DE1571446B2

DE1571446B2 - Verfahren und vorrichtung zum formen von rohrfoermigen koerpern aus pulverfoermigem, insbesondere keramischem material, mit wenigstens zwei zonen verschiedener zusammensetzung

Info

Publication number: DE1571446B2
Application number: DE19651571446
Authority: DE
Inventors: Michel Dorset Houdaille (Groß bntannien)
Original assignee: Europaische Atomgemeinschaft Eura torn, Brüssel
Priority date: 1964-12-14
Filing date: 1965-12-10
Publication date: 1973-07-05
Also published as: LU50033A1; CH429965A; FR1502632A; NL6515943A; DE1571446A1; BE673708A; AT260377B; DE1571446C3; GB1134746A; SE320439B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Formen von rohrförmigen Körpern aus pulverförmigem, insbesondere keramischem Material, mit wenigstens zwei Zonen verschiedener Zusammensetzung, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens

Insbesondere sollen solche Körper hergestellt werden, die in einer getrennten Zone Kernbrennstoff in Form von spaltbaren Oxiden, Carbiden oder Nitriden und in einer anderen Zone Material ohne Kernbrennstoff enthalten.

In der britischen Patentanmeldung 44 463/63 ist ein rohrförmiges Element mit Kernbrennstoffmaterial beschrieben, das zwei konzentrische Zonen aufweist, von denen die eine den Kernbrennstoff enthält und die andere frei davon ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung dieses Elements, indem zunächst die

ίο innere Zone und dann um diese herum die äußere Zone geformt wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Formen rohrförmiger Körper der eingangs genannten Art, insbesondere zur Herstellung von Kernbrennstoffelementen, zu schaffen, durch das diese Körper in nur einem Arbeitsgang herstellbar sind.

Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die unterschiedlichen Materialien in Pulverform zusammen mit einem Bindemittel jeweils für sich getrennt in mindestens einen inneren bzw. einen zu diesem axial versetzten äußeren ringförmigen Hohlraum einer zylindrischen Form gefüllt und anschließend einem leichten Druck ausgesetzt werden, der ausreichend ist, sie so zu verdichten, daß sie jeweils die Form des betreffenden Hohlraums annehmen und freitragend werden, und daß dann Teile der Form axial bewegt werden, um die vorverdichteten Materialkörper in eine konzentrisehe Lage mit übereinstimmender Längserstreckung ineinanderzuschieben, worauf Druck und Hitze angewandt werden, um die Materialien zu einem ein Ganzes bildenden Körper zu vereinigen.

Hierdurch ist es auf einfache Weise möglich, die eingangs genannten rohrförmigen Körper in nur einem Arbeitsgang als einstückige Körper herzustellen.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung ist gekennzeichnet durch konzentrische zylindrische Formteile, die mindestens einen äußeren und einen inneren ringförmigen Hohlraum bilden, durch derart axial verschiebbare Mittel zum Ausüben eines Drucks und axial verschiebbare Formkerne, daß die Hohlräume in eine konzentrisehe Lage übereinstimmender Längserstreckung schiebbar sind, und durch Mittel zum Aufbringen eines Hauptpreßdrucks unter Hitzeeinwirkung in dieser Lage.

Eine Ausgestaltung dieser Vorrichtung ist Gegenstand des Anspruchs 3.

Nachstehend sind eine Vorrichtung und das Verfahren gemäß der Erfindung an Hand der Zeichnungen beispielsweise beschrieben, wobei F i g. 1 bis 4 die aufeinanderfolgenden Schritte beim Formen eines rohrförmigen Körpers mit einem äußeren, Kernbrennstoff enthaltenden Bereich, und einem inneren konzentrischen Bereich ohne Brennstoff zeigen.

Wie aus den Zeichnungen ersichtlich ist, besteht das Formwerkzeug aus einer zylindrischen Außenforml, deren Innendurchmesser dem Außendurchmesser des Fertigerzeugnisses entspricht. Der Zylinder 1 steht auf einem Ring 2 auf einer Grundplatte 3. Auf der Grundplatte 3 sind auch ein ringförmiger Druckkolben 4 und ein Abstandhalter 5 angeordnet.

Auf dem letzteren stützt sich mit seinem unteren Ende ein Dorn 6 ab, der durch den unteren ringförmigen Druckkolben 4 und einen oberen ringförmigen Druckkolben 7 koaxial in dem Zylinder 1 gehalten

wird. Die Druckkolben 4 und 7 sind axial gleitend in dem Ringraum A zwischen dem Zylinder 1 und dem Dorn 6 geführt, wobei der Ringraum A den Hohlraum zum Formen der Außenzone des Körpers bildet.

Der Dorn 6 hat einen oberen Ansatz 6 a, der durch einen Bolzen 8 an ihm befestigt ist und einen kleineren Durchmesser als der Dorn 6 aufweist, so daß eine Schulter 9 gebildet wird, deren Breite der Dicke entspricht, die für die Innenzone des Körpers erforderlieh ist. In dem Zwischenraum B zwischen Ansatz 6 a und oberem Druckkolben 7, der einen Hohlraum zum Formen der Innenzone bildet, ist ein Druckkolben 10 gleitend geführt.

Das Formverfahren besteht darin, daß zunächst die Druckkolben 7 und 10 entfernt und dann der Hohlraum A mit der richtigen Art einer Mischung aus Kernbrennstoffteilchen und Graphit zusammen mit einem Bindemittel gefüllt wird. Der Kolben 7 wird dann wieder eingesetzt, und der Hohlraum B wird mit der richtigen Menge pulverförmigen Graphits und eines Bindemittels gefüllt, um die innere Schicht zu bilden. Dann wird auch der Kolben 10 wieder eingesetzt, worauf auf diesen ein oberes Abschlußstück 11 (F i g. 2) gesetzt wird. Durch Heranterschieben der Druckkolben 7 und 10 wird das Pulver in den beiden Hohlräumen leicht zusammengepreßt.

Die Pulvermenge in den beiden Hohlräumen Λ und B wird so gewählt, daß, wenn sie leicht zusammengepreßt werden, die axialen Längen der entstehenden Preßlinge gleich sind.

Nachdem die Pulver in den beiden Hohlräumen leicht zusammengepreßt wurden, haften die Körner genügend zusammen für den nächsten Schritt, bei dem die leicht verdichteten Pulver in konzentrische Übereinstimmung gleicher Längserstreckung zusammengebracht werden.

Dazu wird der Abstandhalter 5 entfernt, und durch Abwärtsdruck auf das Abschlußstück 11 wird der Preßling aus dem Hohlraum B auf die Höhe des Hohlraums A geschoben (F i g. 3).

F i g. 4 zeigt die letzte Stufe, in der der Ring 2 und das obere Abschlußstück 11 entfernt werden und das Ganze in eine Presse gebracht wird, damit auf die beiden Druckkolben 4 und 10 gleichzeitig ein Längsdruck ausgeübt werden kann, während die Preßlinge erhitzt werden, um sie miteinander zu verbinden. Auf diese Weise werden die beiden Schichten des Produkts in einem Arbeitsgang verdichtet, verfestigt und vereinigt.

Die Temperatur beim Bindevorgang kann so gewählt werden, daß zuerst das Bindemittel ausgetrieben und dann die Teilchen zusammengesintert werden, oder so, daß das Bindemittel starr erhärtet und gegebenenfalls anschließend verkohlt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Formen von rohrförmigen Körpern aus pulverförmigem, insbesondere keramischem Material, mit wenigstens zwei Zonen verschiedener Zusammensetzung, dadurch gekennzeichηet, daß die unterschiedlichen Materialien in Pulverform zusammen mit einem Bindemittel jeweils für sich getrennt in mindestens einen inneren bzw. einen zu diesem axial versetzten äußeren ringförmigen Hohlraum einer zylindrischen Form gefüllt und anschließend einem leichten Druck ausgesetzt werden, der ausreichend ist, sie so zu verdichten, daß sie jeweils die Form des betreffenden Hohlraums annehmen und frei tragend werden, und daß dann Teile der Form aixal bewegt werden, um die vorverdichteten Materialkörper in eine konzentrische Lage mit übereinstimmender Längserstreckung ineinanderzuschieben, worauf Druck und Hitze angewandt werden, um die Materialien zu einem ein Ganzes bildenden Körper zu vereinigen.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch konzentrische zylindrische Formteile, die mindestens einen äußeren und einen inneren ringförmigen Hohlraum (A bzw. B) bilden, durch derart axial verschiebbare Mittel zum Ausüben eines Drucks und axial verschiebbare Formkerne, daß die Hohlräume (A, B) in eine konzentrische Lage übereinstimmender Längserstreckung schiebbar sind, und durch Mittel zum Aufbringen eines Hauptpreßdrucks unter Hitzeeinwirkung in dieser Lage.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den äußeren Hohlraum (A) begrenzenden Formteile von einer zylindrischen Außenform (1), einem in Axialrichtung verschiebbaren inneren zylindrischen Dorn (6) und den Stirnseiten eines oberen und eines unteren ringförmigen Druckkolbens (7 bzw. 4), die gegeneinander axial verschiebbar sind, gebildet sind, und daß die den inneren Hohlraum (B) begrenzenden Formteile von dem oberen Druckkolben (7), einem oberen zylindrischen Ansatz (6 a) des Dorns (6) mit gegenüber diesem kleineren Durchmesser, einer an der oberen Stirnseite des Dorns ausgebildeten Schulter (9) und der Stirnseite eines weiteren ringförmigen Druckkolbens (10) gebildet sind, der unabhängig von den beiden anderen Druckkolben (4, 7) gleitend über den Ansatzteil (6 a) des Dorns (6) verschiebbar ist.