DE1764323C3 - Bestrahlu ng skapse I - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Bestrahlungskapsel mit zwei aufeinanderfolgenden Hüllen, die durch einen eine Wärmeleitvorrichtung bildenden ringförmigen, mit Gas gefüllten Zwischenraum voneinander getrennt sind.

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 eine.i Millimeters und einigen Millimetern. Dabei ist es erforderlich, daß das Ganze mit einer Genauigkeit in der Größenordnung von einigen Hundertstel eines Millimeters ausgeführt wird.

Es ist bereits eine Bestrahlungskapsel der eingangs genannten Art bekannt bei der die Temperaturveiteilung durch einen als thermischer Widerstand bzw. als Wärmeleitvorrichliung 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.

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 Bestrahiungskapsel 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.

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.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Rohrdurchmesser gleich bleiben können, so daß für verschiedene Besti ahlungsversuche 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.

Die Bestrahlungskapsel nach der Erfindung soll anhand der Zeichnung, die vorteilhafte Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes darstellt, näher erläutert werden. Es zeigen

F i g. 1 bis 3 Schnitte einer Seite einer erfindungsgemäßen Bestrahlungskapsel, wobei in diesen Figuren gleiche Elemente mit gleichen Bezugszahlen versehen sind,

Fig.4 einen Längsschnitt durch eine Kapsel mit einer Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

F i g. 5 einen Längsschnitt durch ein Band, wie es in der in der F i g. 4 dargestellten Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendet wird.

In Fig. 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.

IJL

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 des 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 is Dicken verwendet und sie eins über das andere wickelt.

Anstelle eines Metallbandes kann auch ein Metalldraht 6 verwendet werden, der leicht und bequem um die innere Hülle herumgewickelt werden kann (*. F ig. 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. F ig. 3).

Falls die Kapsel in einem nichisymmetnschen Neutronenfiuß angeordnet wird, soll sie in der Richtung, von wo der größere Fluß kommt, einen Zwischenraum bilden von geringer Dicke, um die an dieser Seite entstehende Wärme leichter abführen zu können.

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.

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.

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.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Bestrahlungskapsel mit zwei aufeinanderfolgenden Hüllen, die durch einen eine Wärmeleitvorrichtung bildenden ringförmigen, mit Gas gefüllten Zwischenraum voneinander getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Zwischenraums (4) durch die Dicke einer auf der äußeren Oberfläche der inneren Hülle (2) angebrachten Wicklung aus einem Metallband oder -draht (5,6,7) festgelegt ist

2. Bestrahiungskapsel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung aus e<nem Band (5) konstanter Dicke besteht

3. Bestrahlungskapsel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Wicklung aus mehreren Bändern (5, 7) unterschiedlicher Dicken besteht, wobei die Bänder größerer Dicke in den Abschnitten des Zwischenraums (2) angebracht sind, in denen der abzuführende Wärmefluß größer ist als in den übrigen Abschnitten.

4. Bestrahlungskapsel nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet daß die Wicklung aus einem Band (5) periodisch wechselnder Dicke besteht wobei die Dickenmaxima (9) einen Abstand voneinander haben, der dem äußeren Umfang der inneren Hülle (2) entspricht

5. Bestrahlungskapsel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung durch einen Draht (6) konstanter Dicke gebildet ist

6. Bestrahlungskapsel nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß sich die Wicklung abschnittsweise oder insgesamt aus Bändern (5, 7) oder Drähten verschiedener Dicken zusammensetzt.