GE vil erstatte zirconium med stål i atomkraftværkernes brændselsstave

General Electric-datterselskabet Global Research vil højne sikkerheden i atomkraftværker ved at erstatte zirconiumlegeringer med stål i brændselsstave, skriver Chemical & Engineering News (CEN).

Når brændselsstave til kernekraftværker i dag indeholder zirconiumlegeringer, er det et levn fra atomubåde. Ziconium er velegnet, fordi det er lettere end stål og forholdsvis let tillader neutroner at passere, så de kan nå frem til brændselsmaterialet og sætte gang i fissionsprocessen.

»Det gør zirconium til et foretrukket materiale, hvor der er begrænset plads, men det er af mindre betydning for store landbaserede anlæg,« forklarer korrosionsingeniør Raul Rebak til CEN.

Under Fukushima-ulykken i 2011 viste det sig at være et problem, at damp, der blev frigivet ved tab af kølevand, reagerede med zirconiumlegeringerne, der indsluttede brændselsmaterialet. Det frigav brint, som efterfølgende eksploderede og ødelagde bygninger og bevirkede et totalt stømnedbrud, der gjorde katastrofen omfattende

GE Global Research undersøger derfor nu med støtte fra det amerikanske energiministerium, om det er muligt at erstatte zirconiumlegeringer med stål.

Foreløbig har GE Global Research identificeret to stållegeringer, der ser ud til at have de rette materialegenskaber både ved normal drift (ca. 300 grader C) og ved et uheld, hvor temperaturen kan nå op på 1.000 grader C.

Den ene stållegering indeholder jern og så chrom, aluminium og molybdæn, mens den anden indeholder chrom og nikkel.

Det er dog foreløbig kun mindre prøver af de to legeringer, der er undersøgt. Der er endnu ikke lavet rør i fuld længde.

For at gøre det lettere for neutroner at trænge gennem stålrøret, vil man undersøge muligheden for at gøre væggen tyndere end for zirconium-røret. Det burde være muligt, mener Rebak, da stål er stærkere. En ekstra bonus er, at stållegeringerne er billigere end zirconiumlegeringerne.