DE1209673B - Gas-tight, pressurized nuclear reactor fuel element and process for its manufacture - Google Patents

Gas-tight, pressurized nuclear reactor fuel element and process for its manufacture

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DE1209673B
DE1209673B DEZ8731A DEZ0008731A DE1209673B DE 1209673 B DE1209673 B DE 1209673B DE Z8731 A DEZ8731 A DE Z8731A DE Z0008731 A DEZ0008731 A DE Z0008731A DE 1209673 B DE1209673 B DE 1209673B
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DE
Germany
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gas
tight
nuclear reactor
cladding tube
fuel element
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DEZ8731A
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German (de)
Inventor
Dipl-Phys Ralf Goebel
Joachim Schulze
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Zentralinstitut fuer Schweisstechnik der DDR
Original Assignee
Zentralinstitut fuer Schweisstechnik der DDR
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    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C21/00—Apparatus or processes specially adapted to the manufacture of reactors or parts thereof
    • G21C21/02—Manufacture of fuel elements or breeder elements contained in non-active casings
    • G21C21/08—Manufacture of fuel elements or breeder elements contained in non-active casings by a slip-fit cladding process by crimping the jacket around the fuel
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
    • G21C3/02—Fuel elements
    • G21C3/04—Constructional details
    • G21C3/06—Casings; Jackets
    • G21C3/10—End closures ; Means for tight mounting therefor
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Description

Gasdichtes, unter erhöhtem Innendruck stehendes Kernreaktor-Brennstoffelement und Verfahren zu seiner Herstellung Die Erfindung bezieht sich auf ein gasdichtes, unter erhöhtem Innendruck stehendes Kernreaktor-Brennstoffelement, dessen mit einer axial verlaufenden, durchgehenden Bohrung versehene Verschlußkappe mit dem Brennstoffhüllrohr verschweißt ist.Gas-tight nuclear reactor fuel element under increased internal pressure and method for its production The invention relates to a gas-tight, nuclear reactor fuel element under increased internal pressure, its with a axially extending, through bore provided with the cap with the fuel cladding tube is welded.

Es sind Verschlüsse für Brennstoffelemente in Form von einfachen zylindrischen Pfropfen, die in das Hüllrohr der Brennstäbe eingeschweißt werden, bekannt. Weiterhin sind Verschlüsse bekannt, bei denen keine Pfropfen vorgesehen sind. Hier wird das Hüllrohrende eingezogen und der verbleibende freie Querschnitt zugeschweißt. Voraussetzung für diese Art der Verschlüsse ist ein guter Wärmeübergang an den Grenzschichten des Füllkörpers und des Hüllrohres, d. h., in diesen Fällen ist eine sehr geringe Toleranz zwischen Füllkörper und Hüllrohr unumgänglich. Diese ist, je kleiner der Durchmesser des Füllkörpers ist, um so schwieriger einzuhalten und führt zu erhöhten Fertigungskosten. Aus diesem Grunde ging man dazu über, den entstehenden Grenzschichtspalt durch Füllung mit einer reinen Gasphase zu überbrücken, um den Wärmeübergang trotz wirtschaftlich vertretbarer Toleranzen in angemessenen Grenzen zu halten. Daraus ergibt sich das Problem, die Brennstoffhüllrohre zu füllen und gasdicht zu verschließen. Dabei ist zu beachten, daß das Gas unter einem bestimmten Innendruck zu stehen hat und einen bestimmten Reinheitsgrad aufweist. Während des Betriebes dürfen Undichtigkeiten nicht auftreten, d. h., die ursprünglich eingebrachte einschließlich der entstehenden Gasmenge darf in keinem Fall aas dem Brennstoffelement entweichen.There are closures for fuel elements in the form of simple cylindrical Plugs which are welded into the cladding tube of the fuel rods are known. Farther closures are known in which no plugs are provided. Here it becomes The end of the cladding tube is drawn in and the remaining free cross-section is welded shut. pre-condition for this type of closure there is good heat transfer at the boundary layers the filling body and the cladding tube, d. i.e., in these cases it is very low Tolerance between packing and cladding tube is unavoidable. This is the smaller the The diameter of the packing is the more difficult to adhere to and leads to increased Manufacturing costs. For this reason, the transition was made to the resulting boundary layer gap by filling with a pure gas phase to bridge the heat transfer despite to keep economically justifiable tolerances within reasonable limits. From it the problem arises of filling the fuel cladding tubes and closing them gas-tight. It should be noted that the gas has to be under a certain internal pressure and has a certain degree of purity. Leaks may occur during operation do not occur, d. that is, the originally brought in including the emerging The amount of gas must under no circumstances escape from the fuel element.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Füllung des Brennstoffelementes mit einem Gas, welches unter Druck eingeschlossen wird, durch Verwendung eines zweckentsprechenden Verschlusses zu ermöglichen.The invention is based on the object of filling the fuel element with a gas sealed under pressure by using an appropriate one To enable closure.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Verschlußkappe ein verlängertes, am äußeren Ende verschweißtes Mundstück und ein in der Bohrung angeordnetes, an sich bekanntes Rückschlagventil aufweist.According to the invention this object is achieved in that the closure cap an elongated mouthpiece welded at the outer end and one in the bore arranged, known per se check valve.

Zur Herstellung eines solchen Brennstoffelementes wird erfindungsgemäß so verfahren, daß nach dem Anschweißen der Verschlußkappe an das Brennstoffhüllrohr ein inertes Gas hoher Reinheit, z. B. Helium, über das Mundstück durch das Rückschlagventil, das durch eine Feder gegen einen konischen Sitz in der Verschlußkappe gepreßt wird, in das Innere des Brennstoffhüllrohres bis auf den gewünschten Druck gefüllt wird, viorauf nach Entfernung der Fülleinrichtung das Mundstück am äußersten Ende zusammengedrückt und an diesem Ende gasdicht durch eine Schweißnaht verschlossen wird.To produce such a fuel element, according to the invention proceed so that after welding the sealing cap to the fuel cladding tube a high purity inert gas, e.g. B. helium, through the mouthpiece through the check valve, which is pressed by a spring against a conical seat in the cap, is filled into the interior of the fuel cladding tube to the desired pressure, viorauf after removing the filling device, the mouthpiece is compressed at the extreme end and is sealed gas-tight at this end by a weld seam.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes näher erläutert.The following is an embodiment of the subject invention explained in more detail.

Ein Verschluß 1 wird mit einem Hüllrohr 2 durch eine Schweißnaht 3 gasdicht verschweißt. über ein Mundstück 4 strömt das Gas über ein Rückschlagventil 5, das durch eine Feder 6 gegen den Sitz 7 gepreßt wird. Die Feder 6 wird im Verschluß 1 durch eine Gegenhaltevorrichtung 8 gesichert. Nach der Füllung des Brennstoffhüllrohres mit Gas wird das Mundstück 4 des Verschlusses 1 durch Zusammenpressen an der Stelle 9 verschlossen. Eine Schweißung 10 schließt das Brennstoffelement gasdicht ab.A closure 1 is connected to a cladding tube 2 through a weld 3 welded gas-tight. The gas flows through a mouthpiece 4 and a check valve 5, which is pressed against the seat 7 by a spring 6. The spring 6 is in the lock 1 secured by a counter holding device 8. After filling the fuel cladding tube with gas, the mouthpiece 4 of the closure 1 is pressed together in place 9 locked. A weld 10 closes off the fuel element in a gas-tight manner.

Claims (2)

Patentansprüche: 1. Gasdichtes, unter erhöhtem Innendruck stehendes Kernreaktor-Brennstoffelement, dessen mit einer axial verlaufenden, durchgehenden Bohrung versehene Verschlußkappe mit dem Brennstoffhüllrohr verschweißt ist, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Verschlußkappe (1) ein verlängertes, arta äußeren Ende verschweißtes Mundstück (4) und ein in der Bohrung angeordnetes an sich bekanntes Rückschlagventil (5) aufweist. Claims: 1. Gas-tight, under increased internal pressure Nuclear reactor fuel element, whose with an axially extending, continuous Bore provided cap is welded to the fuel cladding tube, d a d u r c h g e -k e n n n z e i c h n e t that the cap (1) is an extended, arta outer end welded mouthpiece (4) and one arranged in the bore has known check valve (5). 2. Verfahren zur Herstellung eines gasdichten, unter erhöhtem Innendruck stehenden Kernreaktor-Brennstoffelementes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Anschweißen der Verschlußkappe (1) an das Brennstoffhüllrohr (2) ein inertes Gas hoher Reinheit, z. B. Helium, über das Mundstück (4) durch das Rückschlagventil (5), das durch eine Feder (6) gegen einen konischen Sitz (7) in der Verschlußkappe (1) gepreßt wird, in das Innere des Brennstoffhüllrohres (2) bis auf den gewünschten Druck gefüllt wird, worauf nach Entfernung der Fülleinrichtung das Mundstück (4) am äußersten Ende (9) zusammengedrückt und an diesem Ende gasdicht durch eine Schweißnaht (10) verschlossen wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 567 463; deutsche Auslegeschrift Nr.1086 819; schweizerische Patentschrift Nr. 78Z3.2. Method of making a gas-tight nuclear reactor fuel element under increased internal pressure according to claim 1, characterized in that after the sealing cap has been welded on (1) on the fuel cladding tube (2) an inert gas of high purity, e.g. B. helium, via the mouthpiece (4) through the check valve (5), which is activated by a spring (6) is pressed against a conical seat (7) in the closure cap (1) into the interior of the fuel cladding tube (2) up to the desired pressure filled whereupon, after removing the filling device, the mouthpiece (4) is outermost End (9) pressed together and gas-tight at this end by a weld (10) is closed. Publications considered: German Patent No. 567,463; German Auslegeschrift No. 1086 819; Swiss patent no. 78Z3.
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