Published 2019 | Version v1
Journal article

Accident-tolerant fuel (ATF) claddings for LWRs

Description

ATF materials became worldwide a hot research topic after the Fukushima Daiichi accidents. Karlsruhe Institute of Technology (KIT) is involved in various activities on the development and especially high-temperature characterization of ATF cladding materials. Most of these activities are embedded in international collaborations in the framework of IAEA, OECD-NEA, EU as well as cooperation with partners from industry. With the bundle experiment QUENCH-19, the worldwide first large-scale test of ATF cladding under severe accident conditions was conducted in 2018. This test involved FeCrAl cladding produced and supplied by ORNL. Approx. 100 times less hydrogen was released compared to reference test QUENCH-15 with ZIRLO cladding tubes until the end of the reference test scenario, and a coping time of at least 2000 seconds was confirmed. MAX phase coatings for Zr alloys based on the systems Ti/Cr/Zr + Al + C were produced using a unique two-step procedure based on magnetron sputtered elementary nano-layers and subsequent annealing procedure. Most promising results were obtained with Cr2AlC coating. High-temperature oxidation tests in steam atmosphere with these MAX phase coatings as well as a number of most promising ATF cladding types including various other coated Zr alloys, FeCrAl, and SiCf-SiC composites were conducted. Some interesting results with illustrative examples will be presented in this paper.

Availability note (English)

Available from http://revista.sne.es/411/files/extfile/DownloadURL.pdf

Abstract (Spanish)

Los materiales ATF se han convertido en un tema de investigación mundial tras los accidentes de Fukushima Daiichi. El Instituto de Tecnología de Karlsruhe (KIT) stá involucrado en diversas actividades relacionadas con el desarrollo y especialmente en la caracterización a alta temperatura de los materiales de vaina tipo ATF. La mayoría de estas actividades están integradas en colaboraciones internacionales en el marco del OIEA, OCDE-NEA, UE, así como la cooperación con la industria nuclear. En cuanto a las actividades realizadas por el KIT cabe destacar que en 2018 se realizó el experimento QUENCH-19, que es la primera prueba a gran escala de vainas ATF en condiciones de accidentes graves. Esta prueba se realizó con el material de vaina FeCrAl fabricado y suministrado por ORNL. Durante dicho experimento se liberó una cantidad 100 veces menor de hidrógeno en comparación con el experimento de referencia QUENCH-15 con vainas Zirlo, y se confirmó un tiempo disponible hasta fallo de al menos 2000 segundos. Los recubrimientos de fase MAX para aleaciones de Zr basados en los sistemas Ti/Cr/ Zr + Al + C se obtuvieron utilizando un procedimiento único de dos pasos basado en nano capas primarias pulverizadas mediante un magnetrón y con un procedimiento posterior de recocido. Los resultados más prometedores se obtuvieron con el recubrimiento Cr2AlC. Se llevaron a cabo pruebas de oxidación a alta temperatura en atmósfera de vapor con estos revestimientos de fase MAX, así como una serie de los tipos de revestimiento de ATF más prometedores, incluidos otros compuestos Zr aleados, FeCrAl y SiCf -SiC. En este artículo se presentan algunos ejemplos ilustrativos con resultados interesantes.

Additional details

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Original title (Spanish)
Vainas de combustible tolerante a accidentes (ATF) para LWR

Publishing Information

Journal Title
Nuclear Espana (1996)
Journal Volume
411
Journal Page Range
p. 32-37
ISSN
1137-2885
CODEN
NUESFO

INIS

Country of Publication
Spain
Country of Input or Organization
Spain
INIS RN
51010734
Subject category
S21: SPECIFIC NUCLEAR REACTORS AND ASSOCIATED PLANTS;
Descriptors DEI
ACCIDENTS; NUCLEAR ENERGY; NUCLEAR POWER PLANTS; SAFETY ANALYSIS
Descriptors DEC
ENERGY; NUCLEAR FACILITIES; POWER PLANTS; THERMAL POWER PLANTS