DE1489706C

DE1489706C - Zerkleinern von Kernbrennstoffteil chen

Info

Publication number: DE1489706C
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Fried Krupp GmbH, 4300 Essen
Publication date: 1971-06-24

Description

Kernbrennstoffteilchen, die aus einem Kern aus spaltbarem Material, z. B. Uranoxyd oder Urankarbid, und einer Umhüllung aus Graphit, insbesondere pyrolytischem Graphit, bestehen und die bei etwa kugelförmiger Gestalt Durchmesser in der Größenordnung von 0,1 bis 1 mm aufweisen, wobei der Durchmesser des Kerns aus spaltbarem Material etwa 150 bis 350 μ beträgt, werden insbesondere als Füllungen der Kugeln in Kugelhaufenreaktoren benötigt. Nach Erreichen eines bestimmten kernchemischen Umsetzungsgrades des spaltbaren Materials in dem Reaktor werden die Kernbrennstoffteilchen aus den Kugeln entnommen, damit das spaltbare Material auf chemischem Wege wieder aufbereitet werden kann. Hierzu ist es erforderlich, die Kernbrennstoffteilchen derart zu zerkleinern, daß das spaltbare Material des Kerns von dem Graphit der Umhüllung getrennt werden kann. Diese Zerkleinerung soll dabei möglichst so geführt werden, daß die aus spaltbarem Material bestehenden Kerne der Kernbrennstoffteilchen nicht selbst zerkleinert werden. Es ist bekannt, die Kernbrennstoffteilchen zu diesem Zweck einem Mahlprozeß zu unterwerfen (EURATOM-Bericht EUR 278O.e Proc. of the Conf. »Fuel Cycles of High Temperature Gas-cooled Reactors«, Brüssel 1965, S. 125).

Die Erfindung besteht darin, für das Zerkleinern der Kernbrennstoffteilchen das Verfahren anzuwenden, Werkstoffe in einer Trägerfiüssigkeit durch Einwirkung von Druckwellen zu zerkleinern. Dieses an sicri beispielsweise aus der deutschen Patentschrift 1135 736 bekannte Verfahren besitzt überraschenderweise die Eigenschaft, die Kernbrennstoffteilchen in erwünschter Weise derart zu zerkleinern, daß der Kern aus spaltbarem Material im wesentlichen erhalten bleibt oder zumindest nur in geringem Umfang selbst zerkleinert wird, während die Umhüllung aus Graphit zerstört wird. Auf eine derartige selektiv zerkleinernde Wirkung läßt sich das Verfahren insbesondere deshalb gut einstellen, weil die zur Erzeugung der Druckwellen zugeführte Energie in verschiedener Beziehung leicht gesteuert werden kann. Die Erklärung für diese überraschende Wirkungsweise des Verfahrens beim Zerkleinern von Kernbrennstoffteilchen kann darin gesehen werden, daß Kern und Umhüllung unterschiedliche Festigkeitseigenschaften besitzen und daher unter der Einwirkung der Druckwellen in unterschiedlichem Maße zerstört und damit zerkleinert werden.

Die Druckwellen können beim Zerkleinern von Kernbrennstoffteilchen nach der Erfindung durch eine auf die Trägerflüssigkeit einwirkende Ultraschallquelle, auf die Trägerflüssigkeit einwirkende Explosionen oder in der Trägerflüssigkeit zwischen Elektroden stattfindende elektrische Entladungen erzeugt werden. Insbesondere die zuletzt genannte Methode zur Erzeugung der Druckwellen mittels elektrischer Entladungen ist für die Erfindung vorteilhaft, weil die Druckwelle durch die kurze Dauer der elektrischen Entladung, etwa in der Größenordnung von 10~⁶ Sekunden, besonders schnell entsteht und einen harten Stoß auf die Kernbrennstoffteilchen ausübt. Die Front der Druckwelle erreicht dabei Geschwindigkeiten in der Größenordnung von 6000 m/sec, wobei dort Drücke in der Größenordnung von 600 000 ata entstehen.

Außer Wasser, das bei dem Verfahren als Trägerflüssigkeit üblich ist, kann als Trägerflüssigkeit beim Zerkleinern von Kernbrennstoffteilchen nach der Erfindung ein für eine nachfolgende chemische Aufbereitung des spaltbaren Materials geeignetes Lösungsmittel oder eine gegenüber dem spaltbaren Material inerte, organische Flüssigkeit, z. B. Tetrachlorkohlenstoff, Alkohole oder Kohlenwasserstoffe, verwendet werden. Bei der Auswahl der Trägerflüssigkeit ist selbstverständlich auf etwaige Reaktionen mit den Produkten von Explosionen, die zur Erzeugung der Druckwellen verwendet worden sind, und auf die Leitfähigkeit und den Korrosionsangriff auf Elektroden bei Verwendung elektrischer Entladungen zur Erzeugung der Druckwellen Bedacht zu nehmen.

Claims

Patentansprüche:

1. Anwendung des Verfahrens, Werkstoffe in einer Trägerflüssigkeit durch Einwirkung von Druckwellen zu zerkleinern, auf Kernbrennstoffteilchen, die aus einem Kern aus spaltbarem Material und einer Umhüllung aus Graphit bestehen.

2. Anwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckwellen durch eine auf die Trägerflüssigkeit einwirkende Ultraschallquelle erzeugt werden.

3. Anwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckwellen durch auf die Trägerflüssigkeit einwirkende Explosionen erzeugt werden.

4. Anwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckwellen durch in der Trägerflüssigkeit zwischen Elektroden stattfindende elektrische Entladungen erzeugt werden.

5. Anwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerflüssigkeit ein für eine nachfolgende chemische Aufbereitung des spaltbaren Materials geeignetes Lösungsmittel ist.

6. Anwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerflüssigkeit eine gegenüber dem spaltbaren Material inerte Flüssigkeit ist.