DE1028703B - Verfahren zur Herstellung ummantelter Brennstoffelemente fuer Reaktoren - Google Patents
Verfahren zur Herstellung ummantelter Brennstoffelemente fuer ReaktorenInfo
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- G21C21/16—Manufacture of fuel elements or breeder elements contained in non-active casings by casting or dipping techniques
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Description
DEUTSCHES
Die Erfindung betrifft die Herstellung eines ummantelten Brennelementes für Reaktoren, das aus
einem Kern aus spaltbarem Material besteht, der mit einer dicht schließenden Umhüllung, einem sogenannten
Can, aus hochschmelzendem Metall versehen ist.
Die in einen Reaktor als Brennelemente eingebrachten Formkörper aus spaltbarem Material
müssen aus Gründen der Korrosion durch das Kühlmittel und, um die Verunreinigung des Kühlmittels
durch radioaktive Spaltprodukte zu vermeiden, mit einer schützenden Hülle umgeben sein. Aus neutronenökonomischen
Gründen kommen hierfür nur Materialien in Frage, die einen geringen Neutroneueinfangquerschnitt
aufweisen. Im \^ordergrund des Interesses stehen neben anderen Materialien je nach
dem Reaktortyp Aluminium, hafniumfreies Zirkon
und für bestimmte Zwecke Stahl. Die wichtigsten Anforderungen an ein auf diese Weise geschütztes Brennelement
sind folgende:
a) Der Can-Werkstoff soll eine geringe Neutronenabsorption haiien:
b) der Can-Werkstoff soll nur in relativ dünner Schicht das spaltbare Material umgeben und gut
wärmeleitend sein;
c) die »Verbindung« zwischen dem spaltbaren Material und dem Can soll möglichst innig sein, damit der Wärmeübergang vom spaltbaren Material
zum Kühlmittel ungestört erfolgt:
ti) die »Verbindung« zwischen dem spaltbaren Material
und dem Can-Werkstoff soll an keiner Stelle unterbrochen sein, da eine einzige Fehlstelle die
Keimzelle zur Zerstörung des ganzen Elementes sein kann.
Diesen Anforderungen kann man gerecht werden durch Einlöten eines eingepaßten Werkstückes des
spaltbaren Materials in das Can. wobei allerdings die
Lotfrage und das Problem der diffusionsheinmenden
Schichten noch nicht völlig gelöst sind und auch die Methode des Einlöten« gewisse .Schwierigkeiten bereitet.
Es wurde nun gefunden, daß die vorerwähnten Bedingungen
auf relativ einfache AVei.se unter Vermeidung
aller Schwierigkeiten erfüllt werden können, wenn man das in ein Can aus hochschmelzendem Metall
eingebrachte spaltbare Material erfindungsgemäß im Schmelzfluß mit dem Can-Werkstoff ohne Lot
porenfrei und homogen verschweißt. Dies kann z. B. durch Gießen od. dgl. erreicht werden.
Das Verfahren der Erfindung soll an Hand des
folgenden Beispieles, das die Ummantelung von Uranstäben mit Zirkon beschreibt, erläutert werden:
Der Schmelzpunkt des Zirkons liegt bei 1845° C.
der des Urans bei 1133° C. Das kubisch-raum-
Verfahren zur Herstellung ummantelter Brennstoffelemente für Reaktoren
Anmelder:
Deutsche Gold- und Silber-Scheideanstalt
Deutsche Gold- und Silber-Scheideanstalt
vormals Roessler,
Frankfurt/M., Weißfrauenstr. 9
Frankfurt/M., Weißfrauenstr. 9
Dr. Manfred Becker, Hanau/M.,
ist als Erfinder genannt worden
ist als Erfinder genannt worden
zentrierte /5-Zirkon bildet mit dem kubisdi-raumzentrierten
/-Uran eine lückenlose Mi.sehkristallreihe. Wenn man nun eine echte Verschweißung des Urans
mit dem Zirkon erreichen will, so ist es notwendig, einmal alle Verunreinigungen zu vermeiden, zum
zweiten das Uran im flüssigen Zustand mit dem in festem Zustand befindlichen Zirkon in Berührung zu
bringen und zum dritten die Berührungszeit in Abhängigkeit von der Temperatur zu begrenzen, um eine
Legierungsbildung in stärkerem Ausmaß zu vermeiden. Das wird erreicht, wenn man in ein Can aus
Zirkon, das entweder durch Tiefziehen oder Strangpressen in der gewünschten dünnen Wandstärke hergestellt
werden kann, einen z. B. durch Elektropolieren von der Oxydschicht befreiten Uranstab mit
geringem Spiel einbringt und das Can zusammen mit dem Stab im Hochvakuum durch einen Induktionsofen
absenkt. Dabei schmilzt das Uran partiell auf (ähnlich dem Zonenschmelzverfahren), füllt das Rohr
ganz aus und bildet nach der Wiedererstarrung mit dem Zirkon einen weit besseren Kontakt, als dies
beispielsweise durch Lötung oder Aufziehen erreicht werden kann. Durch die Dauer der Wärmeeinwirkung
und die Höhe der Temperatur kann auch eine gewisse Legierungsbildung zwischen dem Uran und dem
Zirkon, die zu einer noch verbesserten A^erbindung
der beiden Elemente führt, gesteuert werden. Die erlindungsgemäß hergestellten Brennstoffelemente zeich-π
en sich durch eine besonders gute Temperatur-Standfestigkeit
aus und sind gegen Temperaturwechsel weit weniger empfindlich als die in der üblichen
Weise aus gewalztem oder in anderer Weise mechanisch verformten! Material hergestellten.
809 507/322
Claims (5)
1. Verfahren zur Herstellung von Brennstoffelementen, die aus einem Kern spaltbaren Metalls
bestehen, der mit einer dicht schließenden Hülle, einem sogenannten Can,, aus hochschmelzendem
Metall versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß dais spaltbare Material im Schmelzfluß mit dem
Can-Material ohne Lot porenfrei und homogen verschweißt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das spaltbare Material in das Can
in Form eines mit geringem Spiel eingepaßten Werkstückes eingesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das mit spaltbarem Material
gefüllte Can durch einen Induktionsofen unter solchen Bedingungen hindurchgefü'hrt wird, daß
zwar das spaltbare Material, jedoch nicht der Can-Werkstoff aufschmilzt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das spaltbare Material in dem
Can auf solche Temperaturen gebracht wird, daß eine dünne Zone der Legierungsbildung zwischen
spaltbarem Material und Can entsteht.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als spaltbares Material Uran
und als Can-Werkstoff Stahl oder Zirkon verwendet wird.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Selected Reference Material on Atomic Energy; Reactor Handbook, Engineering, 1955, S. 193.
Selected Reference Material on Atomic Energy; Reactor Handbook, Engineering, 1955, S. 193.
809 507/322 4.58
Priority Applications (5)
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DED23969A DE1028703B (de) | 1956-10-05 | 1956-10-05 | Verfahren zur Herstellung ummantelter Brennstoffelemente fuer Reaktoren |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE1028703B true DE1028703B (de) | 1958-04-24 |
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Family Applications (1)
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GB (1) | GB818258A (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE1233501B (de) * | 1961-06-30 | 1967-02-02 | Air Reduction | Verfahren zur Herstellung eines Kernreaktor-Brennelementes |
Families Citing this family (1)
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1956
- 1956-10-05 DE DED23969A patent/DE1028703B/de active Pending
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1957
- 1957-09-09 CH CH351039D patent/CH351039A/de unknown
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Non-Patent Citations (1)
Title |
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DE1233501B (de) * | 1961-06-30 | 1967-02-02 | Air Reduction | Verfahren zur Herstellung eines Kernreaktor-Brennelementes |
Also Published As
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FR1183868A (fr) | 1959-07-15 |
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GB818258A (en) | 1959-08-12 |
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