DE1639428A1

DE1639428A1 - Radioactive fuel assembly

Info

Publication number: DE1639428A1
Application number: DE19681639428
Authority: DE
Inventors: Fink Charles R
Original assignee: Sanders Nuclear Corp
Current assignee: Sanders Nuclear Corp
Priority date: 1967-04-05
Filing date: 1968-03-15
Publication date: 1971-02-25
Also published as: CH530700A; NL6717135A; IL29051A; GB1138579A; FR1572236A; BE707871A

Description

DR. ING. ERNST MAIERDR. ING. ERNST MAIER

PATENTANWALTPATENT ADVOCATE

8 MÜNCHEN 838 MUNICH 83

, β · tuiiox >»>■«». »si9*, β · tuiiox> »> ■« ». »Si9 *

A 51867 15. Mär» 1968A 51867 March 15, 1968

Firma SANDERS KIiCLEAR COBPORASlOi, 95 Canal Street, Nashu»,SANDERS KIiCLEAR COBPORASlOi, 95 Canal Street, Nashu »,

Hew Hampshire /Y. St. A.Hew Hampshire / Y. St. A.

Radioaktive Brennelement® wurden Im äen l@tst®n Jahren in immer stärkeren M&3® als Wärmequell©» für lia.s'lcfatun gen wie thermionische und tfe@rm©®l*ktri80li@ §®n@f©t@rei£ und Over the last few years, radioactive fuel elements have been used in ever stronger M & 3® as a heat source © »for lia.s'lcfatun gen such as thermionic and tfe @ rm © ®l * ktri80li @ §®n @ f © t @ rei £ and

. verwendet« Dies® radioaktiven Breaa®l®ia@si in eiatsE I®3cnr@aktor mit Heiits-oneia In man&hen Fällen wirä di® Bssteafelung bsw« die voa starken Neutrone'sif lüssen In i®ss Heaktor ©tem© iung von Moderatoren «te@&g®fülaFt§ In w©l©&®m fäll da® &®r»~ material bezügliöh asiia®?:· Meng® sg begrsast seiri emi^ i»S ts in dem 4ew$ile ν«η$?®ΐΜΐ«Ί©3ΐ l@aktor k©in# üb@?mä§ig® Abnahmt. used "Dies® radioactive Breaa®l®ia @ si in eiatsE I®3cnr @ aktor wirä with Heiits-oneia In one hen & cases DI® Bssteafelung bsw" the voa strong Neutrone'sif Lüssen In i®ss Heaktor © tem © iung moderators «Te @ & g®fülaFt§ In w © l © & ®m fall da® & ®r» ~ material related to asiia®?: · Meng® sg welcomes seiri emi ^ i »S ts in the 4ew $ ile ν« η $ ? ®ΐΜΐ «Ί © 3ΐ l @ aktor k © in # über @? Moderately® Accepted

Bmm^ jtoüümo 109809/0576 Bmm ^ jtoüümo 109809/0576

Schrambaro Bankhaus M»rd_e Firi^. Sn Co., fv:Cmdien, Nr.25461 Ganbhajs H. Aufhuuser, München, Hs. 53537 Poslscfrodcι Mündion 15386!Schrambaro Bankhaus M »rd _e Firi ^. Sn Co., fv: Cmdien, No 25461 Ganbhajs H. Aufhuuser, Munich, Hs. 53537 Poslscfrodcι Mündion 15386!

Telegrammadresse ι Pai»niieniorTelegram address ι Pai »niienior

des ItU lronenf lues·· hervorruft. In Anderen füllen nuß der Srennatoffkörper genügend klein genalten werden, daalt ein Moderator als feil der SineatnhUXse (rabbit) oder als Teil dea Reaktors seifest, In welenen der Serast off eiugesetst wird, ausgebildet «erden kann· Sei einer weiteren Methode der leutronenftktlTierung werden lernstoff-Orp®? abwechselnd in einer Beaktorselle oder einer llnea^sMlae alt besonderen Modfrfttöreofeaiben gestapelt» derä?t₉ &&U Sie Moderatoreoheiawisohen den Xernstoff^drpe?^ mgiSQT&n&t sind. Imdes ItU lronenf lues ·· causes. In others, the body of the substance must be kept sufficiently small that a moderator can be trained as a dealer for the rabbit or as part of the reactor, in which the sera is set off, can be trained. Orp®? alternately stacked in a Beaktorselle or a llnea ^ sMlae old special Modfrfttöreofeaiben »derä? t ₉ && U They are Moderatoreoheiawisohen den Xernstoff ^ drpe? ^ mgiSQT & n & t . in the

Fall werden nach d&r B«3traiilung Sie laderatoren die £9rp@? &\im nunffiens¹ raSioe^tl^^n isotopen aus «iea Reaktor entfernt und su eintr Eimi*lt aus vi®l@n Kernetoff» Kü^pern vereinigt, dis dann j-MlQ&k'zL·"?® lärmequell^n g»~ wüneonterCase will after d & r B «3traiilung you chargers the £ 9rp @? & \ im nunffiens ¹ raSioe ^ tl ^^ n isotopes removed from «iea reactor and subsequently combined from vi®l @ n Kernetoff» bodies, dis then j-MlQ &k'zL · "? ® noise source ^ ng »~ Wüneonter

Je n&@h dem ?®n?@ndungs£w@ek das 'beatraiilteii Brennelements ergeben aiafe die T«rsühigd©n3tri.ii Schwierigkeiten,, wtim dl@ Bestrahlung so dur^ngefliiirt wirSy ivi@ ob «κ-, beschrit > Wird beispielsweise aiii« beträehtliolie ?ersBincl©rting leutronenfl^ssee im He&ktor sugalass®^» so maB di*e durch überatäSig lange Bestrahlung«stitesi au@gegliQh@n werden, was die Herstellungekossten b®t?ä@Mlicii erMilite Soll The n & @ h the? ®n? @ Ndungs £ w @ ek the 'beatraiilteii fuel assembly result in aiafe the difficult difficulties, wtim dl @ irradiation so dur ^ ngefliiirt wirSy ivi @ ob «κ-, described If, for example, there is a "concern for the neutron rivers in the He & ctor sugalass® ^" so that by long irradiation over a long period of time, it becomes clear what the production costs should be? Ä @ Mlicii erMilite

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der NeutronenfluS nioht Teralndert werden, so aiiasen die BestrahlungsTorgänge i* Reaktor aehraale sit kleinen Kernst offaengen wiederholt werden* ua schließlich dann die ge- *Unecht« Gesaataenge an bestrahltes Brennstoff eu erhalten. In rielen Fällen 1st es auch erforderlich* die Brenneleaente kleiner eu halten als eigentlich erwünscht, ue in die EinsatshUlsen auch noch einen Moderator einbringen eu können. In anderen Fällen aliasen eine Vielsahl τοη radioaktiven Körpern durch eine Vlelsahl τοη Moderatorscheiben getrennt werden, was wiederua eine erhöhte Zahl τοη Handhabungen der sich ergebenden radioaktiTen Brenneleaente alt sich bringt, da Ja die einseinen radioaktiTen Srennelaaente su einer einsigen radioaktiTen Quelle gewünschter Größe Tereinigt werden Bussen· Die Handhabung Tergleichs«eis· großer Brennelcaente nach der Bestrahlung bereitet soalt grole Schwierigkeiten.the neutron flux cannot be changed, so they say Irradiation gates i * reactor aehraale sit small core pieces are repeated * among other things then finally the * Incorrect “sowing tightness of irradiated fuel” received. In many cases it is also necessary * to keep the focal element smaller than is actually desired Insert sleeves can also bring in a moderator. In other cases, a large number of radioactive bodies are separated by a large number of moderator disks, which in turn increases the number of manipulations of the resulting radioactive fuel elements brings itself, because yes the single radioactive Srennelaaente A single radioactive source of the desired size is used to clean buses · The handling of the same «ice · larger Brennelcaente after the irradiation soalt prepares large Trouble.

Aufgabe der Erfindung iet es, diese leohteil« su überwinden. SeaäS der Erfindung wird dies« Aufgabe durch ein radioaktiv·* Brenneleaant gelöst, das einen leutronesaoderator in eich enthält. Vorsugsweise wird der Moderator in ?ora eines Fulrer« oder in For« τοη Partikeln TerwendetThe object of the invention is to provide this leohteil «see below overcome. SeaäS's invention will accomplish this «task a radioactive · * focal element dissolved, which contains a leutron moderator in calibration. As a precaution, the moderator becomes in? ora of a Fulrer "or in For" τοη particles

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und in ein pulverförmigee oder körniges Material eingebracht, dae lu eines Strahler aktiviert werden kann, wobei der Moderator gleiohaäßig eingemischt wird, bevor die Bestrahlung und dae.it die Umwandlung su einem radioaktiven Element erfolgt. Dae einstückig· radioaktive Brennelement mit dem in ihm enthaltenen Moderator kann in kalter Form gehandhabt werden, d.h. in nioht-atrahlender Form, wobei dann die Bestrahlung in einem Neutronenreaktor später erfolgt, und zwar unmittelbar vor dem Gebrauch des Brennelementes. Da sioh der Moderator In dem Brennelement befindet, kann darUberhinaue -das gesamte Element nach seiner Verwendung aus einer Theraoeäule oder dergl. wieder entnommen und nochmals bestrahlt werden. Somit ist eine wiederholte Verwendung des Brennelementes möglich mit nur geringster Handhabung, da nur ein einsiger Körper vom Reaktor su der Anwendungeeinrichtung, und gegebenenfalls wieder «urüok, transportiert werden muß.and incorporated into a powdery or granular material, Since a radiator can be activated, the moderator is mixed in before the irradiation and dae.it the conversion takes place in a radioactive element. The one-piece radioactive fuel element with the in The moderator it contains can be handled in cold form, i.e. in non-radiative form, with the irradiation in a neutron reactor then taking place later, namely immediately before the fuel assembly is used. Since the moderator is in the fuel element, the entire element can also be removed from a Therao column or the like after use and irradiated again will. Repeated use of the fuel assembly is thus possible with very little handling, since only one single body from the reactor to the application device, and if necessary again «urüok, must be transported.

lach einer Abwandlungsform der Erfindung ist der Moderator als Schicht über dem radioaktiven Material, ohne mit diesem vermischt su sein, des Brennelementes angeordnet, wobei dann vorzugsweise die Anordnung in einem Gehäuse oder in einem Bohr eingeschlossen 1st, um ein einetückiges Bauteil,Lach a modification of the invention is the moderator as a layer over the radioactive material, without this mixed su be arranged of the fuel assembly, then preferably the arrangement in a housing or is enclosed in a drill hole to create a one-piece component,

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bestehend au· Moderator und radioaktivem Brennelement» zu erhalten·consisting of · moderator and radioactive fuel element »too obtain·

Die Erfindung wird nun anhand der Zeiohnung näher beschrieben· Auf der Zeiohnung zeigernThe invention will now be explained in more detail with reference to the drawing described · Point at the drawing

Fig, 1 eine Draufsioht auf eine bevorzugte Aueführungaform der Erfindung,1 is a plan view of a preferred embodiment of the invention,

Fig. 2 da» Brennelement von Fig. 1 in perspektivischer Darstellung mit einem Liingeeohnitt naoh der Linie 2-2 von FIg· 1,FIG. 2 shows the fuel element of FIG. 1 in a perspective illustration with a line unit near line 2-2 of Fig.1,

Fig« 3 eine Draufsioht auf eine Abwandlungeform der Erfindung,Fig. 3 is a plan view of a modification the invention,

Fig. 4 eine perspektivische Ansioht des Brennelementes von Fig. 3 mit einem Schnitt naoh der Linie 4-4 von Fig. 3»Fig. 4 is a perspective view of the fuel assembly of Fig. 3 with a section near the line 4-4 of Fig. 3 »

Fig. 5 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführung sform der Erfindung, undFig. 5 is a plan view of a further embodiment of the invention, and

Fig. 6 eine perspektivische Ansioht des Brennelementes von Fig. 5 mit einem Schnitt naoh der Linie 6-6 von Fig. 5.Fig. 6 is a perspective view of the fuel assembly of Fig. 5 with a section near the Line 6-6 of Figure 5.

Eine bevorzugte Ausführungsform eines radioaktiven Brennelementes mit darin enthaltenem Neutronenmoderator ist in den Fig. 1 und 2 dargestellt und im Ganzen mit dem Bezugs zeiohen 10 bezeichnet. Die Einheit 10 besteht au· radioaktivem Material 11, vorzugsweise in Pulverform, in welchesA preferred embodiment of a radioactive Fuel assembly with the neutron moderator contained therein is shown in FIGS. 1 and 2 and denoted as a whole with the reference 10. The unit 10 consists of radioactive material 11, preferably in powder form, in which

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gleichmäßig ein ebenfall· pulverförmiger Moderator 12 eingemischt let. Das pulverförmlge radioaktive Material und der pulTtrförmige Moderator sind in einer HUlee bzw. einem Gehäuse 13 eingeschlossenι wie dies an sioh bekannt ist.Let a moderator 12 in powder form mixed in evenly. The powdered radioactive material and the PulTtr-shaped moderators are enclosed in a shell or a housing 13, as is known from sioh.

Das radioaktive Material 11 1st vorzugsweise alt dem Moderator als Pulver vermischt, es kann jedoch auoh körniges Material verwendet werden« Das Einmischen des Moderators in das radioaktive Material erfolgt vorzugsweise vor der Neutronenaktivierung _f mit welcher der tatsächlich radioaktive Zustand hervorgerufen wird. Als radioaktives Material kann jedes Material verwendet werden, das duroh neutronen aktivierbar ist und dadurch zu einem Brenneleaent alt einer Leistungsabgabe von zumindest O₁5 W/o·⁵ wird. Zu diesen Materialien gehören» was jedoch keine Einschränkung daratellen4oll, das Kobalt und das Thulium in metallischer Form oder in Form von Verbindungen wie Oxyden davon» und zwar sowohl allein als auch in Gemischen.beider Materialien. Besonders gut eignen sioh für die Erfindung Thulium, Thuliumoxyd und Kobalt» da bei ihrer Verwendung in Form einstUokiger Körper als Brennelemente ihre Zerfallprodukte eine Reaktivierung des Brennelementes ermöglichen, und zwar duroh erneute Bestrah-The radioactive material 11 preferably 1st old mixed to a moderator as a powder, but it may AUOH granular material may be used "The mixing of the moderator in the radioactive material is preferably carried out prior to the neutron activation _f with which the actual radioactive state is caused. As radioactive material any material may be used which is duroh neutron activated old and thus a power output of at least ₁ O 5 W / o · ⁵ becomes a Brenneleaent. These materials include "but this is not a limitation, cobalt and thulium in metallic form or in the form of compounds such as oxides thereof," both alone and in mixtures of the two materials. Thulium, thulium oxide and cobalt are particularly well suited for the invention, because when they are used in the form of single-core bodies as fuel elements, their decay products enable the fuel element to be reactivated, namely by renewed irradiation.

^;^ λ .;1 09809/0576^; ^ λ.; 1 09809/0576

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

lung in einen Neutronenreaktor, womit dann wiederum tin rudioaktiree Brennelement entsteht.treatment into a neutron reactor, which in turn brings tin rudioaktiree fuel element is created.

Thulium wird vorsugsweise in Fora τοη Thulium 169 Terwendet, und «war als Thuliumoxyd, da· eich für die Verwendung in kalten Einkapselungen als am praktischsten und technisch aa einfachsten behandelbar erwiesen hat· Dies kommt teilweise daher« da Thulium 169 das eintige stabile Iuotop τοη Thulium (Häufigkeit 100<) let und einen Wirkungsquerschnitt für thermische leutronen von etwa 118 barn besitzt _t womit eine ausreichende Aktlrlerung au Thulium 170 mbglieh let biw., mit Neutronenflüssen im Bereich von 2 bis 5 χ 10 * n/om /see, geeignete und wUnschenswertt Mengen von Thulium 171 im Thuliumoxyd erseugt werden können. Thulium 169 in Fora τοη Thuliumoxyd-Partikeln kann In handelsüblicher Weise hergestellt werden und 1st deshalb dem reinen Thuliummetall Torsusiehen, da Thuliuaaetall schwieriger lu handhaben 1st und dasu neigt, mit anderen Materialien des Brennelementes su reagieren, etwa den Materialien des Gehäuses. In manchen Fällen kann auch ein Gemisch aue Thulium und Thuliumoxyd als rc-adloaktiTes Material verwendet werden.Thulium is preferably used in Fora τοη Thulium 169, and “was used as thulium oxide, since it has proven to be the most practical and technically easiest to treat for use in cold encapsulation (frequency 100 ') let and a cross section for thermal leutronen of about 118 barn has _t thus a sufficient Aktlrlerung au thulium 170 mbglieh let biw., χ with neutron fluxes in the range of 2 to 5 10 * n / om / lake, suitable and wUnschenswertt Amounts of thulium 171 can be found in thulium oxide. Thulium 169 in Fora τοη thulium oxide particles can be produced in a commercially available manner and is therefore pulled from the pure thulium metal, since thulium metal is more difficult to handle and tends to react with other materials of the fuel assembly, such as the materials of the housing. In some cases a mixture of thulium and thulium oxide can also be used as the rc-adloactive material.

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Ale Moderator wird vor&uguweiue Kohlenstoff verwendet. Der Moderator soll vorzugsweise in Pulverform oder in lartikelform vorliegen mit einer Partikelgröße im Bereich zwischen 5 und 1000 ^i. Das radioaktive Material aoll vorzugsweise in der gleionen Form vorliegen. Ee ist jedoch auch möglich, eine bestimmte Größenverteilung der Teilchen vorzusehen, auch können die Partikel größer oder kleiner sein als oben als bevorzugt angegeben ist.Ale moderator is used before & uguweiue carbon. The moderator should preferably be in powder form or in Particle form with a particle size in the range between 5 and 1000 ^ i. The radioactive material should preferably be in the smooth form. However, Ee is also possible to provide a certain size distribution of the particles, the particles can also be larger or smaller as indicated above as preferred.

Der Moderator kann aus irgendeinem bekannten Bremsmaterial für Neutronen bestehen, das wahrend der Bestrahlung im Reaktor den Reaktor-Neutronenfluß im Bereich des zu bestrahlenden Kernstoffs vermindert« Üblicherweise besitzt der Moderator einen geringen Neutronen-Absorptionsquerschnitt unter 0,2 barn und einen großen Querschnitt für inelastische Keutronenstreuung und ist außerdem stabil bei den Betriebstemperaturen des Brennelementes, die üblicherweise zwischen 1G0 und 2000⁰C liegen. Besonders gut eignet sich Kohlenstoff in der Form von Graphit, es sind jedoch auch andere Moderator-water iali en verwendbar, etwa Beryllium oder schweres Wasser.The moderator can consist of any known braking material for neutrons which, during irradiation in the reactor, reduces the reactor neutron flux in the area of the core material to be irradiated and is also stable at the operating temperatures of the fuel assembly, which are usually between 1G0 and 2000 ⁰ C. Carbon in the form of graphite is particularly suitable, but other moderator waters can also be used, such as beryllium or heavy water.

BADORiGINALBADORiGINAL

Der Moderator und das radioaktive Material können auf einfache Weise miteinander vermischt und in das Gehäuse 13 eingepreßt werden. Es ist jedoch auch möglich, aus dem Gemisch aus Moderator und radioaktivem Material eine keramische Platte zu bilden· Um eine maximale Leistungsdichte zu erlangen, ist es wünschenswert, das Thuliumoxyd bzw. das jeweils verwendete radioaktive Material so stark wie möglioh zu verdichten, unter Beachtung des eingemischten Moderatormaterials, möglichst bis zur theoretisch maximalen Dichte. Das radioaktive Material kann durch übliche Verfahren zu einer keramischen Platte geformt werden. Beispielsweise können Thuliumoxyd-Kohlenstoff-Platten daduroh hergestellt werden, daß das Gemisch unter Verwendung üblicher Methoden stark verdichtet wird. Die verpreßte Platte kann dann in einem Vakuum oder in einer Inerten Atmoiphäre bei Temperaturen zwischen 1650 und 2300⁰C gesintert werden, um so eine Verainterung und eine hohe Diohte zu erreichen·The moderator and the radioactive material can be mixed with one another in a simple manner and pressed into the housing 13. However, it is also possible to form a ceramic plate from the mixture of moderator and radioactive material.In order to achieve maximum power density, it is desirable to compress the thulium oxide or the radioactive material used as much as possible, taking into account the mixed in moderator material, if possible up to the theoretical maximum density. The radioactive material can be formed into a ceramic plate by conventional methods. For example, thulium oxide-carbon panels can be made by densifying the mixture using conventional methods. The pressed plate can then be sintered in a vacuum or in an inert atmosphere at temperatures between 1650 and 2300 ⁰ C, in order to achieve a hardening and high density.

Zusätzlich kann das Gemisoh aus radioaktivem Material und Moderatormaterial in verschiedene Formen stranggepresst werden, und zwar unter Verwendung bekannter Strangpreß-Teohnlken und vorzugsweise bei Temperaturen »wischen 860 und 1100⁰C unter Anwendung hoher Drückt, etwa 420 kg/om . SoIn addition, the Gemisoh may consist of radioactive material and moderator material into various shapes to be extruded, and that known extrusion Teohnlken using and preferably at temperatures "wipe 860 and 1100 ⁰ C using high presses, about 420 kg / om. So

109809/0576 8AD ₀*e_(fMi.109809/0576 8AD ₀ * e _(fMi .

kann beispielsweise eine Strangpresse mit einem Preßdruok . von 100 bis 1400 t sum Vorpressen eines Barrene mit einem Durchmesser τοη etwa 7,6 oa in die gewUnsohte Gestalt herangesogen werden. Die besondere Gestalt der Elemente kann kubisch, scheibenförmig, hexagonal, flach, volliylindrisoh (gerader Zylinder) und dergl. sein, je nach der Gestalt des fUr das Brennelement bestimmten Behälters der jeweils zu speisenden Vorrichtung.can, for example, an extruder with a Preßdruok. from 100 to 1400 t sum pre-pressing a bar with a Diameter τοη about 7.6 oa can be sucked into the usual shape. The special shape of the elements can cubic, disc-shaped, hexagonal, flat, fully cylindrical (straight cylinder) and the like, depending on the shape of the for the fuel element specific container of the respective device to be fed.

Wenn das radioaktive Material und der Moderator in Pulverform verwendet werden, wie in Flg. 1 dargestellt ist, so wird das Pulver vorzugsweise in einem Gehäuse 13 eingeschlossen. Das Gehäuse 13 hat die Fora eines Zylinders und ist duroh einen Dtokel 14 abgedeckt, der die obere Gehäuseöffnung mechanisch verschließt und das Pulver somit innerhalb des Gehäuses abdichtet* Selbstverständlich kann dann, wenn duroh Sintern eine keraaisohe Platte hergestellt wird, das Gehäuse weggelassen werden.When the radioactive material and the moderator are used in powder form, as in Flg. 1 is shown, so the powder is preferably enclosed in a housing 13. The housing 13 has the shape of a cylinder and is covered by a cover 14, which mechanically closes the upper housing opening and thus seals the powder inside the housing. if a ceramic-like plate is produced by sintering, the housing can be omitted.

Das Gehäuse besteht vorzugsweise aus einem Material, das nicht zu einer wesentlichen Neutronenaktivierung fähig 1st und soll deshalb einen sehr geringen Absorptionsquer-The housing is preferably made of a material that is not capable of substantial neutron activation 1st and should therefore have a very low absorption cross

SADSAD

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..chnitt für theriEiuche Neutronen sowie eine kurze Halbwertszeit aufv/eiaen. Vorzugsweise soll das Gehäusematerial einen '„,uer schnitt für thermische Neutronen von unter C,2 barn und eine Halbwertase it von unter 3 Tagen besitzen, Has Material de» GehauBeu und daujenige des Moderators soll nicht mit dem radioaktiven Material reagieren kennen. V'erdeu Hatten oder andere gesinterte Körper verwendet, uo aoli daa Gehuuuematerial ein abdichtendes Gehäuse bilden, in welches der Brennstoff eingeschlossen ist. Vorzugsweise wird als Material fUr das Gehäuse Molybdän verwendet, jedoch sind auch andere Materialien verwendbar, etwa Zirkonium, wolfram odei Tuntal. Vorzugsweise sind das Material deu GehLuues und das Material des Moderators ütabil und reagieren zumindest nicht bei Temperaturen unter 200O⁰C miteinander oder Dit dem radioaktiven Material...cuts for thermal neutrons and has a short half-life. The housing material should preferably have a section for thermal neutrons of less than C.2 barn and a half-life value of less than 3 days. The material of the housing and the moderator should not react with the radioactive material. V'erdeu Hatten or other sintered bodies have been used, including the case material forming a sealing housing in which the fuel is enclosed. Molybdenum is preferably used as the material for the housing, but other materials can also be used, such as zirconium, tungsten or Tuntal. Preferably, the material of the human body and the material of the moderator are unstable and at least do not react with one another or with the radioactive material ^{at temperatures below 200O 0 C.}

Weder das Gehäuse noch der Moderator sollen die Handhabung des Brennelementes nach der Bestrahlung stärker einschränken als dies durch den eigentlichen radioaktiven Brennstoff erfolgt. Kenn möglich, sollen daa Gehäuse und/ oder der Moderator eine Abaohiraungswirkung ausüben, derart, dann die Handhabung nach der Bestrahlung erleichtert.Neither the case nor the moderator are supposed to handle it of the fuel assembly after irradiation more restrictive than the actual radioactive Fuel takes place. If possible, the housing and / or the moderator should exert an anti-obstruction effect in such a way that then ease of use after irradiation.

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In manchen Fällen kann es auch zweckmäßig sein, das Lrennelement mit einer zusätzlichen Abschirmung zu versehen.In some cases it can also be useful to provide the separating element with additional shielding.

Lie brennelernente 10 von iig. 1 können in üblichen Reaktoren mittels Neutronen aktiviert werden. Wenn ein Brennelement 10 beispielsweise 60 Gew.# pulverförmiger Tnuliumoxyd 169 und 40 Gew.^ Graphit enthält, wobei die beiden Pulver gleichmäßig miteinander vermischt und in ein Gehäuse 15 aus Molybdän einer Wandstärke von O₁05 cm, einesLie Brennelernente 10 from iig. 1 can be activated in conventional reactors by means of neutrons. When includes a fuel element 10, for example 60 # wt. Pulverulent Tnuliumoxyd 169 and 40 wt. ^ Graphite, wherein the two powders uniformly mixed together and placed in a housing 15 made of molybdenum a wall thickness of 05 O ₁ cm, a

Durchmessers von 1,6 cm und einer Länge von 5 om eingesetzt.Diameter of 1.6 cm and a length of 5 om.

1*5 2 worden ist, so kann ein fleutronenfluß von 1x10 n/cm /aeo1 * 5 2, a fleutron flux of 1x10 n / cm / aeo in einem Kernreaktor die Aktivierung des Brennelementes bewirken. Die Bestrahlung erfolgt etwa 30 bis 100 lage lang, womit dann das sich ergebende Brennelement eine Leistungsabgabe von 1 odAr mehreren thermischen Watt/cm aufweist. Das strahlende Isotop ist dabei Thulium 170.cause the activation of the fuel assembly in a nuclear reactor. The irradiation takes place for about 30 to 100 layers, with which the resulting fuel assembly then has a power output of 1 or several thermal watts / cm. The radiating isotope is thulium 170.

Vorzugsweise enthält das Gemisch aus radioaktivem Material und iloderatormaterial 1 Vol.Teil radioaktives Material je 1 Vol.Teil Moderatormaterial· Der Volumenanteil des koderators kann jedoch erhöht oder gesenkt werden auf mehrer· Vol.Teile je Vol.Teil radioaktives Material, je nachThe mixture of radioactive material and moderator material preferably contains 1 part by volume of radioactive material per 1 part by volume of moderator material However, the koderators can be increased or decreased to several parts by volume of radioactive material per part by volume, depending on

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dem besonderen Anwendungszweok, der Leistungeerfordernis und dem für die Bestrahlung herangezogenen Reaktor. Wenn als radioaktives Material Thuiiumoxyd 169 verwendet wird, so ist es besonders zweckmäßig, ein Qemisoh herzustellen, das 60 bis 30 Gew.^ Thuliumoxyd 169 und 40 bis 70 dew.?» Kohlenstoff enthält.the special application, the power requirement and the reactor used for the irradiation. if Thuiiumoxide 169 is used as the radioactive material, it is particularly useful to make a Qemisoh, the 60 to 30% by weight of thulium oxide 169 and 40 to 70 dew.? " Contains carbon.

Die Fig. 2 und 3 zeigen ein radioaktives Brennelement 20, bestehend aus einen zusammen verpreßten streifen, der in seinem Inneren radioaktives Material 21, vermischt mit Moderatormaterial 22, aufweist und eine darüberliegende und umhüllende Schicht aus Crehäusematerial 23» wie bereite vorher erläutert. Absohluödeokel 24 und 25 können auf die Enden des Streifens nach dessen Verpressung aufgeschweißt werden, vorzugsweise jedoch werden sie bereits bein Preßvorgang mitgebildet· Vorzugsweise hat bei dieser Ausführungsform der Misohkörper aus radioaktivem Material und Moderatormaterial eine Dioke unter 0,3 on, um in dem Reaktor eine Unterdrückung des Neutronenflueses zu vermeiden.2 and 3 show a radioactive fuel assembly 20, consisting of a strip pressed together, which has radioactive material 21 mixed with moderator material 22 in its interior and an overlying and enveloping layer of housing material 23 as already explained above. Absohluödeokel 24 and 25 can the ends of the strip are welded on after it has been pressed, but they are preferably already legged Pressing process also formed · In this embodiment, the Misoh body made of radioactive material and Moderator material a dioke below 0.3 on in order to avoid suppression of the neutron flux in the reactor.

Sind dickere Brennelemente erforderlich, so können mehrschichtige Elemente duroh Strangpressen oder dergl. her-If thicker fuel elements are required, multilayer elements can be produced by extrusion or the like.

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gestellt werdenι wie aie in den Fig. 5 und 6 dargestellt sind, wo"bei diese Elemente abwechselnd Schichten aus reinem radioaktivem Material 31 und Schichten aus Moderatormaterial 32 aufweisen. Das Gehäuse 33 kann durch Abdeckungen 34 und 35 verschlossen werden, wobei jedoch wiederum vorzugsweise die Abdeckungen beim Strangpre-lverfahren mitgebildet fc werden.are set as aie in FIGS. 5 and 6 shown are where "at these elements alternate layers of pure have radioactive material 31 and layers of moderator material 32. The housing 33 can be covered by covers 34 and 35 are closed, but in turn the covers are preferably also formed in the extrusion process be fc.

Beispielsweise können radioaktive Brennelemente mit eingeschlossenem Moderator nach der Erfindung in der Weise durch Strangpressen hergestellt werden, daß eine Strangpresse mit einen Preßdruck von 300 t dazu herangezogen wird, die Elemente von Fig. 3 und 4 herzustellen. Aus Gründen der erforderlichen Steifheit wird ein Extrueionekragen mit einer Wandstärke von 1,9 oa verwendet, mit einer konischen Abachrä· ι gung an seines End· von etwa 45°. Außerdem wird ein geeignetes Sohaieraittel eingesetzt. Bei einer Temperatur von 11CO⁰C wird dann Tiei voller Ausstoßgeschwindigkeit ein 0,05 ca dickes Molybdängehäuse ausgepreßt, das einen Kern aus einem Gemisch von 60 Gew.fS pulverförmisem Thuliumoxyd 169 und 40 Gew.£ Graphit aufweist, womit sich ein Streifen 20 von 0,15 cm Dicke, 2,5 cm Breite und 15 om Lunge ergibt.For example, radioactive fuel elements with an enclosed moderator according to the invention can be produced by extrusion in such a way that an extruder with a compression pressure of 300 tons is used to produce the elements of FIGS. For reasons of the required rigidity, an extrusion collar with a wall thickness of 1.9 or above is used, with a conical bevel at its end of approximately 45 °. In addition, a suitable soapy agent is used. At a temperature of 11CO ⁰ C, a molybdenum casing 0.05 ca thick is then pressed out at full ejection speed, which has a core made of a mixture of 60 wt , 15 cm thick, 2.5 cm wide and 15 om lungs.

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/.buchnitte de3 iHirol rtrmi^.resaei: hergestellten ftredfene 1. iiinii, ULWi rnit A luU-c Mappen aua GehäuBematerial, also aue VolybJKn, verjcnloeeen werden und dienen dann als einstükkit.e radioaktive I3rerme Ionen te. llach der Neutronenaktivieruny k'.iiii en d:ei;e ' lenente ala ilnnr^iequelle für ΤΙ'εππο-b:.ulcn ».··r.onen i.nu ejütiT duim vieder reaktiviert worden,
. obcl es lediglich t: formel licl· iet, ein elnu-tnokige.fi TlIe- ΓάατΛ zu handhaben ui»d die Handhabung bequem und einfach iet./.buchnitte de3 iHirol rtrmi ^ .resaei: manufactured ftredfene 1. iiinii, ULWi with A luU-c folders made of housing material, i.e. outside volybJKn, can be closed and then serve as Einükkit.e radioactive I3rerme ion te. llach der Neutronenaktivieruny k'.iiii en d: ei; e 'lenente ala ilnnr ^ iequelle for ΤΙ'εππο-b: .ulcn ». ·· r.onen i.nu ejütiT duim been reactivated,
. Obcl it just t: formula licl · iet, an elnu-tnokige.fi TlIe- ΓάατΛ to handle ui »d the handling is comfortable and easy.

BADBATH

Claims

1 £ 39428 Λ I υ Ii ϊ A Ii 3 I ik. G II

1. Radioaktives Brennelement, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Neutronenrsoderator beinhaltet.1. Radioactive fuel element, characterized in that it includes a neutron moderator.

2. Radioaktives Brennelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es aue radioaktivem Material (11) besteht, in welchem durchgehend ein Moderator (12) verteilt ist.2. Radioactive fuel assembly according to claim 1, characterized characterized in that it consists of aue radioactive material (11) in which a moderator (12) distributes throughout is.

3. Radioaktives Brennelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der !Moderator (12) Kohlenstoff ist.3. Radioactive fuel assembly according to claim 2, characterized in that the moderator (12) is carbon.

4. Radioaktives Brennelement nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das radioaktive Material (11) aus Thulium, Kobalt oder Oxyden von Thulium und Kobalt besteht.4. Radioactive fuel assembly according to claim 2 or 3, characterized in that the radioactive material (11) consists of thulium, cobalt or oxides of thulium and cobalt.

5. Radioaktives Brennelement nach einem der Anepriiche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Moderatormaterial5. Radioactive fuel element according to one of the standards 2 to 4, characterized in that the moderator material

(12) und das radioaktive Material (11) von einem Gehäuse(12) and the radioactive material (11) from a housing

(13) umgeben sind.(13) are surrounded.

6. Radioactive fuel assembly according to claim 1, ^, ekennaeiohnet by at least one layer (31) made of radioactive material which is adjacent to at least one layer (32) Eating moderator material arranged.

7. Radioactive fuel element according to /.nejiruch 6, characterized by a surrounding case (33)

8. Radioactive fuel assembly according to claim 6, characterized characterized in that it is a one-piece laminated body is extruded.

9 * radioactive fuel assembly according to claim 1, characterized characterized in that it is formed from a mixture of radioactive material and moderator material in the form of a coherent mat.

10. Radioactive fuel assembly according to claim 9, characterized characterized in that the radioactive material and the moderator material are surrounded by a housing, the one has a low absorption cross-section for thermal neutrons and a short half-life

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11· Verfahren zur herstellung eineυ radioaktiven üromielementee, dadurch fcokennaeicnnet, daü ein Geiuiaoh uuu radioaktivem Material und iloderaxormuterial wird.11 · Process for the production of radioactive office elements, thereby fcokennaeicnnet, that a Geiuiaoh uuu radioactive material and iloderaxormuterial will.

12· Verfahren nach iUiapruoh 11, dadurch12 · Procedure according to iUiapruoh 11, thereby

daß aaa Gömieoh zusammen mit einem lufi&ubenden GeLäuae verthat aaa Gömieoh ver preiit wird·preiit becomes

13· Verfahren naoh Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daö der Preüvozgang bei einer Temperatur zwischen 900 und 1300⁰C durchgeführt wird.13 · The method NaOH to claim 11, characterized in that the Preüvozgang daö at a temperature of 900-1300 ⁰ C is performed.

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