BE839319A - Procede de traitement d'alliages de zirconium contre la corrosion - Google Patents

Description

  "Procédé de traitement d'alliages de zirconium contre la corrosion". 

  
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La présente invention est relative à un procédé de traitement , contre la corrosion, de tôles métallique. en alliage de zirconium , destinées à une utilisation dans des réacteurs nucléaires.

  
Le facteur déterminant la durée de.vie d'une enveloppe ou gaine , réalisée en un alliage de zirconium , d'un assemblage combustible monté dans un réacteur à eau bouillante

  
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duellement , et que l'on appelle le fluage . Ce fluage est 'rapidement accéléré à cause de la consommation de matière se développant par corrosion .

  
Des essais réalisés en limitant les conditions régnant dans des réacteurs à eau bouillante , suivant les métho-  des ASTM , ont démontré qu'un chauffage d'un alliage de zirconium jusqu'à une température supérieure à 900[deg.]C réduit d'environ 10% la résistance à la corrosion .

  
Toutefois , des examens, sur lesquels l'invention est basée et qui ont été réalisés en utilisant des assemblages combustibles ayant été en fonctionnement pendant plusieurs années dans un réacteur à eau bouillante , ont montré que, de façon surprenante , un traitement thermique du type précité augmente d'un facteur de 3 ou 4 la résistance à la corrosion d'un alliage de zirconium.

  
Comme un alliage de zirconium du type Zircalloy s'oxyde rapidement à une température élevée , ce type ce traitement contre la corrosion est assez difficile à réaliser pour des surfaces de feuille ayant les dimensions que l'on utilise généralement pour des pièces constitutives de réacteurs . Avec un

  
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tre admissible pour le chauffage dépassant 500[deg.]C et atteignant
900"C , puis, depuis cette température d'au moins 900[deg.]C , il

  
est possible de réduire immédiatement la température de 200[deg.]C

  
en 60 secondes au maximum.

  
L'invention sera décrite plus complètement avec référence aux dessins annexés.

  
La figure 1 présente une coupe verticale d'une  installation permettant la mise en oeuvre d'un procédé suivant une première forme de réalisation de l'invention. Dans cette for- <EMI ID=4.1>  La figure 2 présente une coupe verticale d'une  installation permettant la mise en oeuvre d'un procédé suivant  cette dernière forme de réalisation de l'invention .  La figure 3 présente , sous la forme d'une, coupe prise perpendiculairement à la. direction d'alimentation de la  tôle , une représentation de l'écoulement laminaire estimé . Cette. représentation de l'écoulement laminaire illustre la convention au voisinage d'une tôle horizontale dans le cas d'une tempéra-  <EMI ID=5.1>  La figure 4 présente la répartition estimée des <EMI ID=6.1> 

  
sement assuré suivant la figure 1 , c'est-à-dire sans utilisation d'un dispositif de soufflage de gaz '. 

  
La figure.5 donne une représentation de l'écou-  lement laminaire dans le cas d'un refroidissement par air forcé suivant l'invention.

  
Sur la Figure 1, le numéro de référence 1 désigne une tale laminée , d'une épaisseur de 4 mm , d'un alliage .de zirconium de la marque Zircalloy 4 . Cette tôle est emportée par des cylindres d'alimentation 2 pour traverser une bobine 3 qui est connectée à un générateur à haute fréquence 4, dont la ' fréquence peut être réglée dans l'intervalle de 0,2-30 MHz . Les cylindres -2 peuvent être entraînés par une vitesse périphérique variable , se situant dans l'intervalle de 0,5-3 m/s. Avant <EMI ID=7.1> 

  
tôle a uniquement une structure a. Après passage à travers la bobine 3, la couche 5 de la tôle a acquis une structure dite

  
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ment de structure important. A chaque moment , une certaine zone superficielle de la tôle l'est chauffée par alimentation d'une

  
 <EMI ID=11.1>   <EMI ID=12.1> 

  
sens de déplacement de la tôle, habituellement de moins de 3 cm, de préférence de moins de 1 cm.

  
Au Lieu de la bobine 3 représentée , on peut utiliser une bobine qui est dirigée de manière qu'une de ses surfaces extrêmes soit orientée vers le côté supérieur ou inférieur de la tôle.

  
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exemple tel qu'illustré par les dessins , la profondeur de pénétration du flux magnétique est réduite avec-une augmentation

  
de la fréquence . 'Par le choix d'une haute fréquence et d'une puissance élevée , seule une couche superficielle de la tôle en Zircalloy est chauffée . Lorsque , par conséquent , la tôle. a  traversé la bobine d'induction , on obtient une réduction très' rapide de la température à l'endroit de la couche superficielle, en raison du fait que la chaleur superficielle est rapidement

  
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diculaire à celle-ci , et de cette manière il n'existe pas de problèmes d'oxydation ou de croissance de grains pouvant réduire la résistance . Le refroidissement est très uniforme et ne provoque pas de déformation de la tôle . 

  
Suivant l'invention , il est également possible de permettre le chauffage de la tale dans son ensemble de manière &#65533; obtenir une modification des structures dans la totali-

  
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même lorsqu'on utilise un fluide de refroidissement , de refroi-

  
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seconde forme de réalisation de la présente invention , que l'on

  
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 <EMI ID=20.1>   <EMI ID=21.1>  ainsi une plus basse température . Ceci a'pour résultât une forte déformation de la tôle. Dans le cas d'un refroidissement par air forcé suivant l'invention , tel qu'illustré par la figure 5 

  
on obtient des conditions presque idéales , grace auxquelles les courbes correspondantes de températures (non représentées ) ont la forme de deux lignes horizontales droites , se situant à faible' distance l'une de l'autre .

  
Sur les dessins, le numéro de référence 11 dé-  signe une tale en,alliage de zirconium. Cette tôle est déplacée grâce à des cylindres d'alimentation 12 pour- traverser une bobine 13 qui est connectée à un générateur à haute fréquence 14, dont la fréquence est de l'ordre de 1-1000 kHz. Les cylindres 12 peuvent être entraînés à une vitesse périphérique se situant dans l'intervalle de 0,1 à 30 cm/s. On projette sur la tôle un gaz

  
de refroidissement, de préférence un gaz inerte, tel que de l'argon, grace à des boites de soufllerie 16 et 17 comportant des ajutages dirigés..perpendiculairement à la tôle , chacun des courants d'air dirigés perpendiculairement à la tale ayant une lar-

  
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tages étant agencés de manière qu'environ la moitié d'entre eux se situe de part et d'autre d'un plan vertical imaginaire passant par l'axe de symétrie longitudinal de la tôle , cet axe étant orienté dans la direction du déplacement . Les cylindres
12 sont de préférence refroidis , soit grâce à de l'eau de refroidissement circulant à travers ces cylindres , soit grâce

  
à un courant de gaz de refroidissement dirigé vers la surface  de ces cylindres. 

REVENDICATIONS 

  
1. Procédé de traitement , contre la corrosion, d'une tôle métallique en alliage de zirconium , destinée à l'utilisation dans des réacteurs nucléaires, caractérisé en ce qu'on chauffe cette tôle en zones jusqu'à une température d'au moins
900[deg.]C , Le temps nécessaire pour l'augmentation de La température depuis 500[deg.]C jusqu'à la température susdite étant tout

  
au plus de 60 secondes , chaque zone chauffée étant ensuite im-  médiatement soumise à une réduction de température d'au moins
200[deg.]C en un temps de 60 secondes au maximum.-

Claims (1)

1. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la tale n'est chauffée qu'en surface , l'élévation de température dans la portion interne de la tôle étant insuffisante pour atteindre une modification importante quelconque des structures à l'intérieur de cette portion.

   3. Procédé suivant la revendication 1,. caractérisé en .ce qu'on chauffe une couche superficielle jusqu'à la température requise en déplaçant la tôle , à une vitesse d'au moins 1 m/s , pour la faire passer par une bobine d'induction qui est connectée à un générateur à haute fréquence et qui est alimentée par un courant d'une fréquence d'au moins 0,5 MHz.

   4. Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la fréquence susdite est de o,5-30 MHz, la vitesse de déplacement de la tôle étant de 1-5 m/s , et la puissance instantanée débitée par le générateur à haute fréquence vers la <EMI ID=23.1>

   5. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la réduction de température est réalisée grâce

   à un refroidissement par un courant de gaz forcé , au cours duquel une zone centrale d'au moins 10% de la largeur de la tôle est exposée à un courant de gaz provenant d'un dispositif à soufflerie , ce courant étant dirigé sensiblement perpendiculairement

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   supérieur ,par unité de surface , à la valeur correspondante sur le restant de la tôle .

   6. Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la tale est déplacée , à une vitesse de 0,1-30

   <EMI ID=25.1> <EMI ID=26.1>

   <EMI ID=27.1>

   7. Procédé de traitement , contre la corrosion, d'une tôle en alliage de zirconium pour réacteurs nucléaires tel que décrit ci-dessus et/ou illustré par les dessins.