AT209452B - Aus einem oder mehreren Formkörpern bestehende Brennstoffelemente für Kernreaktoren - Google Patents

Description

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  Aus einem oder mehreren Formkörpern bestehende
Brennstoffelemente für Kernreaktoren 
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 schmelzende Verbindungen zur Anwendung gebracht werden. Hiefür kommen insbesondere Oxyde, aber auch Karbide oder Silizide in Betracht, die nach den aus der Keramik bekannten Methoden der Formgebung und Sinterung zu stabilen   Formkörpern   verarbeitet werden können. Diese Ausführungsform der Erfindung erlaubt es vor allem, höhere Arbeitstemperaturen im Reaktor aufrechtzuerhalten, als dies bei der Benutzung metallischer Brennstoffelemente möglich ist. 



   Die Ausgestaltung der die Brennstoffelemente bildenden Formkörper richtet sich ganz nach der Arbeitsweise des betreffenden Reaktors. Im einfachsten Falle können die Gemische aus Spalt- und Brutstoffen, bzw. deren Verbindungen zu Stäben verformt und durch Sinterung verfestigt werden. Man kann aber auch die Brennstoffelemente nacheinem älteren Vorschlag   aus Formkörpern, kleiner Abmessungen   mit mög- 
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 können. Schliesslich kann man derartige Formkörper auch nach an sich bekannten Verfahren porös gestalten, um die Abführung der zum Teil schädlichen gasförmigen Spaltprodukte aus dem Reaktor zu erleichtern. 



   Die gemäss der Erfindung in Kombination mit den, vorzugsweise in Form   ihrer Verbindungen benutz-   ten Spaltstoffen und Brutstoffen zur Anwendung gelangenden kernphysikalisch   indifferentenFüllstoffe müs-   sen auf jeden Fall so ausgewählt werden, dass sie den Neutronenhaushalt des Reaktors nicht nachteilig beeinträchtigen. Man kann dabei Füllstoffe verwenden, die die Sinterung der Spalt- bzw. der Brutstoffe erleichtem oder auch die Oberfläche derBrennstoffelemente im Verhältnis zum Brennstoffgewicht vergrössern. 



   Bei den erfindungsgemäss ausgebildeten Brennstoffelementen für mit langsamen Neutronen arbeitende Prozesse sind, wie bereits erwähnt, als Füllstoffe solche Substanzen zweckmässig, die als Moderatoren wirken, wofür vor allem Graphit oder Beryllium oder seine Verbindungen in Betracht kommen. Dabei hates sich als günstig erwiesen, in den die Brennstoffelemente bildenden Formkörpern ein Verhältnis von Moderatorsubstanz zur Summe der Spalt- und Brutstoffe zwischen 2 : 1 und   IM   einzuhalten, während Spaltstoffe und Brutstoffe im Verhältnis 1 : 100 bis 1 : 10 zur Anwendung gelangen. Auf diese Weise lässt sich ein grosser Ausnutzungsfaktor des Reaktors erreichen. 



   Wie schon erwähnt, erlauben die   mit den Brennstoffelementen   gemäss der Erfindung ausgestatteten 
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 Reaktors und die Aufarbeitung der gebrauchten Elemente wird wesentlich erleichtert. Wenn man dieBrennstoffelemente in Formkörper kleiner Abmessungen aufteilt, ergibt sich ausserdem der Vorteil, dass nur kleine strahlende Stoffmengen jeweils bewältigt werden müssen, worin eine wünschenswerte Vereinfachung der Verarbeitung zu sehen ist. 



   Die Erfindung ist in den   nachfolgendenAusführungsbeispielen   ohne Beschränkung hierauf naher erläutert :   Beispiel l :   Zum Aufbau eines Brennelementes werden Kugeln als Formkörper benutzt. Jede Kugel hat einen Durchmesser von 55 mm und ein Gewicht von 200 g. 1 g an   U*   angereichertes Urandioxyd von einer mittleren   Korngrösse   von 5   IL wird   mit 19 g Thoriumoxyd der mittleren   Korngrösse   10   Il   und 180 g Berylliumoxyd mit einer mittleren   Korngrösse   von 20   IL   innig gemischt und das Gemenge zu Kugeln des oben angegebenen Durchmessers verpresst.

   Die presskörperwerden beieiner Temperaturvon 1950 bis 2000 C 10 Stunden lang in einem gasbeheizten Ofen mit keramischer Ausmauerung an Luft gesintert. Sie können nach dem Erkalten in loser Schüttung in den Brennraum des Reaktors   eingeführt   werden und bilden hier das eigentliche Brennstoffelement. 



   Beispiel 2: Zum Aufbau eines Brennelementes dienen zylindrische Körper von 50 mm Länge und   50 mm Durchmesser, die wiederum als loses Haufwerk in den Reaktorbrennraum eingeschüttet werden. Zu ihrer Herstellung wird je Einzelkörper 1, 7 g an IT angereichertes Urankarbid von 50 IL mittlerer Korn-   grösse mit 17,3 g Thoriumoxyd und 156 g Graphitpulver, dessen mittlere   Korngrösse   etwa 200   IL   beträgt, innig gemischt. Dabei wird in üblicher Weise Pech als Bindemittel zugesetzt. Die aus dieser Mischung 
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 wie oben beschrieben, in den Reaktor eingesetzt. 

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Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE : 1. Aus einem oder mehreren Formkörpern bestehende Brennstoffelemente für Kernreaktoren, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus U233, U*, Pu239 einzeln oder zu mehreren als Spaltstoff, Th 232 als Brutstoff <Desc/Clms Page number 3> und Graphit oder Beryllium oder Berylliumverbindungen als Füllstoff bestehen.

   2. Brennelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es ausFormkörpem aus U233 und/oder Pu230 als Spaltstoff. Th232 als Brutstoff und einer Moderatorsubstanz besteht, wobei in den Formkörpern das Gewichtsverhöltnis Moderatorsubstanz: Summe aus Spaltstoff und Brutstoff 2 : 1-10 : 1 und das Verhältnis Spaltstoff :Brutstoff1:100-1:10beträgt.