Nová metoda snížení koroze Zr palivových trubek pokrytím jejich povrchu polykrystalickou diamantovou vrstvou, slitinou CrAlSiN a jejich kombinací

Abstract

Tato práce je zaměřena na popis metody na ochranu zirkoniových trubek, které se využívají na pokrytí jaderného paliva, při pracovních i havarijních teplotách v prostředí jaderného reaktoru. Zr trubka se pokryje polykrystalickou diamantovou vrstvou s různými tloušťkami, chemickou depozicí z plynné fázi s cílem snížení koroze. Právě uhlík z polykrystalické diamantové vrstvy proniká při vyšších teplotách do Zr materiálu za účelem tvorby karbidů, kde mění jeho vlastnosti a tvoří méně příznivé podmínky vzniku zoxidované vrstvy. Další část práce je soustředěna na výzkum účinků slitiny CrAlSiN nanesené na Zr trubce fyzikální depozicí, a její vliv na snížení koroze. Práce porovnává jednotlivé ochranné vrstvy mezi sebou a jejich kombinaci s účelem dosažení nejnižšího stupně koroze. Aplikováním unikátní ochranné diamantové vrstvy a slitiny CrAlSiN dokážeme prodloužit životnost palivových trubek a zvýšit bezpečnost při haváriích.

This work is focused on the description of effective methods for the protection of zirconium alloys, which are used to cover nuclear fuel at working and emergency temperatures in the nuclear reactor. To reduce corrosion is the Zr alloy covered with a polycrystalline diamond layer of varying thickness by chemical deposition from the gas phase. Precisely the carbon from the polycrystalline diamond layer penetrates at higher temperatures into the Zr material to form carbides, which changes its properties and creates less favorable conditions for the formation of the oxidized layer. The next part of the thesis is focused on the research of the effects of CrAlSiN alloy deposited on Zr tube by physical deposition and its influence on corrosion reduction. The work compares the individual protective layers with each other and their combination in order to achieve the lowest corrosion. By applying a unique protective diamond layer and CrAlSiN alloy, we can extend the lifetime of fuel alloy and raise nuclear safety.