Preparation and characterization of Zircaloy 4-Tantalum alloys for application in corrosive media

Two Zircaloy 4-Ta alloys (14 and 55 wt.% Ta) were produced by arc-melting. The alloys were hot-rolled at 900 degrees C and heat-treated under argon atmosphere for 100 h at 700 degrees C. The alloys were analyzed by scanning electron microscopy and X-ray diffractometry. The microstructure of both rolled and heat-treated alloys is constituted of (beta Zr,Ta)-II Ta-rich precipitates dispersed in a (alpha Zr) matrix. Corrosion tests performed in boiling concentrated H2SO4 solutions showed that the Zircaloy 4-Ta alloys are more corrosion resistant than Zircaloy 4 and that the corrosion resistance increases with increasing Ta content. (c) 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Crystallography of zirconium hydrides in recrystallized Zircaloy-2 fuel cladding lay electron backscatter diffraction

Precipitation morphology and habit planes of the delta-phase Zr hydrides, which were precipitated within the a-phase matrix grains and along the grain boundaries of recrystallized Zircaloy-2 cladding tube, have been examined by electron backscatter diffraction (EBSD). Radially-oriented hydrides, induced by residual tensile stress, precipitated in the outside region of the cladding, and circumferentially-oriented hydrides in the stress-free middle region of the cladding. The most common crystallographic relationship for both types of the hydrides precipitated at the inter- and intra-granular sites was identical at (0001)(alpha) // {111}(delta), with {1017}(alpha) // {111}(delta) being the occasional exception only for the inter-granular radial hydrides. When tensile stress was loaded, the intra-granular hydrides tended to preferentially precipitate in the grains with circumferential basal pole textures. The inter-granular hydrides tended to preferentially precipitate on the grain faces opposite to tensile axis. The change of prioritization in the precipitation sites for the hydrides due to tensile stress could be explained in terms of the relaxation effect of constrained elastic energy on the terminal solid solubility of hydrogen at hydride precipitation.

The Effect of Load Follow Operation on Fuel Behaviour in Loviisa NPP

Työn tarkoituksena oli analysoida polttoainesauvojen käyttäytymistä Loviisan ydinvoimalaitoksen tehonsäätöajossa. Sähkömarkkinoiden vapautuminen Pohjoismaissa sekä tämän seurauksena vaihteleva sähkön markkinahinta ovat ajaneet sähkötuottajat tilanteeseen, jossa tuotanto aiempaa enemmän mukautuu markkinatilanteeseen. Näin ollen myös Loviisan ydinvoimalaitoksen osallistuminen sähkön tuotannon säätelyyn saattaa tulevaisuudessa olla ajankohtaista. Ennen kuin reaktorin tehonsäätöajoa voidaan alkaa toteuttaa, tulee varmistua siitä, että polttoainesauvassa tehonsäätöjen seurauksena tapahtuvat muutokset eivät aiheuta epäsuotuisia käyttäytymisilmiöitä. Työssä tarkastellaan kahden Loviisan ydinvoimalaitoksen polttoainetoimittajan, British Nuclear Fuels plc:n ja venäläisen TVEL:n ensinippujen polttoainesauvan käyttäytymistä tehonsäätötapauksissa. Työssä tarkastellut tehonsäätötapaukset on pyritty valitsemaan niin, että ne kuvaisivat tulevaisuudessa mahdollisesti toteutettavia tehonsäätöjä. Laskentatapauksien sauvatehohistoriat on generoitu HEXBU-3D sydänsimulaattoriohjelmalla lasketun nelivuotisen perustehohistorian pohjalta lisäämällä säätösauvan aiheuttama reaktoritehon muutos, säätösauvan viereisen polttoainenipun aksiaalitehon muutos sekä säätösauvan rakenteen aiheuttama paikallinen tehopiikki säätösauvan vieressä. Työssä tarkastellaan tehonsäätöjen toteuttamista eri tehotasoille ja vaihtelevilla määrillä tehonsäätösyklejä. Työssä käsitellyt laskentatapaukset on jaoteltu reaktorin ajotavan mukaan seuraavasti: peruskuorma-ajo, viikonloppusäätö ja päiväsäätö. Laskenta suoritettiin ydinpolttoaineen käyttäytymistä kuvaavaa ENIGMA-B 7.3.0 ohjelmaa apuna käyttäen. Laskelmien tulokset osoittavat, että molempien polttoainetoimittajien ensinippujen sauvat kestävät reaktorin tehonsäätöajoa rajoituksetta tarkastelluissa laskentatapauksissa. ENIGMA-ohjelman sisältämät mallit, jotka ennustavat polttoainesauvan suojakuoren vaurioitumistodennäköisyyden jännityskorroosion tai väsymismurtuman kautta, eivät näytä mitään merkkejä vaurioitumisesta. BNFL:n polttoainesauva saavuttaa kuitenkin suurempia väsymismurtumatodennäköisyyden arvoja. Tämä johtuu siitä, että polttoainepelletin ja suojakuoren välinen mekaaninen vuorovaikutus syntyy BNFL:n sauvassa aikaisemmin, joka taas johtaa suurempaan määrään sauvaa rasittavia muodonmuutoksia tehonnostotilanteissa. TVEL:n Zr1%Nb -materiaalista valmistetun suojakuoren käyttäytymistä ei voida kuitenkaan suoraan näiden laskujen perusteella arvioida, sillä ENIGMA-ohjelman mallit perustuvat Zircaloy-suojakuorimateriaaleilla suoritettuihin kokeisiin.