DE1489899A1 - Nuclear fissure element - Google Patents

Nuclear fissure element

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DE1489899A1
DE1489899A1 DE19651489899 DE1489899A DE1489899A1 DE 1489899 A1 DE1489899 A1 DE 1489899A1 DE 19651489899 DE19651489899 DE 19651489899 DE 1489899 A DE1489899 A DE 1489899A DE 1489899 A1 DE1489899 A1 DE 1489899A1
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DE
Germany
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nuclear
fissile
shell
intermediate layer
gap
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DE19651489899
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Schretzmann Dipl-Phys Dr Klaus
Dorner Dipl-Ing Dr Rer Stefan
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Gesellschaft fuer Kernforschung mbH
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Gesellschaft fuer Kernforschung mbH
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    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C3/00Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
    • G21C3/02Fuel elements
    • G21C3/04Constructional details
    • G21C3/16Details of the construction within the casing
    • G21C3/20Details of the construction within the casing with coating on fuel or on inside of casing; with non-active interlayer between casing and active material with multiple casings or multiple active layers
    • YGENERAL 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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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Description

aNukleares Spaitelementu Die Erfindung.betrifft ein nukleares Spaltelement mit von einer Hülle umfaßtem Spaltstoff, insbesondere für hohe Temperaturen. Bei der Konstruktion von nuklearen Spaltelementen, die im' wesentlichen aus einer, den Spaltstoff umfassenden Hülle bestehen, treten Materialschwierigkeiten immer dann auf, wenn ein an sich wegen seiner Festigkeit gut geeignetes Hüllmaterial bei der Betriebstempe.ratur des Spaltelementes in merklichem Maße mit dem nuklearen Spaltatoff chemisch reagiert. Dadurch wird die Lebensdauer der Hülle oft in einem Meße begrenzt, das nicht mehr technisch vertretbar ist. Insbesondere bei Spaltstofftemperaturen über 1 500 0 C, die zunehmend angewandt werden, wird eine mögliche chemische Reaktion zwischen Spaltetoff und Hülle infolge der hierbei wesentlich erhöhten Diffusionsgeschwindigkeit der Reaktionnpartner sehr begünstigt. Da nun aber gerade in diesem Gebiet wegen ihrer Temperaturbeständigkeit nichtmetallische, vor allem keramische Spaltetoffe angewandt werden, andererseits aber aus Gründen der Hochtemperaturfestigkeit, der Neutronenabsorption etc. nur bestimmte Hällstoffe infrage kommen, ergeben sich oft Schwierigkeiten, die bestimmte günstige Hüllmaterlal-Kombinationen unmöglich machen.aNukleares Spitelementu The invention relates to a nuclear fissure element with fissile material enclosed by a shell, in particular for high temperatures. In the construction of nuclear fissure elements, which essentially consist of a shell that encompasses the fissile material, material difficulties always occur when a shell material, which is well suited to its strength due to its strength, is noticeably mixed with the nuclear fissile material at the operating temperature of the fissure element chemically reacts. As a result, the service life of the casing is often limited to an extent that is no longer technically justifiable. In particular at fissile material temperatures above 1,500 ° C., which are increasingly used, a possible chemical reaction between fissile material and shell is very favored as a result of the significantly increased diffusion rate of the reaction partners. However, since non-metallic, mainly ceramic, fissile materials are used in this area because of their temperature resistance, but on the other hand only certain reels are possible due to reasons of high temperature resistance, neutron absorption, etc., difficulties often arise that make certain favorable coating material combinations impossible.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Schwierigkeiten zu beseitigen und damit technisch besonders geeignete neukleare Spaltatoffelemente zu schaffen.The object of the invention is to eliminate these difficulties and thus to create technically particularly suitable new nuclear splitting elements.

Das wird bei einem nuklearen Spaltelement mit von einer Hülle umfaßten Spaltstoff, insbesondere für hohe Temperaturen erfindungsgemäß durch eine, chemische Reaktionen des nuklearen Spaltstoffes bzw. der bei der nuklearen Spaltung gebildeten Produkte (Spaltprodukte) mit dem Hüllenmaterial erreicht. Hiebei ist unter einer, Reaktionen verhindernden Zwischenschicht ganz allgemein auch eine solche zu verstehen, welche die Reaktionen erheblich erschwert, indem sie eine Diffusionsbarriere für die Reaktionspartner bildet. Die Zwischenschicht kann auf der dem Spaltstoff zugewandten Seite der.Hülle und/oder auf dem Spaltatoff aufgebracht sein. Insbesondere bei nuklearen Spaltelementen mit körnigem Spaltetoff ist es zweckmäßig, die Zwischenschicht auf den einzelnen Spaltsotffkörnern aufzubringen, zumindest auf denen, die den Bereich der Grenzzone zwischen Spaltstoff und Hülle bilden, auch wenn auf der dem Spaltatoff zugewandten Seite der Hülle ebenfalls eine Zwischenschicht angebracht ist.In the case of a nuclear fissure element, this is enclosed in a shell Fissile material, in particular for high temperatures according to the invention by a chemical Reactions of the nuclear fissile material or those formed during nuclear fission Products (fission products) reached with the shell material. Here is under one Intermediate layer preventing reactions in general also to be understood as such, which makes the reactions considerably more difficult by creating a diffusion barrier for which forms the reactant. The intermediate layer can be based on the Fissile material facing side der.Hülle and / or be applied to the Fissile material. Particularly in the case of nuclear fissile elements with granular fissile material, it is advisable to to apply the intermediate layer to the individual gap grains, at least on those that form the boundary zone between fissile material and shell, too if there is also an intermediate layer on the side of the shell facing the split material is appropriate.

Mit dem erfindungsgemäßen nuklearen Spaltelement ist es in einfachster und vorteilhaftester Weise m8glich, technisch besonders günstige Spaltatoff-Hüllmeterial-Kombienationen zu verwenden. Besonders vorteilhaft haben sich die Zwischenschichten aus Wolfram oder insbesondere Rhenium wegen dessen Hochtemperaturbeständigkeit erwiesen. Die Rheniumachichten sind vor allem von außerordentlichem Vorteil in Verbindung mit karbidischem nuklearem Spaltetoff, wie z.B. Urankarbid und etwa Molybdän als Hüllmaterial, das eine hohe Warmfestigkeit besitzt, aber mit dem karbidischen Spaltstoff chemisch reagiert und daher sonst nicht verwendbar wäre. Darüberhinaus kann erfindungsgemäß auch auf der, dem nuklearen Spaltstoff abgewandten Seite der Hülle eines beliebigen Spaltstoffelements, vorzugsweise an Stellen, an denen die durch die nukleare Spaltung im Spaltelement erzeugte Wärme nach außen abgeführt wird, eine Rheniumschicht aufgebracht werden. Es hat sich nämlich gezeigt, daß sich gerade Rhenium insbesondere bei gasgekühlten Spaltelementen als ein, die Verdampfung den Hüllmaterials bei hohen Temperaturen verhindernder Überzug erweist. Außerdem kann eine derartige Schicht, insbesondere aus Rhenium bei Brennelementen, welche Kathode eines thermioni#schen Konvertern sind, auf der dem Konverterspalt zugewandten Seite der Hülle ebenfalls mit Vorteil als Verdampfungsbarriere dienen.With the nuclear gap element according to the invention, it is possible in the simplest and most advantageous way to use technically particularly favorable combinations of cleavage material and envelope meters. The intermediate layers made of tungsten or, in particular, rhenium have proven to be particularly advantageous because of their high temperature resistance. The rhenium layers are especially of great advantage in connection with carbidic nuclear fissile material, such as uranium carbide and molybdenum as a shell material, which has a high heat resistance but reacts chemically with the carbidic fissile material and would therefore otherwise not be usable. In addition, according to the invention, a rhenium layer can also be applied to the side of the shell of any desired fissile element facing away from the nuclear fissile element, preferably at points where the heat generated by the nuclear fission in the fission element is dissipated to the outside. It has been shown that especially in the case of gas-cooled gap elements, rhenium in particular proves to be a coating that prevents evaporation of the shell material at high temperatures. In addition, such a layer, in particular made of rhenium in the case of fuel elements which are the cathode of a thermionic converter, can likewise advantageously serve as an evaporation barrier on the side of the casing facing the converter gap.

Claims (2)

Patentansprüche: L. Nuklearen,Spaltelement mit von einer Hülle umfaßtem Spaltstoff, insbesondere für hohe Temperaturen, gekennzeichnet durch eine chemische Reaktion den nuklearen Spaltstoffes bzw. der bei der nuklearen Spaltung gebildeten Produkte (Spaltprodukte) mit dem Hüllmaterial verhindernde Zwischenschicht zwischen Spaltetoff und Hüllmaterial. Claims: L. Nuclear, fissile element with fissile material enclosed by a shell, especially for high temperatures, characterized by a chemical reaction of the nuclear fissile material or the products (fission products) formed during the nuclear fission with the shell material preventing intermediate layer between fissile material and shell material. 2. Nukleares Spaltelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht auf der dem Spaltetoff zugewandten Seite der Hülle aufgebracht ist. 3. Nukleares Spaltelement nach Anspruch 1 und 2, mit kornförmigem Spaltstoff, dadurch gekennzeichnet, daß die ir Zwischenschicht auf den Spaltstoffkörnern aufgebracht ist. 4. Nukleares Spaltelement nach Anspruch 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht aus Rhenium besteht. 5. Nukleares Spaltelement nach Anspruch 1 - 4, gekennzeichnet durch die Verwendung von karbidischem nuklearem Spaltatoff. 6. Nukleares Spaltelement, insbesondere für hohe Temperaturen, dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem nuklearen Spaltatoff abgewandten Seite der Hülle, vorzugsweise den Stellen, an denen die durch die nukleare Spaltung im Spaltelement erzeugte Wärme nach außen abgeführt wird, eine Rheniumschicht aufgebracht ist.2. Nuclear gap element according to claim 1, characterized in that the intermediate layer is applied to the side of the shell facing the gap material. 3. Nuclear fissile element according to claim 1 and 2, with granular fissile material, characterized in that the ir intermediate layer is applied to the fissile material grains. 4. Nuclear gap element according to claim 1-3, characterized in that the intermediate layer consists of rhenium. 5. Nuclear gap element according to claim 1-4, characterized by the use of nuclear carbidic Spaltatoff. 6. Nuclear fissure element, especially for high temperatures, characterized in that a rhenium layer is applied to the side of the shell facing away from the nuclear fission material, preferably the points at which the heat generated by the nuclear fission in the gap element is dissipated to the outside.
DE19651489899 1965-01-20 1965-01-20 Nuclear fissure element Pending DE1489899A1 (en)

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DE (1) DE1489899A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2549968A1 (en) * 1974-11-11 1976-05-13 Gen Electric NUCLEAR FUEL ELEMENT
FR2400750A1 (en) * 1977-08-19 1979-03-16 Kraftwerk Union Ag PROCESS FOR PROTECTING THE CLADDING TUBES OF THE COMBUSTIBLE BARS OF A NUCLEAR REACTOR

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