DE1058915B

DE1058915B - Process for the production of molded bodies from pure graphite for reactors for the production of nuclear energy

Info

Publication number: DE1058915B
Application number: DES55980A
Authority: DE
Inventors: Dr Techn Erich Fitzer; Dr Erich Nedopil
Original assignee: Siemens Plania Werke AG
Current assignee: Siemens Plania Werke AG
Priority date: 1957-11-22
Filing date: 1957-11-22
Publication date: 1959-06-04

Description

Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus Reinstgraphit für Reaktoren zur Atomenergiegewinnung Bekanntlich werden zur Atomenergiegewinnung in Reaktoren, vorzugsweise bei der Kernspaltung von Uran, Formkörper aus Reinstgraphit als Moderatoren verwendet.Process for the production of moldings from pure graphite for reactors for nuclear energy production It is well known that for nuclear energy production in reactors, preferably in the nuclear fission of uranium, moldings made of pure graphite as moderators used.

Geringe Verunreinigwngen, besonders an Bor, machen den Graphit als Moderator ungeeignet. Bei der Herstellung des Reinstgraphits gibt es zwei Wege, indem man entweder von entsprechend ausgewählten Rohstoffen bei der Graphi,therstellung ausgeht oder die üblichen Rohstoffe benutzt und die erhaltenen Graphitkörper im Graphitierungsofen einer Halogenisierungsbehandlung unterzieht, durch die die Verunreinigungen entfernst werden: Um die Reinigungsl#:osten herabzusetzen, ist es ferner bekannt, die Reinigung durch die Halogengase während der Graphitierung im Graphitierungsofen vorzunehmen.Small amounts of impurities, especially of boron, make the graphite as Unsuitable moderator. There are two ways of producing pure graphite: either by using appropriately selected raw materials in the production of graphite goes out or uses the usual raw materials and the graphite bodies obtained in the The graphitization furnace is subjected to a halogenation treatment, which removes the impurities be removed: In order to reduce the cleaning effort, it is also known the cleaning by the halogen gases during the graphitization in the graphitization furnace to undertake.

Die Graphitformkörper müssen jedoch einer mechanischen Nachbearbeitung unterzogen werden, da die Maße für den Einbau in den Reaktor genau innegehalten werden müssen. Die Nachbearbeitung erfolgt, wenn der Graphit bereits gereinigt ist. Diese Bearbeitung mu,ß mit größten Vorsichtsmaßnahmen erfolgen, z. B. müssen die Werkstätten völlig getrennt von anderen Graphitverarbeitungsstätten sein, eigene Maschinen müssen angeschafft werden, Sonderkleidung der Arbeiter ist notwendig, erschwerende Arbeitsbedingungen entstehen durch Handschuhe usw. Aus diesem Grunde ist der bearbeitete Reaktorgraphit sehr teuer.However, the graphite moldings have to undergo mechanical post-processing because the dimensions for installation in the reactor are exactly maintained Need to become. Post-processing takes place when the graphite has already been cleaned. This processing must be carried out with the greatest possible precautionary measures, e.g. B. have to Workshops be completely separate from other graphite processing facilities, own Machines have to be purchased, special clothing for workers is necessary, aggravating working conditions are created by gloves etc. For this reason the processed reactor graphite is very expensive.

Durch die Erfindung sollen die Herstellungskosten für die für Reaktoren bestimmten Formkörper aus Reinstgraphit verringert werden. Erreicht wird dies nach der Erfindung dadurch, daß Formkörper aus nicht gereinigtem Graphit erst nach der mechanischen Bearbeitung einer Glühbehandlung bei Temperaturen oberhalb 2000° C in Gegenwart eines Halogengases unterzogen werden, das den Graphit von seinen Verunreinigungen befreit. Dies hat den Vorteil, daß die Bearbeitung der Graphitrohlinge in üblichen Werkstätten mit vorhandenen Maschinen ohne weitere Vorsichtsmaßnahmen durchgeführt werden kann. Hierbei ergibt sich der weitere Vorteil, daß der Bearbeitungsausschuß nicht gereinigt werden muß und der Bearbeitungsabfall - das sind bei dem bisherigen Verfahren die gut gereinigten, besonders dichten und die Reinigung der Kernpartien des Graphitkörpers hindernden Randzonen - nicht geroinigt werden muß.The invention should reduce the production costs for the reactors certain moldings made of pure graphite are reduced. This is achieved after of the invention in that moldings made of non-purified graphite only after the mechanical processing of an annealing treatment at temperatures above 2000 ° C in the presence of a halogen gas that removes the graphite from its impurities freed. This has the advantage that the processing of the graphite blanks in the usual Workshops with existing machines carried out without further precautionary measures can be. This has the further advantage that the processing committee does not have to be cleaned and the processing waste - those are with the previous one Process the well-cleaned, particularly dense and the cleaning of the core parts of the graphite body hindering edge zones - does not have to be cleaned.

Es hat sich gezeigt, daß bei einem Reinigungsv,--rfahren nach der mechanischen Bearbeitung -des Graphitkörpers es zweckmäßig ist, keine extrem hohen Temperaturen für diesen Reinigungsprozeß anzuwenden, damit keine plastische Verförmung des Graphits unter seinem Eigengewicht bzw. unter dem Gewicht der darüberliegenden Schüttpulverpackung erfolgt. Des weiteren wurde festgestellt, daß bei der erfindungsgemäßen Reinigungsbehandlung eine geringfügige Volum-ensvergrößürung des Graphitkörpers stattfindet. Diese liegt bei einer Längenänderung von 0,119/0. Diese Ausdehnung kann jedoch leicht bei der mechanischen Bearbeitung berücksichtigt werden.It has been shown that in a cleaning process after the mechanical processing - of the graphite body it is appropriate, no extremely high Use temperatures for this cleaning process, so that no plastic deformation of the graphite under its own weight or under the weight of the overlying Bulk powder packaging takes place. It was also found that in the invention Cleaning treatment a slight increase in the volume of the graphite body takes place. This is a change in length of 0.119 / 0. This expansion however, it can easily be taken into account in machining.

Das Verfahren nach der Erfindung gibt die Möglichkeit des raschen Aufheizens der zu reinigenden Graphitkörper, so daß nur geringe Inertgasmengen für den für die Reinigungsbehandlung vorgesehenen Graphitierungsofen benötigt werden. Auch bezüglich der Aufh eiz- und Haltezeit bei hoher Temperatur braucht keinerlei Rücksicht auf die Graphitierungsbelange genommen zu werden. Schließlich fällt der Ofenbruch bei der Reinigungsbehandlung fort, und es brauchen der Reinigung tatsächlich nur gute Werkstücke unterworfen zu werden.The method according to the invention gives the possibility of rapid Heating the graphite body to be cleaned, so that only small amounts of inert gas for the graphitization furnace provided for the cleaning treatment is required. Also with regard to the heating and holding time at high temperature, nothing is required To be taken into account for the graphitization concerns. Finally it falls The furnace continues to break during the cleaning treatment, and it actually needs cleaning only to be subjected to good workpieces.

13ei der Graphitierung der Graphitrohlinge braucht keinerlei Rücksicht auf Reinheit des Schüttpulvers genommen zu werden. In manchen Fällen wird es sogar möglich sein, große Aschenanteile in dem Reaktor-Graphitrohling bereits im üblichen Graphiti-erungsbrand herauszudampfen bzw. eine derartige Vorreinigung durch Verwendung entsprechender Schüttpulver zu verbessern.No consideration whatsoever is required when graphitizing the graphite blanks to be taken on purity of the bulk powder. In some cases it even will be possible, large proportions of ash in the reactor graphite blank already in the usual To evaporate graphitization fire or such a pre-cleaning through use to improve appropriate bulk powder.

Des weiteren wurde festgestellt, daß Schüttpulver, besonders Graphitschüttpulver, an glatten Graphitoberflächen nicht anbackt. Das Bestücken des Reinigungsofens mit den fertig bearbeiteten Graphitkörpern und Überdecken mit Schüttpulver bereitet somit keinerlei Schwierigkeiten. In besonderen Fällen kann man für besonders genau bearbeitete Graphitteile diese in eine muffelarti.ge Umhüllung einsetzen. Durch diese Maßnahme kann eine plane Auflage der zu reinigenden Graphitkörper in den Muffeln erreicht werden. Bei Verwendung dieser zusätzlichen Muffeln oder Schutzrohre ist die Verwirklichung eines gleichmäßigen Halogengasstromes durch die Schutzrohre besonders einfach. Der einzige Nachteil derartiger Schutzrohre besteht in der geringeren Ausnutzung des gepackten Ofens.It was also found that bulk powder, especially graphite bulk powder, does not stick to smooth graphite surfaces. Loading the cleaning oven with the finished graphite bodies and covering with bulk powder prepared thus no difficulties whatsoever. In special cases you can be particularly precise Place machined graphite parts in a muffle-like covering. By this measure can be a flat support of the graphite bodies to be cleaned in the muffles can be achieved. When using these additional muffles or protective pipes is the realization of a uniform flow of halogen gas through the protective tubes in particular simple. The only disadvantage of such protective tubes is their lower utilization of the packed oven.

Claims

PATENT CLAIM: Process for the production of moldings from pure graphite for reactors for the production of atomic energy, characterized in that the non-purified graphite existing - moldings only after their mechanical Processing of the annealing treatment known per se at temperatures above 2000 ° C in the presence of a halogen gas, which removes the graphite from its Freed impurities. Documents considered: British Patent Specification No. 542 363.