DE1037606B - Plattierte Huelse fuer Kernreaktor-Brennstoffelemente - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft eine aus hochschmelzenden metallischen Werkstoffen bestehende plattierte Hülse für Kernreaktor-Brennstoffelemente.

Bei Brennstoffelementen, die einer Oberflächentemperatur von mehr als 300° C ausgesetzt sind, darf der die Hülse bildende Werkstoff weder mit dem Brennstoff noch mit dem Wärmeaustauschmittel, also beispielsweise mit Wasser, Wasserdampf oder Kohlendioxyd, reagieren und soll außerdem, um Neutronenverluste nach Möglichkeit zu vermeiden, einen möglichst geringen Neutroneneinfangquerschnitt aufweisen. Es ist bekannt, Edelstahlhülsen für die genannten Zwecke zu verwenden, die nach einer gewissen Vorbehandlung sogar bis 600° C gegenüber Wasserdampf stabil sind. Hülsen aus Edelstahl haben jedoch den Nachteil, daß sie gegenüber thermischen Neutronen den verhältnismäßig hohen Einfangquerschnitt von 2,8 barns haben, so daß die Verwendung von Edelstahlhülsen praktisch auf Reaktoren beschränkt werden muß, die mit angereichertem Brennstoff arbeiten. Ein Ausgleich des hohen Einfangquerschnittes durch eine entsprechende Herabsetzung der Wandstärke ist deswegen nicht möglich, weil dünnwandige Stahlhülsen nicht die nötige mechanische Festigkeit besitzen, um die Veränderungen, die durch die Strahlenschäden in der Brennstoffüllung eintreten, abzufangen. Werden Brennstoffe aus Uranverbindungen benutzt, wie Karbide oder Oxyde, so finden diese Materialien als Fremdkörper Anwendung, die in die Hülse des Brennstoffelementes eingefüllt werden. Dabei ist die Hülse tragender Bauteil und kann infolgedessen nicht mit Wandstärken ausgeführt werden, bei denen der Neutroneneinfang noch erträglich wäre.

Als Werkstoff für die Ummantelung von Brennstoffelementen ist auch bereits Zirkon verwendet worden, das einen niederen Einfangquerschnitt hat und in dieser Beziehung erhebliche Vorteile bietet. Es ist aber bei Temperaturen oberhalb 350° C nicht mehr ausreichend korrosionsbeständig gegenüber den obenerwähnten Wärmeaustauschmitteln.

Erfindungsgemäß werden diese den bisher erwähnten Werkstoffen anhaftenden Nachteile dadurch überwunden, daß Hülsen für Brennstoffelemente, die einer Oberflächentemperatur von mehr als 300° C ausgesetzt sind, aus Zirkon mit einem Stahlüberzug aufgebaut werden. Der Stahl- oder Edelstahlüberzug kann in an sich bekannter Weise durch Aufziehen, Aufschrumpfen, Löten oder ähnliche Verfahren festhaftend aufgebracht werden und verleiht dem darunterliegenden Zirkonrohr, das das eigentliche tragende Bauelement Plattierte Hülse
für Kernreaktor-Brennstoffelemente

Anmelder:

Deutsche Gold- und Silber-Scheideanstalt

vormals Roessler,
Frankfurt/M., Weißfrauenstr. 9

Dr. Alfred Boettcher, Frankfurt/M.,
ist als Erfinder genannt worden

bildet und einen nur geringen Einfangquerschnitt hat, die für den Reaktorbetrieb bei hohen Temperaturen erforderliche Korrosionsbeständigkeit. Andererseits kann die Stählüberzugsschicht so dünn ausgeführt werden, daß der hohe Einfangquerschnitt des Stahles für thermische Neutronen für den Neutronenhaushalt des Reaktors erträglich ist. Man kann beispielsweise dem Zirkonrohr eine Wandstärke von 0,7 bis 1,0 mm geben und dieses mit einer Edelstahlschicht von 30 bis 300 μ belegen; vorzugsweise wählt man Schichtstärken zwischen 50 und 200 μ.

Eine Plattierung der beschriebenen Art kann auch auf der Innenseite des Zirkonrohres sinnvoll sein, um eine bessere Verbindung zum Brennstoff zu ermöglichen und gleichzeitig eine erhöhte Sicherheit gegen Schädigungen der Hülse zu erreichen. Zwischen äußerer und innerer Hülse kann vorteilhaft auch eine Indikatorschicht angebracht werden, die eine rasche Anzeige von schadhaften Brennstoffelementen ermöglicht.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Plattierte Hülse für Kernreaktor-Brennstoffelemente, bestehend aus hochschmelzenden metallischen Werkstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem mindestens außen mit Stahl überzogenen Zirkonrohr besteht.

2. Plattierte Hülse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahlüberzug auf dem Zirkonrohr eine Stärke zwischen 30 und 300 μ, vorzugsweise zwischen 50 und 200 μ, aufweist.