CÁC HIỆN TƯỢNG HÓA HỌC XUNG QUANH THANH NHIÊN LIỆU TRONG LÒ HẠT NHÂN

CÁC HIỆN TƯỢNG HÓA HỌC XUNG QUANH THANH NHIÊN LIỆU TRONG LÒ HẠT NHÂNCÁC HIỆN TƯỢNG HÓA HỌC XUNG QUANH THANH NHIÊN LIỆU TRONG LÒ HẠT NHÂNCÁC HIỆN TƯỢNG HÓA HỌC XUNG QUANH THANH NHIÊN LIỆU TRONG LÒ HẠT NHÂNCÁC HIỆN TƯỢNG HÓA HỌC XUNG QUANH THANH NHIÊN LIỆU TRONG LÒ HẠT NHÂNCÁC HIỆN TƯỢNG HÓA HỌC XUNG QUANH THANH NHIÊN LIỆU TRONG LÒ HẠT NHÂNCÁC HIỆN TƯỢNG HÓA HỌC XUNG QUANH THANH NHIÊN LIỆU TRONG LÒ HẠT NHÂNCÁC HIỆN TƯỢNG HÓA HỌC XUNG QUANH THANH NHIÊN LIỆU TRONG LÒ HẠT NHÂNCÁC HIỆN TƯỢNG HÓA HỌC XUNG QUANH THANH NHIÊN LIỆU TRONG LÒ HẠT NHÂNCÁC HIỆN TƯỢNG HÓA HỌC XUNG QUANH THANH NHIÊN LIỆU TRONG LÒ HẠT NHÂNCÁC HIỆN TƯỢNG HÓA HỌC XUNG QUANH THANH NHIÊN LIỆU TRONG LÒ HẠT NHÂNCÁC HIỆN TƯỢNG HÓA HỌC XUNG QUANH THANH NHIÊN LIỆU TRONG LÒ HẠT NHÂNCÁC HIỆN TƯỢNG HÓA HỌC XUNG QUANH THANH NHIÊN LIỆU TRONG LÒ HẠT NHÂNCÁC HIỆN TƯỢNG HÓA HỌC XUNG QUANH THANH NHIÊN LIỆU TRONG LÒ HẠT NHÂNCÁC HIỆN TƯỢNG HÓA HỌC XUNG QUANH THANH NHIÊN LIỆU TRONG LÒ HẠT NHÂNCÁC HIỆN TƯỢNG HÓA HỌC XUNG QUANH THANH NHIÊN LIỆU TRONG LÒ HẠT NHÂNCÁC HIỆN TƯỢNG HÓA HỌC XUNG QUANH THANH NHIÊN LIỆU TRONG LÒ HẠT NHÂNCÁC HIỆN TƯỢNG HÓA HỌC XUNG QUANH THANH NHIÊN LIỆU TRONG LÒ HẠT NHÂNCÁC HIỆN TƯỢNG HÓA HỌC XUNG QUANH THANH NHIÊN LIỆU TRONG LÒ HẠT NHÂNCÁC HIỆN TƯỢNG HÓA HỌC XUNG QUANH THANH NHIÊN LIỆU TRONG LÒ HẠT NHÂNCÁC HIỆN TƯỢNG HÓA HỌC XUNG QUANH THANH NHIÊN LIỆU TRONG LÒ HẠT NHÂNCÁC HIỆN TƯỢNG HÓA HỌC XUNG QUANH THANH NHIÊN LIỆU TRONG LÒ HẠT NHÂNCÁC HIỆN TƯỢNG HÓA HỌC XUNG QUANH THANH NHIÊN LIỆU TRONG LÒ HẠT NHÂNCÁC HIỆN TƯỢNG HÓA HỌC XUNG QUANH THANH NHIÊN LIỆU TRONG LÒ HẠT NHÂNCÁC HIỆN TƯỢNG HÓA HỌC XUNG QUANH THANH NHIÊN LIỆU TRONG LÒ HẠT NHÂNCÁC HIỆN TƯỢNG HÓA HỌC XUNG QUANH THANH NHIÊN LIỆU TRONG LÒ HẠT NHÂNCÁC HIỆN TƯỢNG HÓA HỌC XUNG QUANH THANH NHIÊN LIỆU TRONG LÒ HẠT NHÂNCÁC HIỆN TƯỢNG HÓA HỌC XUNG QUANH THANH NHIÊN LIỆU TRONG LÒ HẠT NHÂN

CÁC HIỆN TƯỢNG HÓA HỌC XUNG QUANH BÓ NHIÊN LIỆU: TƯƠNG TÁC NHIÊN LIỆU-VỎ BỌC,

Tài liệu tham khảo dựa trên báo cáo nhiệm vụ “HỢP TÁC NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ AN TOÀN VÙNG HOẠT LÒ PHẢN ỨNG NĂNG LƯỢNG NƯỚC NHẸ TRONG CÁC ĐIỀU KIỆN

CHUYỂN TIẾP VÀ SỰ CỐ”

Nội dung

Mở đầu Error! Bookmark not defined

1 Hóa học nhiên liệu 4

1.1 Cấu trúc pha của nhiên liệu hạt nhân 4

1.2 Trạng thái hóa học của các sản phẩm phân hạch trong nhiên liệu oxit 6

1.3 Trạng thái hóa học của chất tải nhiệt 8

2 Oxi hóa nhiên liệu hạt nhân 9

2.1 Cơ chế oxi hóa nhiên liệu hạt nhân bởi sản phẩn phân ly phóng xạ nước 9

2.2 Cơ chế oxi hóa nhiên liệu hạt nhân với oxy 12

3 Sự hydrua hóa vỏ bọc nhiên liệu 14

3.1 Sự hydrua hóa của vỏ bọc Zircaloy 15

3.2 Ảnh hưởng của hydrua lên vỏ bọc Zircaloy 19

3.3 Cơ chế của hydrua nội tại 21

4 Ăn mòn thanh nhiên liệu và vật liệu cấu trúc 24

4.1 Hình thái học của ăn mòn vật liệu trong lò phản ứng 24

4.2 Quá trình phá vỡ lớp oxit 26

5 Tương tác hóa học giữa nhiên liệu và vỏ bọc 29

5.1 Nứt gẫy ăn mòn do ứng suất iot 29

5.2 Tương tác của các vật liệu vùng hoạt ở nhiệt độ cao 31

6 Kết luận 35

Tài liệu tham khảo Error! Bookmark not defined

Như đã biết, vùng hoạt lò phản ứng là môi trường thích hợp cho các phản ứng hóa học xảy ra Đây là môi trường có nhiệt độ, áp suất cao và được kích hoạt bởi các hạt mang năng lượng như neutron, beta, gamma Do đó, yêu cầu thiết kế vùng hoạt, các thành phần vật liệu đòi hỏi rất khắt khe Vỏ bọc nhiên liệu, các vật liệu cấu trúc đều là các vật liệu trơ hóa và bền vững trong môi trường như vậy, và nước tải nhiệt phải có nồng độ tạp chất rất nhỏ Tuy nhiên, trong quá trình phản ứng phân hạch diễn ra, các sản phẩm phân hạch được tạo ra ồ ạt và được kiểm soát bởi độ phản ứng, độ cháy của nhiên liệu Trong số các sản phẩm phân hạch đó tồn tại một số sản phẩm có thể gây hại cho nhiên liệu và vỏ bọc như Iot, Hydro, Cesium, … Khi phản ứng phân hạch bị mất kiểm soát, nhiên liệu cháy mạnh làm cho nhiệt độ, áp suất cũng như lượng sản phẩm phân hạch tăng vọt, phản ứng hóa học xảy ra mạnh mẽ làm suy giảm phẩm chất của nhiên liệu, dẫn đến các sai hỏng nhiên liệu như giòn hóa, cong vênh, nứt gẫy, phân mảnh và thậm chí là nóng chảy nhiên liệu Do đó, phần này sẽ tập trung làm rõ các khía cạnh liên quan đến đáp ứng hóa học của thanh nhiên liệu và vỏ bọc trong môi trường chất tải nhiệt là nước

1 Hóa học nhiên liệu

Tính chất hóa học quan trọng nhất trong nhiên liệu oxit là áp suất cân bằng của oxy trong pha khí bên trong thanh nhiên liệu Áp suất riêng phần của oxy hoặc thế oxy của nhiên liệu là yếu tố chủ yếu xác định xem nhiên liệu có thể oxi hóa vỏ kim loại, hợp kim hay không Hóa học của nhiên liệu oxit rất phức tạp do sự chênh lệch nhiệt độ nhảy bậc

và sự sinh hàng loạt các tạp chất trong quá trình chiếu xạ Phân bố oxy do chênh lệch nhiệt độ, sự vận chuyển qua các nứt gẫy và phần nhiên liệu xốp có thể thay đổi độ dẫn nhiệt, sự ăn mòn, các tính chất dão và sự phồng rộp nhiên liệu

1.1 Cấu trúc pha của nhiên liệu hạt nhân

Cả hai oxit của uranium và plutonium đều có cấu trúc tinh thể Fluorite, tương tự như tinh thể của CaF, với U và Pu ở vị trí của cation Ca và O ở vị trí của F (hình 1-1)

Do U và Pu có thể tồn tại dưới dạng các ion với trạng thái hóa trị khác nhau như

U4+, U5+, U6+, Pu3+ và Pu4+ nên đáp ứng của các pha oxit kim loại này rất phức tạp Cả hai loại oxit này đề có khoảng bất hợp thức rộng với tỷ số giữa O/M (kim loại) khác 2 và hệ thống không chỉ có một pha Hình 1-2 chỉ ra giản đồ pha của UO2 Đường thẳng đứng chỉ các hợp chất hai pha Oxit uran đạt trạng thái bền vững nhất với tỷ lệ U/O = 2,00 Với U/O = 2,25 oxit U4O9 được hình thành U3O15 cùng hình thành với U4O9 với O/U = 2,6 Các hợp chất khác với O/U lớn hơn là U3O8 và UO3 Hai oxit còn lại không quan trọng trong hóa học nhiên liệu những thường gặp trong quá trình tái xử lý nhiên liệu và chế tạo vật liệu cung cấp Phần gạch chéo trên hình 1-2 chỉ các vùng đơn pha của các oxit bất hợp thức UO2±x và U4O9–y Các oxit UO2-x chỉ tồn tại ở các nhiệt độ cao Ở nhiệt độ thấp vật liệu với O/U < 2 là hỗn hợp của UO2

Hình 1-1 Cấu trúc tinh thể của oxit uranium: (a) dạng lập phương, (b) FCC

Hình 1-2 Giản đồ pha của UO2

Hình 1-3 Vị trí điền kẽ của nguyên tử oxy trong tinh thể UO2Đối với các oxit bất hợp thức, để đảm bảo tính trung hòa về điện khi các nguyên tử

O được thêm vào hoặc bớt đi thì các cation phải thay đổi hóa trị hoặc đưa vào các cation

có thể thay đổi hóa trị Oxy dư có thể điền vào các vị trí điền kẽ trong tinh thể Flourite Các pha bất hợp thức có vai trò quan trọng, chỉ ra đáp ứng của vật liệu và sự phụ thuộc của các tính chất vận chuyển như độ dẫn điện và độ khuếch tán vào tỷ lệ O/M Các tính

chất này cũng phụ thuộc vào vị trí của các nguyên tử oxy dư trong cấu trúc tinh thể Các

vị trí điền kẽ cho nguyên tử oxy được chỉ ra ở vị trí 1 và 2 trong hình 1-3

1.2 Trạng thái hóa học của các sản phẩm phân hạch trong nhiên liệu oxit

Vấn đề quan tâm ở đây là tỷ phần Pu/Ur, O/M của nhiên liệu, nhiệt độ mà các thành phần hóa học được hình thành bởi các sản phẩm phân hạch và vị trí của chúng trong nhiên liệu Các vấn đề này liên quan đến ái lực của các sản phẩm phân hạch với oxy, có thể biểu diễn bởi áp suất oxy cân bằng cho phản ứng:

Áp suất riêng phần của oxy được biểu diễn bằng năng lượng tự do hình thành oxit

FP G

của oxy sẽ điều khiển sự khuếch tán từ chỗ nóng tới chỗ lạnh, dẫn đến sự phân bố lại oxy trong nhiên liệu Áp suất này được tính như sau:

2 exp

o FP O

G P

RT

Hình 1-4 Thế oxy của nhiên liệu oxit hỗn hợp (a) và năng lượng tự do chuẩn hình thành

oxit của các sản phẩm phân hạch (b) Hình 1-4-a chỉ ra thế oxy cho các nhiên liệu oxit hỗn hợp là hàm của nhiệt độ cho các hóa trị khác nhau của U hay Pu Các đường phía trên đặc trưng cho các oxit hỗn hợp siêu hợp thức của U và phía dưới đặc trưng cho Pu Hóa trị U kiểm soát thế oxy của nhiên liệu này ở nhiệt độ biết trước cũng được liệt kê ở đây Hình 1-4-b chỉ ra năng lượng tự do hình thành các oxit của sản phẩm phân hạch với thang kích thước sử dụng để tính thế oxy nhiên liệu So sánh hai giản đồ cho phép quyết định xem sản phẩm phân hạch cụ thể nào

là bền với bộ các điều kiện nhiên liệu cụ thể được thể hiện bằng một điểm trên hình 1-4-b Nếu năng lượng tự do nằm dưới thế oxy nhiên liệu thì oxit sẽ hình thành, ngược lại nếu nằm trên điểm nhiên liệu thì sản phẩm xuất hiện trước đó là một nguyên tố

Bảng 1-1: Trạng thái vật lý và hóa học của các sản phẩm phổ biến trong nhiên liệu oxit với tỷ số O/M không vượt quá 2.00

1.3 Trạng thái hóa học của chất tải nhiệt

Năng lượng phóng xạ được tạo ra trong vùng hoạt lò phản ứng và được hấp thụ trong chất tải nhiệt chủ yếu là do đóng góp của các neutron nhanh và tia gamma Quá trình hấp thụ năng lượng trong chất tải nhiệt dẫn đến sự phân ly của nước, xảy ra cả trong BWR và PWR Do tính chất khử trong chất tải nhiệt lò PWR, tất cả các tạp chất phóng xạ

và không phóng xạ trong chất tải đều tồn tại ở dạng khử Mặt khác, chất tải lò BWR dưới các điều kiện vận hành bình thường là các trạng thái oxi hóa và hóa học của hệ chất tải nhiệt BWR phức tạp hơn do nhiều loại oxi hóa

Qúa trình phân ly nước do phóng xạ có thể xảy ra như sau:

2 Oxi hóa nhiên liệu hạt nhân

Trong nhiều nguyên nhân gây ra các sai hỏng nhiên liệu, oxi hóa là một trong nguyên nhân khởi đầu cho các sai hỏng đó Nhiên liệu và vỏ bọc có thể bị oxi hóa bởi

H2O, H2/H2O hay H2O2/H2O đặc biệt là ở nhiệt độ cao Sự phân ly của nước tạo ra các chất oxi hóa, chất khử và những chất có thể ảnh hưởng đến sự oxi hóa và hòa tan của nhiên liệu UO2 Các tác nhân phản ứng này có thể đi qua các điểm dò rỉ và phản ứng với

UO2 Chẳng hạn như hơi sinh ra trong lò BWR có thể điền đầy khe nhiên liệu và vỏ bọc

và phản ứng với UO2 tạo ra hydro, làm phá hủy thanh nhiên liệu

2.1 Cơ chế oxi hóa nhiên liệu hạt nhân bởi sản phẩn phân ly phóng xạ nước

Ở thế hóa thấp (< 0V) hoặc ở thời gian ngắn và thế hóa dương hơn một chút, một lớp hai oxit được hình thành:

Ở thế hóa cao trên 0,4V, hàm lượng proton và mức siêu bão hòa tăng dẫn đến hòa tan oxi hóa của lớp U3O7 và tủa lắng của uranyl trioxide ngậm nước:

Các phản ứng oxi hóa với các sản phẩm phân ly phóng xạ nước được liệt kê trong bảng 2-1

Quá trình oxi hóa hình thành các pha cấu trúc với tỷ phần O/U khác nhau Sự biến đổi này kéo theo sự biến đổi các tính chất của nhiên liệu như giảm độ dẻo, thay đổi khả năng dẫn nhiệt, v.v Oxi hóa là một trong những yếu tố khởi đầu của các sai hỏng nhiên liệu Sự oxi hóa có thể kéo theo quá trình ăn mòn nhiên liệu hay hydrua hóa gây giòn và nứt gẫy vỏ nhiên liệu Các quá trình này sẽ được trình bày ở phần sau

Hình 2-1 Giản đồ oxi hóa của nhiên liệu UO2

Bảng 2-1: Cơ chế phản ứng oxi hóa UO2

2.2 Cơ chế oxi hóa nhiên liệu hạt nhân với oxy

Như đã biết, lớp oxit là lớp bảo vệ tốt nhất cho nhiên liệu hạt nhân cũng như các thành phần vật liệu cấu trúc Lớp oxit này được hình thành và phát triển bằng quá trình khuếch tán của các ion kim loại và dòng điện tử hướng ra, dòng ion oxy hướng vào Cấu trúc lớp oxit và quá trình phát triển của lớp oxit này được chỉ ra trong hình 2-2

Hình 2-2 Quá trình oxi hóa và cấu trúc lớp oxit trên nền thép

Hình 2-3 Cơ chế oxi hóa

Cơ chế oxi hóa có thể diễn giải như sau (hình 2-3):

- Trước tiên oxy được hấp thụ trên bề mặt kim loại

- Oxy được hấp thụ phản ứng với kim loại nền tạo thành các đảo oxit; một số oxy được khuếch tán vào kim loại

- Các đảo oxit sẽ nối với nhau và hình thành một lớp bao phủ trên bề mặt kim loại

- Lớp oxit phát triển bằng cách khuếch tán của các ion kim loại và ion oxy

- Các nứt gẫy, lỗ trống và sai hỏng có thể hình thành trong lớp oxit và đẩy mạnh quá trình khuếch tán

3 Sự hydrua hóa vỏ bọc nhiên liệu

Các lò phản ứng công suất của Mỹ ban đầu sử dụng thép không gỉ austenitic làm

vỏ bọc nhiên liệu Tuy nhiên, do sự nứt gẫy ăn mòn ứng suất clorua ép các nhà thiết kế cho lò LWR sử dụng hợp kim Zircaloy-2 để thay thế Các lò PWR sử dụng một loại Zircaloy mới là Zircaloy-4 với thành phần thay đổi để giảm sự hấp thụ hydro Vỏ bọc nhiên liệu của các lò phản ứng làm mát bằng nước phải thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật và kinh tế Vỏ nhiên liệu phải có trở kháng ăn mòn và độ bền trong môi trường vận hành của cùng hoạt lò phản ứng

Bảng 3-1 Thành phần của các hợp kim Zirconium

Hydrua hóa vỏ bọc gây giòn hóa vỏ bọc, dễ dẫn đến nứt gẫy vỏ bọc này Một số nghiên cứu cho thấy rằng thành phần Ni trong Zircaloy-2 đẩy mạnh quá trình hấp thụ hydro Điều này đặc biệt quan trong đối với các lò PWR sử dụng quá áp của hydro trong chất tải Lượng hydro có thể tăng thêm do hydro được tạo ra trong các phản ứng ăn mòn

Do đó, trong thiết kế mới của hợp kim Zircaloy lượng Ni được thay thế bằng Fe để duy trì trở kháng ăn mòn mong muốn Các nghiên cứu cũng dẫn đến phát triển hợp kim Zircaloy-

4 bắt hydro trong sự ăn mòn nước thấp hơn Zircaloy-2 Một số nghiên cứu khác chỉ ra ảnh hưởng của quá trình dập tắt beta trung gian trong chế tạo trong việc cải thiện tính đồng nhất của cấu trúc vi mô và độ an toàn của hiệu quả ăn mòn Ảnh hưởng của sự định hướng tinh thể kim loại theo hướng mà các hydrua lắng đọng trong ống cũng được khảo sát Các hudrua lắng tủa theo các hướng khác nhau có thể làm mất đi tính dẻo dai của ống

vỏ Nói chung, không có các tinh chất tốt nhất cho ống vỏ nhiên liệu mà chỉ có thể cải thiện thiết kế và thành phần để tối ưu hóa chúng sao cho sự phá hủy là nhỏ nhất

3.1 Sự hydrua hóa của vỏ bọc Zircaloy

Hydrua Zircaloy được chia thành 2 loại chính tùy theo nguồn hydro trong và ngoài Các nguồn hydro bên ngoài thanh nhiên liệu bao gồm: ăn mòn do nước, hydro hòa tan trong chất tải và chiếu xạ nước

- Ăn mòn do nước:

Zr + 2H2O  ZrO2 + 2H2 Phần hydro hình thành do ăn mòn Zircaloy được hấp thụ bởi Zircaloy được gọi là bắt hydro Lượng hydro tích lũy phụ thuộc vào thời gian tiếp xúc, độ dày thành ống Zircaloy và loại Zircaloy

- Hydro hòa tan trong nước tải nhiệt: Nước tải nhiệt, đặc biệt trong PWRs, thường chứa 25 cc H2/Kg H2O, một số có thể hòa tan trong Zircaloy

- Chiếu xạ nước: Khi nước được chiếu xạ với năng lượng cao, việc tái tổ hợp xảy

tổ hợp do hạt alpha hoặc các mảnh phân hạch theo phản ứng (**)

Hydrua hóa trong gây ra bởi các nguồn hydro bên trong nhiên liệu Hydrua hóa nội được phân thành hydrua sơ cấp và thứ cấp Hydrua sơ cấp ám chỉ hydrua hóa vỏ trong các nhiên liệu chưa bị sai hỏng Hydrua hóa thứ cấp ám chỉ hydrua hóa trên mặt trong lớp vỏ

do chất tải nhiệt đi vào trong nhiên liệu qua các sai hỏng Có 4 nguồn hydro có thể cho hydrua sơ cấp:

- Tạp chất trong khí He

- Phân ly phóng xạ của chất bẩn hữu cơ

- Hàm lượng hydro trong viên nhiên liệu (bẫy trong các lỗ rỗng và hòa tan trong mạng UO2)

- Hơi ẩm hấp thụ bởi các viên nhiên liệu UO2 (đáng kể)

Đối với hydrua hóa thứ cấp, sự oxi hóa nhiên liệu bằng hơi hoặc hydro peroxyde xảy ra do sự phân ly phóng xạ:

- Tất cả các nguồn quan tâm trên cho hydrua ngoài

- Phản ứng oxi hóa như sau:

2H2O + 2/yUO2+x  2/yUO2+x+y + 2H2

Hydro được tạo ra trong vỏ Zircaloy hầu hết được hấp thụ bởi vỏ có thể dẫn đến sai hỏng thứ cấp lớn ở vị trí mà quá trình bắt hydro xảy ra nhanh

Hình 3-1 Các phản ứng tạo hydro trong nhiên liệu sai hỏng

Sự bắt và xâm nhập của Hydro:

Hydro bị bắt bởi zirconium hoặc hợp kim zirconium xuyên qua lớp oxit đến bề mặt tiếp xúc giữa oxit và kim loại, và hình thành tủa dạng hydrua trong nền kim loại Màng oxit bề mặt là phần che chắn tốt chống lại phản ứng trực tiếp của zirconium với hydro miễn là oxit đủ để duy trì sự cách ly trong môi trường oxi hóa Tỷ số tới hạn của hydro/chất oxi hóa mà dưới giới hạn đó màng oxit vẫn tồn tại phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất và chất oxi hóa Nếu tỷ số này vượt quá giá trị tới hạn thì lớp oxit không đủ để duy trì màng oxit và tốc độ hòa tan oxy trong kim loại sẽ tăng tốc độ hình thành oxit mới Quá trình bẻ gẫy màng oxit do sự hòa tan của oxit ở biên hạt dẫn đến hình thành lỗ rỗng ở các

vị trí và cho phép phản ứng trực tiếp của hydro với kim loại Hydro đi vào kim loại khi phản ứng ăn mòn xảy ra Proton phóng xạ bằng cách di cư các điện tử qua màng oxit dẫn

đến nguyên tử H được tái tổ hợp, hình thành H2 hoặc khuếch tán vào kim loai Tỷ số tốc

độ của 2 quá trình này xác định phần trăm hydro bị bắt giữ

Trong môi trường của hơi và hydro, tỷ số áp suất P(H2) / P(H2O) là hàm của áp suất, nhiệt độ và điều kiện bề mặt Với các bề mặt bị oxi hóa trước đó, tỷ số này nằm trong khoảng 102 – 106 với nhiệt độ 350 ~ 4000C và P(H2) từ 0,06 đến 1 atm Theo Zima, hydrua xảy ra với vỏ Zircaloy-2 trong khoảng nhiệt độ 300 – 4000C khi:

Sự hòa tan của hydro:

Phản ứng hydrua hóa Zircaloy là thuận nghịch và phụ thuộc mạnh vào nhiệt độ và

áp suất Điều kiện phản ứng sẽ xác định cấu trúc pha của hệ thông Zr-H Các pha hydrua được chỉ ra trong hình 3-2

Zr + H2 ↔ ZrH2