Zusatz zu Patent . ... ... (Patentanmeldung
G 49 480
VIIIc/21g)
Die Erfindung bezieht sich auf das berührungslose Auftrennen von
Reaktorbrennelementhüllen,
Bestrahlungskapseln, Lager-,und Transportbehältern,
Gieß- und Abscheideformen,
Behältern
zum isostatischen
Heißpressen, Matrizen für pyrolytische
Abscheidung
oder für
Reduktion
aus der Gasphase u. dergl.
mit vorzugsweise
festem Inhalt mittels
Hochfrequenz.
In der
Patentanmeldung
G 49 480 VIIIc/2.l,.g,
auf die sich diese
Zusatzanmeldung
bezieht, wird ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum berührungslosen
Durchtrennen von vorzugsweise
dünnwandigen
Reaktorbrennelementhüllen,
Bestrahlungskapseln usw. aus elektrisch
leitendem
bzv. nichtleitendem Material im 'Vakuum, Bochvakutsa oder
bei hohen Drücken
beschrieben,
bei der der zu durchtrennende
Ge-
genstand berührungslos
in eine an dessen Form
angepaßte Bochfrequenzspule eingeführt
und die Behälterwand
mittels eines induzierten Hochfrequenzstroms
zum Schmelzen
gebracht wird, so daß nach Auseinanderbewegen
der beiden
zu trennenden
Teile der Behälterinhalt entnommen werden kann. ., Beispielsweise
sind für
das Decladding
von Brennelementen
eine Reihe
von
mechanischen
Verfahren bekannt, wie Aufsägen, Auffräsen, Abschleifen, Zerhacken
und Abscheren in kurze Stücke, das
Abschälen
der Brennelement-Wand
in Form
einer endlosen Spirale, das Aufweiten
der Hüllrohre
durch inneren Überdruck,
das Aufschweißen
mit dem
Lichtbogen und das Anbohren der Brennelemente
mit nachfolgendem Aufweiten
und Sprengen der Hülle durch die mit dem Aufoxydieren
des U02
zu U308 verbundene Volumenvergrößerung. Diese Verfahren
werden
je nach
Erfordernis von Brennstoff und Hülle in Luft,
unter Schutzgas (pyrophore
Materialien,
Oxydation, Nitridbildung usf.)
oder auch unter Wasser
(Staubrückhaltung)
ausgeführt, denn
bei einigen dieser o.a. Verfahren
fallen Späne oder
Staub an. Alle
Verfahren haben den Nachteil, daß
ein hoher apparativer Aufwand
er-
forderlich ist und daß ein, notwendigerweise
in eine Heise Zelle
ein-
gebautes Werkzeug
oder eine Vorrichtung
in engen Kontakt mit dem
aktiven Material gebracht werden
müssen.
Gemäß
einem Merkmal der vorliegenden
Erfindung ist ein Verfahren zurrt berührungslosen
und fernbedienbaren
Auftrennen von vorzugsweise dünnwandigen Kernbrennelementhüllen
und Gegenständen der ein-
gangs erwähnten
Art mittels Hochfrequenz
dadurch gekennzeichnet,
daß
insbesondere zum Decladding
von langen Brennelementen
u. dgl..Schnitte
parallel zur Längsachse
gelegt werden (Längsspalten).
Bei relativ
kurzen Längsspalt-Spulen
müssen
lange Gegenstände
in Richtung ihre
Längsachse
durch die
Spulenanordnung bewegt werden.
Solche Längsschnitte werden
insbesondere
notwendig, wenn
der Inhalt nicht schon
durch eine einzige Öffnung
ausläuft oder ausrieselt,
sondern einen
geaiisen Zusammenhalt
in sich selbst und/oder
mit der Wand hat.
| Min kreiszylindrisches Rohr kann man nach einem Längsschnitt
aufbiegen. |
| Bei zwei um 180° versetzten Längsschnitten oder bei noch
mehr Schnitten, |
| vpn denen zwei benachbarte immer weniger als 180o Zentrumswinkel
ein- |
| schließen, kann sinn die Rohrwand in einzelnen Schalen vom.Kern
ab- |
| ziehen, oder falls Teile des Inhalts an der Wand haften,
diese im |
| nachhinein von nun gut zugänglichen Stellen aus entfernen. |
| Mit einer Ringspule wie sie in Patentanmeldung G 49 480
VIIIc/21g |
| vorgeschlagen wird, könnte wohl ein Längsschnitt in
der Hille er- |
| reicht werden, wenn die verwendete Ringspule an der entsprechenden |
| Stelle einen zacken- oder achlingenförmigen Vorsprung zur
Trennstelle |
| hin aufweist., wodurch durch die Verdichtung der Stromlinien
an dieser |
| Stelle eine besonders intensive, zum Materialschmelzen ausreichende |
| Erwärmung der Halle auftritt. Sobald die Brennelementhülle
jedoch an |
| einer Stelle anachseilzt, drängen sich die Stromlinien am.Scheitel |
| des entstandenen Schlitzes zusammen, so das wegen der Dichte
der |
| Stromlinie ein einmal entstandener Schlitz bevorzugt weiterlaufen |
| wird. Wegen dieser Stromlinienverdichtung an einer Stelle
gestatten |
| Ringspulen der oben beschriebenen Art nur das Aufschneiden
eines, |
| nicht aber mehrerer Schlitze. Will man an den eingangs
erwähnten Ge- |
| genstanden mehrere Längsschlitze erhalten, so massen eine
entsprechende |
| Anzahl von achsial ausgerichteten stabförmigen Spulenabschnitten |
| verwendet werden. Die mit dieser Anordnung erzeugten achsialen |
| Ströme verändern das Stroulinienfeld gar nicht, was auch
einleuchtet, |
| wenn man sich die Halle durch sehr schmale, noch nicht schmelzen- |
| freie Schlitze aufgeschnitten denkt. |
| Um handlichere, kürzere Sticke zu erhalten, können neben
den I.ängs- |
| spslten der Halle noch Schnitte senkrecht zur Längsachse
gelegt |
| werden (Abnagen) . |
| Bei kugelförmigen Gegenständen ist die einfachste
Schnittführung |
| zum Entleeren des kompakten Inhalts die auf einem Großkreis. |
Zn Sonderfällen wie-z.8.
zum Entnehmen
eines Hohlkerns
aus einem
gegossenen Gegenstand oder
einer Matrize eines
durch pyrolitysche Auftragung
hergestellten
Gegenstandes, ist es möglich,
die Hoch-
frequenzspulen in den inneren
Hohlraum der abzutrennenden Form
des Gegenstandes zu legen.
weiterhin
können verbreiterte achsenparallele Längsschnitte
durch
eine Verbindung
von achsialem
Vorschub und Drehung des 'Werkstücken erreicht werden.
Schraubenlinienartige Längsschnitte
lassen sich
durch fortschreitende Drehung
in einem Sinne herstellen. Ein Ab-
rollen der Hülle des Gegenstandes kann
durch
eine fortschreitende
Drehung in einer Richtung bei kleinem Vorschub
erreicht werden.
Bei Gegenständen aus elektrisch nichtleitendem Material
wird die
Schmelzwärme
in feststehenden oder
auf dem
Gegenstand
angebrachten
und mitbewegten Suszeptoren
erzeugt und von dort durch.Leitung
und
Strahlung auf die Schnittstellen am Gegenstand Ubertragen.
| Bei allen oben beschriebenen Verfahrens Maßnahmen kann vorteilhafter- |
| weise noch zusätzlich eine-mit dem dünnwandigen HQllwerkstoff
des |
| Gegenstandes chemisch reagierender, nicht metallisch-leitender |
| gasförmiger, flüssiger, fester oder aus deren Mischphaseni,,be- |
| stehender Stoff während des Auftrennens zur Verfügung gehalten |
| werden und so das Hüllmaterial durch eine chemische Reaktion |
| bevorzugt an den erwärmten Stellen zerstört werden. Durch
diese |
| Art 'Brennschneiden" mittels Hochfrequenz kann der W1rkungegrad |
| des erfindungsgesäden.Auftrennungsprozeses erheblich verbessert |
| werden. Als Reaktionspartner kosen beispielsweise Sauerstoff, |
| Chlor, Fluorwasserstoff in Betracht, die gasförmig als Flüssigkeit
. |
| oder auch in einer Flüssigkeit gelöst in den Reaktionsraum
gebracht |
| werden können. Auch elektrolytisch leitende Flüssigkeiten
können ver- |
| wendet werden. Damit ouß die Teatperatur nicht immer unbedingt
so |
| hoch liegen wie die Schmelztemperatur der Büllwerkstoffe,
wodurch |
| eine Schonung oder ein unerwünschtes Abdampfen des Behälterinhalts |
erreicht werden
kann. Es kann gelegentlich
auch das Ausmaß
des Verschweigens,
des Reagieren: oder Legieren:
zwischen Hüllmaterial
und festem
Inhalt, beispielsweise
festem Kernbrennstoff, bedeutend
verringert werden.
Vor allen
Dingen@fallen
bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
keine
Späne oder
Staub an, wie das bei dem
bekannten mechanischen Decladding-Verfahren
der Fall ist.
Ein anderer entscheidender Vorteil des erfindungsgemäßen
Verfahrens
ist, daß nur wenige
und vor"allem
einfache Werkzeuge
notwendig
sind
und daß das relativ komplizierte Teil, der Hochfrequenzgenerator,
außerhalb der Heißen
Zellen aufgestellt werden
kann und somit
jederzeit
zugäüglich
ist.
Das erfindungsgemäße
Verfahren sowie eine Vorrichtung
zur Ausführung
des Verfahrens werden
im folgenden an Hand
der Zeichnungen
am Beispiel
eines umhüllten
Brennelements
näher erläutert:
Es zeigt:
Fig.
1 schematisch
die Auftrenn-
und Ablängvorrichtung, Fig.
2 einen Schnitt entlang der Linie 1-I
von Fig.
1,
Fig.
3 bis 6 die erzielbaren Auftrenn-
bzw. Abschäleffekte.
Die in Fig.
1 dargestellte Auftrenn-
und Ablängevorrichtung
besteht
aus zwei, jeweils
der
Form
des aufzutrennenden Gegenstandes angepaßte Hochfrequenzspulen
1 und 2, durch die ein eventuelles Wassergekühltes,
elektrisch nicht leitendes
Trennrohr 3, z.B.
aus Quarz,
gesteckt ist, das die Kontaminierung
der Hochfrequenz-Einrichtung
verhindert und das aufzuschneidende Brennelement
4 einer wählbaren Atmosphäre
5 auszusetzen gestattet. Das Trennrohr
3 soll mit den berührenden Medien
5 und eventuellen Reaktionsprodukten
verträglich sein.
Das Brennelement
4 wird mittels einer Voräahubeinrichtung
(nicht dargestellt)
durch die im wesdtlichen
aus den Teilen 1, 2, 3 be-
stehende
Anordnung geschoben.
Die wirksamen Teile der Hochfrequenzspule
1 sind die zur Brennelementachse
parallelen Leiterabschnitte la und
1b.
Diese induzieren,
abgesehen von den Umkehrstellen
der Stromschleifen,
achsiale Strome
im Brennelementhüllrohr,
deren Stromdichte
direkt unter den Leitern
la, 1b
am höchsten
ist. Die von
dem
Ring 9 der Hochfrequenzspule
1
oder von einem den Ring 9 ersetzenden,
die Längsleiter la, lb
elektrisch verbindenden Leiterstück
in der Brennelementhülle
6
induzierten Ströme
reichen bei geeigneter
Formgebung und Ankoppelung
nicht zum Anschmelzen
dieser Hülle aus.
Die
Hochfrequenzspule
2 wird intermittierend
betrieben und schneidet,
wenn
ein genügendes Stück
des aufgetrennten Brennelementes 4 unter-
halb
der Ebene der gochfrequenzspule
2 steht, dieses durch Erhitzen
bis
zum Schmelzpunkt des Hüllwerkstoffes
ab. Es kann nötig sein,
besonders
bei kompaktem
keramischen Brennstoff, die durchgeschmolzenen
Teile
durch Schütteln oder ähnliches
zum Abfallen zu bringen.
Die Anordnung
liefert bei Betrieb beider Hochfrequenzspulen
1 und 2
Brennelementabschnitte
einstellbarer Länge, deren Hülle durch zwei
oder mehr Längsschnitte in
leicht entfernbare
Schalen aufgetrennt
ist.
Bei passender Dimensionierung
schmilzt
die Brennelementhülle
6 wie
Fig.
2 zeigt, unter den
achsparallelen
Leiterabschnitten la und 1b
an, das angeschmolzene
Gebiet teilt sich, wie die Versuche zeigten,
ohne weitere Einwirkung
von außen und die Schmelze
zieht sich zu
zwei
runden Wülsten
7
auf den noch festen Rändern des Schmelzge-
bietes zusammen.
Beim stetigen Nachführen des Brennelr»ntes
4
erhält man zwei
Längsschlitze
B.
Wie Fig.
3 zeigt, kann man die achsenperallalen
Schnitte verbreitern,,
wenn
man dem achsialen Vorschub
eine kleine
azimutale Wechselbeweguhg überlagert,
deren Periode kurz ist gegen die Zeit,
in der ein Punkt
der Hülle 6 infolge des achsialen
Vorschubs durch
den Einflußbereich
der schneidenden Leiterstücke la, 1b
wandert.
Bei
starkem Verlangsamen
oder Anhalten
des Längsvorschubs
und
azimutaler
Drehung des Brennelementes
4 in
der Hochfrequenz.-spule
1 kann
man. wie 1i9.
4 zeigt, die Hülle 6
des Brennelementes
.4
in flüssigem
Zustand vom Kern abrollen und zu einem Wulst
10
zusammenschieben.
Dieses Abrollen der Wand kann u.U. notwendige
Längsschnitte
ersparen.
hig.
5a zeigt ein quadratisches Brennelement
11,
das von einer Hochfrequenzspule
mit vier Längsleitern
12 a. b, c. d in der
Mitte seiner Hüllmantelfläche
aufgeschnitten
wird.
lig. Sb
zeigt einquadratisches Brennelement
11, bei dem
das
Aufschneiden an den Längskanten
erfolgt.
hig.
6 zeigt.
wie eine Hochfrequenzspule
mit nur zwei
Längs-
leitern la,
1b
die Hülle 13 eines quadratischen Brennelementes
11
zu bequem
abziehbaren Stücken
abrollt.