DE1040711B - Kernreaktor-Brennstoffelement und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents
Kernreaktor-Brennstoffelement und Verfahren zu seiner HerstellungInfo
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- G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
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- G21C3/58—Solid reactor fuel Pellets made of fissile material
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Description
Für die Herstellung von Brennstoffelementen für Kernreaktoren wurden bisher Uran, Uranlegierungen,
Uranoxyd-Metall-Mischungen und auch Uransalze, gelöst in gewöhnlichem oder schwerem Wasser, verwendet.
Die Erfindung befaßt sich nun mit neuen Brennelementen auf der Basis von Uran bzw. Uranlegierungen
sowie mit einem Verfahren zur Herstellung solcher Elemente. Die erfindungsgemäßen Brennelemente
bestehen aus einem Skelettkörper aus Uran bzw. Uranlegierungen mit mindestens einem Übergangsmetall
der IV., V. oder VI. Gruppe des Periodischen Systems, der mit einem niedriger schmelzenden
Leichtmetall oder einer Leichtmetallegierung getränkt ist. Als Schutzhüllen können metallische Überzüge,
z. B. aus Molybdän, Zirkonium, Aluminium oder Aluminiumlegierungen, vorgesehen sein.
Unter Uran bzw. Uranlegierungen sind in diesem Fall zu verstehen: natürliches Uran bzw. reine Uranisotope
oder Mischungen aus den beiden bzw. deren Legierungen.
Für die Herstellung dieser Brennstoffelemente werden in der Pulvermetallurgie bekannte Arbeitsmethoden
verwendet. So kann man zunächst zur Herstellung der Skelettkörper entweder das Uran oder
die Uranlegierungen in Pulver-, Schwamm- oder Späneform in Formen füllen oder Preßlinge daraus
herstellen und in diese Formkörper durch Tauchen in Bäder oder Auflegen und Erhitzen die einzuseigernde
Phase mit Leichtmetall infiltrieren. Der Schmelzpunkt des Leichtmetalls bzw. der Leichtmetallegierung soll
mindestens etwa 100° C unter dem Schmelzpunkt des Urans oder der verwendeten Uranlegierung liegen.
Das Verfahren wird im Vakuum oder bei Edelgas-Unterdruck durchgeführt.
Nach dem Einfüllen des Ausgangspulvers in die Schutzhüllen aus hochschmelzendem Metall läßt man
in bekannter Weise die Leichtmetallphase einseigern, wodurch gleichzeitig eine feste Verbindung des eingeseigerten
Gutes mit der Innenseite der Schutzhülle entsteht. In ähnlicher Weise kann man durch Pressen,
z. B. Strangpressen, einen rohrförmigen Körper aus dem uranhaltigen Material herstellen und diesen dann
in die metallische Schutzhülle einführen, worauf die Leichtmetallphase eingeseigert wird.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß man die höherschmelzende
Phase zu einem Stab oder rohrförmigen Körper durdh Strangpressen verformt, diesen dann zwecks
Erzielung einer höheren Festigkeit bei einer Temperatur von etwa 800° C vorsintert und anschließend in
das Leichtmetallbad mehrmals taucht. Der Porenkörper saugt sich dabei mit Leichtmetall voll, und
gleichzeitig bildet sich im Fall rohrförmiger Körper Kernr eaktor-Brenns toff element
und Verfahren zu seiner Herstellung
und Verfahren zu seiner Herstellung
Anmelder:
Metallwerk Plansee Gesellschaft m.b.H., Reutte, Tirol (Österreich)
Vertreter: Dr.-Ing. H. v. Schwarze, Patentanwalt,
KrefefcL Oberschlesienstr. 16
KrefefcL Oberschlesienstr. 16
Beanspruchte Priorität:
Österreich vom 11. Dezember 1956
Österreich vom 11. Dezember 1956
Dr. phil. nat. Richard Kieffer
und Dipl.-Ing. Dr. techn. Karl Sedlatschek, Reutte,
und Dipl.-Ing. Dr. techn. Karl Sedlatschek, Reutte,
Tirol (Österreich),
sind als Erfinder genannt worden
sind als Erfinder genannt worden
eine genügend starke Außenhaut bzw. Innenhaut aus Leichtmetall.
Beispiel 1
30
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Uran in Form von Drehspänen wird locker in einer Schlauchpresse zu Stäben mit einem Durchmesser von
etwa 30 mm und einer Porosität von etwa 50% gepreßt. Durch Eintauchen des Preßlings in ein AIuminiumbad
oder Auflegung von Aluminiumstücken und Erhitzen über den Aluminiumschmelzpunkt werden
die Poren vollständig mit Aluminium ausgefüllt. Die so hergestellten Uran-Aluminium-Seigerkörper
werden in Schutzhüllen aus Zirkon, Niob usw. eingeschoben und anschließend über dem Aluminiumschmelzpunkt
kurzzeitig erhitzt, wodurch eine vorzügliche Haftung des Seigerkörpers an der Schutzhülle
und ein ausgezeichneter Wärmeübergang erreicht wird.
Kleine Späne von einer Uran-Molybdän-oder Uran-Wolfram-Legierung
werden in Schutzhüllen aus beispielsweise Zirkon, Niob, Tantal, Molybdän usw. eingefüllt,
mit der nötigen Menge einer Magnesium-Beryllium-Aluminium-Legierung bedeckt und über
deren Schmelzpunkt auf etwa 900° C unter Argon erhitzt. Die geschmolzene Legierung füllt die Hohlräume
zwischen den Uranlegierungsplänen aus und
verbindet sich fest mit der Innenwand der Schutzhülle.
Uranlegierungen in Pulver- oder Späneform werden in Schlauchpressen zu rohr- oder stabförmigen
Körpern gepreßt. Diese Formkörper werden im Vakuum bei Temperaturen von etwa 800° C vorgesintert
und hierbei genügend verfestigt. Anschließend werden diese Formkörper in ein Aluminiumbad eingetaucht.
so daß eine Volltränkung erfolgt. Durch weiteres mehrmaliges Tauchen kann der Tauchvorgang so gelenkt
werden, daß am Formkörper eine genügend starke Außen- bzw. Innenhaut aus Reinaluminium gebildet
wird. Auf diese Weise ist es möglich, Brenn-Stoffelemente herzustellen, bei denen der Hüllstoff
schon im Zuge der Fabrikation automatisch entsteht und in idealer Weise aufgetragen wird.
Claims (6)
1. Brennstoffelement für Kernreaktoren, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem Skelettkörper
aus Uran oder einer Uranlegierung mit mindestens einem Übergangsmetall der IV., V. oder
VI. Gruppe des Periodischen Systems besteht, welcher mit einem niedriger schmelzenden Leichtmetall
oder einer Leichtmetallegierung, gegebenenfalls mit anderen Metallen, getränkt ist.
2. Brennstoffelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es in an sich bekannter Weise
mit einer Schutzhülle aus Molybdän, Zirkon, Aluminium oder Aluminiumlegierungen ummantelt ist.
3. Verfahren zur Herstellung von Brennstoffelementen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß Uran oder Uranlegierungen in Pulver-. Schwamm- oder stückiger Form, z. B. Späne, in
Schutzhüllen eingefüllt, Leichtmetall bzw. Leichtmetallegierungen aufgelegt und das Ganze im
Vakuum oder bei Edelgas-Unterdruck über den Schmelzpunkt des Leichtmetalls bzw. der Leichtmetallegierung
erhitzt wird, wodurch die Schmelze in die Porenkörper eindringt.
4. Verfahren zur Herstellung von Brennstoffelementen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß Uran bzw. Uranlegierungen in Pulver-, Schwamm- oder Spanform gepreßt, vorzugsweise
stranggepreßt, gegebenenfalls vorgesintert und der Skelettkörper durch Tauchen in Leichtmetallbäder
getränkt wird.
5. \^erfahren nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der Skelettkörper nach der Seigerung in eine Schutzhülle aus hochschmelzendem
Metall gebracht und über dem Schmelzpunkt der Leichtmetallphase erhitzt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Schutzhülle eine durch mehrmaliges
Tauchen des Skelettkörpers in das Leichtmetallbad sich bildende Leichtmetallschicht dient.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 754 183.
Britische Patentschrift Nr. 754 183.
@ Mi 657/373 9.5*
Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
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- 1957-12-11 GB GB38517/57A patent/GB876399A/en not_active Expired
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