DE1096512B - Umhuellung oder Patrone fuer Kernbrennstoff - Google Patents

Umhuellung oder Patrone fuer Kernbrennstoff

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DE1096512B
DE1096512B DEC20174A DEC0020174A DE1096512B DE 1096512 B DE1096512 B DE 1096512B DE C20174 A DEC20174 A DE C20174A DE C0020174 A DEC0020174 A DE C0020174A DE 1096512 B DE1096512 B DE 1096512B
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Lucien Alfille
Jean Ropers
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Commissariat a lEnergie Atomique CEA
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Description

DEUTSCHES
Die Erfindung betrifft eine Umhüllung oder Patrone für Kernbrennstoff, die aus einer zumindest einseitig durch einen Stopfen abgeschlossenen Hülse besteht.
Bei Kernreaktoren, deren Brennstoff oder Brenn-Stoffelemente vertikal angeordnet sind, stellt das unmittelbare Aufeinandersetzen der Briennstoffumhüllungen oder -patronen eine bequeme und zweckmäßige Anordnung dar, denn sie verringert ganz wesentlich die Anzahl der Aufbauteile des Reaktors und vereinfacht die Konstruktion.
Wenn der Brennstoff ein metallischer Brennstoff ist (natürliches oder an spaltbaren Elementen angereichertes Uran, gegebenenfalls in Form einer Legierung1), erträgt er im allgemeinen ohne Schwierigkeit bei den in Frage kommenden Temperaturen (im Brennstoff ist die Temperatur etwa 550 bis 600° C) die durch das Gewicht der darüber sitzenden Elemente bedingten Beanspruchungen.
Die gegebenenfalls mit Rippen oder Lamellen versehenen patronenartigen Brennstoff Umhüllungen sind dann praktisch nicht beansprucht, sie müssen lediglich den vollkommen dichten Abschluß des Brennstoffs und die Wärmeübertragung nach außen übernehmen. Diese vertikale Anordnung von Brennstoffumhüllungen oder -patronen gestattet es, ohne Gefährdung ihre Temperatur bis auf Werte von 450 bis 500° C zu bringen, d. h. wesentlich höher als diejenige Temperatur, die bei horizontaler Anordnung der Brennstoffpatronen zulässig wäre. Da Metall der Umhüllung oder Patrone befindet sich dabei in plastischem Zustand und paßt sich den Verformungen des Brennstoffs an.
Diese wesentlichen Vorteile werden jedoch durch die starke Beanspruchung der Endteile der Umhüllung bzw. der Patrone, d. h. der die Hülsen abschließenden Stopfen, eingeschränkt.
Die Abschußstopfen der Umhüllung oder Patrone können im allgemeinen den unmittelbaren Beanspruchungen durch das Gewicht der aufeinandergesetzten Brennstoffelemente nur unvollkommen widerstehen, da diese Stopfen mit Rücksicht auf das Verschweißen zwischen dem Stopfen und der Umhüllung oder der Patronenhülse aus dem gleichen oder ähnlichen Metall hergestellt werden wie die Hülse und ihre mechanisehen Eigenschaften bei höheren Temperaturen sich wesentlich verschlechtern.
Man muß daher bei der Verwendung derartiger Umhüllungen oder Patronen Maßnahmen, treffen, um mechanische Beanspruchungen in" der kritischen Zone des Stopfens, nämlich in der Höhe der Schweißnaht, weitgehend zu vermeiden und so jeder Gefahr einer Beschädigung der Abdichtung an dieser Stelle vorzubeugen.
Umhüllung oder Patrone
für Kernbrennstoff
Anmelder:
Commissariat a l'Energie Atomique, Paris
Vertreter: Dipl.-Ing. R. Beetz, Patentanwalt,
München 22, Steinsdorfstr. 10
Beanspruchte Priorität:
Frankreich, vom 18. November 1958
Lucien Alfille, Orsay, Seine-et-Oise,
und Jean Ropers, Vanves, Seine (Frankreich),
sind als Erfinder genannt worden
Wenn man die Bedingungen sorgfältig überprüft, die zur Beanspruchung der Stopfen führen, so stellt man fest, daß diese Stopfen verhältnismäßig hohe Temperaturen erreichen, und zwar um so höhere, je höher die Betriebstemperatur der Umhüllung Hegt. Diese stärkere Erwärmung ist einerseits auf das Ansteigen des Neutronenflusses an den Enden des meist stabförmigen Brennstoffs und andererseits auf die geringen Abmessungen dieser Stopfen zurückzuführen.
Um in dem Bereich des Stopfens die zusammenwirkenden Effekte der Temperatursteigerung und der mechanischen Beanspruchungen zu begrenzen, sind bereits mehrere Lösungen vorgeschlagen worden. Sie bestehen im wesentlichen darin, den Wärmefluß, der über und durch den Stopfen geht, durch Zwischenlegen thermisch isolierender Teile zu begrenzen, beispielsweise durch keramisches Material, das zwischen den Brennstoff und den Stopfen eingelegt wird; weiterhin hat man die wärmeabgebende Oberfläche der Stopfen durch Anbringen von Kühlplatten oder -lamellen vergrößert, um die Abkühlung zu verbessern.
Diese Lösungsvorschläge haben jedoch den Nachteil, daß dieAbmessungen der Stopfen selbst dabei stark verkleinert werden müssen; um das mechanische Verhalten der Brennstoffelemente zu verbessern., ist man genötigt, die Länge der Brennstoffhüllen oder -patronen zu verringern, was wiederum zu einer unerwünschten Vermehrung der Hülsen und der Stopfen führt. Es ist dann unbedingt notwendig, die Abmessungen dieser Stopfen klein zu halten, um die Neutronenabsorption zu verkleinern.
009 697/427
Andererseits bedingen thermodynamisch« Überlegtingen hinsichtlich der Weiterleitung und Abfuhr der Energie aus den der Strahlung ausgesetzten Patronen, daß man mit Maximaltemperaturen der Hüllen arbeitet, die möglicht hoch liegen; diejenigen Maßnahmen, die eine Begrenzung des die Stopfen der senkrecht aufeinandergesetzten Hüllen oder Patronen durchfließenden Wärmeflusses bezwecken, erwiesen sich als ungenügend in ihrer Auswirkung auf das Verhalten dieser Stopfen bei den verlangten hohen Tem- ίο peraturen.
Die vorliegende Erfindung vermeidet die soeben erwähnten Nachteile durch die Verwendung von Brennstoff hüllen oder -patronen, deren Enden derart ausgebildet sind, daß die Hüllen oder Patronen nach ihrer Ladung mit Kernbrennstoff erforderlichenfalls senkrecht übereinandergestellt werden können, ohne daß Nachteile auftreten; vor allem wird ein günstiges mechanisches oder Festigkeitsverhalten der die Enden der Umhüllungen oder Patronen abdichtenden Stopfen unter den mechanischen und thermischen Betriebsbeanspruchungen der Hüllen oder Patronen gesichert.
Die Brennstoffhülle oder -patrone gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Stopfen mit wenigstens einer in unmittelbarem engem Kontakt mit ihm stehenden bandagen- oder zwingenartigen Armierung versehen ist, die aus einem gegen Kriechen wesentlich, widerstandsfähigeren Material besteht als der Stopfen selbst. Unter dem Ausdruck »zwingenartige Armierung« ist ein Bauteil zu verstehen, der wenigstens einen ringförmigen, den Stopfenkörper radial ein- und umspannenden Teil aufweist, der auch als Bandage bezeichnet werden kann.
Bei der Hülle oder der Patrone gemä3 der Erfindung kann der Stopfen aus einem von dem die eigentliche Patronenhülse bildenden Hüllenmaterial abweichenden Material bestehen; vorzugsweise soll der Stopfen jedoch aus der gleichen Legierung wie die Hülse bestehen, während die zwingenartige Armierung aus einem eine wesentliche Kriechfestigkeit aufweisenden Metall oder. gegebenenfalls aus einem hochtemperaturfesten Stoff besteht. Die zwingen- oder bandagenartige Armierung hat die Aufgabe, das Fließen des Stopfenmetalls unter dem Einfluß der Temperaturen und der mechanischen Beanspruchungen zu verhindern, denen die Stopfen während des Betriebes des Reaktors ausgesetzt sind.
Bei einer ersten Ausführungsform der Erfindung umgibt die als Bandage eng ausgeführte Armierung an den Seiten anliegend den größten Teil des, Stopfenkörpers, von dem nur ein kleiner Anteil außerhalb der Bandage liegt und mit den inneren Wänden der Hülse dicht und fest verbunden ist; der äußere stirnseitige Bodenteil des Stopfens liegt außerhalb der Bandage.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist der stirnseitige Teil oder Boden des Stopfens ebenfalls in eine hohle bzw. konkave Ausnehmung der Armierung eingeschlossen, deren ringförmige Wände die Enden der Hülse umfassen.
Bei anderen Ausführungsformen enthält die Armierung vorspringende Teile oder Zonen, die in ringförmige Hohlräume oder Nuten eingreifen, welche zu diesem Zweck im Stopfenkörper vorgesehen sind; die Armierung kann dann ringförmige Bandagenteile aufweisen, die gleichzeitig oder zusätzlich die Enden der Hülsenaußenwand umfassen oder umspannen.
Die Armierung gemäß der vorliegenden Erfindung kann auch an der inneren Stirnfläche des Stopfens befestigt werden, ehe dieser in die Hülse eingeführt wird.
Die Erfindung läßt sich auch in der Weise anwenden, daß man an Stelle einer einzigen Bandagenarmierung mehrere Bandagen- oder Armierungselemente benutzt. So kann beispielsweise der Stopfen eine Ringbandage erhalten, die ihn in radialer Richtung vorspannt, und außerdem eine zweite Armierung, deren axial vorspringende Teile in Ausnehmungen eingreifen, die zu diesem Zweck im Stopfenkörper vorgesehen sind.
Andererseits können auch zwei Bandagenarmierungen in zwei unterschiedlichen Ringausnehmungen des Stopfens festgelegt werden.
Bei einer abweichenden Ausführungsform der Erfindung wird der Stopfen mit einer Bandage, die in ringförmige Hohlräume des Stopfens eingreift, und zusätzlich mit einem nicht ringförmigen Verstärkungsalement versehen, das in einer nicht ringförmigen Ausnehmung bzw. einer Höhlung des Stopfens festgelegt ist; das Verstärkungselement besteht vorzugsweise aus dem gleichen Werkstoff wie die Bandagenarmierung,
Die Armierungselemente wirken in der Weise, daß sie das Stopfenmaterial, welches im Betriebe erweicht und dabei in gewissem Maße plastische Eigenschaften annimmt, unter äußeren, in Richtung dreier Achsen ausgeübten Druck setzen; es bilden sich so örtlich begrenzte komplexe Spannungsfelder aus, die dem Fließen des Stopfenmaterials auf Grund der Gewichtsbelastungen entgegenwirken bzw. die innere Reibung in dem Stopfenmaterial und an den mit der Bandagenarmierung in Berührung stehenden Flächen erhöhen. ■ -
Die soeben geschilderten Ausführungen der Enden von Brennstoffhüllen oder -patronen können zusammen mit einem oder mehreren thermisch isolierenden Elementen verwendet werden, die man zwischen den Stopfen und den Brennstoff einlegt. In gewissen Fällen kann das Armierungselement, das einen Teil der mechanisch belasteten Konstruktion bildet, auch gleichzeitig das thermisch isolierende Element sein, wenn es an geeigneter Stelle angeordnet wird.
Die Armierungselemente können beispielsweise die folgenden Formen erhalten:
a) Mehr oder weniger hohe zylindrische Ringe oder Bandagen, die koaxial zum Brennstoffelement angeordnet sind; einige sind um eine kompakte metallische Masse gelegt, die einen Teil des Stopfens bildet; andere sind um die Hülse herumgelegt, und zwar um die Außenfläche der Hülse in derjenigen Höhe, in der im Inneren die Treruifiäche zwischen dem Brennstoff und dem Stopfenmetall liegt;
b) eine sich dem Körper des Stopfens anschmiegende zwingenartige Haube, die an der Außenseite des Stopfens sitzt und eine zylindrische Ringnut aufweist, in der die Schweißnaht zwischen den Stopfen und der Hülse liegt, wobei der außerhalb der Schweißnaht- liegende Haubenteil das Ende der. Hülse bandagenartig fest umspannt;
c) eine einstückige Armatur, die eine flache Scheibe zwischen dem Brennstoff und dem Stopfen aufweist und mit einem zylindrischen Ring bandagenartig in den Stopfenkörper eingesetzt ist;
d) ein außen am Stopfenkörper angeordneter Druckkolben, der in den Stopf en eingesetzt ist.
Die Form der Armierungselemente kann schließlich eine Kombination der in a), b), c) und d) beschriebenen Formen darstellen.
Jedes Ende der Brennstoffhülle oder Patrone kann auch ein oder mehrere Armierungselemente aufweisen, deren Formen den Formen a), b), c) und d) oder ihrer Kombination entsprechen.
Die Armierungselemente bestehen aus einem Material, das eine gute Kriechfestigkeit aufweist, beispielsweise aus nichtrostendem Stahl, Beryllium, gefrittetem Aluminium oder keramischem Material.
Die Brennstoffhüllen bzw. -hülsen und die Stopfen
gen ist, der sich auf die Enden der anderen Brennstoffelemente abstützt. Dieses Bandagenelement besteht aus Beryllium oder nichtrostendem Stahl.
Die in der Fig. 2 dargestellte Variante läßt höhere Stopfentemperaturen zu; sie weist einen zusätzlichen Bandagenring 4 & auf, der auf der Höhe der Berührungsfläche zwischen dem Brennstoff 1 und dem Stopfen 3 außen auf die Hülse 2 aufgezogen ist. Die Bandage 4a ist ähnlich oder gleich der Bandage 4 der
denartig ausgebildet, so daß sie sich bei wechselnden Temperaturbeanspruchungen in das Metall des aufgeweiteten Teiles der Hülse 2 eingräbt oder eindrückt. Die Fig. 3 zeigt eine abweichende Anordnung und Ausbildung des Stopfens 17 und des Armierungselementes 18. Der Stopfen 17 besteht aus einer Magnesiumlegierung und hat die Form eines hohlen Deckels, dessen Bodenteil 7 nur wenige Millimeter
bestehen im allgemeinen aus Magnesium oder Magne- io Fig. 1.
siumlegierungen bzw. aus Aluminium oder Alumi- Der feste Sitz des Bandagenringes 4 b wird vor dem
niumlegierungen. Angesichts des heutigen technischen Anschweißen des Stopfens dadurch gesichert, daß der Entwicklungsstandes der Schweißung der Leicht- äußere Umfangsteil des Stopfens 3 und das Ende der metalle und ihrer Legierungen soll das Metall des Hülse2 leicht konisch aufgeweitet werden. Die Außen-S topf ens vorzugsweise mit dem Metall der Hülle oder 15 kante 6 des Bandagenringes 4 b, die nach der End-Hülse gleichartig oder ihm zumindest ähnlich sein. seite der Hülse 2 hin liegt, ist abgeschrägt bzw. schnei-
Durch die Verwendung von Armierungselementen ist es im Falle der Herstellung der Stopfen aus Magnesium oder Magnesiumlegierungen möglich, Endausbildungen der Patronen zu schaffen, die ohne wesentliche Gefährdung Belastungen von mehr als 100 kg bei Temperaturen über 500° C während eines Zeitraumes in der Größenordnung von 10 000 Stunden ohne erhebliche Deformationen ertragen.
In der Zeichnung sind eine Reihe von Ausführungs- 25 stark ist. Die Schweißnaht 5 zwischen den Stopfen 17 beispielen von Brennstoff hüllen oder -patronen nach und der Hülse 2, die aus der gleichen Legierung beder Erfindung dargestellt. Diese Beispiele beziehen steht wie der Stopfen 17, ist wiederum eine Parallelsich auf die erfindungsgemäße Endausbildung von kantenschweiß naht.
Patronen zur Aufnahme von Kernbrennstoff, die Das Armierungselement 18 besteht aus Beryllium
vertikal übereinandergesetzt und meist aufeinander 30 oder nichtrostendem Stahl und bildet einen einzigen abgestützt sind. Die in der Zeichnung veranschau- zwingenartigen Körper, der einen Stützkolben 8 und lichten Ausführungsbeispiele sind als Muster für die eine Umfangsbandage 9 für das Ende der Hülse 2 Anwendung der Erfindung anzusehen, wobei es klar aufweist. Das gegebenenfalls plastisch werdende Mesein dürfte, daß unterschiedliche Abänderungen im tall des Stopfens 17 kann sich bei Druckbeanspruchung Rahmen der Erfindung vorgesehen werden können. 35 lediglich in Längsrichtung verschieben, entweder in Es zeigen Richtung auf die Schweißnaht 5 oder an der Brenn-
Fig. 1, 3 und S Endausbildungen von Brennstoff- Stoffseite längs der Hülse 2. In der zylindrischen elementen, bei denen lediglich an der Außenseite des Ringnut 10 wird zwischen dem Boden der Nut im Stopfens Armierungs- bzw. Bandagenelemente in Armierungskörper 18 und der Schweißnaht 5 ein Luft-Form von zylindrischen Ringen oder Hauben vor- 40 raum von einigen Millimetern frei gelassen; das zugesehen sind, nächst gegebenenfalls vorhandene Spiel zwischen den
Fig. 2 und 4 Varianten der Endausbildungen gemäß Fig. 1 und 3,
Fig. 6 und 8 Endausbildungen, bei denen wenigstens ein Armierungselement oder -teil zwischen dem Brennstoff und dem Stopfen liegt,
Fig. 7 eine Variante der Endausbildung gemäß Fig. 6,
Fig. 9 und 10 zwei Varianten der Ausführung gemäß Fig. 8.
Die Darstellungen sind sämtlich vertikale Axialschnitte; in den Figuren sind lediglich die zum Verständnis der Erfindung notwendigen Teile dargestellt. In sämtlichen Figuren ist der Brennstoff mit 1 und
die Brennstoffhülse mit 2 bezeichnet; die Stopfen so- 55 aus der Metallreserve 11 in Richtung auf die Schweißwie die Elemente der Armierung haben von Fall zu naht 5 wird durch den hochstehenden Kragen 12 an Fall abweichende Bezugszeichen, lediglich die Schweiß- der inneren Stirnfläche des Armierungselementes 19 Verbindung ist stets mit 5 bezeichnet. stark behindert.
Die Fig. 1 zeigt einen Stopfen 3 aus einer Magne- Wie bei der Ausführung gemäß Fig. 3 ist ein freier
siumlegierung mit 0,6% Zirkon; die Hülse2 ist eine 60 Raum von einigen Millimetern Tiefe zwischen der mit (nicht dargestellten) axialen Kühlrippen oder Schweißnaht 5 und der Bodenfläche der Ringnut des Radiallamellen versehene Hülse aus der gleichen Armierungselementes 19 vorgesehen. Legierung wie der Stopfen. Die Schweißnaht 5 zwi- Die Ausführung gemäß Fig. 5 zeigt einen Stopfen
sehen dem Stopfen 3 und der Hülse 2 ist eine vor- 21 in Form einer Scheibe von 4 bis 5 mm Stärke, der gezogene Parallelkantenschweißnaht; der Brennstoff 65 mittels der seitlichen Überlappungsschweißnaht 5 an ist ein Stab 1 aus natürlichem Uran mit einem Durch- der Hülse 2 festgeschweißt ist. Der Stopfen 21 und die messer von 35 mm. Hülse 2 bestehen aus einer Magnesiumlegierung. Der
Die als einfaches Bandagenelement ausgeführte Brennstoff 1 ist ein Stab aus natürlichem Uran mit Armierung ist ein zylindrischer Ring 4, der warm einem Durchmesser von 35 mm. Das Armierungsoder kalt auf denjenigen Teil des Stopfens 3 aufgezo- 70 element 22 hat eine Hut- oder Haubenform, es be
Mantelflächen der Armierung 18 und dem Stopfen 17 sowie der Hülse 2 wird bei den ersten Deformationen der Leichtmetallteile vollkommen ausgefüllt.
Die Variante gemäß Fig. 4 zeigt ein Armierungselement 19, das derart ausgebildet ist, daß der Stopfen 3 aus Magnesiumlegierung in seinem zentralen Teil eine Metallreserve 11 enthält, die ein günstiges Verhalten des Stopfens bei höheren Temperaturen sicherstellt. Wenn das Armierungselement 19 aus Neutronen absorbierendem Material besteht, kann die Stärke der Metallreserve 11 in Achsenrichtung der Brennstoffpatrone erhöht und die Stärke der Armierung verringert werden. Das Abfließen des Metalls
deckt infolge seiner zwingenartigen Ausbildung gleichzeitig die äußere Stirnfläche des Stopfens 21 und die Endzone der äußeren Mantelfläche der Hülse 2.
Das Armierungselement 24 der Patronenendausbildung gemäß Fig. 6 besteht aus einer Magnesium-Thorium-Legierung, die eine hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber Kriechen aufweist; der Stopfen 23 ist aus einer Magnesium-Zink-Zirkon-Legierung hergestellt; die Hülse 2 hat eine Wandstärke von 1,5 mm, und die Schweißnaht 5 ist eine Parallelkantenschweiß- ia naht.
Das Armierungselement 24 besteht aus einem zylindrischen Ringteil 13, der in den Stopfen 23 hineingreift, und aus einem scheibenförmigen Teil 14, der mit dem Brennstoff 1 in flächenhafter Berührung steht; der auf diese Weise innerlich verstärkte Stopfen 23 zeigt eine ausreichende Festigkeit bis zu Temperaturen von ungefähr 400° C.
Bei Patronen für höhere Temperaturen kann, das Armierungselement 24 aus Stahl oder aus einem anderen hochtemperaturfesten Material hergestellt werden, dessen Verhalten gegenüber Korrosion durch das vorzugsweise gasförmige Kühlmittel schlecht sein kann.
Dieses Armierungselement 24 kann auch aus keramischem Material bestehen, das dann gleichzeitig als thermische Isolation und als Versteifung bzw. Verstärkung des Stopfens wirkt, wenn dessen Metall erweicht.
Die abweichende Ausführung gemäß Fig. 7 zeigt ein Bandagenelement 26 in Form eines zylindrischen Ringes, der in der Masse des Stopfens 25 eingebettet ist. Die Wandstärke dieses Bandagen- oder Versteifungselementes 26 beträgt 1 bis 2 mm; dieses Element besteht aus keramischem Material, aus Aluminiumoxyd oder aus. Stahl.
Die Fig. 8 zeigt eine weitere Ausbildungsform des erfindungsgemäßen Endabschlusses einer Brennstoffpatrone, bei der Stopfen und Bandage oder Versteifung in anderer Weise als bisher zusammenwirken. Der Stopfen 27 aus massivem: Material ist mittels der außenliegenden V-förmigen Mantelschweißnaht 5 mit der Hülse 2 verbunden. Sowohl der Stopfen 27 als auch die Hülse 2 bestehen aus einer Magnesiumlegierung. Die Wanddicke der Hülse ist 1,5 mm. Diese Ausführung weist zwei voneinander getrennte Armierungselemente 4 α und 28 auf. Das Element 4» ist eine zylindrische Ringbandage aus nichtrostendem Stahl, deren Wandstärke 0,5 bis 1 mm beträgt und die das seitliche Abfließen des plastisch werdenden Materials s.o.· des Stopfens 27 verhindert; das Element 28 besteht aus dem gleichen Material wie das Element 24, das in der Fig. 6 dargestellt ist, und ist durch die Hülse und den Stopfen gegen eine Korrosion durch das Kühlmittel des entsprechenden Kernreaktors geschützt. Es kann auch aus dem gleichen Material wie das Element 26 in. Fig. 7 bestehen.
Die Fig. 9 und 10 zeigen weitere. Varianten der Endausbildung von Brennstoff patronen.; die Stopfen 29 und 31 sowie die Hülse 2 bestehen aus einer 6a Magnesiumlegierung mit 0,6% Zirkon. Die Armierungselemente 28 und 24 sind aus Beryllium oder Zirkon. Das Verstärkungskolbenstück 30 besteht aus Beryllium; es hat einen, an seiner freien Stirnfläche ballig ausgeführten massiven oder Kolbenteil 15 und 6gv einen flanschartigen Bund 16 an der Außenseite des Kolbenteiles. Vor der Verwendung dieser Brennstoffpatronen befindet sich, zwischen dem flanschartigen Bund 16 und dem Stopfen 29 bzw. 31 ein freier Luftraum oder Abstand von etwa 0,5 mm; wenn im Be- to.
triebe das Stopfenmateriäl zu fließen beginnt, wird das Fließen des Materials unter Verringerung dieses Abstandes »gebremst«, und zwar um so stärker, je größer seine Fließ verformung wird.

Claims (15)

P'ATENT ANSPRÜCHE:
1. Umhüllung oder Patrone für Kernbrennstoff, die aus einer zumindest einseitig durch einen Stopfen abgeschlossenen Hülse besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Stopfen mit wenigstens einer in unmittelbarem engem Kontakt mit ihm stehenden bandagen- oder zwingenartigen Armierung versehen ist, die aus einem gegen Kriechen wesentlich widerstandsfähigeren Material besteht als der Stopfen selbst.
2. Umhüllung oder Patrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß1 die Armierung den Körper des Stopfens als Bandage nur an den Seiten, aber nicht an den Stirnflächen umschließt und ein Teil des peripheren Umfangs> das Stopfens sich außerhalb der Armierung und in unmittelbarer Berührung mit den Innenwänden der Hülse befindet, an denen er festgelegt ist (Fig. 2).
3. Umhüllung oder Patrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Armierung gleichzeitig den Stirnflächenteil des Stopfens und die Enden, der äußeren Wandflächen der Hülse abdeckt.
4. Umhüllung oder Patrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Armierung vorspringende Teile aufweist, die in ringförmigen Vertiefungen festgelegt sind, mit denen der Stopfen versehen ist.
5. Umhüllung oder Patrone nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Armierung einen ringförmigen Teil aufweist,, der nach Art einer Bandage mit Preßdruck das Ende der Hülse umgibt.
6. Umhüllung oder1 Patrone nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Armierung einen flachen Teil aufweist, der die im Innern der Hülse liegende stirnseitige Fläche des Stopfens bedeckt.
7. Umhüllung oder Patrone nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stopfen mit zwei voneinander unabhängigen zwingenartigen Armierungen oder Bandagen unterschiedlicher Form versehen ist.
8. Umhüllung oder Patrone nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stopfen mit einer zweiten Armierung versehen ist, die ringförmig vorspringende, in entsprechenden Ausnehmungen des Stopfenkörpers festgelegte Teile aufweist.
9: Umhüllung oder Patrone nach einem der Ansprüche 1 bis: 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Stopfen zusätzlich mit einem nicht ringförmigen Verstärkungselement versehen ist, das in einem hohlen Teil des Stopfenkörpers sitzt.
10. Umhüllung oder Patrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Armierung aus nichtrostendem Stahl besteht..
11. Umhüllung oder Patrone nach Anspruch lr dadurch gekennzeichnet, daß die Armierung aus Beryllium besteht.
12. Umhüllung oder Patrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Armierung ein keramischer Bauteil ist.
13. Umhüllung oder Patrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Armierung aus gefrittetem AluminiumO'xyd besteht.
b bl'Z
9 10
14. Umhüllung oder Patrone nach Anspruch 1, 16. Umhüllung oder Patrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Armierung aus dadurch gekennzeichnet, daß der Stopfen Aluminium besteht und durch Fritten von Alu- aus dem gleichen Metall besteht wie die miniumpulver hergestellt ist. Hülse.
15. Umhüllung oder Patrone nach Anspruch 1, 5 17. Umhüllung oder Patrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Armierung aus dadurch gekennzeichnet, daß der Stopfen aus einer einer Magnesium-Thorium-Legierung besteht. Magnesiüm-Zink-Zirkon-Legierung besteht.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
© 009 697/427 12.60
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LU (1) LU37944A1 (de)
NL (1) NL114049C (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1296279B (de) * 1963-09-27 1969-05-29 Commissariat Energie Atomique Kernbrennstoffpatrone

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL269989A (de) * 1960-10-18
GB925863A (en) * 1961-03-24 1963-05-08 Atomic Energy Authority Uk Improvements in or relating to nuclear fuel elements
BE643749A (de) * 1964-02-13 1964-08-13
GB1094564A (en) * 1964-04-07 1967-12-13 Atomic Energy Authority Uk Nuclear reactor fuel elements
US3625823A (en) * 1968-07-09 1971-12-07 Babcock & Wilcox Co Nuclear fuel rod
US4028179A (en) * 1976-01-22 1977-06-07 Colgate Stirling A Nuclear reactor core safety device
US4881461A (en) * 1989-02-08 1989-11-21 Pitney Bowes Inc. Mailing machine including improved driving means circuit
US4936568A (en) * 1989-02-08 1990-06-26 Pitney Bowes Inc. Control circuit for single revolution means
US4876959A (en) * 1989-02-08 1989-10-31 Pitney Bowes Inc. Drive system for rotary printing apparatus including improved means for locking and unlocking the apparatus
US20130272483A1 (en) * 2012-04-17 2013-10-17 Babcock & Wilcox Mpower, Inc. Lower end plug with temperature reduction device and nuclear reactor fuel rod including same

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2848800A (en) * 1945-05-28 1958-08-26 James O Maloney Method of jacketing uranium bodies
US2855355A (en) * 1945-11-28 1958-10-07 Leo A Ohlinger Jacketed uranium slug
US2871558A (en) * 1946-07-02 1959-02-03 Colbeck Eric Winearls Sheathing uranium
US2873238A (en) * 1946-07-11 1959-02-10 Leo A Ohlinger Method of making jacketed fissionable slug
US2927071A (en) * 1947-03-04 1960-03-01 William R Huey Jacketed uranium nuclear reactor fuel element
US2871555A (en) * 1947-03-04 1959-02-03 Luther M Foster Method of jacketing fissionable materials
US2885335A (en) * 1954-05-11 1959-05-05 Moore Richard Valentine Nuclear reactor fuel element
NL103807C (de) * 1955-07-27
BE550544A (de) * 1955-08-25
GB790389A (en) * 1955-10-14 1958-02-05 Atomic Energy Authority Uk Improvements in or relating to fuel elements for use in nuclear reactors
US2863816A (en) * 1955-10-21 1958-12-09 John T Stacy Neutronic reactor fuel element
US2952603A (en) * 1957-05-05 1960-09-13 Ernest R Boller Jacketed fissionable member
NL108358C (de) * 1958-04-04

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1296279B (de) * 1963-09-27 1969-05-29 Commissariat Energie Atomique Kernbrennstoffpatrone

Also Published As

Publication number Publication date
CH359490A (fr) 1962-01-15
BE584698A (de)
CH350490A (de) 1960-11-30
GB897499A (en) 1962-05-30
LU37944A1 (de)
NL114049C (de)
US3118819A (en) 1964-01-21
FR1217058A (fr) 1960-05-02

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