Zircaloy ist gegenueber Oxidbrennstoff und einem Teil der Spaltprodukte thermodynamisch nicht stabil. Es finden deshalb chemische Wechselwirkungen zwischen dem abgebrannten Oxidbrennstoff und dem Zry-Huellmaterial statt, besonders bei Temperaturen wie sie bei Reaktorstoerfaellen (ATWS, LOCA) erreicht werden koennen. Um Herauszufinden, welchen Einfluss die chemischen Wechselwirkungen zwischen den Spaltprodukten und der Zry-Huelle auf deren mechanische Eigenschaften haben, wurden out-of-pile Berst- und Zeitstandexperimente mit kurzen, spaltprodukthaltigen Zry-4-Rohrproben bei Temperaturen >=600⁰C durchgefuehrt. Zunaechst wurden Abschaetzungen ueber den chemischen Zustand von bestrahltem Oxidbrennstoff durchgefuehrt. Eine Methode zur Einbringung von simulierten Spaltprodukten in Oxidbrennstoff zur Durchfuehrung von Bestrahlungsexperimenten mit spaltproduktdotiertem UO₂ wird vorgeschlagen. Wie die out-of-pile Versuchsergebnisse mit simulierten Spaltprodukten zeigen, fuehrt nur Jod zu einem verformungsarmen Versagen der Zry-Huellrohre bei Temperaturen >=600⁰C. Der Einfluss von Jod auf das Verformungs- und Bruchverhalten der Zry-Huellrohre kann jedoch oberhalb 850⁰C vernachlaessigt werden. (orig.)

 Es werden verschiedene Mechanismen angegeben, die waehrend der Oxidation von Blechen, Rohren und Zylindern aus reinen Metallen und Legierungen zu einer plastischen Verformung des unkorrodierten Restquerschnittes fuehren koennen. Darueber hinaus werden einige experimentelle Methoden zur Bestimmung der Spannungen in Oxidschichten beschrieben. Die hauptsaechliche Ursache fuer die Kriechverformung von Flach- und Rohrproben aus Zr und Zr-Legierungen ist in den Wachstumspannungen der entstehenden Oxidschichten zu sehen. Die plastischen Verformungen der Blechproben betragen bis zu 100% und sind anisotrop. Bei Rohrproben sind die Geometrieaenderungen (axial, radial) waehrend der Oxidation erheblich kleiner und betragen ohne gleichzeitige Anwendung eines Differenzdruckes bei Zr- bzw. Zry-Rohren max. 2%, bei Ta-Rohren bis zu 10%. (orig.)

 Es wurde das Reaktionsverhalten der Corekomponenten UO₂, Zircaloy-4 und austenitischer Stahl in Abhaengigkeit von der Temperatur bis zum vollstaendigen Aufschmelzen unter inerten und oxidierenden Bedingungen untersucht. Die Konzentration der Komponenten variierte zwischen der von Corium-A (65 Gew.% UO₂, 18% Zry, 17% Stahl) und Corium-E (35 Gew.% UO₂, 10% Zry, 55% Stahl), das Zircaloy und der rostfreie Stahl kamen ausserdem in verschiedenen Oxidationsgraden zum Einsatz. Es wird in diesem Bericht die Phasenbildung waehrend der Aufheiz- und Schmelzperiode systematisch beschrieben. Insbesondere werden die integrale chemische Zusammensetzung der Schmelzen sowie die qualitative und quantitative chemische Zusammensetzung der in erstarrten Corium-Schmelzproben vorliegenden Phasen angegeben. Zum Teil wurden deren Schmelzpunkte bestimmt. Das Reaktions- und Schmelzverhalten der Corium-Proben haengt stark von der Konzentration und dem Oxidationsgrad der Corekomponenten ab. Erste fluessige Phasen koennen sich ab etwa 1.350⁰C an der Kontaktstelle Zry-Stahl bilden. Die max. Temperaturen zum vollstaendigen Aufschmelzen der Corium-Proben von ca. 2.500⁰C liegen deutlich unterhalb des UO₂-Schmelzpunktes. Je nach Stahlgehalt und/oder Oxidationsgrad des Zry und Stahles erhaelt man eine homogene metallische oder oxidische Schmelze oder zwei nicht mischbare Schmelzen, eine oxidische und eine metallische. Waehrend der Schmelzexperimente unter inerten Bedingungen aendern sich i.a. die chemischen Zusammensetzungen der Schmelzproben durch Abdampfverluste einzelner Elemente, speziell von Uran, Zirkon und Sauerstoff. Die Gewichtsverluste betragen bis zu 30%; unter oxidierenden Versuchsbedingungen sind sie aufgrund anderer Phasenbildungen erheblich kleiner. Bei den Experimenten in Luft bzw. Wasserdampf haengen die Phasenbildung und das Schmelzverhalten der Corekomponenten entscheidend von der Oxidationsgeschwindigkeit der Komponenten bzw. von der Sauerstoffzufuhr zur Schmelzoberflaeche ab. Bei einem hypothetischen Coreschmelzenunfall ist nach der Abschmelzphase die Bildung einer heterogenen Schmelze (metallisch, oxidisch) der wahrscheinlichste Fall. (orig./RW)

 Es wurde das Vertraeglichkeitsverhalten von simulierten Spaltproduktelementen und -verbindungen gegenueber Zy-4 im Temperaturbereich zwischen 500 und 1000⁰C untersucht. Mit diesen Substanzen wurden auch Rohrberstexperimente durchgefuehrt, um deren Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften des Zy bei Stoerfalltransienten zu ermitteln. Die Versuchsergebnisse zeigen, dass es in Verbindung mit allen untersuchten Substanzen zu einer mehr oder weniger ausgepraegten Aenderung der Berstdehnung und Standzeit gegenueber den spaltproduktfreien Referenzproben kommt. Jedoch nur Jod oder leicht fluechtige Jodverbindungen bewirken ein verformungsarmes Versagen der Zy-4-Huellrohre bis etwa 800⁰C. CsI besitzt dagegen keinen Einfluss. Se und Te verursachen chemische Wechselwirkungen mit dem Zy, wodurch es z.T. zu einer Abnahme der Berstdehnung kommt. Es wurde darueberhinaus die kritische Jodkonzentration in Abhaengigkeit der Temperatur bestimmt, die zur Spannungsrisskorrosion des Zy-4 fuehrt. (orig./HP)

 Die Ergebnisse von Einzeleffektuntersuchungen von physikalisch-chemischen 'Nieder-Temperatur'-Materialwechselwirkungen, die am KfK und am JAERI durchgefuehrt wurden, sind kritisch ueberprueft worden. Der 'Nieder-Temperatur'-Bereich erstreckt sich von 1200 K bis 1690 K, der Schmelztemperatur von Edelstahl und Inconel. Die folgenden Materialkombinationen wurden untersucht und mit Literaturwerten verglichen: Ag/Zircaloy, (Ag, In, Cd)/Zircaloy, Edelstahl/Zircaloy, Inconel 718/Zircaloy, B₄C/Zircaloy and B₄C/Edelstahl. Ferner wurden die experimentellen Methoden gegenuebergestellt. Die Reaktionen verlaufen nach einem parabolischen Zeitgesetz, ein Hinweis, dass es sich um Diffusionsprozesse handelt. Die Temperaturabhaengigkeit der Reaktionsraten kann durch eine Arrhenius Gleichung beschrieben werden. (orig./MM)