DE1764323B2

DE1764323B2 - RADIATION CAPSULE

Info

Publication number: DE1764323B2
Application number: DE19681764323
Authority: DE
Inventors: Richard Dr.-Ing. Bergen; Haas Roland Dipl.-Phys. Alkmaar; Steven Günter Dipl.-Ing. Schoorl; Zeisser Peter Dipl.-Ing. Alkmaar; Geiser (Niederlande)
Original assignee: European Atomic Energy Community Euratom
Current assignee: European Atomic Energy Community Euratom
Priority date: 1967-05-19
Filing date: 1968-05-17
Publication date: 1976-04-15
Also published as: DE1764323A1; LU56021A1; GB1185001A; NL6807016A; BE698676A; FR1562713A

Description

Die Erfindung betrifft eine Bestrahlungskapsel mit zwei aufeinanderfolgenden Hüllen, die durch einen eine Wärmeleitvorrichtung bildenden ringförmigen, mit Gas gefüllten Zwischenraum voneinander getrennt sind.The invention relates to an irradiation capsule with two successive shells, which are through a one Heat conduction device forming annular, gas-filled intermediate space are separated from each other.

In derartigen Bestrahlungskapseln wird die in einer Probe erzeugte Wärmemenge radial durch die metallischen Wände der Kapsel hindurch abgeführt. Damit die Probe auf einer Temperatur gehalten wird, der sie während der Bestrahlung unterworfen sein soll, sieht man in der Kapsel eine thermische Schranke vor, die unter anderem durch einen Spalt oder ringförmigen Zwischenraum zwischen zwei aufeinanderfolgenden Wänden der Kapsel gebildet wird und Gas enthält. Die Breite dieses Spaltes oder dieses Zwischenraumes muß dem abzuführenden Wärmefluß und der Temperatur entsprechend festgelegt werden. Sie beträgt zwischen einigen Hundertstel eines Millimeters und einigen Millimetern. Dabei ist es erforderlich, daß das Ganze mit einer Genauigkeit in der Größenordnung von einigen Hundertstel eines Millimeters ausgeführt wird.In such radiation capsules, the amount of heat generated in a sample is radially through the metallic Walls of the capsule drained through. So that the sample is kept at a temperature that it while the irradiation is to be subjected, one sees a thermal barrier in the capsule, which among other things by a gap or annular space between two consecutive ones Walls of the capsule is formed and contains gas. The width of this gap or space must be determined according to the heat flow to be dissipated and the temperature. It is between a few hundredths of a millimeter and a few millimeters. It is necessary that the whole thing with with an accuracy of the order of a few hundredths of a millimeter.

Es ist bereits eine Bestrahlungskapsel der eingangs genannten Art bekannt, bei der die Temperaturverteilung durch einen als thermischer Widerstand bzw. als Wärmeleitvorrichtung wirkenden mit einem Gas oder einer Gasmischung gefüllten Zwischenraum zwischen konzentrischen Rohren eingestellt wird (FR-PS 13 50 233). Dabei kann die Temperaturverteilung dadurch geändert werden, daß die Gasfüllung in dem Zwischenraum zwischen den konzentrischen Rohren eeeen eine solche mit niedrigerem oder höherem Wärmeleitkoeffizienten ausgetauscht wird. Für jeden Bestrahlungsversuch in Kernreaktoren muß jedoch die Bestrahlungskapsel selbst jeweils individuell hergestellt werden, so daß sich dies kosten- und terminmäßig besonders ungünstig bei den mit hoher Präzision zu fertigenden Kapselrohren auswirkt, deren Durchmesser wegen der auftauchenden thermischen Probleme für jeden Versuch variierbar sein müssen. Diese thermischen Probleme liegen im wesentlichen darin begründet, daß die gasgefüllten Zwischenräume zwischen den konzentrisch angeordneten Rohren als Wärmeleitbarrieren bzw. Wärmeleitvorrichtungen wirken und je nach gewünschter Temperaturverteilung in der Bestrahlungskapsel unterschiedliche Spaltweiten haben müssen, so daß dies zu unterschiedlichen Rohrdurchmessern führt. Darüber hinaus ist auch als Nachteil zu werten, daß bei der individuellen Fertigung der Bestrahlungskapseln für jeden neuen Versuch eine Lagerhaltung der Rohre nicht möglich ist. Auch sind diese speziellen Rohre oft nicht verfügbar, so daß lange Wartezeiten in Kauf genommen werden müssen, was zur Folge hat, daß eine gemietete Bestrahlungsposition im Kern des Reaktors nicht besetzt werden kann.An irradiation capsule of the type mentioned is already known in which the temperature distribution by acting as a thermal resistance or as a heat conduction device with a gas or a gas mixture-filled space between concentric pipes is set (FR-PS 13 50 233). The temperature distribution can be changed in that the gas filling in the The space between the concentric tubes has a lower or higher space Thermal conductivity coefficient is exchanged. For every irradiation attempt in nuclear reactors, however, the Radiation capsules themselves are each individually manufactured, so that this is cost-effective and timely has a particularly unfavorable effect on the capsule tubes to be manufactured with high precision, the diameter of which must be variable for each experiment because of the thermal problems that arise. This thermal Problems are essentially based on the fact that the gas-filled spaces between the concentrically arranged pipes act as heat conduction barriers or heat conduction devices and depending on the desired temperature distribution in the radiation capsule must have different gap widths, so that this leads to different pipe diameters. In addition, it is also to be seen as a disadvantage that in the individual manufacture of the radiation capsules for each new attempt a storage of the Pipes is not possible. These special pipes are also often not available, which means long waiting times in Purchase must be made, which has the consequence that a rented irradiation position in the core of the Reactor cannot be occupied.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bestrahlungskapsel der in Frage stehenden Art zu schaffen und so auszubilden, daß die je nach gewünschter Temperaturverteilung in der Bestrahlungskapsel unterschiedliche Breite des durch die zwei aufeinanderfolgenden Rohrhüllen der Kapsel gebildeten ringförmigen Zwischenraums zum Abführen des Wärmeflusses ohne Veränderung der Rohrdurchmesser selbst festgelegt werden kann.The invention is based on the object of providing a radiation capsule of the type in question create and train so that depending on the desired temperature distribution in the radiation capsule different widths formed by the two successive tubular shells of the capsule annular space to dissipate the flow of heat without changing the pipe diameter can be determined by yourself.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Breite des Zwischenraums durch die Dicke einer auf der äußeren Oberfläche der inneren Hülle angebrachten Wicklung aus einem Metallband oder -draht festgelegt ist.This object is achieved in that the width of the gap by the thickness of a on the outer surface of the inner sheath made of a metal tape or winding -wire is set.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Rohrdurchmesser gleich bleiben können, so daß für verschiedene Bestrahlungsversuche in den Abmessungen standardisierte Rohre verwendet und auf Lager gehalten werden können. Da außerdem wegen der relativen thermischen Dehnung der Rohre in radialer Richtung bei Betriebstemperatur immer ein guter mechanischer und thermischer Kontakt zwischen den Rohren und der Metallband- oder Drahtwicklung vorhanden ist, können diese Rohre mit geringerer Maßgenauigkeit hergestellt werden, was den Fertigungsaufwand verringert.The advantages achieved by the invention are in particular that the pipe diameter is the same can remain so that the dimensions of the tubes are standardized for various irradiation tests can be used and kept in stock. Also because of the relative thermal expansion the pipes always have good mechanical and thermal contact in the radial direction at operating temperature is present between the pipes and the metal tape or wire winding, these pipes can with less dimensional accuracy can be produced, which reduces the manufacturing effort.

Die Bestrahlungskapsei nach der Erfindung soll anhand der Zeichnung, die vorteilhafte Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes darstellt, näher erläutert werden. Es zeigenThe irradiation capsule according to the invention is based on the drawing, the advantageous embodiments of the subject matter of the invention are explained in more detail. Show it

F i g. 1 bis 3 Schnitte einer Seite einer erfindungsgemäßen Bestrahlungskapsei, wobei in diesen Figuren gleiche Elemente mit gleichen Bezugszahlen versehen sind,F i g. 1 to 3 sections of one side of a radiation capsule according to the invention, in these figures the same elements are provided with the same reference numbers,

Fig.4 einen Längsschnitt durch eine Kapsel mit einer Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung,4 shows a longitudinal section through a capsule with a variant of the device according to the invention,

Fig.5 einen Längsschnitt durch ein Band, wie es in der in der F i g. 4 dargestellten Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendet wird.5 shows a longitudinal section through a belt as it is in the one shown in FIG. 4 shown variant of the device according to the invention is used.

In F i g. 1 ist ein Probekörper 1 dargestellt, der bestrahlt werden soll. Dieser ist in einer Kapsel mit zwei Wänden 2 und 3 enthalten, zwischen denen sich ein Zwischenraum 4 befindet, der die Aufgabe einer thermischen Schranke übernimmt. Die Breite dieses Zwischenraums soll mit Genauigkeit festgelegt werden.In Fig. 1 shows a test specimen 1 which is to be irradiated. This is in a capsule with two Contain walls 2 and 3, between which there is a gap 4, which the task of a thermal barrier takes over. The width of this space should be determined with precision.

Dabei ergeben sich entsprechend dem augenblicklichen Stand der Technik die weiter oben erwähnten Nachteile, die durch die Bestrahlungskapsel nach der Erfindung vermieden werden. Tatsächlich werden bei der Bestrahlungskapsel nach der Erfindung die innere und die äußere Kapsel, deren Hüllen 2 und 3 in der F i g. 1 sichtbar sind, mühelos in einer Standardabmessung und mit nicht allzu strengen Maßnormen hergestellt. Die Breite des ringförmigen Zwischenraums 4, der die thermische Schranke darstellt, wird einige Tage vor Versuchsdurchführung dadurch geregelt, daß um die Rohrhülle 2 ein Band 5 herumgewickelt wird, dieses dort durch irgendein bekanntes Verfahren befestigt wird, beispielsweise durch punktförmiges Schweißen oder Löten. Allein durch die Dicke der Bandes muß die Genauigkeit hergestellt werden. Wenn die Maße der inneren und der äußeren Hülle bekannt sind, reicht es daher aus, dem Zwischenraum dadurch die gewünschte Breite zu geben, daß man um die innere Hülle das Band wickelt, welches auf etwa ein Hundertstel eines Millimeters genau die geforderte Dicke besitzt. Wenn man eine Reihe von Bändern unterschiedlicher Dicke besitzt, ist es darüber hinaus auch möglich, jede gewünschte Zwischenraumbreite zu erhalten, und zwar dadurch, daß man mehrere Bänder unterschiedlicher Dicken verwendet und sie eins über das andere wickelt.This results in accordance with the momentary Prior art the above-mentioned disadvantages caused by the radiation capsule according to the invention be avoided. In fact, in the radiation capsule according to the invention, the inner and the outer capsule, the shells 2 and 3 of which in FIG. 1 are visible, effortlessly in a standard size and made with not too strict dimensional standards. The width of the annular space 4, which the represents thermal barrier, is regulated a few days before the experiment in that around the A tape 5 is wrapped around the pipe casing 2, which is fastened there by any known method, for example by spot welding or soldering. The thickness of the tape alone must make it Accuracy can be established. If the dimensions of the inner and outer shell are known, that's enough therefore from giving the gap the desired width by wrapping the tape around the inner sheath winds, which has the required thickness to about a hundredth of a millimeter. if If you have a number of tapes of different thicknesses, it is also possible to use any To obtain the desired gap width, namely by having several bands of different Use thick ones and wrap them one over the other.

Anstelle eines Metallbandes kann auch ein Metalldraht 6 verwendet werden, der leicht und bequem um die innere Hülle herumgewickelt werden kann (s. F ig. 2).Instead of a metal band, a metal wire 6 can also be used, which is easy and convenient to move around the inner sheath can be wrapped around (see Fig. 2).

Die Verwendungsmöglichkeit der beschriebenen Bestrahlungskapsel ist sehr groß. Es ist ebenso ohne Schwierigkeiten möglich, einen Zwischenraum 4 mit einer nicht konstanten Breite, die von dem abschnittsweise abzuführenden Wärmefluß abhängig ist, zu verwirklichen. In einem solchen Fall genügt es. Bänder 5 und 7 von unterschiedlicher Dicke zu verwenden (s.Fig. 3).The possibilities for using the radiation capsule described are very large. It is also without Difficulties possible, a gap 4 with a non-constant width that of the sectional heat flow to be dissipated is dependent to be realized. In such a case it is sufficient. Bands 5 and 7 of different thicknesses can be used (see Fig. 3).

Falls die Kapsel in einem nichtsymmetrischen Neutronenfluß angeordnet wird, soll sie in der Richtung, von wo der größere Fluß kommt, einen Zwischenraum bilden von geringe)· Dicke, um die an dieser Seite entstehende Wärme leichter abführen zu können.If the capsule is arranged in a nonsymmetrical neutron flux, it should be in the direction from where the greater river comes, forming a gap of small) · thickness to those on this side to be able to dissipate the resulting heat more easily.

In Fig.4 wird eine solche Kapsel gezeigt. Die Richtung, aus der der größere Teil des Neutronenflusses kommt, wird durch den Pfeil 8 angegeben. An dieser Seite ist die Dicke des Bandes 5 größer als auf der diametral entgegengesetzten. Das verengt den Zwischenraum und begünstigt die Wärmeabfuhr.Such a capsule is shown in FIG. The direction from which the greater part of the neutron flux is indicated by arrow 8. On this side, the thickness of the tape 5 is greater than on that diametrically opposite. This narrows the gap and promotes heat dissipation.

Die Verwirklichung dieser variablen Dicke in Abhängigkeit von der Richtung ist leicht zu erreichen: Es genügt, ein Band 5 zu verwenden, so wie es in der F i g. 5 dargestellt wird, nämlich ein solches, dessen Dicke sich periodisch zwischen einem Maximum 9 und einem Minimum 10 verändert, wobei der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Maxima genau gleich dem äußeren Umfange der inneren Hülle ist, so daß bei jeder Windung die Maxima an die vorgesehene Stelle kommen.The realization of this variable thickness depending on the direction is easy to achieve: It is sufficient to use a tape 5, as shown in FIG. 5 is shown, namely one whose Thickness changes periodically between a maximum 9 and a minimum 10, the distance between two successive maxima is exactly equal to the outer circumference of the inner envelope, so that with each turn the maxima come to the intended place.

Die beschriebene Erfindung erlaubt die Schaffung einer Bestrahlungskapsel mit einer als thermische Schranke wirkenden Wärmeleitvorrichtung von geforderter Breite, und zwar erst einige Tage vor Beginn der Bestrahlung. Das kann ausgehend von einem vorgefertigten Kapseltyp und unter Verwendung von Normmaßen und großen Toleranzen ermöglicht werden, wodurch der Herstellungspreis ganz merklich herabgesetzt wird. Die gwünschte Breite des Zwischenraumes kann ohne Schwierigkeiten durch eine oder mehrere Banddicken oder Drahtdicken erreicht werden, und zwar sowohl auf der ganzen Länge der Hülle als auch abschnittsweise.The invention described allows the creation of a radiation capsule with a thermal Thermal conduction device of the required width acting on the barrier, namely only a few days before the start of the Irradiation. This can be based on a prefabricated capsule type and using standard dimensions and large tolerances are made possible, whereby the manufacturing price is reduced quite noticeably will. The desired width of the gap can be easily achieved by one or more Tape thicknesses or wire thicknesses can be achieved, both along the entire length of the sheath as well in sections.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Radiation capsule with two consecutive shells, which are protected by a heat conduction device forming annular, gas-filled intermediate space are separated from each other, thereby characterized da3 the width of the gap (4) by the thickness of one on the outer surface of the inner sheath (2) attached winding made of a metal tape or -wire (5,6,7) is fixed.

2. Radiation capsule according to claim 1, characterized in that the winding consists of a tape (5) of constant thickness. «5

3. Radiation capsule according to claim 1, characterized in that the winding consists of several Bands (5, 7) of different thicknesses, the bands of greater thickness in the sections of the space (2) are attached, in which the heat flow to be dissipated is greater than in the remaining sections.

4. Radiation capsule according to claim 1, characterized in that the winding consists of a tape (5) consists of periodically changing thickness, the thickness maxima (9) at a distance from one another have, which corresponds to the outer circumference of the inner shell (2).

5. irradiation capsule according to claim 1, characterized in that the winding by a Wire (6) of constant thickness is formed.

6. Radiation capsule according to claim 1, characterized in that the winding is in sections or composed entirely of strips (5, 7) or wires of various thicknesses.