Published May 1976 | Version v1
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Contribution to the study of fission gas release and swelling of UC and (Usub(0.8)Pusub(0.2))C fuels

Description

Irradiation swelling of carbide chiefly results of the precipitation in bubbles of the fission gas Xe and Kr, which are practically insoluble into the matrix. The growth of these bubbles according to various mechanisms, results in an instability of the fuel dimension. Swelling evolution has been studied by isochronal heatings of UC pellets irradiated at temperatures so that the gas atoms remain in supersaturation in the matrix. Two steps of swelling have been observed: a normal swelling 0<S<8%, a breakaway swelling 0<S<30% the last one corresponds to the interconnection of bubbles, and leads to an important release of fission gas through the created channels. The first pins of carbide fuel (UPuC) irradiated in Rapsodie reactor have been examined. They have shown that the swelling, in that conditions, is athermal and increases proportionally with the burn up. The swelling rate which has been measured (1.45%/fissioned at%) can be explained by a part of fission gas remaining in supersaturated solution. Measurements of the released gas volumes have shown the influence of irradiation activated diffusion. At irradiation temperatures below 1,850 deg F, the released gas fraction is independent of temperature and proportional to the square root of fission rate. Between 1850 deg F and 2200 deg F the gas release is controlled by thermal and activated diffusion. Above 2200 deg F only thermal diffusion remains

Availability note (English)

MF available from INIS under the Report Number.

Abstract (French)

Une grande partie du gonflement sous irradiation des carbures resulte de la precipitation sous forme de bulles des gaz de fission Xe et Kr pratiquement insolubles dans la matrice. Ces bulles vont croitre suivant differents mecanismes entrainant une instabilite dimensionnelle du combustible. L'evolution du gonflement a ete suivie au cours de traitements thermiques isochrones effectues sur des pastilles d'UC irradiees a une temperature moderee afin que les atomes de gaz soient restes en solution sursaturee. Deux stades de gonflement ont ete mis en evidence: le gonflement normal: G=0 a 8%, le gonflement exagere: G=8 a 30%, celui-ci correspondant a l'interconnexion des bulles entre elles, conduit a un degagement massif des gaz de fission par les canaux de bulles interconnectees. Les premieres aiguilles d'(U,Pu)C irradiees en neutrons rapides dans le reacteur Rapsodie ont ete examinees. Elles ont montre que dans ces conditions le gonflement est athermique et proportionnel au taux de combustion. La valeur de la vitesse de gonflement determinee (1,45%/at.% fissionne) s'explique par le maintien en solution sursaturee d'une partie des atomes de gaz de fission. Les mesures des volumes des gaz degages en pile ont mis en evidence l'influence du processus de diffusion activee par l'irradiation. Pour des temperatures d'irradiation inferieures a 1000 deg C la fraction des gaz degages est independante de la temperature et proportionnelle a la racine carree de la vitesse de fission. De 1000 a 1200 deg C le degagement des gaz est controle par la diffusion thermique et activee et au-dessus de 1200 deg C uniquement par la diffusion thermique

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Original title (French)
Contribution a l'etude du degagement des gaz de fission et du gonflement des combustibles nucleaires de type carbure UC et (Usub(0,8)Pusub(0,2))C

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Imprint Pagination
101 p.
Report number
CEA-R--4742