SE528120C2 - Förfarande för framställning av plåt för användning i en kokarvattenkärnreaktor, plåt samt förfarande för framställning av bränslebox, samt bränslebox - Google Patents
Förfarande för framställning av plåt för användning i en kokarvattenkärnreaktor, plåt samt förfarande för framställning av bränslebox, samt bränsleboxInfo
- Publication number
- SE528120C2 SE528120C2 SE0402561A SE0402561A SE528120C2 SE 528120 C2 SE528120 C2 SE 528120C2 SE 0402561 A SE0402561 A SE 0402561A SE 0402561 A SE0402561 A SE 0402561A SE 528120 C2 SE528120 C2 SE 528120C2
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- particles
- weight
- niobium
- zirconium
- content
- Prior art date
Links
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims abstract description 90
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 36
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 14
- 238000009835 boiling Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 title abstract description 11
- 238000000137 annealing Methods 0.000 title abstract description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title abstract 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 title abstract 6
- 230000009466 transformation Effects 0.000 title abstract 3
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 61
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims abstract description 61
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 48
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 37
- 229910001093 Zr alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 30
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 27
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 27
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims abstract description 23
- 238000005275 alloying Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000005097 cold rolling Methods 0.000 claims abstract description 15
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 31
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 26
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 15
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000011135 tin Substances 0.000 claims description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 8
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 6
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 6
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 5
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 4
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 239000003758 nuclear fuel Substances 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/16—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of other metals or alloys based thereon
- C22F1/18—High-melting or refractory metals or alloys based thereon
- C22F1/186—High-melting or refractory metals or alloys based thereon of zirconium or alloys based thereon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C16/00—Alloys based on zirconium
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Description
20 25 30 35 528 120 Även om en bränslebox enligt det amerikanska patentet tillhandahåller god motståndskraft mot neutroninducerad tillväxt och goda korrosionsmotståndsegenskaper är det emellertid komplicerat att framställa plåtar med flera skikt. Således finns det behov av ett.alternativ till kända bränsleboxar som endast innefattar ett skikt och som har åtminstone lika god motståndskraft mot neutroninducerad tillväxt och korrosion som kända plåtar.
Sammanfattning' av uppfinningen Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en homogen plåt för en kokarvattenkärnreaktor och ett förfarande för framställning av en sådan plåt, varvid plåten då den utsätts för neutronbestrålning växer lite jämfört med kända plåtar för kokarvattenkärnreaktorer.
Ett ytterligare ändamål med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en bränslebox för en kokarvattenkärnreaktor och ett förfarande för framställning av en sådan, vilken bränslebox har god motståndskraft mot korrosion och mot neutroninducerad tillväxt och vilken bränslebox är framställd av ett homogent material.
Dessa ändamål uppfylls med en plåt, en bränslebox, ett förfarande för framställning av en plåt samt ett förfarande för framställning- av en bränslebox enligt de oberoende patentkraven.
Ytterligare fördelar uppnås med hjälp av särdragen som definieras i de beroende patentkraven.
En grundtanke med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en plåt som består av en zirkoniumlegering, vilken innehåller niobinnehållande sekundärfaspartiklar som väsentligen enbart består av ß-niob-partiklar. 10 15 20 25 30 35 528 120 Med sekundärfaspartiklar avses i den här ansökan partiklar i legeringen som har en annan sammansättning än huvuddelen av legeringen. ß-zirkonium-partiklar är partiklar i zirkoniumlegeringen som innehåller zirkonium och niob, varvid huvuddelen är zirkonium. ß-niob-partiklar är partiklar i zirkoniumlegeringen som till största delen består av niob. ß- niob-partiklarna innehåller mer än 90 viktsprocent niob och företrädesvis mer än 99 viktsprocent niob. När niob förekommer i en zirkoniumlegering bildas niobinnehållande sekundär- faspartiklar vilket är partiklar i zirkoniumlegeringen som innehàlller niob eller en blandning av niob och zirkonium. Om niob förekommer i tillräckligt hög koncentration i zirkonium- legeringen kan sekundärfaspartiklarna i en första fas förekomma som en blandning av ß-zirkonium-partiklar och ß-niob-partiklar, samt i en andra fas förekomma som enbart ß-niob-partiklar. Den första fasen är stabil vid en högre temperatur än den andra fasen. Fasgränsen för sekundärfaspartiklar i form av ß- zirkonium-partiklar är fasgränsen mellan den första fasen och den andra fasen. Om temperaturen bibehålls vid en viss nivå under temperaturen för fasgränsen för sekundärfaspartiklar i form av ß-zirkonium-partiklar kommer ß-zirkonium-partiklarna att omvandlas till ß-niob-partiklar. l beskrivningen används benämningen ämne för det objekt som genomgår behandlingssteg fram tills dess att ämnet är färdigbehandlat till en plåt.
Enligt en första aspekt av föreliggande uppfinning tillhandahålls ett förfarande för framställning av en plåt för användning i en kokarvattenkärnreaktor. Förfarandet innefattar steget att till- handahàlla ett ämne av en zirkoniumlegering som huvudsakligen består av zirkonium, varvid legeringens huvudsakliga lege- ringsämnen innefattar niob, varvid legeringen innefattar niobinnehållande sekundärfaspartiklar och varvid inget Iegeringsämne förekommer i en halt överstigande 1,6 10 15 20 25 30 35 528 120 viktsprocent. Förfarandet innefattar vidare stegen att utsätta ämnet för åtminstone en varmvalsning, att utsätta ämnet för åtminstone en första ß-släckning, och att utsätta det varmvaisade ämnet för åtminstone en kallvalsning. Efter nämnda åtminstone en kallvalsning och efter nämnda första ß- släckning, omvandlingsvärmebehandlas det kallvalsade ämnet, vid en temperatur under fasgränsen för sekundärfaspartiklar i form av ß-zirkonium-partiklar, under så lång tid att väsentligen alla niobinnehàllande sekundärfaspartiklar omvandlas till ß-niob- partiklar, vilket är partiklar i zirkoniumlegeringen med en niobhalt som överstiger 90 viktsprocent. Förfarandet kännetecknas av att de huvudsakliga legeringsämnena är niob, järn och tenn, varvid halten av eventuella ytterligare ämnen understiger 0,05 viktsprocent Med ett förfarande enligt uppfinningen erhålls en zirkoniumlegering som endast tillväxer lite då den utsätts för neutronbestrålning och som har god motståndskraft mot korrosion. Givetvis kan det ingå ytterligare steg i ett förfarande enligt uppfinningen. De olika stegen i förfarandet enligt uppfinningen kan dessutom utföras i olika ordning. ß-släckning är välkänt för fackmän inom området och innebär att man värmer upp zirkoniumlegeringen till en hög temperatur, så att bcc-kristallstruktur (body center cubic) erhålles i zirkoniumlegeringen, och att man därefter hastigt kyler ned zirkoniumlegeringen så att hcp-kristallstruktur (hexagonal closed packed) erhålles. Zirkoniumlegeringen får genom det här förfarandet en randomiserad struktur.
Den första ß-släckningen kan utföras innan varmvalsningen. Om så är fallet kan strukturen i materialet påverkas något i den efterföljande varmvalsningen och i ytterligare andra efterföljande steg. Alternativt kan den första ß-släckningen utföras mellan två av nämnda åtminstone en varmvalsning och nämnda åtminstone en kallvalsning eller mellan varmvalsningar. 10 15 20 25 30 35 528 120 För att erhålla en randomiserad struktur på legeringen måste en andra ß-släckning utföras efter den sista kallvalsningen.
I fallet att förfarandet innefattar en andra ß-släckning pâ ett sent stadium på en nästan färdig produkt är det fördelaktigt att förfarandet innefattar en kalldeformation mellan den andra ß- släckningen och omvandlingsvärmebehandlingen, varvid ämnet sträckes så att den kvarstående deformationen är 1%-7% av den ursprungliga storleken före sträckningen. Med en kalldeformation före omvandlingsvärmebehandlingen erhålls snabbare det önskade resultatet för sekundärfaspartiklarnas sammansättning.
Temperaturen under omvandlingsvärmebehandlingen påverkar hastigheten med vilken ß-zirkonium-partiklar omvandlas till ß- niob-partiklar. Hastigheten beror dels på diffusionshastigheten med vilken niob diffunderar i zirkonium och dels på kärnbildningshastigheten med vilken niobpartiklar bildas i zirkonium. Diffusionshastigheten ökar med temperaturen medan kärnbildningshastigheten minskar med temperaturen.
Omvandlingsvärmebehandlingen görs vid 450°C-600°C, med fördel vid 500°C-600°C och företrädesvis vid 520°C-580°C för att omvandlingen skall gå snabbt.
Den tidsperiod under vilken omvandlingsvärmebehandlingen behöver fortgå beror på temperaturen. Om temperaturen hålls vid 500°C-600°C utförs omvandlingsvärmebehandlingen med fördel under 6-10 timmar och åtminstone under mer än eller lika med 3 timmar. Vid lägre temperaturer behöver omvandlingsvärmebehandlingen fortgå under längre tid.
För att uppnå goda egenskaper avseende korrosion och neutroninducerad tillväxt är niobhalten med fördel 0,5-1,6 viktsprocent, järnhalten är med fördel 0,3-0,6 viktsprocent och tennhalten är med fördel 0,5-0,85 viktsprocent. Den grupp av 10 15 20 25 30 35 528 120 legeringar där samtliga tre procentandelar är uppfylld är speciellt fördelaktig för att uppnå goda egenskaper avseende korrosion och neutroninducerad tillväxt. Det kan dessutom finnas andra ämnen i legeringen, vars halt emellertid understiger 0,05 v.iktsprocent.
En annan grupp av legeringar med speciellt goda egenskaper går under namnet Zirlo, i vilken grupp av legeringar tennhalten är 0,7-1,1 viktsprocent, järnhalten är 0,09-0,15 viktsprocent, och niobhalten är 0,8-1,2 viktsprocent. Det kan dessutom finnas andra ämnen i legeringen, vars halt emellertid understiger 0,05 viktsprocent.
Med fördel överstiger temperaturen efter omvandlingsvärme- behandlingen inte temperaturen för fasgränsen för sekundärfas- partiklar i form av ß-zirkonium-partiklar. Om temperaturen efter omvandlingsvärmebehandlingen överstiger temperaturen för fasgränsen för sekundärfaspartiklar i form av ß-zirkonium- partiklar, gör den det under högst så lång tid att väsentligen alla niobinnehållande sekundärfaspartiklar bibehålls som ß-niob- partiklar. För att uppnå detta överstiger temperaturen efter omvandlingsvärmebehandlingen temperaturen för fasgränsen för sekundärfaspartiklar i form av ß-zirkonium-partiklar lämpligen under högst 10 minuter, företrädesvis högst 5 minuter och med fördel inte alls. Tiden beror på hur mycket temperaturen tillåts överstiga temperaturen för fasgränsen för ß-zirkonium-partiklar.
Enligt en andra aspekt av föreliggande uppfinning tillhandahålls ett förfarande' för framställning av en bränslebox för en kokarvattenkärnreaktor varvid en plåt framställes enligt något av föregående patentkrav, och varvid plåten anordnas som åtminstone en av bränsleboxens väggar.
Enligt en tredje aspekt av tillhandahållas en plåt för föreliggande användning i uppfinning en kokarvatten- 10 15 20 25 30 35 528 120 kärnreaktor, vilken plåt utgörs av en zirkoniumlegering som huvudsakligen består av zirkonium, varvid legeringens huvudsakliga legeringsämnen innefattar niob, varvid inget legeringsämne förekommer i en halt överstigande 1,6 viktsprocent, och varvid legeringen innefattar niobinnehâllande sekundärfaspartiklar. De niobinnehâllande sekundärfaspar- tiklarna utgörs väsentligen enbart av ß-niob-partiklar, vilket är partiklar i zirkoniumlegeringen med en niobhalt som överstiger 90 viktsprocent och företrädesvis överstiger 99 viktsprocent.
Plåten kännetecknas av att de huvudsakliga legeringsämnena är niob, järn och tenn, varvid halten av eventuella ytterligare ämnen understiger 0,05 viktprocent.
Plåten har de fördelar som beskrivits ovan i samband med förfarandet enligt föreliggande uppfinning. Plåten kan givetvis framställas med ett förfarande enligt ovan.
Enligt en fjärde aspekt av föreliggande uppfinning tillhandahålles en bränslebox vilken innefattar en plåt enligt uppfinningen anordnad som åtminstone en av bränsleboxens väggan De särdrag som beskrivits i samband med förfarandet ovan kan tillämpas även för en plåt och en bränslebox enligt uppfinningen där så är tillämpligt.
Givetvis kan de olika särdragen som beskrivits ovan kombineras i samma utföringsform där så är tillämpligt. l det följande kommer olika utföringsformer av uppfinningen att beskrivas med hänvisning till de vidhängande ritningarna.
Kort beskrivning av ritningen Fig 1 visar en bränslepatron som innefattar en bränslebox enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning. 10 15 20 25 30 35 528 120 Beskrivning av föredragna utföringsformer Fig 1 visar en bränslepatron 1 enligt känd teknik vilken är avsedd för en kokarvattenkärnreaktor. Bränslepatronen 1 innefattar en bränslebox 2 enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning. Bränslepatronen innefattar även bränslestavar 3 i vilka kärnbränslet är anordnat i bränslekutsar.
Bränsleboxen 2 har en längdaxel 4 vilken är parallell med bränslestavarnas 3 längdriktning. Bränsleboxen 2 framställs vanligen av två plåtar 5 som bockas och svetsas samman längs bränsleboxens 2 längdaxels 4 riktning.
Nedan ges tvâ exempel på framställningsförfaranden enligt föreliggande uppfinning för en plåt 5 till en bränslebox 2.
Gemensamt för förfarandena är att man i ett sent skede utför en omvandlingsvärmebehandling för att omvandla sekundärfas- partiklar i form av ß-zirkonium-partiklar till sekundärfaspartiklar i form av ß-niob-partiklar. Värmebehandlingen sker vid en temperatur som är under temperaturen för fasgränsen för ß- zirkonium-partiklar, vilken ligger vid ungefär 610°C. Drivkraften för omvandlingen av sekundärfaspartiklar från ß-zirkonium- partiklar till ß-niob-partiklar är dels begränsad av diffusions- hastigheten för niob i zirkonium och dels begränsad av kärnbildningshastigheten, vilket är hastigheten med vilken sekundärfaspartiklar bildas i legeringen. Diffusionen ökar med en ökande temperatur medan kärnbildningshastigheten minskar med en ökande temperatur. Detta medför att det finns en optimal temperatur för en hög omvandlingshastighet.
För de legeringar som avses i den här ansökan är den optimala temperaturen för en snabb omvandling cirka 550°C. Emellertid kan man erhålla det önskade resultatet så länge temperaturen understiger temperaturen för fasgränsen för ß-zirkonium- partiklar. Ett föredraget intervall är 500-600°C och ett ännu mera föredraget intervall är 540-580°C. 10 15 20 25 30 35 528 120 De legeringar som i första hand är intressanta för uppfinningen är de som har en niobhalt pä 0,5-1,6 viktsprocent.
En första grupp legeringar är de som har ovan nämnda niobhalt en järnhalt på 0,3-0,6 viktsprocent samt en tennhalt på 0,5-0,85 viktsprocent. Det kan dessutom finnas andra ämnen i legeringen. Dessa andra ämnens halt understiger emellertid 0,05 viktsprocent.
En andra grupp Iegeringar är Zirlo som har 0,7-1,1 viktsprocent tenn, 0,09-0,15 viktsprocent järn, 0,8-1,2 viktsprocent niob. Det kan dessutom finnas andra ämnen i legeringen, vars halt emellertid understiger 0,05 viktsprocent.
Alla dessa legeringsgrupper ger god korrosionsmotständskraft och liten neutroninducerad tillväxt.
Exempel 1 Vid framställning av plåten 5 i bränsleboxen 2 enligt ett första exempel framställs först en elektrod av en zirkoniumlegering, vilken innefattar cirka 1 viktsprocent niob, 0,4 viktsprocent järn och 0,6 viktsprocent tenn baserat på elektrodens vikt, genom sammanpressning av zirkoniumbriketter tillsammans med legeringsämnen. Därefter vakuumomsmälts elektroden till ett gjöt som därefter vakuumomsmälts åtminstone en gäng, varefter gjötet smids till ett ämne som är 100-125 mm tjockt, vilket i sin tur bearbetas och ytkonditioneras. Därefter utsätts ämnet för ß- släckning, vilket innebär att ämnet värms upp till en temperatur av 1000°C-1100°C och därefter kyls ned. Ämnet kyls med en hastighet av minst 10°C per sekund till en temperatur som understiger 500°C. Efter ß-släckningen ytkonditioneras ämnet för att därefter varmvalsas i flera steg. Antalet steg och tjocklekarna efter varje varmvalsning beror på vilken slutlig tjocklek som önskas på plåten 5. 10 15 20 25 30 35 528 120 10 Ämnet utsätts för ett antal kallvalsningar. Genom att utsätta det varmvalsade ämnet för glödgning före första kallvalsningen er- hålls en god kornstruktur i ämnet. Mellan var och en av kall- valsningarna glödgas ämnet för att återställa kornstrukturen inför nästa kallvalsning, enligt gängse framställningsförfaranden.
Glödgning görs vid en temperatur som understiger temperaturen vid ß-släckningen, dvs under 900°C och helst under cirka 600°C, exempelvis vid cirka 560°C.
Efter kallvalsningarna utförs en omvandlingsvärmebehandling genom att värma upp ämnet till en temperatur av 545°C under sex timmar. Under omvandlingsvärmebehandlingen omvandlas sekundärfaspartiklar i form av ß-zirkonium-partiklar till sekundär- faspartiklar i form av ß-niob-partiklar, vilka består av partiklar med en niobhalt som överstiger 99 viktsprocent.
Efter omvandlingsvärmebehandlingen kallvalsas ämnet till färdig dimension och slutvärmebehandlas för att återställa kornstruk- turen. Slutvärmebehandlingen sker vid en temperatur som understiger temperaturen för fasgränsen för ß-zirkonium-par- tiklar. Den färdiga plåten 5 har därmed framställts. Slutligen kapas kanterna på plåten 5, vilken dessutom ytkonditioneras.
Exempel 2 Vid framställning av plåten 5 i bränsleboxen 2 enligt ett andra exempel framställs en elektrod av en zirkoniumlegering vilken innefattar 0.97 viktsprocent tenn, 0.01 viktsprocent järn, 1.03 viktsprocent niob, och 0.0081 viktsprocent krom genom sammanpressning av zirkoniumbriketter tillsammans med legeringsämnena. Den här Iegeringen är också känd under namnet Zirlo. Därefter vakuumomsmälts elektroden till ett gjöt som därefter vakuumomsmälts åtminstone en gång, varefter gjötet smids till ett ämne som är 100-125 mm tjockt, vilket i sin tur bearbetas och ytkonditioneras. Därefter utsätts ämnet för ß- släckning, vilket innebär att ämnet värms upp till en temperatur 10 15 20 25 30 35 528 120 11 av 1000°C-1100°C och därefter hastigt kyls ned. Ämnet kyls med en hastighet av minst 10°C per sekund till en temperatur som understiger 500°C. Därefter varmvalsas ämnet i flera steg.
Antalet steg och tjocklekarna efter varje varmvalsning beror pá vilken slutlig tjocklek som önskas på plåten 5.
Genom att utsätta det varmvalsade ämnet för glödgning före första kallvalsningen erhålls en god kornstruktur i ämnet. Ämnet utsätts för ett antal kallvalsningar. Mellan var och en av kallvals- ningarna glödgas ämnet för att återställa kornstrukturen inför nästa kallvalsning, enligt gängse framställningsförfaranden.
Glödgning görs vid en temperatur som understiger temperaturen vid ß-släckningen, dvs under 900°C och helst under cirka 600°C, exempelvis vid cirka 560°C.
Därefter utsätts ämnet för en andra ß-släckning, vilket innebär att ämnet värms upp till en temperatur av 1000°C-1100°C och därefter hastigt kyls ned. Ämnet kyls med en hastighet av minst 10°C per sekund till en temperatur som understiger 500°C.
Efter den andra ß-släckningen utförs en kalldeformation, varvid ämnet sträckes så att den kvarstående deformationen är 3% av den ursprungliga storleken före sträckningen. Därefter utförs en omvandlingsvärmebehandling genom att värma upp ämnet till en temperatur av 545°C under sex timmar. Under omvandlings- värmebehandlingen omvandlas sekundärfaspartiklar av ß- zirkonium-partiklar till sekundärfaspartiklar i form av ß-niob- partiklar, vilka består av partiklar med en niobhalt som överstiger 99 viktsprocent. Den färdiga plåten 5 har därmed framställts. Slutligen kapas kanterna på plåten 5, vilken dessutom ytkonditioneras.
Efter framställningen av plåten 5 enligt något av ovanstående exempel framställs en bränslebox 2 genom bockning av två plåtar 5 och sammansvetsning av dem till en bränslebox 2. Hur 10 528 120 12 en bränslebox 2 framställs från plàtar 5 är känt sedan tidigare och kommer inte att beskrivas i detalj här.
Givetvis år inte uppfinningen begränsad till de ovan beskrivna utföringsformerna utan kan modifieras på många sätt utan att fràngà omfattningen av föreliggande uppfinning som endast är begränsad av de vidhängande patentkraven.
Det är möjligt att inkludera även andra legeringsämnen än de som nämnts ovan i koncentrationer som understiger koncentrationerna för de ovan nämnda legeringsämnena.
Claims (19)
1. Förfarande för framställning av en plåt (5) för användning i en kokarvattenkärnreaktor, innefattande stegen att tillhandahålla ett ämne av en zirkoniumlegering som huvudsakligen består av zirkonium, varvid legeringens huvudsakliga Iegeringsämnen innefattar niob, varvid inget legeringsämne förekommer i en halt överstigande 1,6 viktsprocent, och varvid legeringen innefattar niobinnehållande sekundärfaspartiklar, att utsätta ämnet för åtminstone en varmvalsning, att utsätta ämnet för åtminstone en första ß-släckning, att utsätta det varmvalsade ämnet för åtminstone en kallvalsning, och att, efter nämnda åtminstone en kallvalsning och efter nämnda första ß-släckning, omvandlings- värmebehandla det kallvalsade ämnet, vid en temperatur under fasgränsen för sekundärfaspartiklar i form av ß-zirkonium- partiklar, under så làng tid att väsentligen alla niobinnehållande sekundärfaspartiklar omvandlas till ß-niob-partiklar, vilket är partiklar i zirkoniumlegeringen med en niobhalt som överstiger 90 viktsprocent, kännetecknat av att de huvudsakliga legeringsämnena är niob, järn och tenn, varvid halten av eventuella ytterligare ämnen understiger 0,05 viktsprocent.
2. Förfarande enligt patentkrav 1, varvid den första ß- släckningen utförs innan varmvalsningen.
3. Förfarande enligt patentkrav 1, varvid den första [3- släckningen utförs mellan någon av nämnda åtminstone en varmvalsning och nämnda åtminstone en kallvalsning.
4. Förfarande enligt patentkrav 1, vilket även innefattar en andra ß-släckning, vilken utförs efter nämnda åtminstone en kallvalsning och före omvandlingsvärmebehandlingen.
5. Förfarande enligt patentkrav 4, vilket även innefattar en kalldeformation mellan den andra ß-släckningen och omvandlingsvärmebehandlingen, varvid ämnet under 10 15 20 25 30 35 528 120' 14 kalldeformationen sträckes sà att den kvarstående deformationen är 1%-7% av den ursprungliga storleken före sträckningen.
6. Förfarande enligt något av föregående patentkrav varvid omvandlingsvärmebehandlingen görs vid 450°C-600°C, med fördel vid 500°C-600°C och företrädesvis vid 540°C-580°C.
7. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, varvid niobhalten är 0,5-1,6 viktsprocent.
8. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, varvid järnhalten är 0,3-0,6 viktsprocent.
9. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, varvid tennhalten är 0,5-0,85 viktsprocent.
10. Förfarande enligt något av patentkraven 1-6, varvid tennhalten är 0,7-1,1 viktsprocent, järnhalten är 0,09-0,15 viktsprocent, och niobhalten är 0,8-1,2 viktsprocent, och varvid halten av eventuella ytterligare ämnen understiger 0,05 viktsprocent.
11. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, varvid temperaturen, om den efter omvandlingsvärmebehandlingen överstiger temperaturen för fasgränsen för sekundärfaspartiklar i form av ß-zirkonium-partiklar, gör det under högst så lång tid att väsentligen alla niobinnehàllande sekundärfaspartiklar bibehålls som ß-niob-partiklar.
12. Förfarande enligt patentkrav 11, varvid temperaturen efter omvandlingsvärmebehandlingen överstiger temperaturen för fasgränsen för sekundärfaspartiklar i form av ß-zirkonium- partiklar under högst 10 minuter, företrädesvis högst 5 minuter och med fördel inte alls. 10 15 20 25 30 35 528 120 15
13. Förfarande för framställning av en bränslebox (2) för en kokarvattenkärnreaktor, kännetecknat av att en plåt (5) framställes enligt något av föregående patentkrav samt att plåten (5) anordnas som åtminstone en av bränsleboxens (2) väggan
14. Plåt (5) för användning i en kokarvattenkärnreaktor, vilken plåt (5) utgörs av en zirkoniumlegering som huvudsakligen består av zirkonium, varvid legeringens huvudsakliga lege- ringsämnen innefattar niob, varvid inget legeringsämne förekommer i en halt överstigande 1,6 viktsprocent, och varvid legeringen innefattar niobinnehållande sekundärfaspartiklar, varvid de niobinnehållande sekundärfaspartiklarna väsentligen enbart utgörs av ß-niob-partiklar, vilket är partiklar i zirkoniumlegeringen med en niobhalt som överstiger 90 viktsprocent, kännetecknad av att de huvudsakliga legeringsämnena är niob, järn och tenn, och varvid halten av eventuella ytterligare ämnen understiger 0,05 viktsprocent.
15. Plåt (5) enligt patentkrav 14, varvid zirkoniumlegeringens niobhalt är 0,5-1,6 viktsprocent.
16. Plåt (5) enligt patentkrav 14 eller 15, varvid zirkonium- legeringens järnhalt är 0,3-0,6 viktsprocent.
17. Plåt (5) enligt patentkrav 14, 15 eller 16, varvid zirkonium- legeringens tennhalt är 0,5-0,85 viktsprocent.
18. Plåt (5) enligt patentkrav 14, varvid tennhalten är 0,7-1,1 viktsprocent, järnhalten är 0,09-0,15 viktsprocent, och niobhalten är 0,8-1,2 viktsprocent, och varvid halten av eventuella ytterligare ämnen understiger 0,05 viktsprocent.
19. Bränslebox (2) för en kokarvattenkärnreaktor, vilken inne- fattar en plåt (5) enligt något av patentkraven 14-18 anordnad som åtminstone en av bränsleboxens (2) väggar.
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007520263A JP5197007B2 (ja) | 2004-07-06 | 2005-06-22 | 沸騰水型原子炉において使用するためのシート状金属の製造方法 |
ES05753946.2T ES2617696T3 (es) | 2004-07-06 | 2005-06-22 | Caja de combustible en un reactor nuclear de agua en ebullición |
US12/159,329 US8105448B2 (en) | 2004-07-06 | 2005-06-22 | Fuel box in a boiling water nuclear reactor |
EP05753946.2A EP1771591B1 (en) | 2004-07-06 | 2005-06-22 | Fuel box in a boiling water nuclear reactor |
PCT/SE2005/001000 WO2006004499A1 (en) | 2004-07-06 | 2005-06-22 | Fuel box in a boiling water nuclear reactor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US58552204P | 2004-07-06 | 2004-07-06 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SE0402561D0 SE0402561D0 (sv) | 2004-10-22 |
SE0402561L SE0402561L (sv) | 2006-01-07 |
SE528120C2 true SE528120C2 (sv) | 2006-09-05 |
Family
ID=33452597
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SE0402561A SE528120C2 (sv) | 2004-07-06 | 2004-10-22 | Förfarande för framställning av plåt för användning i en kokarvattenkärnreaktor, plåt samt förfarande för framställning av bränslebox, samt bränslebox |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8105448B2 (sv) |
ES (1) | ES2617696T3 (sv) |
SE (1) | SE528120C2 (sv) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10221475B2 (en) | 2004-03-23 | 2019-03-05 | Westinghouse Electric Company Llc | Zirconium alloys with improved corrosion/creep resistance |
US9284629B2 (en) | 2004-03-23 | 2016-03-15 | Westinghouse Electric Company Llc | Zirconium alloys with improved corrosion/creep resistance due to final heat treatments |
KR20150105343A (ko) * | 2013-01-11 | 2015-09-16 | 아레바 엔피 | 지르코늄 합금을 위한 처리 공정, 이러한 공정으로부터 이러한 공정에 의해 제조된 지르코늄 합금 및 이러한 합금으로 제조된 원자로들의 부품들 |
CN103194705B (zh) * | 2013-04-10 | 2015-06-10 | 苏州热工研究院有限公司 | 一种Zr-Nb系合金的制备方法 |
KR101557391B1 (ko) * | 2014-04-10 | 2015-10-07 | 한전원자력연료 주식회사 | 우수한 저수소흡수성 및 수소취화 저항성을 갖는 지르코늄합금의 제조방법 및 우수한 저수소흡수성 및 수소취화 저항성을 갖는 지르코늄합금 조성물 |
KR101630403B1 (ko) * | 2016-01-27 | 2016-06-14 | 한전원자력연료 주식회사 | 다단 열간압연을 적용한 핵연료용 지르코늄 부품의 제조방법 |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3121034A (en) * | 1962-03-13 | 1964-02-11 | Anderko Kurt | Zirconium alloy treatment process |
EP0198570B1 (en) | 1985-01-22 | 1990-08-29 | Westinghouse Electric Corporation | Process for producing a thin-walled tubing from a zirconium-niobium alloy |
JP2580273B2 (ja) | 1988-08-02 | 1997-02-12 | 株式会社日立製作所 | 原子炉用燃料集合体およびその製造方法並びにその部材 |
DE69125249T2 (de) | 1990-11-28 | 1997-06-26 | Hitachi Ltd | Teil aus Zirkonlegierung mit niedrigem Bestrahlungswachstum, dessen Herstellungsverfahren, Brennelementkanalkasten und Aufbau sowie deren Verwendung |
US5805656A (en) | 1996-04-08 | 1998-09-08 | General Electric Company | Fuel channel and fabrication method therefor |
SE9601594D0 (sv) * | 1996-04-26 | 1996-04-26 | Asea Atom Ab | Fuel boxes and a method for manufacturing fuel boxes |
US5838753A (en) * | 1997-08-01 | 1998-11-17 | Siemens Power Corporation | Method of manufacturing zirconium niobium tin alloys for nuclear fuel rods and structural parts for high burnup |
JP2001004769A (ja) | 1999-06-24 | 2001-01-12 | Hitachi Ltd | 原子炉用高耐食性ジルコニウム合金 |
JP2001201591A (ja) * | 2000-01-21 | 2001-07-27 | Hitachi Ltd | 燃料チャンネルボックス及びその製造方法 |
KR100382997B1 (ko) | 2001-01-19 | 2003-05-09 | 한국전력공사 | 고연소도 핵연료 용 니오븀 함유 지르코늄 합금 관재 및판재의 제조방법 |
KR100441562B1 (ko) | 2001-05-07 | 2004-07-23 | 한국수력원자력 주식회사 | 우수한 내식성과 기계적 특성을 갖는 지르코늄 합금핵연료 피복관 및 그 제조 방법 |
KR100461017B1 (ko) | 2001-11-02 | 2004-12-09 | 한국수력원자력 주식회사 | 우수한 내식성을 갖는 니오븀 함유 지르코늄 합금핵연료피복관의 제조방법 |
-
2004
- 2004-10-22 SE SE0402561A patent/SE528120C2/sv unknown
-
2005
- 2005-06-22 US US12/159,329 patent/US8105448B2/en active Active
- 2005-06-22 ES ES05753946.2T patent/ES2617696T3/es active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US8105448B2 (en) | 2012-01-31 |
US20090071579A1 (en) | 2009-03-19 |
SE0402561D0 (sv) | 2004-10-22 |
ES2617696T3 (es) | 2017-06-19 |
SE0402561L (sv) | 2006-01-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1225243B1 (en) | Method for manufacturing a tube and a sheet of niobium-containing zirconium alloy for a high burn-up nuclear fuel | |
JP4022257B2 (ja) | 核燃料集合体用管およびその製造方法 | |
US6811746B2 (en) | Zirconium alloy having excellent corrosion resistance and mechanical properties for nuclear fuel cladding tube | |
KR100364093B1 (ko) | 핵연료어셈블리용 튜브제조방법 및 이에 의해 얻어진 튜브 | |
US11195628B2 (en) | Method of manufacturing a corrosion-resistant zirconium alloy for a nuclear fuel cladding tube | |
CN107438675B (zh) | 具有优异的耐腐蚀性和抗蠕变性的锆合金及其制备方法 | |
JP5916286B2 (ja) | 高耐食ジルコニウム合金材料の製造方法 | |
JPH06158204A (ja) | ジルロ合金及びその製法 | |
US8105448B2 (en) | Fuel box in a boiling water nuclear reactor | |
CN107532240B (zh) | 使用多级热轧的核燃料用锆部件的制造方法 | |
JP4137181B2 (ja) | 原子炉燃料集合体用のジルコニウムを基材とする合金製の管およびそのような管の製造プロセス | |
JPS6234095A (ja) | 核燃料被覆管 | |
KR100349456B1 (ko) | 핵연료봉쉬쓰용튜브 | |
EP1771591B1 (en) | Fuel box in a boiling water nuclear reactor | |
US8257518B2 (en) | Method, use and device relating to nuclear light water reactors | |
US6149738A (en) | Fuel boxes and a method for manufacturing fuel boxes | |
JP6228231B2 (ja) | ジルコニウム合金の処理方法、該方法で得られたジルコニウム合金、および該合金からなる原子炉の部品 | |
JPS6067648A (ja) | 原子力燃料被覆管の製造方法 | |
JP2006520430A (ja) | 平形製品を製造するためのジルコニウム合金で作られた半製品の製造方法及びその使用 | |
JPH02270948A (ja) | ジルコニウム合金管の製法 | |
JPH0881746A (ja) | 加圧水型原子炉用Zr基合金製核燃料被覆管の製造方法 |