken är depone- rad på den inre ytan hos kapslingsröret. Dessa beläggningar är relativt tjocka och har framför allt till uppgift att skydda kapslingsröret mot spänningskorrosion.

Känd teknik beskriver även duplex-beläggningar på kapslingsrör för kärnbränsle. Dessa beläggningar är anordnade på en yttre yta av kapslingsröret och är relativt tjocka, ca 50-70 pm. De ut- görs framför allt av någon sorts zirkaloy eller zirkonium med låg legeringshalt och har till uppgift att bl a förbättra korrosionsmot- ståndet.

Problemet med beläggningar bestående av endast ett skikt är att det finns stor risk för att defekter i beläggningen sträcker sig ge- nom hela tjockleken hos beläggningen så att den underliggande ytan hos komponenten exponeras för aggressiva föreningar och riskerar att skadas. Sådana defekter leder dessutom till att be- läggningen vid området för defekten lättare flagar av från ytan på komponenten, så att ytan blir fläckvis tillgänglig för aggressiva 509 387 föreningar och nötning. Avflagning av beläggningen är beroende av beläggningens tjocklek. Desto tjockare beläggningen är, desto större är risken för avflagning.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Ändamålet med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en beläggning som på ett effektivt sätt skyddar ytan hos den under- liggande komponenten på vilken den är anbringad mot kemisk, fysisk och mekanisk påverkan, jämfört med beläggningar enligt känd teknik.

Detta ändamål uppnås med den inledningsvis angivna kompo- nenten som uppvisar särdragen att beläggningen innefattar två eller flera successivt pålagda skikt, exempelvis tre skikt.

Genom att skapa en beläggning bestående av flera skikt uppnås fördelen att eventuella defekter i ett första skikt, beläget närmast ytan hos komponenten, täcks av ett andra skikt, vilket medför att risken minskar avsevärt för att beläggningen skall komma att in- nehålla defekter som sträcker sig genom hela tjockleken av denna. De olika skikten i beläggningen kan åstadkommas me- delst deponeringar, på ytan hos komponenten, av kompositioner med lika sammansättning, varvid deponeringarna utförs vid olika tidpunkter och sker under för varje deponering väsentligen lika förhållanden och medelst väsentligen lika metoder. De vid olika tidpunkter utförda deponeringarna av kompositioner med lika sammansättning kan vidare ske under olika deponeringsförhål- landen för olika skikt i beläggningen och detta kan dessutom ske medelst olika deponeringsmetoder för de olika skikten. Risken för att det andra skiktet har en defekt belägen på samma ställe som det första skiktet, dvs ovanpå defekten i det första skiktet, är mycket liten och om ett tredje skikt anbringas minskar risken ytterligare för att alla tre skikten skall ha defekter belägna ovanpå varandra så att en genom hela tjockleken av belägg- ningen sig sträckande defekt skulle uppstå. Med en sådan fler- 509 587 skiktsbeläggning uppnås hög motståndskraft mot kemisk, fysisk och mekanisk påverkan på komponenten.

Enligt en utföringsform av uppfinningen har till varandra grän- sande skikt olika struktur. Detta kan åstadkommas genom att variera åtminstone en av deponeringsförhållandena och depone- ringsmetoderna för till varandra gränsande skikt hos belägg- ningen, samt genom att behandla vissa av de deponerade skik- ten medelst tex värmebehandling. Skillnaden i struktur mellan till varandra gränsande skikt medför att ett överliggande skikt bättre täcker defekter i ett underliggande skikt. Strukturskillnader hos skikt medför även skillnader med avseende på defektsort i skiktet, likväl som med avseende på förekomst av defekter. Det är därför möjligt att kombinera olika strukturer i till varandra gränsande skikt på så sätt att risken för att en genom hela tjockleken av beläggningen sig sträckande defekt skall uppstå minskar ytterligare.

Enligt en annan utföringsform av uppfinningen har till varandra gränsande skikt olika sammansättning, dvs vikt- eller mängdför- hållandet mellan föreningar eller grundämnen som ingår i ett skikt är olika hos till varandra gränsande skikt. I en beläggning med skikt innefattande titankarbonitrid (TiCN) varierar t ex för- hållandet mellan titan (Ti), kol (C) och kväve (N) i skikten hos till varandra gränsande skikt. Skillnaden med avseende på sam- mansättning hos till varandra gränsande skikt åstadkoms genom att variera sammansättningen i kompositionerna som deponeras på ytan hos komponenten. Skillnaden i sammansättning mellan till varandra gränsande skikt medför att ett överliggande skikt bättre täcker defekter i ett underliggande skikt. Skillnader i sammansättning hos skikt medför även skillnader med avseende på defektsort i skiktet, likväl som med avseende på förekomst av defekter. Det är därför möjligt att kombinera olika sammansätt- ningar i till varandra gränsande skikt på så sätt att risken för att en genom hela tjockleken av beläggningen sig sträckande defekt skall uppstå minskar ytterligare. 509 387 Enligt ytterligare en utföringsform av uppfinningen innefattar till varandra gränsande skikt olika material. Tack vare att olika skiktmaterial kan uppvisa olika sorters defekter minskar detta ytterligare risken för uppkomst av defekter som sträcker sig ge- nom hela tjockleken av beläggningen. Risken för att en defekt i ett första skikt skall fortplanta sig så att en defekt i ett andra skikt, beläget ovanpå det första skiktet, uppstår på samma ställe som defekten i det första skiktet minskar därför.

Enligt en annan utföringsform av uppfinningen omfattar belägg- ningen minst ett skikt som innefattar minst ett keramiskt mate- rial. Detta ger beläggningen ökat nötningsmotstånd och mot- stånd mot korrosion, oxidation och hydrering, jämfört med om beläggningen inte innefattade något keramiskt material.

Enligt ytterligare en utföringsform av uppfinningen innefattar be- läggningens ytterst anordnade skikt minst ett keramiskt material.

Detta ger ett ökat nötningsmotstånd och motstånd mot korrosion, oxidation och hydrering, jämfört med om beläggningen inte inne- fattar ett keramiskt material såsom yttre skikt.

Enligt en annan utföringsform av uppfinningen gränsar varje icke-keramiskt skikt hos beläggningen till ett keramiskt skikt.

Detta har positiv inverkan på nötningsmotstånd och motstånd mot korrosion, oxidation och hydrering.

Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen består be- läggningen av minst fyra skikt. Risken för att beläggningen har genom hela tjockleken sig sträckande defekter minskar avsevärt när den består av fyra skikt.

Enligt en annan utföringsform av uppfinningen innefattar varje skikt ett eller flera av materialen titan (Ti), titannitrid (TiN), ti- tandioxid (Ti02), titankarbonitrid (TiCN), titanaluminiumnitrid (TiAlN), zirkoniumdioxid (ZrOz), zirkoniumnitrid (ZrN) och dia- 509 387 mantlikt kol (DLC). Samtliga av dessa material absorberar en- dast små mängder neutroner samt har god nötningsbeständighet och är därför lämpliga material i nukleära anläggningar.

Enligt en tillämpning av uppfinningen innefattar beläggningen alternerande skikt av titan och titannitrid. Denna kombination har visat sig ge en beläggning med bra motstånd mot syre- och vä- tediffusion.

Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen har belägg- ningen totalt en tjocklek av högst 20 um. En sådan tjocklek är möjlig, utan att beläggningen absorberar för stora mängder neu- troner, när beläggningen innefattar skikt av diamantlikt kol, ef- tersom det är ett material som har mycket låg neutronabsorbtion.

Enligt en annan utföringsform av uppfinningen har beläggningen totalt en tjocklek av högst 10 um. En sådan tjocklek är möjlig för beläggningar innefattande två eller flera av de ovan angivna materialen, utan att beläggningen absorberar för stora mängder neutroner. Enligt ytterligare en utföringsform av uppfinningen har beläggningen totalt en tjocklek av högst 5 um.

Enligt en tillämpning av föreliggande uppfinning är komponenten tillverkad av, eller har en yta av zirkonium-baserat material. En- ligt en annan tillämpning av uppfinningen är komponenten tillver- kad av, eller har en yta av rostfritt stål. Enligt ytterligare en till- lämpning av uppfinningen är komponenten tillverkad av, eller har en yta av, titan. Zirkonium-baserade material, rostfritt stål och titan är vanligt förekommande material hos komponenter i nuk- leära anläggningar. Det är därför angeläget att skapa nötnings- beständiga, täta och väl täckande beläggningar på ytan hos komponenter som är tillverkade av dessa material för att för- hindra uppkomst av skador orsakade av nötning, korrosion, oxi- dation och/eller hydrering på komponenten. 509 587 Tillhandahållandet av den ovan angivna beläggningen uppnås med det inledningsvis angivna förfarandet som uppvisar särdra- gen att beläggningen deponeras på ytan såsom ovanpå varandra belägna skikt och att varje skikt deponeras medelst med en ång- beläggningsmetod. Det är tack vare ångbeläggning (vapor de- position) möjligt att deponera tunna skikt med få defekter på ytor hos komponenter. Detta möjliggör i sin tur erhållande av tunna beläggningar, vilket är en förutsättning för att neutronabsorbtio- nen skall vara låg och risken för avflagning av beläggning skall vara liten.

Enligt en utföringsform av förfarandet för uppfinningen depone- ras åtminstone ett av skikten på ytan hos komponenten medelst en PVD-metod (metod med fysisk ångdeponering). Enligt en till- lämpning av uppfinningen deponeras åtminstone ett av skikten på ytan medelst reaktiv eller icke-reaktiv sputtering. Enligt en annan tillämpning av uppfinningen deponeras åtminstone ett av skikten på ytan medelst reaktiv eller icke-reaktiv jonplätering.

Enligt ytterligare en annan tillämpning av uppfinningen depone- ras åtminstone ett av skikten på ytan medelst reaktiv eller icke- reaktiv förångning.

Enligt en annan utföringsform av förfarandet för uppfinningen deponeras åtminstone ett av skikten på ytan medelst en CVD- metod (metod med kemisk ångdeponering).

Enligt ytterligare en utföringsform av förfarandet för uppfinningen deponeras beläggningen i minst två skikt på så sätt att till var- andra gränsande skikt har olika struktur. Enligt en tillämpning av förfarandet för uppfinningen deponeras beläggningen i minst två skikt på så sätt att till varandra gränsande skikt har olika sam- mansättning. Vid en tillämpning av uppfinningen deponeras be- läggningen i minst två skikt på så sätt att till varandra gränsande skikt innefattar olika material. 509 387 Enligt en annan utföringsform av uppfinningen deponeras be- läggningen på så sätt att den omfattar minst ett skikt som inne- fattar minst ett keramiskt material. Enligt en tillämpning av förfa- randet för uppfinningen deponeras beläggningen på så sätt att det ytterst belägna skiktet innefattar minst ett keramiskt material Enligt en annan tillämpning av förfarandet för uppfinningen de- poneras beläggningen på så sätt att varje icke-keramiskt skikt angränsar till ett keramiskt skikt.

Vid en tillämpning av uppfinningen deponeras beläggningen i minst fyra skikt.

Enligt en utföringsform av förfarandet för uppfinningen depone- ras beläggningen på så sätt att varje skikt innefattar åtminstone ett av materialen titan (Ti), titannitrid (TiN), titandioxid (TiOz), titankarbonitrid (TiCN), titanaluminiumnitrid (TiAlN), zirkonium- dioxid (Zr02), zirkoniumnitrid (ZrN) och diamantlikt kol (DLC).

Vid en tillämpning av förfarandet enligt uppfinningen deponeras beläggningen på så sätt att den innefattar alternerande skikt av titan och titannitrid.

Enligt en tillämpning av förfarandet enligt uppfinningen depone- ras beläggningen på så sätt att den totala tjockleken hos be- läggningen blir högst 20 pm. Enligt en annan tillämpning av förfarandet enligt uppfinningen deponeras beläggingen pà så sätt att den totala tjockleken hos beläggningen blir högst 10 um.

Vid ytterligare en tillämpning av förfarandet enligt uppfinningen deponeras beläggningen på så sätt att den totala tjockleken hos beläggningen blir högst 5 pm.

Enligt en utföringsform för förfarandet för uppfinningen depone- ras beläggningen på en yta av zirkonium-baserat material. Vid en tillämpning av förfarandet enligt uppfinningen deponeras be- läggningen på en yta av rostfritt stål. Vid ytterligare en tillämp- ning av förfarandet för uppfinningen deponeras beläggningen på en yta av titan. 509 387 Det ovan angivna ändamålet uppnås också med en användning där en sådan komponent anordnas i en lättvattenreaktor.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Föreliggande uppfinning skall nu förklaras närmare med hänvis- ning till utföringsexemplen som visas i de bifogade ritningarna.

Fig1 visar en schematisk snittvy av en komponent innefat- tande en yta som uppvisar en beläggning enligt uppfin- ningen, vilken beläggning består av flera skikt. visar en schematisk snittvy av en komponent innefat- tande en yta som uppvisar en beläggnig enligt känd tek- nik, vilken beläggning består av ett skikt. visar en schematisk snittvy av en komponent innefat- tande en yta som uppvisar en beläggning enligt uppfin- ningen, vilken beläggning består av alternerande skikt av två olika material. visar en schematisk snittvy av en komponent innefat- tande en yta som uppvisar en beläggning enligt uppfin- ningen, vilken beläggning består av alternerande skikt innefattande tre olika material.

Fig 2 Fig 3 Fig 4 DETALJERAD BESKRIVNING AV UTFÖRINGSEXEMPEL l Fig 1 visas en del av en komponent 1 som är anordnad i en lättvattenreaktor och vars yta 2 uppvisar en beläggning 3. Vid användning i en lättvattenreaktor står beläggningen 3 i kontakt med vatten eller en kombination av vatten och vattenånga. Be- läggningen 3 har till uppgift att skydda ytan 2 mot skador orsa- kade av oxidation, hydrering, korrosion och/eller nötning. Be- läggningen 3 utgörs av flera ovanpå varandra belägna skikt 4.

Eventuellt förekommande defekter 5 i skiktet I beläget närmast ytan 2 kommer vid deponering av ett andra skikt II att täckas av det senare skiktet. Detta innebär att beläggningen 3 i detta fall 509 387 11 inte innefattar några defekter 5 som sträcker sig genom hela tjockleken av beläggningen 3. Om så vore fallet skulle belägg- ningen 3 i dessa områden för defekter 5 inte tillhandahålla ett skydd för ytan 2 som därmed i dessa områden skulle skadas av oxidation, hydrering och korrosion, orsakade av kontakten mel- lan ytan 2 och vattnet, vattenångan eller kombinationen därav.

Vid stora defekter 5 som sträcker sig genom hela tjockleken av beläggningen 3 skulle ytan 2 även skadas av nötning i dessa områden. Sannolikheten att skiktet II skall ha en defekt 5 belä- gen rakt ovanför defekten 5 i skiktet I är mycket liten. Om ytterli- gare ett skikt III anbringas ovanpå skiktet II är sannolikheten ännu mindre för att defekter 5 skulle befinna sig ovanpå var- andra i skikten I, II och III, vilket skulle innebära en defekt 5 som sträcker sig genom hela tjockleken av beläggningen 3. Antalet ovanpå varandra belägna skikt kan variera och exempelvis vara 3, 4, 6, 8 eller 10 stycken.

Till varandra gränsande skikt 4 i beläggningen 3 kan vidare ha olika struktur eller sammansättning, och/eller vara uppbyggda av olika material. Detta motverkar dessutom uppkomst av likartade defekter i till varandra gränsande skikt 4, vilket ytterligare mins- kar risken för utbredning av defekter 5 som sträcker sig genom hela tjockleken hos beläggningen 3.

I Fig 2 visas en komponent 1, enligt känd teknik, vars yta 2 är täckt med en beläggning 3. Beläggningen 3 står vid användning i en lättvattenreaktor i kontakt med vatten eller en kombination av vatten och vattenånga och har till uppgift att skydda ytan 2 mot skador uppkomna genom oxidation, hydrering, korrosion och nötning. Eventuellt förekommande defekter 4 i beläggningen 3 kommer att medföra en genom hela tjockleken hos beläggningen 3 sig sträckande defekt 4, eftersom beläggningen 3 endast ut- görs av ett skikt. Detta innebär att förekomst av defekter 4 i be- läggningen 3 medför att beläggningen 3, vid området för defek- terna 4, inte förmår att skydda ytan 2 mot kontakt med vattnet eller kombinationen av vattnet och vattenångan, vilket medför 509 387 12 skador på ytan 2. Det är, medelst känd teknik, inte möjligt att framställa beläggningar som är fullständigt defektfria. Det är inte heller möjligt att hindra uppkomst av genom hela beläggningen 3 sig sträckande defekter 4 genom att endast öka tjockleken hos beläggningen 3. Orsaken till att detta inte är möjligt är att tjocka beläggningar, såsom tidigare har nämnts, innebär en ökad risk för avflagning av beläggningen samt en ökad absorption av neu- troner när beläggningen befinner sig i närheten av kärnbränslet.

Detta innebär att beläggningar 3 enligt känd teknik inte på ett effektivt sätt förmår att skydda ytan 2 mot skador.

I Fig 3 visas en komponent 1 i en lättvattenreaktor, vars yta 2 täcks av en beläggning 3. Beläggningen står, vid användning i en lättvatenreaktor, i kontakt med vatten eller en kombination av vatten och vattenånga, och har till uppgift att skydda ytan 2 mot detta vatten eller denna kombination av vatten och vattenånga samt mot nötning. Beläggningen 3 består av ovanpå varandra belägna skikt, vilka skikt har olika strukturer eller sammansätt- ningar, eller utgörs av olika material. Närmast ytan 2 är ett skikt 4 bestående av ett material A beläget. Ovanpå detta material A är ett skikt 4 bestående av ett material B beläget. Detta material täcks av ett skikt 4 bestående av det första materialet A. Däref- ter följer ett skikt 4 bestående av det andra materialet B. Denna AB-anordning av skikten 4 kan bestå av några få skikt, t ex ett skikt av vardera materialen A och B, dvs totalt två skikt, liksom ett större antal skikt.

Fig 4 visar en komponent 1 i en lättvatenreaktor, vars yta 2 är belagd med en beläggning 3. Beläggningen 3 står, vid använd- ning, i kontakt med vatten eller en kombination av vatten och vattenånga och har till uppgift att skydda ytan 2 mot detta vatten eller denna kombination av vatten och vattenånga samt mot nötning. Beläggningen 3 utgörs av en serie på varandra belägna skikt 4 av olika material A, B och C. Dessa skikt 4 är anordnade på så sätt att det första skiktet 4 beläget närmast ytan 2 utgörs av materialet A. Nästa skikt 4, som är beläget ovanpå skiktet 13 509 587 bestående av materialet A, utgörs av materialet B. Nästkom- mande skikt 4, vilket är beläget ovanpå skiktet bestående av materialet B, utgörs av materialet C. Ovanpå detta material är ett skikt 4 beläget bestående av materialet A, ovanpå detta ett skikt 4 bestående av materialet B, och ovanpå detta ett skikt 4 bestå- ende av materialet C. Denna ABC-anordning av skikten 4 i be- läggningen 3 kan bestå av några få skikt, tex ett skikt av var- dera materialen A, B och C, dvs totalt tre skikt, likväl som ett större antal skikt.

Den i uppfinningen nämnda komponenten kan t ex vara en kom- ponent i en lättvattenreaktor av PWR- eller BWR-typ. Kompo- nenten i lättvattenreaktorn utgörs enligt ett exempel av ett kapslingsrör för bränsle och beläggningen enligt uppfinningen är då företrädesvis deponerad på en yttre yta hos kapslingsröret.

Enligt ett annat exempel utgörs den av ett distanselement, t ex en spridare, och enligt ytterligare ett exempel utgörs den av en bränslebox.

Beläggningar bestående av flera skikt enligt uppfinningen är motståndskraftiga mot åtminstone en av oxidation, hydrering, korrosion och nötning.

Beläggningen deponeras medelst ett förfarande som utförs på så sätt att den totala tjockleken hos beläggningen blir högst 20 pm.

Ett annat förfarande utförs på så sätt att den totala tjockleken hos beläggningen blir högst 10 um. Ytterligare ett förfarande ut- förs på så sätt att den totala tjockleken hos beläggningen blir högst 5 pm.

Enligt ett förfarande deponeras beläggningen på en yta av zir- konium-baserat material. Enligt ett annat förfarande deponeras beläggningen på en yta av rostfritt stål, medan beläggningen en- ligt ytterligare ett förfarande deponeras på en yta av titan. 509 587 14 Vattnet som står i kontakt med komponenten, vid användning i en lättvattenreaktor, är avjoniserat vatten.

EXEMPEL En beläggning innehållande titannitrid (TiN) och titan (Ti) såsom två olika skiktmaterial, vilken beläggning består av fem till tio skikt, anordnades på en yta av zircaloy-4. Beläggningen testa- des med avseende på väte- och syrediffusion genom att provet autoklaverades under 80 dygn i renvatten vid 360°C. Resultatet visade att väteupptaget och viktökningen var väsentligen lägre för provet med flerskiktsbeläggningen av titannitrid och titan än för obelagda referensprover av zircaloy-4.

Inspektion av tvärsnittet hos provet visade att antalet punkter där zirkoniumoxid (ZrOz) hade bildats under beläggningen var avse- värt färre för en flerskiktsbeläggning av titannitrid och titan än för en beläggning bestående av ett enda skikt av titannitrid. Detta berodde på att antalet genom hela tjockleken hos beläggningen sig sträckande defekter, vilka fungerar som diffusionsvägar för syre och väte, minskar om man har en flerskiktig beläggning.

Claims (31)

10 15 20 25 30 35 15 Patentkrav

1. Komponent som är utformad för användning i en lättvatten- reaktor och som vid användningen står i kontakt med vatten, vattenånga eller en kombination därav, varvid komponenten åt- minstone delvis består av metall och/eller metallegering och komponentens yta (2) är försedd med en tunn beläggning (3) av- sedd att förhindra vattnet och/eller vattenångan att komma i kontakt med metallen och/eller metallegeringen, kännetecknad gy att beläggningen innefattar två eller flera successivt pålagda skikt (4), och att beläggningen (3) totalt har en tjocklek av högst 20 um.

2. Komponent enligt krav 1, kännetecknad av att till varandra gränsande skikt (4) har olika struktur.

3. Komponent enligt något av krav 1 eller 2, kännetecknad av att till varandra gränsande skikt (4) har olika sammansättning.

4. Komponent enligt något av föregående krav, kännetecknad a v att till varandra gränsande skikt (4) innefattar olika material.

5. Komponent enligt något av föregående krav, kännetecknad g att beläggningen (3) omfattar minst ett skikt (4) som innefattar minst ett keramiskt material.

6. Komponent enligt krav 5, kännetecknad av att beläggning- ens (3) ytterst anordnade skikt (4) innefattar minst ett keramiskt material.

7. Komponent enligt något av kraven 5 och 6, kännetecknad g att varje icke-keramiskt skikt hos beläggningen angränsar till ett keramiskt skikt. Komponent enligt något av föregående krav, kännetecknad

8. _a_y att beläggningen (3) består av minst fyra skikt (4). 10 15 20 25 30 35 509 387 16

9. Komponent enligt något av föregående krav, kännetecknad a_v att varje skikt (4) innefattar ett eller flera av materialen titan (Ti), titannitrid (TiN), titandioxid (TiOz), titankarbonitrid (TiCN), titanaluminiumnitrid (TiAlN), zirkoniumdioxid (ZrOz), zirkonium- nitrid (ZrN) och diamantlikt kol (DLC).

10. Komponent enligt något av föregående krav, kännetecknad g att beläggningen (3) innefattar alternerande skikt (4) av titan (Ti) och titannitrid (TiN).

11. Komponent enligt något av föregående krav, kännetecknad a_v att beläggningen (3) totalt har en tjocklek av högst 10 pm.

12. Komponent enligt något av föregående krav, kännetecknad av att beläggningen (3) totalt har en tjocklek av högst 5 pm.

13. Komponent enligt något av föregående krav, kännetecknad a! att komponenten är tillverkad av, eller har en yta av, ett zir- konium-baserat material.

14. Komponent enligt krav 1. till 12, kännetecknad av att kom- ponenten är tillverkad av, eller har en yta av, rostfritt stål.

15. Komponent enligt krav 1 till 12, kännetecknad av att kom- ponenten år tillverkad av, eller har en yta av, titan.

16. Förfarande för att skapa en tunn beläggning på en yta hos en komponent som är utformad för användning i en lättvattenre- aktor, varvid komponenten åtminstone delvis består av metall och/eller metallegering, vilken beläggning är avsedd att vid an- vändning förhindra vatten, vattenånga eller en kombination därav att komma i kontakt med metallen och/eller metallegeringen, kännetecknat av att beläggningen deponeras på ytan såsom ovanpå varandra belägna skikt, att varje skikt deponeras med en 10 15 20 25 30 35 17 509 387 ångbeläggningsmetod, och att den beläggningen är högst 20 pm. totala tjockleken hos

17. Förfarande enligt krav 16, kännetecknat av att åtminstone ett av skikten deponeras på ytan medelst en metod med fysisk ångdeponering (PVD-metod).

18. Förfarande enligt något av kraven 16 och 17, kännetecknat a_v_ att åtminstone ett av skikten deponeras på ytan medelst re- aktiv eller icke-reaktiv sputtering.

19. Förfarande enligt något av kraven 16 och 17, kännetecknat g att åtminstone ett av skikten deponeras på ytan medelst re- aktiv eller icke-reaktiv jonplätering.

20. Förfarande enligt något av kraven 16 och 17, kännetecknat _a_v att åtminstone ett av skikten deponeras medelst reaktiv eller icke-reaktiv förångning.

21. Förfarande enligt krav 16, kännetecknat av att åtminstone ett av skikten deponeras på ytan medelst en metod med kemisk ångdeponering (CVD-metod).

22. Förfarande enligt något av kraven 16 till 21, kännetecknat a_v att beläggningen deponeras i minst två skikt på så sätt att till varandra gränsande skikt har olika struktur.

23. Förfarande enligt något av kraven 16 till 22, kännetecknat av att beläggningen deponeras i minst två skikt på så sätt att till varandra gränsande skikt har olika sammansättning.

24. Förfarande enligt något av kraven 16 till 23, kännetecknat a_v att beläggningen deponeras på så sätt att till varandra grän- sande skikt innefattar olika material. 10 15 20 25 509 387 18

25. Förfarande enligt något av kraven 16 till 24, kännetecknat a_v att beläggningen deponeras på så sätt att den omfattar minst ett skikt som innefattar minst ett keramiskt material.

26. Förfarande enligt krav 25, kännetecknat av att belägg- ningen deponeras på så sätt att det ytterst belägna skiket inne- fattar minst ett keramiskt material.

27. Förfarande enligt något av kraven 25 och 26, kännetecknat al att beläggningen deponeras på så sätt att varje icke-kera- miskt skikt gränsar till ett keramiskt skikt.

28. Förfarande enligt något av kraven 16 till 27, kännetecknat g att beläggningen deponeras i minst fyra skikt.

29. Förfarande enligt något av kraven 16 till 28, kännetecknat y att beläggningen deponeras på så sätt att varje skikt innefat- tar åtminstone ett av materialen titan (Ti), titannitrid (TiN), titan- dioxid (TiOz), titankarbonitrid (TiCN), titanaluminiumnitrid (TiAlN), zirkoniumdioxid (ZrOz), zirkoniumnitrid (ZrN) och dia- mantlikt kol (DLC).

30. Förfarande enligt något av kraven 16 till 29, kännetecknat a_v att beläggningen deponeras på så sätt att den innefattar al- ternerande skikt av titan (Ti) och titannitrid (TiN).

31. Användning av en komponent enligt något av kraven 1 till 15, kännetecknad av att komponenten anordnas i en lättvatten- reaktor.