Brevet FR2045840A1 — publié le 19710305

-1- 2045840 La présente invention concerne des cartouches de combustible pour réacteurs nucléaires, lesdites cartouches étant du type dans lequel le combustible nucléaire est enfermé dans un récipient métallique préalablement formé, et elle concerne plus par-5 ticulièrement de tels récipients. Dans des réacteurs refroidis par eau, les récipients destinés à contenir le combustible nucléaire sont avantageusement en un alliage de zirconium et des alliages de zirconium et d'étain connus sous la désignation "Zircaloy" ont été choisis d'une façon 10 générale. Selon la présente invention, un récipient en "Zircaloy" d'une cartouche de combustible pour réacteurs nucléaires est chauffée dans la phase alpha pour le recuire afin d'éliminer partiellement l'effet résiduel de 1'écrouissage. 15 L'invention concerne également une cartouche de combusti ble pour réacteurs nucléaires comprenant un combustible nucléaire enfermé dans un récipient en "Zircaloy" traité thermiquement pour éliminer en partie l'effet de 1récrouissage. Le Demandeur considère que dans certaines conditions, les 20 récipients en "Zircaloy" sont susceptibles de subir une défaillance par suite d'une corrosion fissurante et il a constaté que le traitement suivant la présente invention a pour effet d'augmenter la résistance à la fatigue du récipient. Le traitement est fonction de la durée et de la températu-. 25 re. Ainsi, un traitement effectué à 650°C pendant une heure est efficace et est préféré. Un traitement effectué à 600°C pendant trois heures est également efficace. On peut avoir recours à des températures encore plus basses et à des durées plus longues, mais l'augmentation de la durée tend à être inintéressante du 30 point de vue économique. On considère que la corrosion fissurante est influencée en partie par l'arrangement de la structure atomique du "Zircaloy" et que le traitement thermique de l'invention provoque un réarrangement avantageux de la structure atomique. Egalement, il 35 se produit une corrosion fissurante là où il'règne une contrainte ou tension dans des conditions corrosives. Dans des récipients 70 20435 -2- 2045840 en "Zircaloy" pour un combustible nucléaire, des fissures naissantes dans l'alésage interne du récipient se propagent sous l'effet d'une contrainte circonférentielle due à la dilatation du combustible et à la génération de produits de fission corro-5 sifs pendant l'utilisation des cartouches, la contrainte maximale subie par le "Zircaloy" est due à l'effort de tension. Dans une matière écrouie, l'effort de tension est approximativement égal à l'effort limite circonférentiel auquel les fissures se propagent. Dans un "Zircaloy" traité selon la présente invention, 10 l'effort de tension est ramené au-dessous de l'effort de seuil de la propagation des fissures et la matière cède de manière ductile. diminution de l'effort de tension est d'autant plus grande que /température de recuit est plus élevée. Le traitement de l'invention est particulièrement effica-15 ce pour des récipients produits par rétreinte de tubes,mais une certaine amélioration est également obtenue avec des récipients étirés à froid. Aucun travail supplémentaire ne doit être effectué sur un récipient qui a été soumis au traitement thermique de l'invention. 20 L'effet du traitement thermique de l'invention est mis en évidence par le comportement d'extrémité fermée de cartouches soumises à des essais de fissuration dans lesquels on mesure l'allongement circonférentiel total maximal du récipient en "Zircaloy", étant donné que l'allongement circonférentiel dépend du trai-25 tement de recuit. Par exemple, dans un essai de fissuration des extrémités fermées réalisé à 300°C, un récipient précédemment chauffé à 650°0 pendant une heure subit un allongement circon-férentiel de 50 %. 70 20435 -3- 2045840 REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement d'un récipient en "Zircaloy" d'une cartouche de combustible pour réacteurs nucléaires, procédé caractérisé en ce qu'il consiste à chauffer le récipient 5 dans la phase alpha pour le recuire afin d'éliminer partiellement l'effet de 1'écrouissage. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la température est d'au moins 650°C. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce 10 que la température de 650°C est maintenue pendant au moins une heure. 4. Cartouche de combustible pour réacteurs nucléaires » caractérisée en ce qu'elle contient un combustible nucléaire enfermé dans un récipient en "Zircaloy" traité thermiquement 15 par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3. 5. Cartouche de combustible pour réacteurs nucléaires, caractérisée en ce qu'elle comprend un combustible nucléaire enfermé dans un récipient en "Zircaloy" recuit pour produire un allongement circonférentiel d'au moins 50$ au cours d'un 20 essai de fissuration des extrémités fermées effectué à 300°C. 6. Cartouche de combustible pour réacteurs nucléaires selon la revendication 4 ou 5» caractérisée en ce que le récipient est obtenu par rétreinte d'un tube. 7. Récipient en "Zircaloy" pour une cartouche de combus- 25 tible de réacteur nucléaire selon l'une quelconque des revendi- / cations 4» 5 et 6.