Brevet FR2525377A1 — publié le 19831021

X 4 2525377 La présente invention concerne de manière générale une amélioration des éléments de combustible nucléaire du coeur de réacteurs de fission nucléaire et, plus particuli- èrement, un élément de combustible nucléaire amélioré ayant une gaine comportant un gradient métallurgique à travers sa paroi. On conçoit, construit et fait fonctionner à l'heu- re actuelle des réacteurs nucléaires dans lesquels le com- bustible nucléaire est contenu des des éléments de combusti- ble qui ont diverses formes géométriques, tels que des pla- ques, des tubes ou des barreaux Le combustible est habitu- ellement enfermé dans un récipient résistant à la corrosion, non réactif et thermoconducteur ou gaine Les éléments sont rassemblés en un réseau à des distances fixes les uns des autres dans un canal ou région d'écoulement de réfrigérant pour former un assemblage combustible, et on combine suffi- samment de ces assemblages combustibles pour former un en- semble de réaction en chaîne par fission nucléaire ou coeur du réacteur capable d'une réaction de fission auto-entre- tenue Le coeur, à son tour, est enfermé dans une cuve que traverse un réfrigérant. La gaine a plusieurs objets dont deux principaux: premièrement, d'empêcher un contact et une réaction chimique entre le combustible nucléaire et le réfrigérant ou le modé- rateur, si un modérateur est présent, ou les deux, si à la A, v. -2- fois le réfrigérant et le modérateur sont présents; et deu- xièmement, d'empêcher les produits de fission radioactifs, dont certains sont gazeux, de s'échapper du combustible dans le réfrigérant ou le modérateur, ou les deux, si à la fois le réfrigérant et le modérateur sont présents Des matériaux de gaine classiques sont l'acier inoxydable, l'aluminium et ses alliages, le zirconium et ses alliages le niobium, cer- tains alliages de magnésium, et autres La rupture de la gaine, c'est-àdire, une perte d'étanchéité, peut contaminer le réfrigérant ou le modérateur et les systèmes associés avec des produits radioactifs à longue période jusqu'à un point qui interfère avec le fonctionnement de la centrale. Les exigences importantes pour les matériaux uti- lisés dans la construction de réacteurs nucléaires sont une faible absorption des neutrons thermiques, une résistance à la corrosion, une ductibilité élevée et une résistance méca- nique Les alliages à base de zirconium satisfont suffisam- ment ces exigences et sont largement utilisés à ces fins, le Zircaloy-2 et le Zircaloy-4 étant les deux alliages du com- merce les plus importants communément utilisés dans cette application Ces alliages présentent une corrosion dans les conditions normales de fonctionnement d'un réacteur à eau bouillante, se traduisant par un enlèvement de dépôts épais d'oxydes à partir des canaux et une accumulation en épais- seur d'oxydes sur les barreaux de combustible L'enlèvement de ces dépôts d'oxyde conduit, dans certains cas, au déve- loppement de champs de radiation élevée au voisinage des mé- canismes des barres de commande o les dépôts s'accumulent; et la présence d'épaisses couches d'oxydes réduit le rende- ment de transfert thermique et peut se traduire par une sur- chauffe locale de la gaine du combustible. Il existe une demande pour améliorer la résistance à la corrosion d'alliages à base de zirconium à l'eau et la vapeur d'eau à haute température sans nuire à d'autres pro- priétés des tubes faits de ces alliages On peut obtenir des -3- résistances à la corrosion différentes entre la circonfé- rence interne et la circonférence externe du tube de gainage au moyen de gradients de composition Par exemple, on peut améliorer la résistance à la corrosion sur une surface par galvanoplastie ou autre en formant une structure composite. Ces techniques peuvent être coûteuses et il est souhaitable de former un tube de composition uniforme ayant une meilleu- re résistance à la corrosion. Selon la-pr 6 sente invention, on fournit un tube de gainage d'élément de combustible nucléaire particulièrement efficace destiné à être utilisé dans des réacteurs nucléai- res dans lequel la métallurgie à travers sa paroi comporte un gradient métallurgique - Le grad-ient métallurgique comprend un état métal- lurgique de moindre résistance à la corrosion plus près de la circonférence interne du tube et un état métallurgique de résistance supérieure à -la corrosion plus près de la circon- férence externe - On fournit en outre un procédé pour créer ce gra- dient métallurgique à travers la paroi du tube de gainage en alliage de zirconium qui consiste à chauffer uniformément l'extérieur du tube, qui initialement a en général un état métallurgique de moindre résistance à la corrosion, jusqu'au moins le domaine alpha élevé pendant un temps suffisant pour amener l'exérieur du tube à 'un état métallurgique de résis- tance supérieure à la corrosion En même temps que l'on chauffe l'extérieur, on maintient l'intérieur à une tempéra- ture -à laquelle essentiellement aucune modification métal- lurgique n'a lieu et à laquelle essentiellement aucune oxy- dation de la surface interne n'a lieu. Une fois terminé le chauffage de l'extérieur, on refroidit suffisamment rapidement le -tube pour maintenir l'état métallurgique de résistance à -la corrosion à la cir- conférence extérieure Le chauffage et le refroidissement de l'extérieur du tube s'effectuent de préférence en présence -4- d'un fluide inerte pour empêcher la formation d'oxydes sur la surface extérieure du tube. La suite de la description se réfère aux figures annexées qui représentent respectivement: Figure 1, une vue en coupe partielle et partielle- ment en arraché d'un assemblage combustible contenant des éléments de combustible nucléaire construits selon la pré- sente invention; Figure 2, une vue en coupe transversale d'un élé- ment de combustible nucléaire avec une paroi de tube de gai- nage -exagérément grossie il-lustrant une réalisation recom- mandée selon les principes de l'invention; Figure 3, une vue isométrique d'un appareil pour le traitement thermique des tubes de gainage -selon les prin- cipes de l'invention; Figure 4, une vue en coupe partielle d'-un tube de gainage dans la zone de chauffage de l'appareil représenté à la figure 3; et Figure 5, une vue en coupe transversale d'un élé- ment de combustible nucléaire avec un tube de gainage ayant un chemisage de protection qui a été produit selon les prin- cipes de l'invention. Une application principale des principes de la présente invention est la fabrication d'assemblages combus- tibles tels celui représenté partiellement en coupe et arra- ché à la figure 1 L'assemblage combustible 10 est typique d'un assemblage combustible de réacteur à eau bouillante et consiste en un canal d'écoulement tubulaire 11 de section droite généralement carrée pourvu à son extrémité supérieure d'un étrier de levage 12 et à son extrémité inférieure d'un embout ou nez classique (non représenté, la partie -inféri- eure-de l'assemblage 10 ayant été omise) L'extrémité supé- rieure du canal 11 est ouverte à une sortie 13 et l'extrémi- té inférieure de l'embout ou nez est pourvu d'ouvertures-de passage de réfrigérant Un réseau d'éléments ou barreaux de -5- combustible est enfermé dans le canal 11 et y est supporté au moyen d'une plaque de montage supérieure 15 et d'une pla- que de montage inférieure (non représentée) Un réfrigérant liquide pénètre généralement par les ouvertures de l'extré- mité inférieure du nez, s'écoule vers le haut autour des éléments de combustible 14, et se décharge par la sortie supérieure 13 à une température élevée dans un état de vapo- risation partielle pour les réacteurs à eau bouillante ou dans un état non vaporisé pour les réacteurs à eau pressu- risée. Les éléments de combustible nucléaire ou barreaux 14, sont scellés à leurs extrémités au moyen de bouchons d'extrémité 18 soudés à la gaine 17, et peuvent comporter des goujons 19 pour faciliter leur montage dans l'assembla- ge Un espace vide ou volume vide 20 est prévu à une extré- mité de l'élément pour permettre la dilatation longitudinale du combustible et l'accumulation des gaz libérés par le com- bustible Un organe de retenue 24 du combustible nucléaire, sous la forme d'un ressort hélicoïdal, est disposé dans l'espace 20 pour restreindre le déplacement axial du combus- tible, en particulier pendant la manipulation et le trans- port du combustible. L'élément de combustible est conçu pour fournir un excellent contact thermique entre la gaine et le combusti- ble, une absorption minimale des neutrons et une résistance à la déformation par courbure et aux vibrations occasionnel- lement provoquées par le flux de réfrigérant à vitesse éle- vée. On a représenté en partie en coupe à la figure 1 un élément de combustible nucléaire ou barreau construit se- lon les principes de cette invention L'élément de combusti- ble comprend un noyau ou colonne de combustible nucléaire 16, ici représenté comme un ensemble de pastilles de combus- tible de matériau fissile et/ou fertile disposées dans un tube de gainage structural ou conteneur 17 Dans certains -6- cas, les pastilles de combustible peuvent avoir des formes diverses telles que cylindrique ou sphérique, dans d'autres cas, on peut utiliser des formes différentes de combustible comme un combustible particulaire La forme physique du com- bustible est sans importance pour la présente invention On peut utiliser différents combustibles nucléaires parmi les- quels des composés de l'uranium, des composés du plutonium, des composés du thorium, et leurs mélanges Un combustible recommandé est le dioxyde d'uranium ou un mélange de dioxyde d'uranium et de dioxyde de plutonium. En se référant maintenant à la figure 2, le com- bustible nucléaire 16 formant le noyau central de l'élément de combustible 14 est entouré par un tube de gainage 17 Le tube de gainage renferme le noyau fissile de manière à lais- ser un intervalle 23 entre ce noyau et le tube de gainage pendant l'utilisation dans un réacteur nucléaire La figure 2 n'est pas à l'échelle, les épaisseurs de l'intervalle 23 et du tube 17 étant exagérées à titre d'exemple Le tube de gainage est fabriqué en un alliage de zirconium On recom- mande que le tube de gainage soit fabriqué en Zircaloy-2 ou Zircaloy-4 Le Zircaloy-2 comporte, sur une base pondérale, environ 1,5 % d'étain, 0,12 % de fer, 0,09 % de chrome, 0,005 % de nickel et 0,1 % d'oxygène Le Zircaloy-4 ne con- tient pratiquement pas de nickel mais renferme environ 0,2 % de fer, et est pour le reste grandement similaire du Zirca- loy-2. Les alliages de zirconium se composent typiquement d'une phase intermétallique particulaire Comme indiqué ci-dessus, les alliages de zirconium recommandés contiennent de l'étain, du fer et du chrome et peuvent en plus contenir du nickel Les alliages de zirconium recommandés contiennent le composé intermétallique Zr(Cr, Fe)2, et peuvent conte- nir Zr 2 (Ni, Fe), sous la forme d'un précipité particulaire. Le zirconium pur présente deux structures de re- seau cristallin ou phases distinctes, alpha et bêta, qui -7- sont stables pour des domaines de température différents En outre, des alliages de zirconium, comme le Zircaloy-2 et le Zircaloy-4,, présentent un mélange stable de deux structures de réseau cristallin dans un troisième domaine intermédiaire de température. Tel qu'utilisé ici, le terme "structure cristalli- ne alpha" ou "phase alpha" désigne la structure de réseau cristallin hexagonale compacte qui est stable aux plus bas- ses températures On désigne le domaine de température dans lequel la phase alpha est stable par "domaine alpha". Tel qu'utilisé ici, le terme "structure cristalli- ne bêta" ou "phase bêta" désigne la structure de réseau cristallin cubique centrée qui est stable aux températures les plus élevées On désigne le domaine de température dans lequel la phase bêta est stable par "domaine bêta". Dans le zirconium pur, la structure cristalline alpha est stable jusqu'à environ 8600 C A cette température environ apparaît un changement de phase pour former la structure cristalline bêta qui est stable à des températures supérieures à 860 WC environ Les alliages de zirconium ont un domaine de température autour de la température de chan- gement de phase du zirconium pur dans lequel un mélange des structures cristallines alpha et bêta est stable Le domaine de température particulier dans lequel le mélange est stable dépend de l'alliage particulier Par exemple, le Zircaloy-2 présente un mélange stable de structures cristallines alpha plus bêta depuis environ 8100 C jusqu'à 971 WC. Le tube de gainage ou conteneur comprend un gra- dient métallurgique à travers sa paroi incluant un état mé- tallurgique de moindre résistance à la corrosion à la cir- conférence intérieure 24 et un état métallurgique de résis- tance supérieure à la corrosion à la circonférence exté- rieure 26. Habituellement, la phase particulaire intermétal- lique des parties du tube ayant un état de moindre résistan- ce à la corrosion est dans une configuration généralement uniforme et la phase particulaire intermétallique des par- ties de résistance supérieure à la corrosion est au moins partiellement séparée, par exemple, en réseaux bidimension- nels Cependant, on a observé des gradients métllurgiques n'ayant pas de différence aétectable de la configuration de la phase de précipité de l'état métallurgique de résistance supérieure à la corrosion et de l'état métallurgique de moindre résistance à la corrosion. L'invention fournit de plus un procédé pour pro- duire des tubes de gainage en alliage de zirconium compre- nant des gradients métallurgiques comme décrit ci-dessus Le procédé débute avec la formation d'un tube de gainage géné- ralement dans un état métallurgique de moindre résistance à la corrosion C'est l'état le plus stable de la phase alpha et il est typique des tubes qui n'ont pas été chauffés à une température à laquelle apparaît les propriétés de résistance supérieure à la corrosion. On chauffe l'extérieur du tube à une température suffisante pour amener l'extérieur à un état métallurgique de résistance supérieure à la corrosion On recommande pré- sentement de chauffer l'extérieur du tube au domaine alpha élevé ou au domaine alpha plus bêta. On a trouvé qu'il existe un domaine de température 'alpha élevé" dans lequel la phase alpha est stable et pour lequel des alliages de zirconium chauffés à ce domaine sont amenés à l'état métallurgique de résistance supérieure à la corrosion Des alliages de zirconiumr chauffés au domaine a I- pha élevé et ensuite trempés suffisamment vite pour conser- ver l'état métallurgique de résistance supérieure à la cor- rosion présentent de meilleures propriétés de résistance à la corrosion Pour les alliages de zirconium recommandés, ce domaine va d'environ 7040 C à la température à laquelle l'al- liage subit un changement de phase de la phase alpha à une phase mixte alpha plus bêta. 9 - On recommande que la limite supérieure du domaine de température soit la limite supérieure à laquelle la phase mixte alpha plus bêta soit stable -Chauffer dans le domaine e -bêta, tout en produisant l'état métallurgique de résistance supérieure à la corrosion favorable, réduit la ductilité du tube en plus d'exiger plus d'énergie et de temps pour chauf- fer et refroidir le tube On a trouvé qu'un traitement ther- mique dans le domaine alpha élevé ou le domaine mixte alpha plus bêta affecte beaucoup moins la ductilité de l'alliage de zirconium On peut, cependant, mettre en oeuvre l'inven- tion telle que décrite en chauffant la partie extérieure du tube à des températures allant du domaine alpha élevé depuis environ 7040 C au domaine bêta depuis 982 WC et plus. Pendant le chauffage de l'extérieur du tube, on maintient la surface intérieure à une température suffisam- ment basse pour conserver un état métallurgique de moindre résistance à la corrosion et pour empêcher la formation d'oxydes en faisant passer un réfrigérant dans le tube On doit utiliser un réfrigérant, en particulier pour des tubes à paroi mince, par exemple, des tubes ayant une épaisseur de paroi inférieure à 2,5 cm environ, car les alliages de zir- conium ont une conductivité thermique élevée et en pratique on ne peut pas appliquer de la chaleur et l'enlever à l'ex- térieur; suffisamment vite pour ne pas chauffer les parties intérieures du tube à une température non souhaitable. On recommande que la température de la surface in- térieure ne dépasse pas 4260 C Au-dessus d'environ 4261 C, il peut y avoir formation d'oxydes sur la surface intérieure. On recommande plus particulièrement que la température ne dépasse pas 990 C UÉiè température de la surface intérieure d'environ 991 C ou moins permet l'utilisation d'eau à pres- sion ambiante comme réfrigérant sans formation importante de vapeur dans le tube. Après avoir chauffé l'extérieur du tube suffisam- ment pour amener l'alliage dans un état métallurgique de ré- - sistance supérieure à la corrosion, on refroidit le tube suffisamment rapidement pour empêcher une transformation im- portante dans l'état métallurgique de moindre résistant à la corrosion Ceci produit un tube ayant une structure cristal- line alpha élevée transformée ou mixte alpha plus bêta transformée à l'extérieur du tube. On désigne ici la partie d'un tube en alliage de zirconium qui a été chauffée au domaine alpha élevé pendant un temps suffisant pour amener cette partie du tube dans un état métallurgique de résistance supérieure à la corrosion et ensuite refroidie pour empêcher une retransformation im- portante dans l'état métallurgique moins favorable par structure cristalline "alpha élevée transformée". De même, on désigne ici la partie d'un tube en al- liage de zirconium qui a été chauffée à une température suf- fisante pour effectuer un changement de la phase alpha à la phase mixte alpha plus bêta et ensuite refroidie par struc- ture cristalline "alpha plus bêta transformée'. On recommande aussi que le traitement thermique décrit ci-dessus soit fait en présence d'un fluide inerte pour empêcher la formation d'oxydes sur l'extérieur du tube. En se référant à la figure 3, un procédé recomman- dé de création d'un gradient métallurgique tel que décrit ci-dessus consiste à chauffer uniformément une partie de la circonférence extérieure du tube de gainage 31 au moins au domaine alpha élevé, au-dessus d'environ 7040 C pour les al- liages de zirconium recommandés, tout en maintenant la sur- face de la circonférence intérieure en-dessous d'environ 4260 C et de préférence en-dessous d'environ 991 C On couple mécaniquement le tube de gainage 31 à un moyen pour faire avancer le tube, par exemple des rouleaux 32, dans une bobi- ne d'induction On fait avancer le tube à une vitesse liné- aire constante pour assurer une répartition uniforme de la chaleur au tube La vitesse recommandée est d'environ 10 à 76 ou plus cm/min On règle la vitesse pour assurer un sé- il - jour suffisant dans la bobine d'induction pour que le tube acquiert la quantité de chaleur voulue pour amener la partie extérieure du tube dans un état métallurgique de résistance supérieure à la corrosion. La chaleur est engendrée par la bobine d'induction qui est alimentée avec du courant alternatif de fréquence allant de 3000 à 50 000 Hz La puissance utilisée est suffi- sante pour engendrer la quantité requise de chaleur Une zo- ne du tube dans la bobine à induction est chauffée à une température suffisante pour effectuer la transformation de la métallurgie à la surface extérieure dans un état de ré- sistance supérieure à la corrosion. Le degré ou profondeur de la métallurgie de résis- tance supérieure à la corrosion dépend du temps et de la , température du tube dans la bobine d'induction La tempéra- ture dépend de la puissance fournie à la bobine Un pyromè- tre de rayonnement 34 détecte la température extérieure -de la zone chauffée du tube à l'aide d'un système de commande à -réaction électronique classique 36 et la station d'adapta- tion 37 limite et règle la température à une valeur choisie * en commandant la puissance d'entrée de la bobine. On minimise la formation d'oxydes sur l'extérieur du tube de gainage en enveloppant la zone chaude dans la bo- bine d'induction et son environnement avec un fluide inerte tel que l'hélium, disposé dans un tube de quartz 38 réuni à une boite d'entrée 39 et une boite de sortie 41 On intro- duit le gaz inerte à la boite de sortie 41 -par un tuyau 42 et on maintient une pression de gaz légèrement positive à l'intérieur du tube de quartz de la zone chaude en créant une résistance à la sortie du flux de gaz au moyen d'un cha- peau d'entrée 43 et d'un chapeau de sortie 44 par lesquels le tube entre et sort-de l'appareil. On refroidit la surface intérieure du tube en fai- sant passer un réfrigérant par une conduite souple 46 dans le tube pendant que l'extérieur est chauffé Le réfrigérant 12 - recommandé est l'eau Le réfrigérant s'écoulant en contact avec la surface intérieure du tube maintient les parties in- ternes du tube dans un état métallurgique de moindre résis- tance à la corrosion La surface intérieure du tube ne subit pas de réaction chimique ou d'oxydation pendant le traite- ment thermique du fait de sa température plus basse Lorsque la zone chauffée du tube avance au delà de la bobine à in- duction et qu'il n'y a plus aucune énergie pénétrant dans cette partie du tube pour la chauffer, l'eau s'écoulant à l'intérieur du tube refroidit rapidement la partie extéri- eure du tube par conduction à travers la paroi du-tube Le refroidissement est suffisamment rapide pour maintenir l'é- tat métallurgique de résistance supérieure à la corrosion engendré dans la bobine d'induction. En se référant à la figure 4, on a représenté en coupe la partie du tube traversant la bobine d'induction Au fur et à mesure que le tube est avancé, on créé une zone chaude 47 du tube 48 à l'intérieur de la bobine d'induction 49 De l'eau 51 s'écoule à l'intérieur du tube et refroidit les parties internes 52 du tube qui reste inaffectée par la chaleur Au fur et à masure que le tube s'avance, la partie externe 53 du tube qui a été chauffée dans la bobine d'in- duction est refroidie par conductivité thermique, la chaleur étant transférée à l'eau s'écoulant à l'intérieur du tube. Ceci -crée un gradient métallurgique dans lequel la partie extérieure 53 du tube a été transformée par le traitement thermique à l'état métallurgique de résistance supérieure a la corrosion et la partie intérieure 52 n'a pas été affectée par ce traitement thermique La partie intérieure 52 et l-a partie extérieure 53 du tube sont décrites comme deux cou- ches distinctes mais la métallurgie présente en fait un changement graduel des propriétés de résistance à la corro- sion. Le chauffage du tube par induction est le procédé recommandé; cependant il y a de nombreux autres procédés ra- 13 - pides de chauffage qui fournissent le résultat attendu Par exemple, on peut chauffer le tube entier au domaine de tem- pérature voulu, c'est-à-dire, au moins au domaine alpha éle- ve, en faisant passer un courant électrique d'une extrémité du tube à l'autre Ceci peut s'effectuer en utilisant une bague ou contact électrique circulaire à chaque extrémité. On règle le courant électrique pour qu'il soit suffisant pour chauffer le tube grâce à sa résistance à ce courant Le réfrigérant traversant le tube refroidit la surface du tube suffisamment pour empêcher la formation d'oxydes, et refroi- dit le tube en entier suffisamment rapidement, après sup- pression du courant, pour conserver l'état métallurgique de résistance supérieure à la corrosion créé par le traitement thermique Ce traitement thermique peut aussi s'effectuer dans une atmosphère inerte pour empêcher la formation d'oxy- des sur la surface extérieure du tube. On peut aussi créer le gradient métallurgique vou- lu en chauffant le tube dans un four pendant que du réfrigé- rant traverse l'intérieur du tube Cependant ce procédé rend la prévention de la formation d'oxydes sur l'extérieur du tube plus difficile. On peut effectuer le traitement thermique, selon la présente invention, pendant toute étape de la réduction du tube Le présent procédé est particulièrement utile pour traiter le produit final qui peut subir ce traitement ther- mique sans distortion notable Cependant, on recommande ac- tuellement d'effectuer le traitement thermique avant la ré- duction finale par écrouissage Ceci fournit un tube avec une plus grande épaisseur de paroi ce qui permet de chauffer l'extérieur du tube à la température voulue avec moins d'energie car la chaleur est évacuée plus lentement par con- duction à travers la paroi que dans un tube ayant une épais- seur de paroi moindre Toute réduction pour écrouissage qui a lieu après le traitement thermique provoque une réduction proportionnelle des caractéristiques métallurgiques de la "2 :Ao 14 - paroi du tube de gainage mais ne réduit pas notablement les effets bénéfiques obtenus par ce traitement thermique. L'état métallurgique de résistance supérieure à la corrosion du tube est plus résistant à l'oxydation dans des environnements d'eau chaude et de vapeur d'eau que l'état métallurgique de moindre résistance à la corrosion En uti- lisant la procédé ci-dessus, on peut créer un tube de gaina- ge qui comprend l'état métallurgique de résistance supéri- eure à la corrosion à l'extérieur du tube qui est la seule partie du tube qui classiquement est au contact de la vapeur et de l'eau chaude tout en maintenant les propriétés mécani- ques souhaitables, c'est-à-dire, une ductilité élevée dans la totalité du tube. EXEMPLE I On a placé un tube de Zircaloy-2 d'environ 6,35 cm de diamètre, environ 1, 8 m de long et ayant une épaisseur de paroi d'environ 1,1 cm dans une bobine d'induction à quatre spires On a fait passer de l'eau à l'intérieur du tube à un débit de 19 1/min On a alimenté la bobine d'induction au moyen d'une source de courant de 200 k W, 300 Hz avec un transformateur d'adaptation approprié. On a laissé l'extérieur du tube dans la bobine d'induction s'accroître en température jusqu'à environ 8990 C en 22 S environ On a maintenu la température extérieure du tube à environ 8990 C pendant 8 S environ On a ensuite coupé le courant et on a laissé le tube, avec l'eau traversant sont intérieur, refroidir à environ 2040 C en 21 S environ. On a alors réduit le tube traité thermiquement dans un laminoir Pilger en trois passes successives en un tube de gainage final ayant environ 1,22 cm de diamètre ex- térieur et une épaisseur de paroi d'environ 0,08 cm Après chaque passe de réduction, on a recuit le tube à environ 6210 C pendant 2 h environ. On a ensuite testé la résistance à la corrosion du tube à environ 5000 C pendant 24 h environ Le gain de poids - par corrosion pour la partie du tube qui a subi le traite- ment thermique était d'un quart de celui de la partie non traitée thermiquement du tube. Puisque la partie intérieure ou tube est maintenue à des, températures relativement basses pendant toute l'ap- plication de cette invention, grâce à quoi il n'y a pas de modification notable dans cette zone, l'invention s'applique à des tubes ayant divers composants internes tels que des revêtements, des chemises fournissant un écran intérieur pour résister aux produits de fission et autres effets du service en tant que conteneur de combustible dans un réac- teur nucléaire Les tubes pour gaine de combustible nucl&- aire qui sont envisages avec l'invention comprennent ceux ayant des écrans de zirconium tels ceux décrits dans le bre- vet des E U A 4 200 492 ainsi que ceux ayant des chemises de cuivre ou autre métal, y compris des chemises composites, par exemple ceux décrits dans les brevets des E U A. 3.969 186; 3 925 151; 4 022 662; 4 045 288; et 4 316 771. La figure 5 des dessins représente un tube chemise avec un écran traité selon l'invention Dans cette réalisa- tion le tube de gainage ou conteneur 17 pour le combustible 16 comporte une chemise 54 liée à la surface interne 24 en plus, d'avoir une surface externe 26 dans un état métallur- gique de résistance supérieure à la corrosion La chemise 54 peut se composer de zirconium ou d'autres métaux jusqu'à présent utilisés comme écrans dans le présent domaine tech- nique. 16 t - FIV Et XLICM IONS 1 tube en alliage de zirconiun, ( 17) possédant un grac-ient métallurgique caractérisé en ce Que la circonfé- rence intérieure ( 24) est de moindre résistance à la corro- sion et la circonférence extérieure ( 26) est de résistance supérieure à la corrosion et se compose d'une structure cristalline alpha élevée transformée ou mixte alpha plus bê- ta transformée. 2 lube selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'état métallurgique à la circonférence extérieure con- siste essentiellement en une structure cristalline alpha élevée transformée. 3 Tube selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'état métallurgique à la circonférence extérieure con- siste essentiellement en une structure mixte alpha plus bêta transformée. 4 Tube d'alliage de zirconium ayant un état de moindre résistance à la corrosion à la circonférence intéri- eure et un état de résistance supérieure à la corrosion à la circonférence extérieure obtenu par un procédé qui consiste à: former un tube en alliage de zirconium ayant un état de m'oindre résistance à la-corrosion à la fois aux cir- conférences intérieure et extérieure; chauffer sélectivement seulement une partie du tube adjacente à la circonférence extérieure au domaine-al- pha élevé ou mixte alpha plus bêta pendant un temps suffi- sant pour amener la circonférence extérieure à l'état de ré- sistance supérieure à la corrosion; et refroidir la partie chauffée suffisamment rapi- dement pour conserver l'état de résistance supérieure à la corrosion à la circonférence extérieure. Tube selon la revendication 4 caractérisé en ce que l'état de moindre résistance à la corrosion comprend une répartition généralement uniforme de la phase particulaire 17- intermétallique. 6 Tube selon la revendication 4 caractérisé en ce que l'état de résistance supérieure à la corrosion comprend au moins une répartition partiellement séparée de la phase particulaire intermétallique. 7 Tube selon la revendication 4 fabriqué par le procédé dans lequel la partie du tube adjacente à la circon- férence extérieure est sélectivement chauffée par introduc- tion de chaleur à l'extérieur du tube et élimination simul- tanée de chaleur à l'intérieur du tube. 8 Procédé de production d'un tube alliage de zir- conium ayant un état de moindre résistance à la corrosion à la circonférence intérieure et un état de résistance supéri- eure à la corrosion à la circonférence extérieure caractéri- se en ce qu'il consiste à former un tube en alliage de zirconium ayant un état de moindre résistance à la corrosion; chauffer une partie de la circonférence extéri- eure du tube au domaine alpha élevé ou mixte alpha plus bêta pendant un temps suffisant pour amener la partie de la cir- conférence extérieure du tube à l'état de résistance supéri- eure à la corrosion tout en maintenant une partie de la cir- conférence intérieure du tube à une température suffisamment basse pour qu'il n'y ait essentiellement aucune modification métallurgique à la surface interne; et refroidir le tube suffisamment rapidement pour conserver l'état métallurgique de résistance supérieure à la corrosion à la circonférence extérieure. 9 Procédé selon la revendication 8 caractérisé en ce que l'état de moindre résistance à la corrosion comprend une répartition généralement uniforme de -la phase particu- laire intermétallique. Procédé selon la revendication 8 caractérisé en ce que l'état de résistance supérieure à la corrosion com- prend au moins une répartition partiellement séparée de la 18 - phase particulaire intermétallique. ll.Procédé selon la revendication 8 caractérisé en ce que la partie de la circonférence extérieure du tube est chauffé à au moins environ 7040 C. 12 Procédé selon la revendication 8 caractérisé en ce que la partie de la circonférence extérieure du tube est chauffée en faisant passer le tube dans une bobine d'induc- tion alimentée avec suffisamment de courant alternatif pour chauffer cette partie ae la circonférence extérieure du tube à une température pour laquelle la partie de la circonféren- ce extérieure du tube est amenée à un état métallurgique de résistance supérieure à la corrosion. 13.Procédé selon la revendication 8 caractérisé en ce que la partie de la circonférence extérieure du tube est chauffée en faisant passer un courant électrique uniforme dans le tube, suffisant pour chauffer cette partie de la circonférence extérieure du tube à une température pour la- quelle la partie de la circonférence extérieure du tube est amenée à un état métallurgique de résistance supérieure à la corrosion. 14.Procédé selon la revendication 8 caractérisé en ce que la partie de la circonférence intérieure du tube est refroidie en faisant passer continuellement du réfrigérant à l'intérieur du tube pendant le chauffage de la partie de la circonférence extérieure du tube. 15.Procédé selon la revendication 8 caractérisé en ce que le tube est refroidi après le chauffage en faisant passer du réfrigérant à l'intérieur du tube. 16.Procédé selon la revendication 8 caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'empêchement de formation d'oxy- des sur la surface de la circonférence extérieure du tube pendant le chauffage et le refroidissement. 17.Procédé selon la revendication 16 caractérisé en ce qu'on empêche la formation d'oxydes sur la surface de la circonférence extérieure du tube en chauffant et refroi- 19 - dissant la partie de la circonférence extérieure au tube en présence d'un fluide inerte. 18.Procédé selon la revendication 8 caractérisé en ce que la température ce la surface de la circonférence in- térieure ne dépasse pas 427 OC - 19.Procédé selon là revendication 8 caractérisé en ce que la température de la surface de la circonférence in- térieure ne dépasse pas 990 C. 20.Procédé de production d 'un tube alliage de zir- conium ayant un état de moindre résistance à la corrosion à sa circonférence intérieure et un état de résistance supéri- eure à la corrosion à sa circonférence extérieure caractéri- sé en ce qu'il consiste à former un tube en alliage de zirconium ayant un état de moindre résistance à la corrosion; chauffer une partie de la circonférence extéri- eure du tube en le faisant passer dans une bobine d'induc- tion alimentée avec suffisamment de courant alternatif pour chauffer la partie de la circonférence extérieure du tube à une température suffisante pour amener la partie de la cir- conférence extérieure du tube à un état métallurgique de ré- sistance supérieure à la corrosion tout en faisant passer du réfrigérant à l'intérieur du tube pour qu'il n'y ait prati- quement aucune modification de l'état métallurgique à sa surface interne et pour empêcher la formation-d'oxydes sur lasurface interne; et refroidir le tube suffisamment rapidement pour conserver un état métallurgique de résistance supérieure à la corrosion à la circonférence extérieure en continuant de faire passer du réfrigérant à l'intérieur du tube après le chauffage. 21.Procédé selon la revendication 20 caractérisé en ce que l'on chauffe la partie de la circonférence extéri- eure à une température dans le domaine alpha élevé. 22 Procédé selon la revendication 21 caractérisé - en ce que l'on chauffe la partie de la circonférence extéri- eure du tube à au moins environ 704 C. 23.Procédé selon la revendication 20 caractérisé en ce que l'on chauffe la partie de la circonférence extéri- eure à une température dans le domaine mixte alpha plus bêta. 24.Frocédé selon la revendication 20 caractérisé en ce que l'on chauffe la partie de la circonférencé extéri- eure à une température dans le domaine bêta. 25.Procé&é selon la revendication 20 caractérisé 1 C en ce que la température de la surface de la circonférence intérieure ne dépasse pas environ 427 C. 26 Procédé selon la revendication 20 caractérisé en ce que la température de la surface de la circonférence intérieure ne dépasse pas environ 99 C. 27 Procédé selon la revendication 26 caractérisé en ce que le réfrigérant est l'eau. 28.Procédé selon la revendication 20 caractérisé en ce qu'on empêche la formation d'oxydes sur la surface de la circonférence extérieure du tube pendant le chauffage et le refroidissement. 29.Procédé selon la revendication 28 caractérisé en ce qu'on empêche la formation d'oxydes sur la surface de la circonférence extérieure du tube en chauffant et refroi- dissant la partie de la circonférence extérieure en présence d'un fluide inerte. 30.Procédé cour améliorer la résistance à la cor- rosion o'alliages ce zirconium caractérisé en ce qu'il con- siste à le chauffer dans le domaine alpha élevé et le trem- per suffisamment rapidement pour conserver l'état métallur- gique ce résistance supérieure à la corosion. 31 Procédé selon la revendication 30 caractérisé en ce que l'on chauffe l'alliage de zirconium à au moins en- viron 7040 C. 32.Tube d'alliage de zirconium avec une chemise de protection liée à sa surface intérieure et possédant un gra- 21 - dient métallurgique caractérisé en ce eue la circonférence intérieure ( 24) est de moindre résistance à la corrosion et la circonférence extérieure ( 26) est de résistance supéri- eure à la corrosion et se compose d'une structure cristal- line alpha élevée transformée ou mixte alpha plus bêta transformée. 33. Tube selon la revendication 32 caractérisé en ce que la chemise de protection est en zirconium métal. 34.Tube d'alliage de zirconium avec une chemise de protection liée à sa surface interne et ayant un état de moindre résistance à la corrosion à la circonférence intéri- eure et un état de résistance supérieure à la corrosion à la circonférence extérieure obtenu par un procédé qui consiste à: former un tube en alliage de zirconium ayant un état de moindre résistance à la corrosion à la fois aux cir- conférences intérieure et extérieure; chauffer sélectivement seulement une partie du tube adjacente à la circonférence extérieure au domaine al- pha élevé ou mixte alpha plus bêta pendant un temps suffi- sant pour amener la circonférence extérieure à l'état de ré- sistance supérieure à la corrosion; et refroidir la partie chauffée suffisamment rapi- dement pour conserver l'état de résistance supérieure à la corrosion à la circonférence extérieure. 35.Procédé de production d'un tube d'alliage de zitconium ayant une chemise de protection en zirconium métal liée à sa surface extérieure et un gradient métallurgique comprenant un état de moindre résistance à la corrosion à la circonférence intérieure et un état de résistance supérieure à la corrosion à la circonférence extérieure caractérisé en ce qu 'il consiste à: former un tube en alliage de zirconium ayant un état de moindre-résistance à la corrosion, chauffer une partie extérieure du tube au domai- 22 - ne alpha élevé -ou mixte alpha plus bêta pendant un temps suffisant pour amener la partie extérieure du tube à l'état de résistance supérieure à la corrosion tout en maintenant la partie interne du tube à une température suffisamment basse pour qu'il n'y ait essentiellement aucune modification métallurgique à la surface interne; et refroidir le tube suffisamment rapidement pour conserver l'état métallurgique de résistance supérieure à la corrosion à la circonférence extérieure.