Silicon carbide corrosion in HTGR fuel particles
Description
The silicon carbide layer in TRISO-coated HTR fuel particles occasionally is attacked during irradiation by fission products generated within the kernel material. Investigations to define the cause of the SiC corrosion are described, which included ceramographic, microradiographic and microanalytical studies on irradiated and unirradiated coated particles of various kernel compositions. The results of these studies showed that the presence of chlorine within the particle, in combination with certain metallic fission products or uranium, can lead to corrosion of the SiC layer. These results provided the basis for establishing a model, which relates the transport of fission products as volatile metal chlorides and their chemical reaction with the SiC corrosion. In addition this model is consistent with the fact that under the influence of a thermal gradient corrosive attack of the SiC occurs on the cooler side of the particle. The correlation between the occurrence of SiC corrosion during irradiation and heavy-metal transport observed in thermal gradient annealing studies of unirradiated particles of the same barch constitutes the basis for a new method for quality control. (orig.)
Availability note (English)
MF available from INIS under the Report Number.Abstract (German)
Die Siliziumkarbidschicht in TRISO-beschichteten HTR Brennstoffteilchen wird gelegentlich waehrend der Bestrahlung von Spaltprodukten angegriffen, die im Kernmaterial erzeugt werden. Es werden Untersuchengen beschrieben, die die Ursache der SiC-Korrosion klaeren sollen und keramographische, mikroradiographische und mikroanalytische Studien an bestrahlten und unbestrahlten 'coated particles' verschiedener Kernzusammensetzung einschlossen. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen zeigten, dass die Anwesenheit von Chlor in den Teilchen zusammen mit gewissen metallischen Spaltprodukten oder Uran zur Korrosion der SiC-Schicht fuehren kann. Diese Ergebnisse bildeten die Grundlage zur Aufstellung eines Modells, das den Transport von Spaltprodukten als fluechtige Metallchloride und ihre chemische Reaktion mit der SiC-Korrosion in Beziehung setzt. Darueberhinaus steht dieses Modell im Einklang mit der Tatsache, dass unter dem Einfluss eines Temperaturgradienten an der kaelteren Seite des Teilchens ein korrodierender Angriff auf das SiC erfolgt. Die Korrelation zwischen dem Auftreten von SiC-Korrosion waehrend der Bestrahlung und dem Schwermetalltransport, der bei Gluehversuchen mit Temperaturgradienten bei unbestrahlten Teilchen derselben Charge beobachtet wurde, bildet die Grundlage fuer eine neue Qualitaetsueberwachungsmethode. (orig.)
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Additional details
Publishing Information
- Imprint Pagination
- 31 p.
- Report number
- Juel--1382
INIS
- Country of Publication
- Germany
- Country of Input or Organization
- Germany
- INIS RN
- 8337141
- Subject category
- S37: INORGANIC, ORGANIC, PHYSICAL AND ANALYTICAL CHEMISTRY; S36: MATERIALS SCIENCE;
- Descriptors DEI
- ANNEALING; CHLORINE; COATED FUEL PARTICLES; CORROSION; FISSION PRODUCTS; LAYERS; QUALITY CONTROL; RADIONUCLIDE MIGRATION; SILICON CARBIDES; URANIUM CARBIDES
- Descriptors DEC
- ACTINIDE COMPOUNDS; CARBIDES; CARBON COMPOUNDS; CHEMICAL REACTIONS; CONTROL; ELEMENTS; FUEL PARTICLES; HALOGENS; HEAT TREATMENTS; ISOTOPES; NONMETALS; RADIOACTIVE MATERIALS; SILICON COMPOUNDS; URANIUM COMPOUNDS
Optional Information
- Notes
- 9 figs.; 6 tabs.; 7 refs.