DE1200966B

DE1200966B - Verfahren zum Verschweissen der Huellrohre von Kernreaktor-Brenn- bzw. Brutstoffelementen mit Endverschluessen

Info

Publication number: DE1200966B
Application number: DED42103A
Authority: DE
Inventors: Walter Blomeyer
Original assignee: Nukem GmbH
Current assignee: Nukem GmbH
Priority date: 1963-07-26
Filing date: 1963-07-26
Publication date: 1965-09-16

Description

Verfahren zum Verschweißen der Hüllrohre von Kemreaktor-Brenn- bzw. Brutstoffelementen mit Endverschlüssen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verschweißen der Hüllrohre von Kernreaktor-Brenn-bzw. Brutstoffelementen mit Endverschlüssen.
Zum Einsatz in Kernreaktoren verwendet man in den meisten Fällen Brennelemente, bei denen der Kernbrennstoff bzw. der Brutstoff in einem Hüllrohr angeordnet ist. Derartige Hüllrohre bestehen im allgemeinen aus einem Rohrabschnitt bestimmter Länge, der an beiden Enden mit einem Endverschluß versehen ist. Die Verbindung von Rohrkörper mit dem Endverschluß erfolgt hierbei im allgemeinen durch Verschweißen. Bei diesem Verschweißprozeß der Rohre mit ihren Endverschlüssen, die beispielsweise aus Chrom-Nickel-Stahl oder Zirkoniumlegierungen bestehen, treten häufig Schweißfehler auf, die zu einem erhöhten Ausschuß bei der Brennstabfertigung führen. Diese Schweißfehler sind im wesentlichen auf die unterschiedlichen Metalldicken der zu verbindenden Teile zurückzuführen. üblicherweise werden solche Schweißverbindungen in einer Argonatmosphäre in einer kleinen Schweißkammer ausgeführt. Zwischen den zu verbindenden Teilen und einer Wolframelektrode wird mittels einer Hochfrequenzspannung ein Gleichstromlichtbogen gezündet. Je nach dem Sitz des Endverschlusses im Rohr treten unterschiedliche Erwärmungen an Endverschluß und Rohr auf. Ferner wird beim Aufschmelzen der zu verbindenden Teile das flüssig gewordene Metall in das Lichtbogenfeld gezogen. Diese Erscheinungen führen zu Aufweitungen und Wanddickenverminderungen unmittelbar hinter der Schweißnaht. Sorgt man für eine gute Wärmeableitung am Rohr und führt dafür der Schweiße durch einen erhöhten Schweißstrom eine größere Wärmemenge zu, so führt dies teilweise zu einer Lunkerbildung. Die Lunker entstehen durch ein bevorzugtes Aufschmelzen des Endverschlusses, wobei Gasreste aus dem Spalt zwischen Endverschluß und Rohr eingeschlossen werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Hüllrohr eines Kernbrennelements mit seinen Endkappen möglichst fehlerfrei zu verschweißen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß während der Verschweißung des Hüllrohrs mit dem Endverschluß der Innenraum des Hüllrohrs unter einem gegenüber dem Außenraum verminderten Gasdruck gehalten wird.
Zur Erläuterung des Verfahrens gemäß der Erfindung dienen die schematischen A b b. 1 bis 3. Schließt man an dem noch offenen Ende 12 des Hüllrohrs 11 eine Vakuumpumpe bei 13 an, so wird - je nach dem Sitz des Endverschlusses 14 - eine geringe Menge Argon aus der Schweißkammer 15 mit der Wolframelektrode 16 und der Argonzuleitung 17 in das Rohr eingesaugt, die jedoch durch die Saugleistung der Vakuumpumpe abgezogen wird. Der Innenraum des Hüllrohrs steht dann unter einem Druck von etwa 1 Torr. Beim Schweißen wird durch den Außendruck (760 Torr) das aufgeschmolzene Grundmaterial in den Spalt bzw. an den nicht aufgeschmolzenen Teil des Endverschlusses gedrückt. Die Bildung von Lunkern wird durch das Absaugen der Gasreste aus den Spalten zwischen Endverschluß und Hüllrohr praktisch vermieden. Beim Verschweißen des zweiten Endverschlusses wird analog verfahren. Der bereits verschweißte Endverschluß 21 erhält eine Bohrung 22, wie dies in A b b. 2 gezeigt ist, über die der Innenraum evakuiert wird.
Bei verschiedenen Hüllrohrabmessungen bzw. bei s#liwerfließenden Schmelzen reicht die Druckdifferenz von 760 Torr nicht aus, um einwandfreie Schweißungen zu erhalten. In diesen Fällen versieht man gemäß A b b. 3 die Einführungsseite der Schweißkammer mit einem Lippenring 31 und läßt den zugeführten Argonstrom über ein überdruckventil 32 abströmen. Durch das zuströmende Argon wird je nach der Einstellung des überdruckventils eine größere Druckdifferenz zwischen dem Hüllrohrinnenraum und der Schweißkammer erreicht.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zum Verschweißen der Hüllrohre von Kernreaktor-Brenn- bzw. Brutstoffelementen mit Endverschlüssen, d a d u r c h g e k e n n - zeichnet, daß während der Verschweißung des Hüllrohrs mit dem Endverschluß der Innenraum des Hüllrohrs unter einem gegenüber dem Außenraum verminderten Gasdruck gehalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schweißvorgang in einer mit inertem Gas, insbesondere mit Argon, gefüll- ten Kammer erfolgt und der Druck im Innenraum des Hüllrohrs in der Größenordnung von einem Torr gegenüber einem Außendruck von 760 Torr liegt. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine Abdichtung der Schweißkammer an der Einführungsseite des Hüllrohrs eine weitere Druckerhöhung erreicht wird.