DE1758972A1 - Gussform zur Herstellung von Reaktorbrennelementen - Google Patents

Gussform zur Herstellung von Reaktorbrennelementen

Info

Publication number
DE1758972A1
DE1758972A1 DE19681758972 DE1758972A DE1758972A1 DE 1758972 A1 DE1758972 A1 DE 1758972A1 DE 19681758972 DE19681758972 DE 19681758972 DE 1758972 A DE1758972 A DE 1758972A DE 1758972 A1 DE1758972 A1 DE 1758972A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
casting
core shell
core
mold
production
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19681758972
Other languages
English (en)
Inventor
Katz Norman Howard
Beam Roger Noel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
US Atomic Energy Commission (AEC)
Original Assignee
US Atomic Energy Commission (AEC)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by US Atomic Energy Commission (AEC) filed Critical US Atomic Energy Commission (AEC)
Publication of DE1758972A1 publication Critical patent/DE1758972A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C21/00—Apparatus or processes specially adapted to the manufacture of reactors or parts thereof
    • G21C21/02—Manufacture of fuel elements or breeder elements contained in non-active casings
    • G21C21/16—Manufacture of fuel elements or breeder elements contained in non-active casings by casting or dipping techniques
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/06—Permanent moulds for shaped castings
    • B22C9/061—Materials which make up the mould
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

Description

Gußform zur Herstellung von Reaktorbrennelementen
Die Erfindung betrifft eine Gußform zur Herstellung von ringförmigen Brennelementen für Kernreaktoren aus brüchigen Spaltstofien, wie z.B. Urankarbid und dergl.
Brennelemente für Kernreaktoren z.B. aus Urankarbid können u.a. auch gegossen werden. Der Guß von festen Brennstäben ist dabei unproblematisch. Schwierig ist dagegen infolge des hohen «ärmeausdehnungskoeifizienten und der Brüchigkeit verschiedener Spaltstoife, z.B. Urankarbid, der Gutf von ringförmigen Brennelementen. Werden solche Brennelemente unter Verwendung einer Form mit einem festen Graphitkern gegossen, so weisen die Gußstücke Eisse und Bruchstellen auf, die das Gußstück unverwendbar machen oder zumindest die weitere Bearbeitung sowie die Erzielung regelmäßiger Abmessungen stark einscnränken.
Aufgabe der Erfindung ist daher eine Gußform zur Herstellung von ringförmigen Brennelementen aus brüchigen Spaltstoffen wie z.B. Urankarbid, mit der bruch- und rissefreie Gußstücke regelmäßiger Abmessungen bei guter Wärmeableitung der Form erzielt werden.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in einem zylindrischen Gehäuse mitfcig ein als Wärmeabzug dienender Innenkern angeordnet und dieeeex von einer, die innere EOi-jnwand darstellenden
109810/0756
BAD
und mit der Innen!lache des zylindrischen Gehäuses den Gußraum bildenden, ringförmigen Kernschale umgeben ist, und der Kern oder die ringförmige' iiernschale oder beide derart nachgiebig ausgebildet ist bzw. sind, daß eine bruchfreie Schrumpfung des erstarrenden uußstücks gewährleistet ist. In den der weiteren ^läuterung dienenden Zeichnungen zeigen •die Figuren 1 - 3 Je ein Ausführunbübeispiel der Erfindung in aubeinandergezogener Ansicht, und die Figur 4 in perspektivischer Aufsicht die Verwendung der Erfindung als Mehrfachform.
Wach dem z.B. zur Herstellung von ringförmigen Brennelementen mit den Abmessungen 19 mji Durchmesser, 6,35 mui DicKe una ca, 7»62 cui Höhe geeigneten Ausführungsbeispiei eier Figur 1 ist ein zylindrisches Gehäuse 1 aua Graphit oder tvietali am einen ijaae mit einem exne kreisforüiige Ausnehmung $ aufweisenden Stöpsel 2 verschlossen una am entgegengesetzten Btode mit einer zur Auflage des ebenfalls mit einer kreisförmi^en Ausnehmung versehenen Stöpsels 4 dienenden Kante 9 versehen. Der obere und untere Stöpsel dient dabei jeweils als Stütz- und Zentrierplatte iür die ringförmige Kernschale aus Graphit 6 und den festen, als tväruieabzug dienenden Graphitkern 7» die beide in der dargestellten Weise in die Ausnehmungen 3 und 5 passen. Der obere Stöpsel 4 dient gleichzeitig als Verteiler für das in den Formraum gegossene, flüssige Schmelzgut. Er besteht aus einer Scheibe mit vier Armen oder Vorsprüngen 8, die auf der Auflagekante 9 des Gehäuses 1 abgestützt sind. Als Schmelzgut wird z.B. flüssiges Urankarbid in einer Argonatmosphäre bei einem Druck von 5Ö4 mm Quecksilbersäule bereitet und bei einer Temperatur von 2500° C gegossen. Das Schmelzgut wird dabei auf die Verteilerkappe 10 des oberen Stöpsele 4 gegossen und fließt, von diesem verteilt, über die zwischen den Armen 9 gebildeten Öffnungen in den in der Form gebildeten Ringraum 11, wobei der Abstand zwischen der Innenwand des Gehäuses 1 und der Außenwand der Kernschale 6 z.B. b,35 πω» beträgt. ·
- 3 -109810/0755
BAD ORiGf^L
Die dünnwandige, ländliche und honle urapnitschale b ist in Jedem Ausiühruiu,sbeis};iel der j^i-f indung mit einer derartigen inechanisonen Festigkeit ausgeluf_,t, uai» sie die zur ße^renzun^ der ilüsijifeeii Gußuiasse im Formrauin eriorderliche Festigkeit besitzt, jedocn bei Schrumpfung der erstarrenden masse nacngibt und schließlich zerbricht, wach aem Ausiünrumjsbeisfiel der iiigur 1 ist die üchaxe 0,2;?4- mm dick uua besitzt einen .Durchmesser von b,3!? mn..
Zwischen der Kernsonale b und aem festen Graphitkern besteht ein Abstand 12, der1 möglichst klein gehalten wira, da er mit i/Ult gexülit ist und die Wärmeabfuhr durch den Lern vermittels ddr über uie Gehäuseteile 1,2 und 4 eriolt-enaen «»ärmeableitunt-' möglichst wenib beeinträchtigen soll. Günstigerv/eise ist der übstenu Bleien dem Schrumpfun^sweb aes Gußstücks, iias aem ueist xel aer Fiu,ur 1 ähnliche Äusiührungsbcispiel der Fifeur 2 dient z..t>. zur herstellung, von Gußstücken mit einem Durchmesser von 5»Uö cm und einer DicKe von b,3^> min· Der Abstand 12 zwischen der ivernschale b und dem lesöen ivern 7 ist hier größer, z.j^. 1,l,7 JQin. InfoIte aer g,roioeren Abmessungen aller Bauiieilü ist Ausrichtung una zentrierung aes festen Kerns etwas anders und es wird eine starrere ,,armeableitunu. erforderlicn. Hierzu ist der fesre Kern 7 ^iit einer in die ufinung, 14 der Verteilerplatte 4 passtnden Kappe 15 verschen, durch die, zusätzlich zur \i arme ableitung über aen Verteiler, ..arme unmittelbar an die jiUiseniuit abgestrahlt wird.
Die Kante 1> der Grundplatte. 2 aient als abstützung der Kernschale b sowie zui1 Abstandhaltung derselben von aem aux aer Grundplatte selbst auiläagenaen ftsten Kern '/· Die Figur ^ zei^t ein weiteres Ausführuugsbeispiel, das s.ich insbesondere zur Herstellung brolier Gußstücke und für ^nwendungslälle eignet, in denen die erzeugte Wariue großer als die ableitbare Wärmemenge ist. Auen hier wira aurch das Genause 1, die nacngiebife Kernschale b und die Grundplatte 2 der iormraum gebildet. Im Gegensatz zu den vorhergehenden Beispielen iehlt hier jedoch ein Abstand zwischen der hier in Kontakt aneinander-
_ 4 _ 109810/0755
6AD
liegenden Kernschale b und dem festen Kern 7» wodurch eine bessere Wärmeableitung erreicht wird. (In der Zeichnung besteht lediglich der Deutlichkeit halber ein Abstand), uer Wärmeableitungskern 7 besteht aus drei oder mehr - in der ij'igur 4 z.B. vier - durch die LuItspalten 2Ü getrennten, aber durch die federnden Teile 27 zusammengehaltenen, keiiiörinigen begmenten 27· Durcn die federnden Abstandsringe aus Graphit 2ü werden die Seynent^radial nach außen gegen die Innenfläche der Kernschale b gedrückt, jedoch ist die Federkraft wiederum schwacn genug, um das Zusammendrücken der Segmente (zusammen mit der Kernschale b) unter Schließung der Luftspalten als Folge der Schrumpfung der erstarrenden Gußstücke zu gestalten. In der Zeichnung sind z.B. in am oberen und unteren jünde der Segmente 2V vorgesehenen Schlitzen angreifende G-Hinge gezeigt.
Die lederbeaufschlagten Kernsegiaentezentrieren sich selbsttätig in der Kernschale o, soaaß die zentrierenden Zapfen und Zapfenlöcher 13» 14 der iig. 2 entbehrlich sind. Die Öffnung 14 der oberen irlatte 2 wird durch den Stöpsel 24 verschlossen, beim Schrumpfen des im i'ormraum 11 erkaltenden Gußstücks werden die federnden Abstandsringe 2ü zusammengedrückt, bis die vier Segmente unter Schließung der Luftspalten 28 in der Foflimmitte zusammenstoßen. Dadurch wird einmal die bruch- oder rissefreie Schrumpfung des Gußstücks ermöglicht, gleichzeitig aber eine infolgt- des unmittelbaren Kontakts des festen Kerns mit der Kernschale und dem flüssigen Schmelagut verbesserte Wärmeableitung erreicht, mit dieser Gußform wurden z.L·. rissefreie Brennelemente aus Urankarbid mit einer Länge bis zu 15»24 cm, einem Durchmesser von 8,Öö cm una einer Wandstärke von b,35 mm gegossen.
Die j?igur 4 erläutert die Verwendung der beschriebenen ausführungsbeispiele als Mehrfachform. Hier entsteht infolge der gewöhnlich höheren (Temperatur des ilüssi^en Gußmatex'iüla das iroblem einer möglichen Beschädigung der Kernschale während des Gusses.
- 5 -1 0 9 8 1 0 / Π 7 5 5 , BAD ORIGINAL
In weiterer, günstiger Ausgestaltung der Erfindung «vird daner ein größerer, koniscner Graphitverteiler 16 zur .erzielung einer Laminarscromung des in die I'orm zu gieseenden Schmelzguts vorgesenen. Das Schmelzgut wird auf diesen Verteiler in Kicntung aes Hohrstützens 17 gegossen und kühlt den GuJis croiii gerade genung, um aie i'ovm. zu scnützen. iiS hat sich herausgestellt, daß ein ilacher verteiler zu stark kühlt, zum Ausbchuß des Gußstücks führt und daher ungeeignet ist.
Die iolgenaen Tabellen geben als Beispiel Auslegung und Abmessungen einer Keine erf inuungsgemäiser Gußformen.
i I
Abmessungen von Einkaminer - Graphitformen und unbearbeiteten zylindrischen Gußstücken (alle Angaben in cm χ 2,54·)
Formabmessun&en
Gußstückabüiesüungen Schrumpfung (AD)
kenngrößen: Außendurchuiesser (AD) = 0,751 Innendurchmesser (ID) » ü,25, Länge 3
Gehäuse
AD 1.000 ID 0,750
Kernschale
AD 0,270
fester Kern
AD 0,240
AD
ID
Krone 0,724 Boden 0,720
Krone O,2b7 Boden 0,266
kenngrößen AD 2,000, ID 1,5
AD
Lange 3.
Gehäuse
AD 2,375 ID 2,000
Kernschale .
AD 1,520 ID 1,500
fester Kern
AD 1,430
ID
Krone 1,937 Boden 1,935
Krone 1t49u Boden 1,488
AD
ID
AD
ID
Krone -0,026 Boden -0,030
Krone -0,003 Boden -0,004
Krone -0,063 Boden -0,065
Krone -0,030 Boden -O,o32
109810/0755
BAD
Fortsetzung der Tabelle I
Wenngroßen AI> 5,500, ID 3, länge 1,5
Form
Gehäuse
AD 4,ϋυυ ID 3,500
kernschale
AD 3,OuU ID 2,970
lester Kern AD 2,8^5
Gußstück
AD
Krone 3,395 Boden 3,390
ID
c hrumpl ung
Krone Boden
Krone 2,930 Boden 2,930
ID
Krone Boden
-0,105
-0,110
-0,070 -0,070
TABELLE II
Schrumpfungsdurchmesser von gegossenen, ringfjrmigen Gußstücken aus Urankarbid (Gegenüberstellung von Meßwerten und errechneten Werten)
Werte jeweils in cm χ 2,54
inenn&rbße des unbe
arbeiteten Zylinderstücks,
Außenaurchmesser		 O Sehrumplungsdurchmesser
durohschnittl. errechnete
Meßgröße Größe		 0, AD 0 ID
O AD ID 0, 022 0 ,007
0,75 O ,028 0,00* 0, ObO 0 ,045
2,000 ,0b4 0,031 104 ,089
3,500 ,107 0,070
Die für brüchige Kernbrennstoffe beschriebene Erfindung, ist in analogen, insbesondere auch weniger kritischen Gebieten der Gießereitechnik ebenfalls günstig verwendbar.
BAD ORIGIMAL
109810/0755

Claims (4)

Patentansprüche
1. Gußform zur Herstellung von ringförmigen Brennelementen für kernreaktoren aus brüchigem, spaltbaren Material wie Urankarbid u. dergl.,
dadurch gekennzeichnet, dai* in einem zylindrischen Gehäuse (1) mittig ein als Vvarmeabzug dienender Innenkei-n (7) angeordnet und dieser von einer, die innere Formwand darstellenden und mit der innenilache des zylindrischen Gehäuses den Gußraum bildenden, ringförmigen Kerxischale (b) umgeben ist, und der kern (7) oder die ringförmige Kernschale (6) oder beide derart nachgiebig ausgebildet ist bzw. sind, daß eine bruchfreie Schrumpfung des erstarrenden Gußstücks gewährleistet ist.
2. Gußf oi'ui gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der aus einem festen Stück bestehende item und die Kernschale durch einen dem Sehrumpiungsweg des Gußstücks entsprechenden Abstand voneinander getrennt angeordnet sind und die mechanische Festigkeit der Kernschale so ausgelegt ist, daß diese vom flüssigen Gußmaterial unDeeinflußt bleibt aber durch das schrumpfende Gußstück zerdrückt werden kann.
3. Gußiorm gemäb Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der jxern aus mehreren, im gleichen gegenseitigen Abstand angeordneten und im Ruhezustand durch federnde Elemente (20) gegen die Kernschale gedrückten Segmenten (27) besteht, wobei der Gesamtabstand aller Elemente dem Schrumpfungsweg des erstarrenden uußstücks entspricht.
4. Gußform nach irgend einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse am einenEnde geschlossen und am entgegengesetzten Ende einen konischen, eine Laminarströmuntdes in den Formraum fließenden Schmelzguts bewirkenden Verteiler (1b) aufweist.
10981(Un?55
DE19681758972 1967-09-12 1968-09-11 Gussform zur Herstellung von Reaktorbrennelementen Pending DE1758972A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US66763867A 1967-09-12 1967-09-12

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE1758972A1 true DE1758972A1 (de) 1971-03-04

Family

ID=24679006

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19681758972 Pending DE1758972A1 (de) 1967-09-12 1968-09-11 Gussform zur Herstellung von Reaktorbrennelementen

Country Status (8)

Country Link
US (1) US3506235A (de)
JP (1) JPS4928318B1 (de)
BE (1) BE720719A (de)
CH (1) CH497026A (de)
DE (1) DE1758972A1 (de)
ES (1) ES358100A1 (de)
FR (1) FR1579820A (de)
GB (1) GB1230187A (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2259845A1 (de) * 1972-12-07 1974-06-12 Laepple August Gmbh & Co Verfahren zum einarbeiten von duennen bohrungen, z.b. schmierloechern oder entlueftungsloechern in dickwandige gusstuecke und giessmodell, insbesondere vollformgiessmodell zu diesem verfahren

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3576050A (en) * 1968-09-23 1971-04-27 Atomic Energy Commission Apparatus for making pressed powder sleeves
US4101624A (en) * 1974-03-06 1978-07-18 Ppg Industries, Inc. Method of casting silicon
US4362686A (en) * 1980-12-22 1982-12-07 Corning Glass Works Collapsible core and method of using same
US4532974A (en) * 1981-07-03 1985-08-06 Rolls-Royce Limited Component casting
GB2455560B (en) * 2007-12-14 2009-12-16 Rolls Royce Plc Core for casting
US8333230B2 (en) * 2008-07-17 2012-12-18 Battelle Energy Alliance, Llc Casting methods
RU2566294C2 (ru) * 2010-01-13 2015-10-20 Эдвансд Риэктор Консептс Ллк Кольцевое металлическое ядерное топливо с защитной оболочкой
US10424415B2 (en) 2014-04-14 2019-09-24 Advanced Reactor Concepts LLC Ceramic nuclear fuel dispersed in a metallic alloy matrix
CN109332592A (zh) * 2018-12-10 2019-02-15 上海航天精密机械研究所 一种大型复杂圆台型钛合金铸造方法
CN111203521B (zh) * 2020-01-09 2020-12-25 上海大学 一种圆环状铸锭铸造设备及其铸造方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US773590A (en) * 1903-01-23 1904-11-01 Joseph J Rafter Means for forming sectional printers' rolls.
US1946451A (en) * 1931-04-22 1934-02-06 Ass Elect Ind Production of metal castings
US2405254A (en) * 1943-03-02 1946-08-06 Kellogg M W Co Mold core
US2583248A (en) * 1949-07-02 1952-01-22 Bajrovic Alexander Permanent core
US2779676A (en) * 1954-11-08 1957-01-29 Brownstein Benjamin Flexible bushing and mold stool for cast tubular ingots

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2259845A1 (de) * 1972-12-07 1974-06-12 Laepple August Gmbh & Co Verfahren zum einarbeiten von duennen bohrungen, z.b. schmierloechern oder entlueftungsloechern in dickwandige gusstuecke und giessmodell, insbesondere vollformgiessmodell zu diesem verfahren

Also Published As

Publication number Publication date
GB1230187A (de) 1971-04-28
ES358100A1 (es) 1972-05-16
FR1579820A (de) 1969-08-29
US3506235A (en) 1970-04-14
CH497026A (de) 1970-09-30
JPS4928318B1 (de) 1974-07-25
BE720719A (de) 1969-02-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE1758972A1 (de) Gussform zur Herstellung von Reaktorbrennelementen
DE2356977A1 (de) Verfahren zum herstellen von bauelementen, insbesondere von optischen linsen, aus glas, sowie vorrichtung zum durchfuehren des verfahrens
DE1938642U (de) Pressform zur herstellung optischer elemente.
EP3725262A1 (de) Dentales ausbettverfahren sowie muffel
DE2552328A1 (de) Gebrannte keramische flasche und verfahren zu ihrer herstellung
DE3033324A1 (de) Verfahren zum sintern eines rohrfoermigen keramikteils
DE4102059C2 (de) Preßform zur Verwendung bei der Herstellung von Linsen
DE2757472A1 (de) Verfahren zur herstellung eines schlickergussgegenstandes
DE3520450A1 (de) Strahlenschutzbehaelter zum transport und zur lagerung radioaktiver materialien und verfahren zu seiner herstellung
EP1426019B1 (de) Muffelsystem für Dentalofen
DE1296301B (de) Verfahren zur Herstellung von Zahnersatz und Teilen fuer die prothetische Zahnbehandlung
GB834051A (en) Improvements in melt spinning
DE539734C (de) Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen in der Zahntechnik gebraeuchlicher Abguesse und Gussformen
EP2450004B1 (de) Pressmuffel
DE3311865C1 (de) Verfahren zur pulvermetallurgischen Herstellung einer Warmarbeits-Werkzeugform
DE1902705A1 (de) Presswerkzeugsatz
AT410910B (de) Oberzapfenisolierung für walzenguss
DE1564622C (de) Scheibenrohre großer Leistung fur Hochs tfrequenzen
DE873383C (de) Verfahren zur Herstellung einer Umhuellung um einen Diamant-ziehstein und nach diesem Verfahren hergestellter Diamantziehstein mit Umhuellung
DE915508C (de) Gussform fuer die Herstellung keilfoermiger, lichtabsorbierender Schichten, bei denen das lichtabsorbierende Mittel in Gelatine eingebettet ist
AT228837B (de) Verfahren zur Herstellung von Halbleitervorrichtungen
DE2130686C3 (de) Verfahren zum Gießen von kleinen Metallgegenständen und Metallküvette zur Anwendung bei diesem Verfahren
DE719967C (de) Verfahren zur Herstellung zahnaerztlicher Werkstuecke aus Porzellan
DE1909871C (de) Verfahren zur Herstellung von kugelförmigen Graphitbrennelementen
EP0043912B1 (de) Vakuumgiessverfahren