Zircaloy

Zircaloy (din engleză Zirconium și „aliaj” = aliaj ) este un nume generic și de marcă dat unui grup de aliaje de zirconiu ( soluții solide ).

Zircaloy este utilizat în industria chimică pentru proprietățile sale fizico - chimice deosebite.
Materialele sale constitutive sunt abundente, dar purificarea zirconiului este costisitoare.

Aceste aliaje sunt utilizate mai ales în industria nucleară (în special în „reactoare de apă”), datorită caracteristicilor lor de transparență a neutronilor (zirconiul are o secțiune transversală de absorbție a neutronilor termici foarte scăzută ). Acestea formează placarea tijelor de combustibil , care sunt prima barieră de confinare , a doua fiind anvelopa reactorului și a circuitului primar.

Răcirea reactorului este necesară pentru ca zirconiul să păstreze o bună rezistență și rezistență la oxidare și la coroziune nodulară.

În anumite condiții (radioactivitate, temperatură ridicată și prezența vaporilor de apă în special), este posibilă o reacție oxidativă a zirconiului cu hidrogenul apei, cu formare și difuzie în aliajul de zirconiu al hidrurilor mai puțin dense, surse de fragilitate mecanică (cu vezicule, descuamare și posibilă fisurare sau spargere); acest fenomen este cunoscut sub denumirea de „fragilizare cu hidrogen” ( fragilizare cu hidrogen în engleză). În caz de deshidratare (defecțiune la răcire) a combustibilului nuclear sau în timpul creșterii excesive a temperaturii sau chiar a golirii accidentale a miezului, se produce deteriorarea sau pierderea etanșeității în placarea cu zirconiu.

Proprietăți

Tipuri sau „nuanțe” de Zircaloy

Zircaloy-ul „nuclear”

Trebuie să conțină cel puțin 95% (în masă) de zirconiu și cât mai puțin posibil de hafniu (deoarece acest material are o secțiune eficientă de absorbție a neutronilor), dar minereul natural conține atât zirconiu, cât și hafniu: zirconiul   „ comercial ” conține aproximativ 1,5% hafniu.
Separarea hafniului este o operațiune delicată, care reprezintă aproximativ 90% din costul zirconiului „nuclear”. Hafnium este totuși apreciat ca un material absorbant al tijelor de control ale reactoarelor nucleare (reactoarele de la bordul submarinelor sau reactoarelor experimentale).
În general, conține mai puțin de 2% staniu , niobiu , fier , crom , nichel și alte metale , care se adaugă la acesta pentru a-și îmbunătăți proprietățile mecanice și rezistența la coroziune.

Probleme și dezavantaje

În cazul unei pierderi de lichid de răcire primar (PRRO) într-un reactor nuclear, fragilitatea hidrogenului accelerează degradarea placării din zircaloy a tijelor de combustibil expuse la vapori de temperatură ridicată.

Aceste noi materiale ar trebui să înlocuiască treptat Zy-4.

Așchii din zircaliu sunt extrem de combustibile. Pot lua foc singuri dacă sunt în contact cu ulei sau la o temperatură ridicată.

Referințe

  1. (în) AIEA Crăparea întârziată a hidrurii în aliaje de zirconiu în reactoarele nucleare cu tuburi de presiune , Raport final al unui proiect coordonat de cercetare din 1998 până în 2002, octombrie 2004.
  2. (în) Asociația Nucleară Mondială, Fabricarea Combustibilului  ; Fabricarea combustibilului nuclear , martie 2010.
  3. Mary Eagleson (1994). Chimie de enciclopedie concisă . Walter de Gruyter. pp. 1199–. ( ISBN  978-3-11-011451-5 ) . https://books.google.com/books?id=Owuv-c9L_IMC&pg=PA1199 . Adus la 18 martie 2011
  4. OECD, Comportamentul combustibilului nuclear în condiții de accident de pierdere a agentului de răcire (LOCA) . Raport de ultimă generație. 2009, NEA nr. 6846.
  5. DOE-HDBK-1017 / 2-93, ianuarie 1993, DOE Fundamentals Handbook, Material Science, volumul 2 din 2, United States Department of Energy, ianuarie 2003, pp. 12, 24.

Vezi și tu

Articole similare

Bibliografie