AT315306B - Verfahren und Vorrichtung zum Anbohren von Graphitkörpern - Google Patents

Description

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   Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Anbohren von Graphitkörpern mittels oxydierender Flüssigkeiten, vorzugsweise von Graphitbehältern für Kernbrennstoffteilchen, welche Graphitkörper gegebenenfalls noch weiterbehandelt, wie gereinigt, getrocknet usw. werden, wobei beim Verfahren erfindungsgemäss vorgeschlagen wird, dass der Graphitkörper auf ein Rohr oder umgekehrt gedrückt wird und mittels einer oder mehrerer darin angeordneter, vorzugsweise beweglicher Düsen, die abtragende Flüssigkeit auf die durch das Rohr abgegrenzte Stelle gespritzt wird. Unter Anbohren soll hier eine Materialabtragung jeglicher geometrischer Form verstanden werden. 



   Die Erfindung dient hauptsächlich zum öffnen von kugelförmigen oder zylindrischen Graphitbehältern für die Reaktortechnik. Bei Hochtemperaturreaktoren werden derartige Behälter vielfach gefüllt mit sphärischen, pyrokohlenstoffbeschichteten Brennstoffteilchen verwendet. Diese Brennstoffbehälter oder-kapseln enthalten die Brennstoffteilchen in Form einer losen Schüttung und werden gasdicht verschlossen und in den Reaktorkern eingesetzt. Sollen nun die Teilchen zu Testzwecken oder nach dem Abbrand des Kernbrennstoffes zum Wiederaufarbeiten rückgewonnen werden, so müssen die Behälter bzw. Kapseln auf gebohrt oder aufgeschnitten werden. 



   Derzeit werden diese Graphitkapseln bzw. Behälter mechanisch aufgebohrt bzw. geöffnet. Bei einer derartigen mechanischen Bearbeitung ist eine Staubentwicklung unvermeidbar. Dies führt bei aktivem Graphitmaterial zu einer Verunreinigung der Anlage, so dass in der Umgebung der Anlage erhöhte Sicherheitsmassnahmen erforderlich sind, was wieder beträchtliche Kosten verursacht. 



   Dadurch, dass man gemäss der Erfindung oxydierende Säuren mit dem Graphit in Berührung bringt, zerfällt an diesen Stellen der Graphit zu Pulver, das durch das abfliessende Säuregemisch abgeführt wird. 



   Zum Zerlegen des Graphits haben sich besonders konzentrierte bzw. rauchende Salpetersäure, Peroxodischwefelsäure, Peroxomonoschwefelsäure und/oder deren Salze vermischt mit konzentrierter Schwefelsäure als geeignet erwiesen. Auch eine Mischung von Wasserstoffsuperoxyd und konzentrierter Schwefelsäure ist verwendbar. Als besonders günstig zum Bearbeiten von Graphitkernbrennstoffkapseln hat sich eine etwa   20% igue   Lösung von Ammoniumperoxodisulfat in konzentrierter Schwefelsäure erwiesen. Dieses Gemisch zerlegt nur den Graphit der Kapsel, greift jedoch nicht die Pyrokohlenstoffbeschichtung der eingefüllten Brennstoffteilchen an. 



   Die verschiedenen Gemische zerlegen den Graphitkörper verschieden rasch. Auch die Konzentration der einzelnen Bestandteile spielt eine grosse Rolle. Enthält   z. B.   eine   20% igue   Lösung von Ammoniumperoxodisulfat in konzentrierter Schwefelsäure 1% Wasser, so verlängert sich die zur Zerlegung von Graphit aufzuwendende Zeit um etwa 80%. Durch Auswahl der entsprechenden Gemische und ihrer Konzentration kann man die Bearbeitung des Graphitkörpers entsprechend steuern, d. h., will man die Bearbeitung mit geringeren Toleranzen, so wird man eine langsame Zerlegung des Graphits bevorzugen. 
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    :- -5--,   deren Auslass sich bis knapp unterhalb der Mantelschneide erstreckt,   z. B.   kann das Ende 1 bis 5 mm unterhalb der Schneide enden.

   Die   Düse--5--ist   mit einem Vorratsgefäss -7- für ein Säuregemisch verbunden. Durch Druck, der durch den   Pfeil--6--angedeutet   ist oder durch Erzeugung eines Vakuums über 
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 Arbeitsprozess zurückgeführt werden. 



   Soll ein Graphitstück geschnitten werden, so wird die Düse -5- oder das   Graphitstück --2--   entsprechend bewegt ; dabei wird stets der gewünschte Teil der Oberfläche des Graphitstückes vom Säuregemisch gesprüht. Durch die Form des Düsenmantels oder einer entsprechenden Bewegung der Düse oder des Graphitstückes, kann man Löcher oder Nuten bestimmter Profilierung in den Graphit schneiden. 



   Das oben beschriebene Verfahren zum Bohren von Graphitstücken lässt sich nun besonders gut zum öffnen von Kernbrennstoffbehältern aus Graphit verwenden. Hier können, wie schon erwähnt, die Säuregemische so eingestellt werden, dass die Pyrokohlenstoffbeschichtung der Kernbrennstoffteilchen nicht beschädigt und die Kernbrennstoffmaterialien aus den Teilchen nicht herausgelöst werden. 



   Man durchbohrt die Kapselwand nach dem oben beschriebenen Verfahren und kann dann gleich die beschichteten Teilchen über das   Mantelrohr--3--der Düse-5--in   das   Sammelgefäss --11-- absaugen.   

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Die Reinigung der entleerten Kapsel kann dann gleich mit dem bereits bestehenden Düsensystem durchgeführt werden. Das   Düsensystem --5-- wird   dazu an einen Vorratsbehälter für die Reinigungsflüssigkeit angeschlossen. Als Reinigungsflüssigkeit kann man z. B. Salpetersäure mit Wasser   1 : 1   verdünnt und/oder die
Lösung eines Komplexbildners,   z.

   B.   Äthylendiamintetraessigsäure verwenden. über die gleiche   Düse--S--   kann man dann noch mit Aceton oder einem andern geeigneten organischen Lösungsmittel nachspülen und mit Heissluft oder überhitztem Wasserdampf die Brennstoffkapsel trocknen. Anschliessend werden die neuen Brennstoffteilchen durch das Mantelrohr in die Kapsel eingefüllt, das Mantelrohr aus der Bohröffnung entfernt und dieses mit einem Graphitbolzen verschlossen. Man sieht also, dass zum öffnen, Entleeren, Reinigen und Füllen der Brennstoffkapsel ein und dieselbe Vorrichtung verwendet werden kann. Die Brennstoffkapsel verbleibt während aller dieser Vorgänge an einer Stelle. Es ist nur notwendig die   Düse-5-jeweils   mit einem andern Vorratsgefäss zu verbinden.

   Da alle Arbeiten mit dem aktiven Material nass erfolgen, wird jegliche Verunreinigung durch Staub sowohl der Vorrichtung als auch der Bedienungsperson ausgeschlossen. Die Vorteile des Verformens, einschliesslich der Möglichkeit im Ablauf des Prozesses das Kapselinnere ohne zusätzlicher Manipulation zu reinigen, erlauben es, die relativ teuren Graphitkapseln mehrfach neu mit Kernbrennstoff zu füllen und wieder in den Reaktor einzubringen. 



   Die Anordnung kann natürlich auch so getroffen werden, dass das Rohr nicht auf ein stehendes Rohr gedrückt wird, sondern dass das Rohr in den Graphitkörper von oben eingedrückt wird. Unter Rohr ist im Rahmen der Erfindung jegliche Form des die Düse umgebenden Mantels zu verstehen als auch rechteckig, dreieckig usw. 



   Damit kann der grosse Graphitballast vor einer allgemeinen Wiederaufarbeitung des Brennstoffes zerstörungsfrei in den Arbeitszyklus rückgeführt werden. Als Beispiel für einen Reaktor bei dem derartige Kapseln verwendet werden können, sei der Kugelhaufenreaktor genannt. Bei einer Ausführungsform des Reaktors haben die kugelförmigen Kapseln einen Durchmesser von 6 cm und die beschichteten Teilchen einen Durchmesser von 0, 5 bis 0, 8 mm. 



    PATENTANSPRÜCHE :    
1. Verfahren zum Anbohren von Graphitkörpern mittels oxydierender Flüssigkeiten, vorzugsweise von Graphitbehältern für Kernbrennstoffteilchen, welche Graphitkörper gegebenenfalls noch weiterbehandelt, wie 
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 oder umgekehrt gedrückt wird und mittels einer oder mehrerer darin angeordneter, vorzugsweise beweglicher Düsen, die abtragende Flüssigkeit auf die durch das Rohr abgegrenzte Stelle gespritzt wird. 
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Claims (1)

1. nach Abtragen der gesamten Wandstärke an einer Stelle die etwaige sich im Inneren befindliche Füllung, z. B. sphärische Kernbrennstoffteilchen, über das Rohr entfernt wird, und dass über die Düse in das Innere eine Reinigungsflüssigkeit und dann gegebenenfalls ein Trockenmedium eingebracht wird.

   3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n - zeichnet, dass zur Auflage des Graphitkörpers (2) ein Rohr (3) vorgesehen ist, das an einer Absaugvorrichtung (8,9, 11) angeschlossen ist und durch welches sich eine oder mehrere am Ende mit einer oder mehreren Düsen (5) versehene Leitungen erstrecken. EMI2.3