ES2201069T3

ES2201069T3 - Metodo para fabricar un tubo de zircaloy que tiene alta resistencia a la propagacion de grietas.

Info

Publication number: ES2201069T3
Application number: ES94302539T
Authority: ES
Inventors: Ronald Bert Adamson; Gerald Allen Potts
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1993-04-23
Filing date: 1994-04-11
Publication date: 2004-03-16
Anticipated expiration: 2014-04-11
Also published as: TW233361B; DE69432775T2; DE69432775D1; US5437747A; JP3844256B2; EP0622470B1; JPH0790522A; EP1191119A2; US5681404A; EP1191119A3; EP0622470A1

Abstract

EN UN CHAPADO DE ELEMENTO DE COMBUSTIBLE DE ALEACION DE CIRCONIO SE PRESENTA UN METODO PARA GENERAR REGIONES DE PRECIPITADOS INTERMETALICOS GRUESOS Y FINOS A TRAVES DE LA PARED DE REVESTIMIENTO. EL METODO INCLUYE PASOS DE TRATAMIENTOS DE CALOR ESPECIFICO Y RECOCIDOS QUE EMBASTECEN LOS PRECIPITADOS EN LA GLOBALIDAD DEL CHAPADO. EL METODO TAMBIEN INCLUYE AL MENOS UN PASO EN EL QUE UNA REGION EXTERNA (EXTERIOR) DEL REVESTIMIENTO, SE CALIENTA HASTA LA FASE BETA O ALFA PLUS BETA, MIENTRAS UNA REGION INTERNA (INTERIOR) SE MANTIENE A UNA TEMPERATURA A LA CUAL NO OCURREN U OCURREN POCOS CAMBIOS METALURGICOS. ESTE METODO PRODUCE UN REVESTIMIENTO DE COMPUESTO EN EL QUE LA REGION EXTERNA SE COMPONE DE PRECIPITADOS FINOS Y LA REGION INTERNA SE COMPONE DE PRECIPITADOS GRUESOS.

Description

Método para fabricar un tubo de Zircaloy que tiene alta resistencia a la propagación de grietas.

Este invento se refiere a métodos para fabricar encamisados de Zircaloy para uso en elementos de combustible nuclear.

Antecedentes del invento

Los reactores nucleares tienen su combustible contenido en un encamisado sellado para el aislamiento del combustible nuclear con respecto al sistema de moderador/refrigerante. El término "encamisado", tal como aquí se usa, se refiere a un tubo de aleación a base de circonio compuesto de al menos un metal además de la base de circonio. El término "precipitado", tal como aquí se usa, se refiere a metales añadidos del encamisado y que forman estructuras aisladas en una matriz a través de la aleación de circonio. Estos precipitados pueden, o no, constituir compuestos intermetálicos. Típicamente, estos precipitados están distribuidos uniformemente en la matriz -aunque varían de tamaño. Además, los denominados precipitados finos (por debajo de 0,1 micrómetros), pueden estar o bien en el formato de matriz o bien en el formato denominado bidimensional, en el que los precipitados ocupan una capa similar a una hoja, próxima a la superficie exterior de la aleación de circonio.

El encamisado -nominalmente del orden de 0,762 mm de grueso- está conformado como un tubo con el combustible nuclear contenido típicamente en forma de pastillas en el mismo. Estas pastillas están apiladas en contacto unas con otras en casi la totalidad de la longitud de cada tubo de encamisado, cuyo tubo de encamisado tiene una longitud del orden de 406,4 cm. Típicamente, el tubo de encamisado está provisto de resortes para centrar las pastillas de combustible y de los denominados "desgaseadores" (adsorbentes metálicos) para absorber los gases de la fisión. Después, las partes internas de la barra de combustible se ponen bajo presión con diversos gases, para la disipación óptima de los gases producidos por la reacción de fisión, y se sella por ambos extremos.

El circonio y sus aleaciones, en las circunstancias normales, son excelentes para el encamisado de combustible nucleares, dado que son de sección transversal de baja absorción de neutrones y, a temperaturas inferiores a aproximadamente 398ºC (a la temperatura del núcleo del reactor en funcionamiento, o por debajo de ésta) son resistentes, dúctiles, extremadamente estables, y no reactivos en presencia de agua desmineralizada o de vapor de agua. Los "Zircaloys" son una familia muy usada de materiales para encamisados de aleación de circonio resistentes a la corrosión. Los Zircaloys están compuestos del 98-99% en peso de circonio, siendo el resto de estaño, hierro, cromo y níquel. El "Zircaloy-2" y el "Zircaloy-4" son dos aleaciones a base de circonio muy usadas para encamisados. (Omitiéndose el níquel en el Zircaloy-4).

La corrosión del encamisado es un problema potencial, tanto en los reactores de agua en ebullición como en los reactores de agua a presión. Por ejemplo, en un PWR (Reactor de Agua a Presión), el agua no hierve -aunque en los diseños modernos puede tener lugar una ebullición diminuta en la parte superior de algunas barras de combustible. El nivel de oxígeno está relativamente suprimido, siendo de aproximadamente 20 ppb. El hidrógeno es inyectado y residente en el moderador de agua a aproximadamente 200 ppb, y se utiliza para suprimir los niveles de oxígeno. La presión del agua es del orden de 13,79 MPa, variando la temperatura desde 300ºC hasta 380ºC, dependiendo del estado de funcionamiento del reactor.

La corrosión en el encamisado de un reactor PWR es uniforme y está relacionada con el tamaño del precipitado en el encamisado de Zircaloy. Se ha comprobado que los precipitados pequeños aceleran realmente los fenómenos de corrosión uniforme. Por consiguiente, se prefieren dos tamaños de precipitado relativamente grandes en el encamisado de circonio de un PWR.

En el ambiente de radiación dentro del PWR, el precipitado se disuelve y se hace más pequeño con la exposición. Para evitar la acumulación de la corrosión uniforme acelerada, el encamisado del PWR empieza uniformemente con tamaños de precipitados grandes -0,2 micrómetros y superiores- para retardar la formación de los precipitados de tamaño pequeño y la más rápida corrosión uniforme que tiene lugar con los precipitados de tamaño pequeño.

En un ambiente de un BWR (Reactor Nuclear de Agua en Ebullición) el agua hierve. El nivel de oxígeno es relativamente alto, siendo de aproximadamente 200 ppb. El hidrógeno puede ser inyectado para la estabilidad de las partes estructurales del reactor, se desprende efectivamente como parte de la ebullición, y es residente en el moderador de agua en el margen de 20 ppb. La presión del agua es del orden de 6,89 MPa, con una temperatura de 288ºC que es esencialmente función de la presión y en su mayor parte constante para todos los regímenes de funcionamiento del reactor.

La corrosión en el encamisado de un BWR tiene lugar en formatos nodulares o de pústulas. También está presente la corrosión uniforme -pero en el caso usual no en un grado significativo. Además se produce depósito de minerales y partículas en la superficie del encamisado expuesta al agua. La combinación de la corrosión y de los depósitos puede llegar a ser bastante gruesa en las partes del encamisado expuestas al agua.

La corrosión nodular o pustular no es de por sí mala. No obstante, cuando el combustible en el reactor tiene una vida más larga -tal como de un tiempo dentro del reactor que exceda de 40 megavatios días por tonelada, la corrosión nodular o pustular se concentra. Cuando tal corrosión nodular o pustular se concentra y actúa conjuntamente con otras partículas -tal como de iones de cobre- se producirá una penetración localizada de la pared el encamisado.

Se ha comprobado que los precipitados pequeños suprimen realmente la formación de nódulos y pústulas. Por consiguiente, se desea tener precipitados pequeños -por debajo de 0,1 micrómetro- técnica para inhibir la formación de nódulos o pústulas. Es sabido de la anterior tratar exteriormente la superficie del encamisado expuesta al agua exterior por calentamiento a partir de una bobina o serpentín para producir una superficie exterior de precipitado fino. Véase la Patente de EE.UU. Nº 4.576.654 de Eddens y otros.

En el documento EP-A-425465 se ha expuesto otro proceso para fabricar tubos de encamisado por calentamiento y enfriamiento de una parte exterior de un tubo.

En el ambiente de radiación dentro del BWR, el precipitado se disuelve y se hace más pequeño con la exposición a la radiación. La corrosión nodular es inhibida por los pequeños precipitados y por los elementos de aleación puestos en solución por el proceso de disolución.

Se han usado recocidos de aleaciones de circonio que pueden ser resumidos en términos de márgenes de temperatura. Partiendo de las bajas temperaturas, los recocidos a temperatura superior a 480ºC producen un alivio de la tensión, usualmente después de trabajar el metal para conseguir una reducción de alrededor del 70% en el área. Los recocidos a una temperatura de aproximadamente 576ºC no solamente producen el alivio de la tensión sino que hacen además que comience la recristalización del metal. En tales recocidos, se consigue la máxima ductilidad del material. Finalmente, los recocidos a temperaturas sustancialmente por encima de 576ºC producen el crecimiento del cristal -generalmente reblandeciendo el metal-.

En la técnica anterior, el tratamiento por calor para el encamisado de un PWR ha incluido recocidos a alta temperatura con enfriamientos lentos (de menos de 5º/segundo) para conservar los grandes tamaños del precipitado. A la inversa, el tratamiento por calor para el encamisado de un BWR ha incluido recocidos a baja temperatura con enfriamientos rápidos (a más de 5º/segundo) para producir pequeños tamaños del precipitado.

La resistencia a la corrosión del encamisado de Zircaloy se ha mejorado formando para ello partículas de precipitado pequeñas, uniformemente distribuidas, en la matriz de metal Zircaloy. Alguna parte de los componentes de hierro, cromo y níquel en la matriz de Zircaloy forman precipitados cristalinos insolubles que tienen composiciones químicas distintas de la matriz. Los precipitados están representados, en general, por las fórmulas químicas Zr(Fe,Cr)_{2} y Zr^{2}(Fe,Ni). Típicamente, los precipitados usados en las aleaciones más resistentes a la corrosión tienen un diámetro medio de menos de aproximadamente 0,1 micrómetro.

La corrosión y el agrietamiento pueden ambos dañar al encamisado, pero son fenómenos fundamentalmente diferentes. El agrietamiento es una rotura o división mecánica de la pared del encamisado, mientras que la corrosión es una conversión electroquímica del metal del encamisado en un óxido u otro compuesto no metálico. Las grietas se pueden iniciar por una diversidad de causas, incluidas las tensiones mecánicas, así como la corrosión. Una vez que se haya iniciado una grieta, ésta puede plantear un pequeño problema, siempre que permanezca limitada a una pequeña área. No obstante, si se propaga la grieta, se puede fracturar el encamisado y el material de fisión hace eventualmente contacto con el refrigerante o el moderador. Finalmente, esto puede conducir a una costosa puesta fuera de servicio del reactor.

La iniciación mecánica de las grietas puede atribuirse a diversas tensiones en un reactor usual. Las grietas pueden iniciarse cuando residuos tales como alambre o virutas o partículas metálicas se abren paso hasta llegar al agua del reactor que fluye dentro de los mazos de combustible entre las barras de combustible. Los residuos pueden alojarse en un espaciador de las barras de combustible adyacente a la pared del encamisado. Como resultado, los residuos vibran o frotan contra la pared del encamisado bajo la influencia de la mezcla de vapor de agua/agua que pasa. Tal vibración continúa hasta que se inicia una grieta.

La corrosión puede ser una fuente de propagación de una grieta inicial. Además, los defectos de fabricación pueden ser los puntos de origen de las grietas. Aún más, la propagación de las grietas puede iniciarse en el interior de las barras de combustible en el ambiente de alta presión corrosivo presente durante la vida de servicio del reactor.

En relación con el agrietamiento en el interior del tubo de encamisado sellado, puede producirse una división por fragilidad de tal encamisado debido a las interacciones combinadas entre el combustible nuclear, el encamisado, y los productos de la fisión producidos durante la reacción nuclear. Se ha comprobado que esta actuación no deseable es debida a tensiones mecánicas localizadas sobre el encamisado del combustible resultantes de la expansión diferencial y de la fricción entre el combustible y el encamisado. Esas tensiones localizadas y la deformación en presencia de productos específicos de la fisión, tales como el yodo y el cadmio, son capaces de producir fallos del encamisado por fenómenos conocidos como agrietamiento por corrosión por tensión y fragilización de metal líquido. Otros fenómenos, tales como el de hidruración local del encamisado y la presencia de oxígeno, nitrógeno, monóxido de carbono, y dióxido de carbono, pueden contribuir al fallo del encamisado y conducir al agrietamiento de la barra de combustible.

En las Patentes de EE.UU. Números 4.200.492 y 4.372.817, concedidas a Armijo y otros, así como en la Patente de EE.UU. Nº 4.894.203 de Adamson, se sugieren soluciones para evitar la iniciación de grietas, incluyendo para ello una barrera en el interior del encamisado. A los encamisados que contienen una barrera introducida se les denomina a veces como encamisados "compuestos" o encamisados que tienen dos capas metalúrgicas distintas.

Aunque es muy deseable evitar la iniciación de las grietas, en el caso de que se forme una grieta, se ha de evitar que se propague ésta.

Existe una necesidad, especialmente para un ambiente de reactores BWR, de un encamisado que sea resistente a la propagación de una grieta axial. Existe también la necesidad de un encamisado que, en combinación, sea resistente a la propagación de las grietas axiales; a la iniciación de las grietas, y a la corrosión.

Sumario del invento

El presente invento se refiere a procesos para generar precipitados gruesos en una región interior (de dentro) y precipitados finos en la región exterior (de fuera) de una pared de un tubo de aleación de circonio, tal como se define en la Reivindicación 1. La región interior tendrá una baja densidad de precipitado, y la región exterior tendrá una alta densidad de precipitado. Los métodos de este invento incluyen recocidos específicos a alta temperatura que producen "precipitados de partículas hechas más gruesas" en la región interior del tubo. Los métodos incluyen también al menos un tratamiento por calor en el cual se calienta una región exterior del tubo hasta la fase alfa más beta, o bien hasta la fase beta, y luego se enfría rápidamente, mientras se mantiene una región interior a una temperatura a la cual poco o ningún cambio metalúrgico se produce. También se puede conseguir resistencia a daños originados por la interacción de pastilla-encamisado mediante la aplicación de un revestimiento de circonio o de aleación de circonio sobre la superficie interior del tubo. Por el presente método se produce un tubo que es resistente a la propagación de las grietas (especialmente en la dirección axial de un tubo) y que es al mismo tiempo resistente a la corrosión nodular. Tales características del tubo se cree que son de la máxima utilidad en un ambiente de un BWR, pero también pueden ser deseables en un ambiente de un reactor del tipo PWR, o de otro tipo.

Otros detalles del invento y de su utilidad se proporcionan en las reivindicaciones subordinadas, en el estudio que sigue, y en los dibujos asociados.

Breve descripción de los dibujos

La Fig. 1 es un gráfico de las fases para una aleación típica que contiene circonio;

La Fig. 2 es una vista en corte transversal de una barra de combustible preferida del presente invento;

La Fig. 3 es un diagrama esquemático en el que se han ilustrado regiones de precipitados finos y gruesos en tubos producidos de acuerdo con el presente invento; y

La Fig. 4 es una tabla en la que se comparan tres procesos conocidos para preparar tubo de aleación de circonio con cinco procesos de acuerdo con el presente invento.

Descripción de las realizaciones específicas I. Generalidades

Tal como aquí se usa, la expresión "estructura cristalina alfa", o bien "fase alfa", significa la estructura reticular cristalina hexagonal de paquete cerrado de circonio y de aleaciones que contienen circonio que son estables a las más bajas temperaturas. El margen de temperaturas en el cual es estable la fase alfa se denomina margen alfa. Para el Zircaloy-2, la fase alfa pura existe a temperaturas más bajas que aproximadamente 820ºC.

Tal como aquí se usa, la expresión "estructura cristalina beta", o "fase beta", significa la estructura reticular cristalina cúbica centrada en el cuerpo de circonio y de aleaciones de circonio que es estable a las temperaturas más altas. El margen de temperaturas en el cual era estable la fase beta se designa como el margen beta. Para el Zircaloy-2, la fase beta pura existe a temperaturas superiores a aproximadamente 960ºC.

Tal como aquí se usa, la expresión "estructuras cristalinas alfa más beta", o bien "fases alfa más beta", se refiere a una mezcla de las fases alfa y beta que existe a algunas temperaturas, en algunas aleaciones de circonio. En el circonio puro, la estructura cristalina alfa es estable hasta aproximadamente 860ºC. A aproximadamente esa temperatura se produce un cambio de fase para formarse una estructura cristalina beta que es estable a temperaturas superiores a aproximadamente 860ºC. Las aleaciones de circonio, por el contrario, tienen un margen de temperaturas en el cual se produce el cambio de fase alfa a fase beta. En ese margen es estable una mezcla de estructuras cristalinas alfa y beta. El margen específico de temperaturas en el cual es estable la mezcla depende de la aleación específica. El Zircaloy-2, por ejemplo, presenta una mezcla estable de estructuras cristalinas alfa más beta desde aproximadamente 825ºC hasta aproximadamente 965ºC. Por debajo de aproximadamente 850ºC, se forman precipitados intermetálicos. En la Fig. 1 se han ilustrado las regiones de las diversas fases para el Zircaloy-2.

Tal como aquí se usa, el término "sección" se refiere a una pieza de metal que tiene varios usos y formas. El término "tubo" se refiere a un tubo metálico que tiene varios usos, y la expresión "recipiente de barra de combustible" o simplemente "recipiente" se refiere al tubo usado en las barras de combustible para encerrar las pastillas de combustible. A veces, el recipiente de la barra de combustible se denomina "encamisado" en la técnica.

El tamaño del precipitado dentro de un Zircaloy u otra aleación puede ser controlado por varios procesos de fabricación bien conocidos. Inicialmente, el tamaño del precipitado viene regulado esencialmente por el régimen de enfriamiento desde la fase beta. Los regímenes de enfriamiento rápido (por ejemplo, los regímenes más rápidos que el de aproximadamente 50ºC por segundo) dan precipitados más pequeños, mientras que los regímenes de enfriamiento más lentos dan precipitados de mayor tamaño. Los posteriores tratamientos térmicos y recocidos pueden aumentar el grosor de los precipitados. Generalmente, y en términos relativos, las temperaturas más altas y los tiempos de recocido más largos favorecen el engrosamiento de la microestructura del precipitado, mientras que las temperaturas más bajas y los tiempos de recocido más cortos preservan una microestructura fina del precipitado. Se puede producir una microestructura densa fina mediante tratamientos térmicos a alta temperatura en las regiones beta o alfa más beta, seguidos de un enfriamiento rápido.

Con referencia a la Fig. 2, un elemento de combustible 14 (corrientemente designado como una barra de combustible) incluye un núcleo de material combustible 16 y un recipiente que lo rodea 17 preparado de acuerdo con un método de este invento. El elemento de combustible 14 está diseñado para proporcionar un excelente contacto térmico entre el recipiente 17 de la barra de combustible y el núcleo 16 de material combustible, un mínimo de absorción de neutrones parásitos, y resistencia al arqueamiento y a la vibración que originalmente es ocasionada por el flujo de refrigerante a alta velocidad. El núcleo de material combustible está compuesto típicamente de una pluralidad de pastillas de combustible de material fisionable y/o fértil. El núcleo de combustible puede tener varias formas, tal como la de pastillas cilíndricas, esferas, o de pequeñas partículas. Se pueden usar varios combustibles nucleares, incluidos los compuestos del uranio, los compuestos del torio, y mezclas de los mismos. Un combustible preferido es el dióxido de uranio, o bien una mezcla que comprende dióxido de uranio y dióxido de plutonio.

El recipiente 17 de la barra de combustible preparado de acuerdo con este invento tiene al menos dos regiones metalúrgicas distintas: una región interior (/de dentro) 30, que contiene precipitados gruesos, y una región exterior (de fuera) 33 que contiene precipitados finos. La región de transición entre las regiones interior y exterior se designa a veces como un gradiente metalúrgico. En general, será un límite relativamente bien definido. Tal como aquí se usa, se considera que la región de transición es parte de la región exterior. Típicamente, no ocupará más de aproximadamente el 25% de la región exterior, pero ese no es en modo alguno un valor que sea requerido. En algunos casos, la región de transición ocupará hasta del 5 al 10% de la pared entera del tubo.

En la Fig. 3 se ha representado la microestructura de una pared 104 del tubo producida de acuerdo con los métodos de este invento. Como se ha ilustrado en la región exterior de la pared del tubo, la aleación de circonio existe como granos 100. En la región interior de la pared del tubo existe la aleación como granos 106. Generalmente, los granos de las regiones interior y exterior tendrán aproximadamente el mismo tamaño. La microestructura de los granos, sin embargo, es diferente en las dos regiones. Como se ha ilustrado, los granos de la región exterior contienen colecciones densas de precipitados finos 108, mientras que los granos de la región interior contienen colecciones menos densas de precipitados gruesos 102. En algunas realizaciones, la superficie interior de la pared 104 del tubo contendrá una barrera o revestimiento de circonio (no ilustrado).

Ambas regiones, la interior y la exterior, del recipiente 17 están constituidas preferiblemente de una aleación de circonio tal como de Zircaloy-2 o de Zircaloy-4. El Zircaloy-2 tiene, sobre una base de en peso, aproximadamente el 1,5% de estaño; el 0,12% de hierro; el 0,09% de cromo, y el 0,05% de níquel. El Zircaloy-4 no tiene esencialmente níquel, y tiene aproximadamente el 0,2% de hierro, pero es por lo demás sustancialmente similar al Zircaloy-2. El "Zirlo" -una aleación a base de circonio que contiene aproximadamente el 1% de estaño, aproximadamente el 1% de niobio, y menos de aproximadamente el 0,2% de hierro- es otra aleación que puede usarse con este invento. Todavía otras aleaciones que pueden usarse con el presente invento incluyen el 98% de circonio, entre aproximadamente el 0,06 y el 0,25% de hierro, entre aproximadamente el 0,03 y el 0,1% de níquel, y entre aproximadamente el 0,8 y el 1,7% de estaño (todos los tantos por ciento en peso). Como otros aditivos se pueden incluir el niobio, el bismuto, el molibdeno, así como otros varios elementos usados en la técnica. Más generalmente, se puede emplear cualquier aleación de circonio que forme compuestos intermetálicos.

Preferiblemente, los precipitados finos empleados en este invento tienen un diámetro medio comprendido entre aproximadamente 0,01 y 0,15 micrómetros, y más preferiblemente entre aproximadamente 0,02 y 0,06 micrómetros. Lo más preferiblemente, el diámetro medio de los precipitados finos es de aproximadamente 0,04 micrómetros. Preferiblemente, los precipitados gruesos tienen un diámetro medio comprendido entre aproximadamente 0,15 y 2,0 micrómetros, y más preferiblemente entre aproximadamente 0,2 y 1,0 micrómetros. Los antes citados diámetros del precipitado se determinan fácilmente por microscopía electrónica de transmisión normal (TEM y STEM) conocida en la técnica.

Las regiones de Zircaloy que contienen precipitados finos son más resistentes a la corrosión que las regiones que contienen precipitados gruesos. Se cree que las regiones que contienen precipitados gruesos comunican resistencia a la propagación de las grietas. Aunque la corrosión es normalmente la más pronunciada en las superficies del encamisado, la iniciación de las grietas y la propagación de las grietas tienen lugar en la pared entera del encamisado. Así, por los métodos de este invento se producirá tubo en el cual solamente la superficie exterior contiene precipitados finos, mientras que hay presentes más precipitados gruesos en la superficie interior y por toda la masa de la pared del encamisado.

En realizaciones preferidas, la región exterior que contiene el precipitado "fino" abarcará entre aproximadamente el 5 y el 20% del grosor de la pared, mientras que la región interior o de la masa que contiene el precipitado grueso abarcará entre aproximadamente el 80 y el 95% del grosor de la pared. En realizaciones más preferidas, la región superior abarcará entre aproximadamente el 5 y el 15%, y lo más preferiblemente aproximadamente el 10% del grosor de la pared. Por lo tanto, en el tubo típico que tenga un grosor de la pared de 0,762 mm, la región exterior ocupará preferiblemente aproximadamente 0,076 mm.

Otros detalles estructurales del tubo producido de acuerdo con los métodos que aquí se han empleado se han descrito en la Solicitud de Patente Europea, presentada simultáneamente con la presente, EP-A-624882.

Los métodos de este invento tienen como meta la formación de tubo que tenga las antes citadas propiedades. Generalmente, el proceso se inicia con un tocho de paredes gruesas de Zircaloy-2 que ha sido rápidamente enfriado desde la fase beta. En algunas realizaciones, sin embargo, se puede usar un enfriamiento más lento. Tal como aquí se usa, un enfriamiento rápido se refiere a un régimen de enfriamiento más rápido que el de aproximadamente 5ºC por segundo. Más preferiblemente, el régimen de enfriamiento será más rápido que el de aproximadamente 50ºC por segundo. Los regímenes de enfriamiento rápido producirán generalmente tubos que tengan los precipitados finos dispersos en toda su masa. Los regímenes de enfriamiento más lentos producirán en general precipitados más gruesos. Después del enfriamiento beta, se emplea una fase de extrusión y posiblemente algunas fases de trabajado en frío, diseñadas para estabilidad dimensional. Se efectúan después varios pasos para crear o preservar una región exterior que tenga precipitados finos y una región interior que tenga precipitados gruesos. Además, se llevan a cabo múltiples pasadas de trabajado en frío para comunicar al tubo las dimensiones deseadas. Después de cada paso de trabajado en frío, se recuece el tubo para aliviar las tensiones y recuperar la ductilidad. Preferiblemente, cada una de las pasadas de trabajado en frío se lleva a cabo a aproximadamente el 70%, aunque esto no es crítico para el invento. El valor en tanto por ciento del trabajado en frío es aproximadamente análogo al tanto por ciento de reducción del grosor de la pared durante el proceso.

Para crear o preservar los precipitados gruesos en la región interior del tubo se lleva a cabo típicamente al menos un recocido a alta temperatura. Tal como aquí se usa, un recocido a alta temperatura se refiere a un proceso llevado a cabo a una temperatura comprendida entre 700ºC y 750ºC durante un tiempo entre 1 y 10 horas, y lo más preferiblemente a aproximadamente 700ºC durante aproximadamente 8 horas. Además del recocido a alta temperatura, los recocidos que siguen al trabajado en frío deberán ser llevados a cabo a temperaturas relativamente altas y durante tiempos relativamente largos, para favorecer la formación de precipitados de partículas gruesas. Preferiblemente, los recocidos a continuación del trabajado en frío deberán ser llevados a cabo a temperaturas comprendidas entre 576ºC y 650ºC, durante un tiempo entre 1 y 10 horas, y más preferiblemente entre 620ºC y 650ºC durante dos a cuatro horas. Reconocerán los expertos en la técnica que las temperaturas y los tiempos de los tratamientos por calor y los recocidos pueden variarse algo con respecto a los valores antes citados. Generalmente, los precipitados de partículas gruesas preferidos en este invento serán producidos a temperaturas más altas y durante tiempos más largos. Por el contrario, los tratamientos a más bajas temperaturas y los tiempos más cortos tienen a preservar la microestructura de los precipitados finos.

La temperatura de recocido después del trabajado en frío afectará a la estructura del grano, así como a la estructura del precipitado. Para un trabajado en frío del 70%, los recocidos a temperaturas comprendidas entre aproximadamente 490ºC y 577ºC aliviarán las tensiones, y por lo tanto se definen como recocidos para alivio de las tensiones. A temperaturas más altas (es decir, por encima de aproximadamente 577ºC) tenderá lugar una recristalización. Esto no solamente alivia las tensiones comunicadas por el trabajado en frío, sino que reorienta los granos. Si se usa un recocido a una temperatura algo más alta (por ejemplo, por encima de aproximadamente 650ºC), se producirá crecimiento del grano. Estas temperaturas no son fijas, sino que son función de la cantidad del trabajado en frío. Un trabajado en frío más intenso comunica una mayor fuerza de impulsión para alivio de las tensiones, para recristalización, etc. Por consiguiente, cuanto más trabajado en frío se ejecute, tanto más disminuirá la temperatura de alivio de las tensiones, de recristalización, etc.

Se puede introducir la estructura de precipitado fino mediante calentamiento a alta temperatura y enfriando luego rápidamente una sección del tubo. Un modo de conseguir esto es calentando selectivamente y enfriando rápidamente la región exterior a la región alfa más beta o a la región beta pura, mientras se mantiene la región interior a una temperatura más baja. Esto crea un gradiente metalúrgico en el cual la región exterior contiene los precipitados finos, mientras que la región interior retiene los precipitados gruesos. Este paso de tratamiento por calor puede llevarse a cabo por varios métodos, incluido el de empleo de un calentador de bobina de inducción, como se describe en lo sigue.

Ha de quedar entendido que se pueden emplear varios métodos para producir tubo que tenga la microestructura deseada. Si se emplea un enfriamiento beta rápido pronto en el proceso, serán necesarios pasos subsiguientes para engrosar los precipitados. Por otra parte, si se emplea un enfriamiento beta lento, se elegirán los pasos subsiguientes para mantener o engrosar aún más los precipitados.

Para facilitar la comprensión de las diferencias entre algunos procesos conocidos y los procesos de este invento -así como para comprender cómo afectan los pasos del proceso a la microestructura del tubo final- se describirán tres procesos conocidos, y se describirán después cinco procesos que sirven de ejemplos de acuerdo con el presente invento. Ha de quedar entendido que las realizaciones descritas de este invento no están destinadas a ser limitadoras, dado que varios procesos alternativos producirán la microestructura deseada. Las temperaturas y los tiempos que se indican en estos ejemplos podrían ser ajustados algo, sin cambiar sustancialmente la microestructura, como es sabido en la técnica. Además, los ejemplos se han previsto para Zircaloy-2. Cuando se usen otras aleaciones, las condiciones serán diferentes.

II. Procesos que sirven de ejemplos

Los tres procesos conocidos que se describen a continuación se designarán siempre como "proceso 1", "proceso 2", y "proceso 3". Las cinco realizaciones del presente invento que se describen en lo que sigue serán designadas siempre como "nuevos procesos" 1-5. En la Fig. 4 se ha proporcionado un resumen en forma de tabla de los pasos empleados en los procesos individuales para poder efectuar una comparación cómoda.

Procesos conocidos

Proceso 1

Se inicia el proceso con un tocho de aproximadamente 15,25 cm de diámetro y 61 cm de longitud. Para el final de los procesos aquí descritos, el tocho se habrá convertido en aproximadamente 120 metros de tubo que tiene aproximadamente 12,7 mm de diámetro exterior.

En el tocho se efectúa un enfriamiento beta rápido. El régimen del enfriamiento beta depende, en parte, del grosor del tocho; cuanto más delgado sea el tocho tanto más rápido el enfriamiento. Generalmente, el enfriamiento beta comporta calentar el tocho a la fase beta, por encima de aproximadamente 1000ºC, y enfriar luego rápidamente desde 1000ºC hasta aproximadamente 700ºC por inmersión en un depósito de agua. El régimen de enfriamiento es importante entre 1000ºC y 700ºC; después de alcanzados los 700ºC, sin embargo, se puede aumentar o disminuir el régimen de enfriamiento como se desee.

A continuación se extruye el tubo, siendo la temperatura del tubo de aproximadamente 570ºC, hasta un diámetro de aproximadamente 76,2 mm. La extrusión se realiza haciendo pasar el tubo a través de un juego de matrices con conicidad bajo alta presión. Hay disponibles extruidores adecuados de la firma Mannessmann Femang. Coreoboliis, Pennsylvania (EE.UU.). El producto extruido se designa como una "envuelta de tubo" que está disponible en dimensiones especificadas de varios vendedores, tales como Teledyne Wahchang (Albany, Oregon, EE.UU.), Western Zirconium (una compañía de la Westinghouse de Ogden, Utah, EE.UU.) y Cezus (Francia).

La envuelta de tubo se trata por calor a aproximadamente 927ºC (en la región cristalina alfa más beta) en el 30% exterior de la pared. Esto se realiza calentando la envuelta de tubo con una alta energía o frecuencia (de una bobina de inducción), la cual penetra aproximadamente en un 33% de la pared. Durante el calentamiento por inducción fluye agua a través del centro del tubo. Esto sirve para dos fines: en primer lugar, mantiene el interior del tubo a una temperatura más baja mientras se calienta la región exterior, y en segundo lugar enfría muy rápidamente el tubo entero cuando se retira la energía de calentamiento. Es importante reconocer que la parte interior de la envuelta de tubo no es sustancialmente calentada. Otros detalles del proceso de calentamiento por inducción se han dado en la Patente de EE.UU. Nº 4.576.654 concedida a Eddens.

En relación con el enfriamiento del tubo, se puede usar cualquier fluido que sea en general inerte con respecto a la aleación de circonio o material de barrera. Por ejemplo, se puede usar un refrigerante gaseoso, agua, o incluso vapor de agua, en tal proceso.

Llegados a este punto, se efectúa la primera de tres reducciones por trabajado en frío. La envuelta de tubo tratada por calor es hecha pasar a través de un laminador de tubos de paso de peregrino. Se da por entendido por el lector que los laminadores de tubos de paso de peregrino son elementos de equipo generalmente disponibles, aunque bastante complicados. Durante el trabajo en frío con un laminador de tubos de paso de peregrino, se hace rodar una matriz conformada sobre el exterior del tubo, mientras un mandril con conicidad duro soporta el interior del tubo. De esta manera se reducen simultáneamente el grosor de la pared y el diámetro del tubo.

Típicamente, se realiza aproximadamente un trabajado en frío del 70%. Esto significa que el valor en tanto por ciento es aproximadamente análogo a la reducción en tanto por ciento del grosor de la pared. Si se aplica al tubo cualquier trabajado en frío adicional sin alivio de las tensiones, el mismo puede probablemente agrietarse durante la fabricación.

Para aliviar las tensiones originadas por el trabajado en frío, se recuece el tubo a una temperatura de aproximadamente 593ºC durante dos horas en un horno de recocer de alto vacío, tal como el que está disponible de la firma Centorr Vacuum Industries, instalada en Nashua, New Hampshire (EE.UU.). A continuación se realiza una segunda pasada de trabajado en frío (de nuevo a aproximadamente el 70%) con un laminador de tubos de paso de peregrino. Para eliminar las tensiones inducidas por esta segunda pasada en el paso de trabajado en frío, se lleva a cabo otro recocido (de nuevo a 593ºC durante aproximadamente 2 horas). Finalmente, se efectúa la tercera pasada de trabajado en frío como antes. Con esto se reduce el tubo a su tamaño final -aproximadamente 12,7 mm de diámetro exterior, con un grosor de pared nominal de aproximadamente 0,762 mm.

Se corta este tubo en trozos para barras de combustible (es decir, de aproximadamente 4,27 metros) y se le da un primer recocido a 577ºC durante aproximadamente dos horas. Este es un "recocido de recristalización". Alternativamente, el recocido final podría ser un recocido de liberación de tensiones llevado a cabo a cualquier temperatura comprendida entre aproximadamente 480ºC y 577ºC. Después del recocido final, el tubo queda listo para su uso en el reactor.

Proceso 2

En este proceso se usaron el mismo enfriamiento beta rápida y la misma extrusión de envuelta de tubo usados en el proceso 1. En la etapa de envuelta de tubo, sin embargo, no se efectúan ni el tratamiento por calor ni el enfriamiento rápido. Por el contrario, se recuece la envuelta de tubo durante aproximadamente dos horas a una temperatura de aproximadamente 650ºC. Esto reblandece el tubo, de modo que se hace más fácil de trabajar. A continuación, se emplea una primera pasada de trabajado en frío del 70%, como antes. No obstante, el recocido subsiguiente se lleva a cabo a una temperatura ligeramente superior (621ºC durante 2 horas).

Llegados a este punto, se efectúa un tratamiento por calor en el cual solamente se calienta el 30% exterior del tubo. Este tratamiento es similar al tratamiento por calor de la envuelta de tubo en el primer proceso, pero se efectúa a una temperatura ligeramente superior (1045ºC frente a los 927ºC) y se adelgaza el tubo en esta etapa.

A continuación, se efectúa una segunda pasada de trabajado en frío como en el proceso 1, seguida de un recocido a 577ºC (una temperatura ligeramente inferior a la del primer proceso) durante dos horas. Finalmente, se llevan a cabo una tercera pasada de trabajado en frío y la recristalización o recocido de alivio de las tensiones, como antes, usando las mismas temperaturas y los mismos tiempos.

Proceso 3

Este proceso es idéntico al proceso 2, excepto en que se lleva a cabo un paso de "oscilación" adicional después de la extrusión. La oscilación es un paso de trabajado en frío hasta aproximadamente un 50% -usado típicamente para control dimensional.

Sumario

La meta que se persigue en cuanto a una de las anteriores secuencias de recocido, trabajado en frío y tratamiento por calor es la de proporcionar un tubo muy resistente a la corrosión. La microestructura es tal que el tubo de Zircaloy contiene precipitados muy finos. Las regiones exteriores tienen los tamaños más pequeños de precipitado. El pequeño tamaño del precipitado es impulsado por la combinación de un enfriamiento rápido y una temperatura de recocido relativamente baja. El enfriamiento establece el tamaño del precipitado, y las bajas temperaturas de recocido y el trabajado en frío permiten que los precipitados permanezcan pequeños.

Nuevos Procesos

Nuevo Proceso 1

Se llevan a cabo un enfriamiento rápido y una extrusión bajo las mismas condiciones que las aplicadas en los procesos 1 y 2. Llegados a este punto, la envuelta de tubo es idéntica a la producida en los anteriores procesos. Si la envuelta de tubo hubiese sido extruida a una temperatura más alta, se habría producido un material que tendría precipitados más gruesos.

La envuelta de tubo se recuece a alta temperatura (a unos 700ºC) durante aproximadamente ocho horas. Esta es una temperatura sustancialmente más alta y el tiempo es sustancialmente más largo que los empleados en los procesos actuales. Esto hace que los precipitados engrosen en toda la estructura.

Se lleva a cabo a continuación una primera pasada de trabajado en frío hasta el 70%, como en los procesos conocidos. Se efectúa un primer recocido después del trabajado en frío, a una temperatura relativamente alta (650ºC durante cuatro horas). Esto engrosa todavía más los precipitados y representa un segundo cambio con respecto a los procesos conocidos, en cuanto a las condiciones de tiempo y de temperatura.

Llegados a este punto, se realiza un tratamiento por calor para recuperar los precipitados más pequeños en el exterior del tubo. Este tratamiento se realiza a 1045ºC (la fase beta pura). Se traslada el tubo a través de una bobina de inducción (típicamente de menos de 30,48 cm de longitud). La bobina calienta rápidamente el tubo hasta la temperatura deseada, y al salir el tubo de la bobina se enfría el tubo rápidamente. Este proceso es similar al del tratamiento de la envuelta de tubo en el proceso 1 conocido, si bien está modificado de modo que solamente se calienta el 15% exterior (frente al 30%) del tubo. La penetración de la energía de la bobina de inducción se puede sintonizar, ajustando para ello la frecuencia de la bobina de inducción, la energía de la bobina de inducción, la velocidad a la cual se mueve el tubo a través de la bobina de inducción, y la temperatura del agua (el caudal). Quien sea experto en la técnica apreciará cómo ajustar estas condiciones para conseguir el tipo de tratamiento por calor que forme precipitados pequeños en el 15% exterior del tubo. Se pueden ver otros detalles en la Patente de EE.UU. Nº 4.576.654 concedida a
Eddens. El tubo resultante tendrá una buena resistencia a la corrosión nodular, al tiempo que conservará los precipitados gruesos en las regiones interiores.

Se efectúa a continuación una segunda pasada de trabajado en frío hasta el 70%, como en los procesos conocidos. Esto va seguido de un recocido a 650ºC durante 2 horas, el cual engrosa todavía más los precipitados en el interior del tubo, sin afectar sustancialmente a la resistencia a la corrosión. Se efectúan una tercera pasada de trabajado en frío y una recristalización o recocido para alivio de las tensiones, bajo las mismas condiciones que en los procesos conocidos.

A diferencia del tubo producido por los anteriores procesos, el tubo de Zircaloy producido por el nuevo proceso 1 contendrá precipitados bastante gruesos en la región interior del tubo.

Nuevo Proceso 2

En esta realización, el tratamiento por calor por inducción se efectúa en la etapa de envuelta de tubo del proceso. Se prepara la envuelta de tubo como en el proceso anterior; se somete a enfriamiento beta rápido el tocho original, y se extruye después a aproximadamente 570ºC. A continuación se recuece la envuelta de tubo a una alta temperatura (de aproximadamente 700ºC durante aproximadamente ocho horas) como antes. Hasta este punto el proceso es paralelo al primer nuevo proceso. Llegados a esta etapa, sin embargo, se trata por calor aproximadamente el 15% exterior de la envuelta de tubo, a 927ºC (dentro del régimen de temperatura de fase alfa más beta) por calentamiento por inducción. Después se enfría la envuelta de tubo para producir los precipitados finos deseados en la región exterior de la envuelta de tubo.

En este punto, se trabaja en frío la envuelta de tubo al 70% como en los procesos anteriores. Se efectúan un recocido siguiente a 621ºC durante dos horas, una segunda pasada de trabajado en frío, y otro recocido a una temperatura de aproximadamente 621ºC durante dos horas. Mediante el calentamiento a 621ºC se asegura una cierta recristalización y se engrosan más los precipitados. Se efectúan una tercera pasada de trabajado en frío y una recristalización o recocido de alivio de tensiones final (preferiblemente a aproximadamente 577ºC), bajo las condiciones aplicadas en cada uno de los anteriores procesos. El tubo producido por el nuevo proceso 2 tiene esencialmente la misma microestructura que la del obtenido por el nuevo proceso 1.

Es de hacer notar que el nuevo proceso 2 es superficialmente similar al primer proceso conocido descrito. No obstante, antes del tratamiento por calor, en este proceso se emplea un recocido a alta temperatura que no se usaba en el proceso 1 conocido. Además, los recocidos después de los pasos primero y segundo de trabajado en frío se llevan a cabo a una temperatura más alta que los del proceso 1 conocido. En el recocido a alta temperatura adicional y el trabajado en frío posterior a más alta temperatura engrosan los precipitados en la envuelta de tubo. Además, en el nuevo proceso 2 se emplea un paso de calentamiento por inducción que calienta solamente el 15% exterior de la envuelta de tubo, frente al calentamiento del 30% exterior como en el proceso 1.

Nuevo Proceso 3

En este proceso se procesa inicialmente la envuelta de tubo para que tenga precipitados más gruesos que los de la envuelta de tubo sometida a enfriamiento beta usada en los anteriores procesos. Esto se consigue enfriando un tocho más lentamente que en los anteriores enfriamientos beta, descritos en lo que antecede. Preferiblemente, el régimen de enfriamiento será más lento que el de aproximadamente 5ºC por segundo. El tubo será después extruido a 570ºC, o a una temperatura más alta, para hacer todavía más grueso el precipitado en la envuelta de tubo resultante.

Como pasos adicionales que podrían efectuarse en esta etapa se incluyen: (1) oscilar -un trabajado en frío de aproximadamente un 50% (usado típicamente para el control dimensional)- y además (2) recocer a 700ºC durante 8 horas. En este punto se efectúa una primera pasada de trabajado en frío del 70%, y todos los pasos subsiguientes son idénticos a los empleados en el nuevo proceso 1, a continuación del recocido a alta temperatura.

Nuevo Proceso 4

Este proceso es idéntico al nuevo proceso 1 en todos los aspectos, excepto en que el paso de tratar por calor selectivamente la región exterior del tubo se realiza a una temperatura diferente. En el nuevo proceso 1, la región exterior era calentada hasta la región beta (1045ºC); en este proceso, se calienta la región exterior solamente hasta la región alfa más beta. En una realización preferida, la región exterior es calentada a 927ºC. Calentando solamente la región alfa más beta en vez de la región beta, se produce una menor oxidación de la superficie exterior durante el calentamiento, se inducen tensiones internas más bajas durante el enfriamiento, y se requiere menos energía para el calentamiento.

Nuevo Proceso 5

Este proceso es idéntico al nuevo proceso 3 en todos los aspectos, excepto en que se calienta la región exterior del tubo hasta la región alfa más beta (en vez de a la fase beta) en el paso de tratar por calor selectivamente. Preferiblemente, en este paso se calienta la región exterior a 927ºC.

Sumario

Por cada uno de los nuevos procesos se producirán tubos que tendrán microestructuras similares. En cada nuevo proceso se emplea: (1) un recocido a alta temperatura, es decir, un recocido a aproximadamente 700ºC durante aproximadamente ocho horas (opcional en el nuevo proceso 3), (2) uno o más recocidos a más bajas temperaturas (por encima de aproximadamente 610ºC) después del trabajado en frío, y (3) un tratamiento por calor beta o alfa más beta, seguido de un enfriamiento rápido en el cual solamente se trata el 15% exterior del tubo.

Reconocerán los expertos en la técnica que se realizan varios pasos además de los relacionados en los procesos conocidos y nuevos anteriores. Por ejemplo, se emplea el ataque químico para eliminar defectos (capas agrietadas) en la superficie. Además, se realiza con frecuencia el enderezado de tubos, con elementos de equipo diseñados para este fin. Además de esto, se llevan a cabo varias pruebas no destructivas, tales como pruebas de corrosión y pruebas ultrasónicas para ver imperfecciones de grietas en la superficie. Esta no es una lista exhaustiva, sino que sirve simplemente para describir algunos pasos que pueden emplearse.

III. Capas de barrera

En algunas realizaciones preferidas hay situadas capas de barrera que tienen una baja absorción de neutrones en las superficies interiores del recipiente de la barra de combustible para resistir a la degradación originada por la interacción con el combustible nuclear. Es sabido que el recipiente para la barra de combustible puede dividirse o degradarse de otro modo, debido a interacciones entre el combustible nucleares, el recipiente para la barra de combustible y los productos de la fisión del combustible. La capa de barrera es típicamente una funda de circonio muy puro (tal como de circonio en barra de cristal) o bien de circonio moderadamente puro (tal como de circonio esponja), ligada metalúrgicamente a la superficie interior del tubo. Véanse las Patentes de EE.UU. Números 4.200.492 y 4.372.817, concedidas a Armijo y Coffin, la Patente de EE.UU. Nº 4.610.842, concedida a Vannesjo, y la Patente de EE.UU. Nº 4.894.203, concedida a
Adamson. También se pueden usar en la capa de barrera otras aleaciones de circonio diluido, tales como la de circonio con el 0,5% de estaño; circonio con el 0,1% de hierro y el 0,4% de cromo; circonio con el 0,4% de bismuto y el 0,2% de niobio, etc. Generalmente, se proporciona la barrera como un manguito que se pega al tubo durante el proceso de extrusión. Los pasos siguientes del proceso pueden ser efectuados como se ha descrito en lo que antecede. Una capa de barrera típica (que forme un tercer componente de la estructura de este invento) formará aproximadamente del 1 al 30% (y más preferiblemente aproximadamente del 5 al 15%) del grueso total del tubo.

IV. Tiempo acumulado de recocido normalizado

Quienes sean expertos en la técnica comprenderán que los diversos pasos de tratamiento por calor y de recocido pueden llevarse a cabo siguiendo varios órdenes, para producir la distribución deseada de precipitados gruesos de este invento. En general, las combinaciones de tiempos largos y altas temperaturas producirán los deseados precipitados gruesos. La relación de tiempo, temperatura y tamaño del precipitado puede describirse matemáticamente mediante una expresión de Arrhenius para obtener un parámetro conocido como el de tiempo acumulado de recocido normalizado, considerado en la publicación de F. Garzarolli, y otros, titulada "Progress in the Knowledge of Nodular Corrosion" ("Progreso en el Conocimiento de la Corrosión Nodular") Zirconium in the Nuclear Industry, ASTM STP939, páginas 417-430 (1987). El tiempo de recocido normalizado "A" viene dado por la fórmula A = t exp (-40.000/T), donde t es el tiempo en horas, y T es la temperatura en grados Kelvin. En los procesos de múltiples pasos, tales como los del presente invento, el tiempo de recocido normalizado de cada paso, después del enfriamiento beta, puede ser convenientemente sumado para obtener el tiempo acumulado de recocido normalizado, \Sigma A_{i} = \Sigma t_{i} exp(-40.000/T_{i}). Para obtener precipitados lo suficientemente gruesos para los fines del presente invento, el tiempo acumulado de recocido normalizado será preferiblemente mayor que 10^{-17} horas, y más preferiblemente mayor que 5 x 10^{-17}.

V. Conclusión

El Zircaloy-2 descrito en lo que antecede es un ejemplo de una aleación que puede usarse ventajosamente en el presente invento. También se pueden usar en muchos casos en los métodos de este invento algunas otras aleaciones con base de circonio que tienen estructuras similares.

Claims

1. Un método para procesar una envuelta de tubo de aleación de circonio obtenida por extrusión de circonio sometido a enfriamiento beta, comprendiendo dicho método los pasos de:

(a): efectuar un recocido de engrosamiento a una temperatura dentro del margen de 700ºC a 750ºC durante un período de 1 a 10 horas de tal modo que los precipitados intermetálicos se engrosen por todo el tubo;

(b): calentar selectivamente una región exterior del tubo, calentando para ello primero la región exterior hasta al menos la región de alfa más beta mientras se enfría una región interior del tubo y enfriando después rápidamente la región exterior; y

(c): efectuar pasos de trabajado en frío, seguido cada uno de dichos trabajados en frío de un paso de recocido, siendo llevados a cabo el paso o los pasos de recocido a una temperatura de más de aproximadamente 576ºC, en que el primer trabajado en frío y los pasos de recocido se efectúan opcionalmente entre los pasos (a) y (b).

2. El método según la Reivindicación 1, en el que se selecciona la aleación de circonio del grupo constituido por Zircaloy-2, Zircaloy-4 y Zirlo.

3. El método según la Reivindicación 1, en el que el paso de tratar por calor selectivamente la región exterior del tubo se lleva a cabo con un calentador de bobina de inducción.

4. El método según la Reivindicación 1, en el que en el paso de tratar por calor selectivamente se
calienta la región exterior del tubo hasta la región alfa beta.

5. El método según la Reivindicación 1, en el que:

(a): se efectúan tres de dichos pasos de trabajado en frío seguidos de un paso de recocido;

(b): se trata por calor selectivamente una región exterior del tubo entre los pasos de trabajado en frío primero y segundo, calentando para ello primero la región exterior hasta la región alfa más beta mientras se enfría una región interior del tubo, y enfriando después rápidamente la región exterior.

6. El método según la Reivindicación 5, en el que la aleación de circonio es Zircaloy-2 o Zircaloy-4, y en el paso de tratar por calor selectivamente se calienta la región exterior del tubo hasta una temperatura de aproximadamente 927ºC.

7. El método según la Reivindicación 5, en el que dicho tratamiento por calor selectivo de una región exterior incluye los pasos de calentar por conducción dicha región exterior mientras se enfría dicho tubo con un fluido.