Study on the production of VAR electrodes from Zircaloy turning lathe chips

Abstract

ResumoCavacos de Zircaloy 4 são produzidos em larga escala durante a usinagem de tubos Zircaloy 4 para peças do elemento combustível de reatores PWR. Atualmente Zircaloy 4 é uma liga de zircônio importada para o Brasil e sua usinagem gera cavacos que são um desafio para a indústria da reciclagem. Esse trabalho apresenta o primeiro passo do processo de reciclagem e os resultados para a procura de uma maneira eficiente de limpeza, controle de qualidade e fabricação do eletrodo no VAR (Vacuum Arc Remelting). O processo começa com a lavagem do óleo de corte e é seguido pela prensagem dos cavacos limpos. A primeira avaliação do processo foi feita por testes de fluorescência de raio-X com o intuito de definir a qualidade dos cavacos. Os resultados indicaram que é preciso incluir a etapa de separação magnética no processo para extração de liga ferrosa presente nos cavacos. O processo de prensagem dos cavacos produziu um eletrodo de 1kg para ser fundido em um protótipo de forno VAR no CCTM. Os autores também concluem que as amostras obtidas da indústria de elementos combustíveis são de cavacos secundários e sugerem a eles um procedimento de estocagem de cavacos. AbstractZircaloy 4 chips are produced in large quantities during the machining of Zircaloy 4 rods for the PWR fuel elements parts. Currently Zircaloy 4 is a zirconium alloy imported into Brazil and the machining chips scraps poses a challenge to the recycling industry. This paper presents the first step on the recycling processes and the results for the search of an efficient way on the cleaning, quality control and Vacuum Arc Remelting (VAR) electrode fabrication. The process starts with cutting oil washout and is followed by the die pressing of the clean chips. Process evaluation was first made by means the X-ray fluorescence tests in order to define the quality of the scraps. Results indicates the need of the inclusion of a magnetic separation step in the process to withdraw the ferrous alloy present in the scraps. The die pressing of the scraps yield process adequate 1 kg electrodes to be melted in the CCTM prototype scale VAR furnace. The authors also conclude that the samples obtained from the fuel element industry are secondary scraps and suggest them a procedure for the scrap stocking.

Study of recycling process viability of zirconium alloys chips for melting in VAR furnace

“…For this process, it is necessary to collect a bunch with 1 kg mass of the washed material. The electrode produced was pressed with a load of 20 ton force and has enough axial mechanical resistance to satisfy the fixation in the laboratory VAR furnace [3].…”

“…Results indicate the need of the inclusion of a magnetic separation step in the process to remove the ferrous alloy present in the scraps. The die pressing of the scraps yields process adequate 1 kg electrodes to be melted in the CCTM prototype scale VAR furnace [3].…”