Brevet FR2034773A1 — publié le 19701218

La présente invention concerne un alliage de "béryllium pour réacteur nucléaire et vise notamment un alliage béryllium-chrome-calcium ne subissant qu'une perte de ductilité réduite lorsqu'il est soumis à une irradiation par des neutrons rapides et doté d'u-5 ne résistance exceptionnelle à la corrosion par le gaz carbonique humide. On a déjà utilisé des alliages de béryllium comme matériaux de construction pour réacteurs nueléaires, notamment comme matériau de gainage de combustible dans des réacteurs à refroidisse-10 ment par gaz carbonique. Parmi les alliages types utilisés à ces fins, on peut citer des alliages binaires comportant 0,05 à 1,00% en poids de calcium et le reste en béryllium, ou des alliages à plusieurs constituants comportant, en poids, 0,1 à 3,0 % de calcium, 0,1 à 2,0 % d'un ou plusieurs autres éléments choisis parmi 15 le zirconium, le niobium, le vanadium et le titane, et le reste en béryllium. Ces alliages de béryllium connus ont l'inconvénient de subir facilement une pefcte de ductilité après irradiation par une forte dose de neutrons rapides, pendant le fonctionnement des réacteurs. Cet inconvénient interdit l'utilisation prolongée des 20 alliages de béryllium connus dans les réacteurs. En conséquence, la présente invention a pour but de supprimer cet inconvénient des alliages de béryllium connus en proposant un alliage de béryllium comportant, en atomes 0,01 à 1,0 % de chrome, 0,02 à 0,3 % de calcium, le reste étant formé par du bé-25 ryllium et par les impuretés inévitables. L'invention est maintenant illustrée en référence aux dessins annexés, sur lesquels : Fig. 1 représente un diagramme illustrant la relation qui existe entre la teneur en chrome d'alliages calcium-chrome-béryl-30 lium suivant l'invention à 0,1 % en atomes de calcium, et le pourcentage d'allongement que ces alliages présentent après irradiation par des neutrons rapides. Fig. 2 représente un diagramme illustrant la relation qui existe entre la teneur en chrome d'alliages calcium-chrome-béryl-35 lium suivant l'invention, à 0,1 % en atomes de calcium, et la corrosion subie par l'alliage sous atmosphère de gaz carbonique humide à 700°C. Fig. 3 représente un diagramme illustrant la relation qui existe entre la teneur en calcium d'alliages calcium-chrome-béryl-40 lium suivant l'invention, à 0,1 % en atomes de chrome, et le 70 01105 2 2034773 pourcentage d'allongement que ces alliages présentent à 600°0 a-près irradiation par neutrons rapides, et Fig. 4 représente un diagramme illustrant la relation qui existe entre la teneur en calcium des alliages calcium-chrome-5 "béryllium suivant l'invention, à 0,1 % en atomes de chrome et la corrosion subie par ces alliages dans du gaz carbonique humide à 700°0o On limite entre 0,01 et 1,0%en atomes, la teneur en chrome des alliages suivant l'invention car si cette teneur est infé-10 rieure à 0,01 %, le pourcentage d'allongement de l'alliage devient extrêmement faible après irradiation par des neutrons rapides, tandis que si cette teneur dépasse 1,0%, le pourcentage d'allongement de l'alliage après irradiation par neutrons rapides n'en est pas amélioré» La fig. 1 indique cette relation existant entre la 15 teneur en chrome et le pourcentage d'allongement après irradia- i tion par des neutrons rapides pour les alliages ealcium-chrome-béryllium suivant l'invention, comportant 0,1 % en atomes de calcium, la quantité de chrome indiquée et le reste en béryllium. La fig. 2 montre que l'augmentation de poids que subissent pair oxy-20 dation ou corrosion des alliages ternaires ayant la composition qu'on vient de citer lors d'un séjour dans du gaz carbonique humide à 700°0 est nettement plus accusée si la teneur en chrome dépasse 0,1 °/o en atomes. Autrement dit, on peut imprimer aux alliages ternaires qubxi 25 vient de citer une ductilité et une résistance à la corrosion exceptionnelles, en maintenant leur teneur en chrome entre 0,01 et 1,0 % en atomes. On a également déterminé expérimentalement que les alliages calcium-chrome-béryllium conservent les excellentes caractéristi-30 ques précitées lorsque leur teneur en calcium varie entre 0,02 et 0,3 % en atomes, sous réserve que leur teneur en chrome demeure de 0,01 à 1,0 % en atomes. Les fig. 3 et 4 illustrent les effets exercés en faisant varier la teneur en calcium sur les caractéristiques des alliages 35 calcium-chrome-béryllium suivant l'invention, contenant le pourcentage indiqué de calcium, 0,1 % en atomes de chrome et le reste en béryllium. Comme le montrent ces figures, en ramenant la teneur en calcium en deçà de 0,02 % en atomes, on accroît à l'excès la perte de poids subie par oxydation ou corrosion en atmosphère de 40 gaz carbonique humide à haute température (par exemple de 700°0). 70 01105 3 2034773 Par ailleurs, si la teneur en calcium dépasse 0,3 % en atomes, la corrosion augmente encore® Autrement dit, pour obtenir des alliages calcium-chrome-béryllium ayant une ductilité et une résistance à la corrosion excellentes, il faut maintenir la teneur en 5 calcium entjje 0,02 et 0,3 % en atomes. On a encore déterminé expérimentalement que les alliages ternaires conservent leurs excellentes caractéristiques précitées lorsqu'on modifie leur teneur en chrome dans la gamme allant de 0,01 à 1,0 % en atomes, sous réserve que la teneur en calcium 10 soit de 0,02 à 0,3 % en atomes. Gomme le révèle la description ci-dessus, l'invention propose un alliage calcium-chrome-bérylliûm doté d'une haute résistance à la corrosion sous atmosphère de gaz carbonique humide à haute température et dont les propriétés mécaniques ne sont guè-15 re affectées par l'irradiation par des neutrons rapides. En fait, les alliages ternaires suivant l'invention conservent un haut pourcentage d'allongement après irradiation par des neutrons rapides. Ainsi, ils constituent des matériaux intéressants pour les réacteurs nucléaires, notamment pour le gaînage du combustible, 20 dans les réacteurs à refroidissement par gaz carbonique. 70 01105 4 2034773 REVENDICATION Alliage pour utilisation dans des réacteurs nucléaires, caractérisé en ce qu'il contient essentiellement en atomes 0,01 à 1,0 % de chrome, 0,02 à 0,3 % &e calcium, le reste étant formé par du béryllium et par les impuretés inévitables.