DE1639291A1

DE1639291A1 - Brenn- und/oder Brutelement fuer Kernreaktoren

Info

Publication number: DE1639291A1
Application number: DE19681639291
Authority: DE
Inventors: Dr Alfred Boettcher
Original assignee: Kernforschungsanlage Juelich GmbH
Current assignee: Forschungszentrum Juelich GmbH
Priority date: 1968-03-12
Filing date: 1968-03-12
Publication date: 1970-02-26
Also published as: GB1213425A; FR2003700A1

Description

i:ei-nforschungsrnlage Jilich
Gesellschaft mit beschränkter Haftung

Brenn- und/oder Brutelement für Kernreaktoren

Die Erfindung bezieht sich au! ein Brenn- und/oder Brutelement bei dem Brennstoff- und/oder Brutstoffpartikel mit einem Durchmesser von einigen hundert /u als lose Schüttun^ in einer metallischen Umhüllung, vorzugsweise aus Zirkaloy oder einer anderen geeigneten Zirkonlegierung eingefüllt werden. Der Durchmesser der Partikel beträgt dabei etwa 20 bis bOO Ai₁ wenn die Teilchen unbeschichtet sind und etwa 150 bis
1000 .U₁ wenn die Teilchen in an sich bekannter Weise, beispielsweise mit pyrolytischem Graphit, beschichtet sind. {

Obwohl sich Zirkaloy in wassergekühlten Reaktoren neben seinen ganz allgemein für den Reaktorbetrieb günstigen Eigenschaften deshalb besonders bewährt hat, weil Zirkon und einige seiner Legierungen bei den in solchen Reaktoren infrage kommenden Temperaturen mit Wasser nicht reagiert, hat sich bei der Verwendung von Brennelementen der vorgenannten Art in wassergekühlten Reaktoren gleichwohl ein Nachteil

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ergeben, der aus Sicherheitsgründen nicht in Kauf genommen werden darf. Weist nämlich die Umhüllung an einer Stelle einen geringfügigen Defekt auf, so dringt Wasser in das Innere der umhüllung ein. Sind nun die Brenn- und/oder Brutstoffpartikel, beispielsweise mit einer Beschichtung von pyrolytischem Graphit in der Umhüllung des Brennelements enthalten, so bildet sich bei den im Reaktorbetrieb üblichen Temperaturen innerhalb der Umhüllung Wassergas. Außerdem besteht die Gefahr einer Versprödung der Umhüllung des Elements durch die Bildung von Zirkoniumhydriden. Dies führt zu einer Zerstörung de«; Elements und damit zu einer Gefährdung des i.leaktorbetriA>s. Aber auch, wenn die Brenn- und/oder Brutstoffpartikel unbeschichtet in der Umhüllung aus Zirkaloy oder einer sonstigen geeigneten Zirkonlegierung, beispielsweise als Cardibe enthalten sind, verlangt es die Sicherheit des Reaktorbetriebs, daß die Möglichkeit chemischer 'eaktionen im Inneren des Elements, die zu einer Zerstörung des Elements führen, verhindert wird.

Die Aufgabe, diese Gefahren auszusehließen, wird gemäß der Erfindung bei einem Brenn- und/oder Brutelement der oben bezeichneten Art dadurch gelöst, daß die in loser Schüttung in die metallischen Umhüllungen eingefüllten Brenn- und/oder Brutstoffpartikel einen oder mehrere dünne Überzüge aus einem an sich bekannten metallischen haftfesten Werkstoff aufweisen. Dabei hat es sich als völlig hinreichend erwiesen, die Dicke der Überzüge zwischen 1 und IO λι zu wählen. Es hat sich ferner gezeigt, daß eine lange Lebensdauer der Brenn-

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und/oder Bi-uielemente dann erzielt wir de, wenn die überzüge aus einer Mischung: mehrerer ,'letallo hergestellt waren.

Die Vorzüge des Brenn- und/oder Brutelements gemäß der Erfindung zeigten sich insbesondere bei der Verwendung von Brenn- und/oder Brutstoffpartikeln, bei denen der metallische Überzug auf der die Brenn- und/oder Brutstoi!partikel in an sich bekannter V/eise einhüllenden Beschichtung aufgebracht war.

Als ^'erkstolf für die überzüge haben sich insbesondere Zirkon, Zinn, Silicium und/oder Aluminium bewährt. Dies insbesondere dann, wenn die Überzüge durch Aufdampfen auf die Brenn- und/oder Brutstoffpartikel oder auf die diese einhüllende» Beschichtung aufgebracht waren.

Das Brenn- und. oder Brutolement gemäß der Erfindung gewährt eine lange Lebensdauer und insbesondere die Sicherheit, daß bei wassergekühlten Kernreaktoren eine Vei'seuchung der Kühlwasserkreisläufe mit allen ihren unerwünschten Folgen vermieden wird.

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" BAD ORIGINAL

Claims

P a 1 ο η t a η ρ ρ r ü c h ο

ι ϊ\. Τ].·οηη- und/o den· Brutelement bei ucin Brermstoxi- und/oder Brutstoffpartikel mit einem Durchmesser von einigen hundert λι alp lose Schüttung in eino not allifciie Urii-üllunr;, voi'ZUgFveise aus Zirkaloy oder eine:: sonstigen Zirkonlegierung eingefüllt Find, ü r c' u ι· c Ii ij ν h e η η ζ e i c h η e t, t.a'> wie 13" onnstoi I- und/oder '2 .'utstO-'Tpai'tiLel einen oder mein-o-'e d inne Lbei'züive aus metallischem ,i"evl·- f :i u χ v. ei son.

?. B.'enii- .nul/odcr Urutelement nach Anspi-uch " ,

i! η (· ν · ( Ji gekennzeichnet, Cm

die bcr;:üge ar:-- '^i nor il-Lrclmn:"; üichreve:· !letal] e bestellen.

o. Brenn- und/oder Brutelement nach den Ansprüchen 1 und 2, d a d u r G Ii g e k e η η ζ e i c hn e t, daß die Dicke der '.^:be-rzüge zwischen 1 und 10 Ai liegt.

4. Brenn- und/oder Brutelement nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, d|cß die überzüge auf einer die Brennstoff- und/oder Brutstoffpartikel in an sich bekannter Weise einhüllenden Beschichtung aus pyroly tischem Kohlenstoff aufgebracht sind.

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BAD ORiGJNAL

5. Brenn- und/oder Brutelement nach den Ansprüchen λ bis 4, el a d u ν c h g ο L ο η η ζ e i c h~ n e t, dai5 die überzüge aus Zirkon, Zinn, Silicium und/oder Aluminium bestehen.

j_o Brenn- und/oder Brutelement nach den Ansprüchen 1 bis ü, d a d u r c h g ekcnnzei c h η e t, aaß die i !jerzüge durch AuXdampien aui" die aus Brennstoi'I oder aus Brutstofi' gebildeten Par- f tikel oder auf die diese einhüllende Beschichtung aufgebracht sind.

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