DE1955581C3

DE1955581C3 - Verfahren zur Herstellung von keramischen Brennstoffkörpern für Kernreaktor-Brennelemente

Info

Publication number: DE1955581C3
Application number: DE1955581A
Authority: DE
Inventors: Arno Dr. Klusmann; Helmut Dr. Voelcker
Original assignee: Steag GmbH
Current assignee: Steag GmbH
Priority date: 1969-11-05
Filing date: 1969-11-05
Publication date: 1974-02-14
Also published as: DE1955581A1; DE1955581B2

Description

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 Verteilung verbesserungsfähig und verbesserungsbe- Patentansprüche: ^Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der

1. Verfahren zur Herstellung von keramischen Herstellung von keramischen Brennstoffkorpern für Brennstoffkörpera für Kernreaktor-Brennele- 5 Kernreaktor-Brennelemente die Homogemtat der mente, wobei Brennstoffteilchen mit einer Umhül- Brennstoffteilchen und der Kohlenstoffverteilung aching aus einer Mischung aus Graphitpulver und ter zu verbessern.

einem Kunstharzbindemittel versehen, nachfol- Ausgehend von dem Verfahren der eingangs hegend die umhüllten Brennstoffteilchen zu Form- schriebenen Gattung Inst die Erfindung die Aufgabe körpern gepreßt werden und das Kunstharz ver- » dadurch, daß die mit der Umhüllung versehenen kokt wird, dadurch gekennzeichnet, Brennstoffteilchen in eine Form eingefüllt, in der daß die mit der Umhüllung (5) versehenen Brenn- Form durch Zentrifugalkraft isostatisch gepreßt v-crstoffteilchen (3) in eine Form (2) eingefüllt, in der den und danach das Kunstharz verkokt wird. ,;;« Form (2) durch Zentrifugalkraft isostatisch ge- Verfahren kann auch durchgeführt werden, wen es preßt werden und danach das Kunstharz verkokt »5 sich um die Verwendung von beschichteten Br^iwii-d. Stoffteilchen handelt. Beschichtete Brennstoff teile .n

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet bestehen aus Uran Thoriumkarbid oder -oxidfc ·..,-,-durch die Verwendung von beschichteten Brenn- chen, die bei hohen Temperaturen mit Pyro-Κο,ν ,-Stoffteilchen. stoff und/oder Siliziumkarbid zur Spaltprodu!. i-

ao rückhaltung beschichtet worden sind.

Die erreichten Vorteile sind darin zusehen, dal' :iit

dem erfindungsgemäßen Verfahren kerami <e

Brennstoffkörper hergestellt werden können, dit -i

guter Wärmeleitfähigkeit homogene Verteilung :_τ

as Brennstoffteilchen und gleichmäßigeDichtevertei!..ng

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur ^des Kohlenstoffes aufweisen.

Herstellung von keramischen Brennstoffkörpern für ^Im folgenden wird die Erfindung an Hand eine, c-

Kemreaktor-Breinelemente, wobei Brennstoffteil- ^dig^{]icn ein} Ausführungsbeispiel darstellenden Ze: ichen mit einer Umhüllung aus einer Mischung aus nung ausführlicher erläutert. Es zeigt m schematisier Grapm'rpulver und einem Kunstharzbindemittel verse- so Darstellung

hen, nachfolgend die umhüllen Brennstoffteilchen zu ^pi g. 1 einen Längsschnitt durch ein Kernreaki r-

Formkörpern gepreßt werden und uas Kunstharz ver- brennelement mit erfindungsgemäßen Brennstoffe rkokt wird. Brennstoffkörper des beschriebenen Auf- P^ern<

baus werden in erster Linie für gasgekühlte, graphit- Fig. 2 den vergrößerten Ausschnitt/1 aus dem ( e-

moderierte Hochtemperaturreaktoren verwendet. Die 35 genstand nach Fig. 1, — die Brennstoffkörper teil-Kernreaktor-Brennelemente dieser Reaktoren sollen ^we'^{se im} Schnitt,

als Brennstoffzone eine möglichst homogene Mi- F i g. 3 in nochmaliger Vergrößerung einen Qucr-

schung aus Brennstoffteilchen und Graphit enthalten. schnitt durch ein einzelnes Brennstoffteilchen rut Auchwird eine gleichmäßige und dichte Verteilung des Umhüllung.

Graphits aus Wärmeleitungsgründen verlangt. — Es 4° Das in den F i g. 1 und 2 dargestellte Kernreaktorkann sich dabei um nackte oder beschichtete Brenn- brennelement 1 ist ein kugelförmiges Brennelement stoffteilchen handeln. Beschichtete Brennstoffteilchen und z. B. für gasgekühlte Hochtemperaturreaktoren bestehen aus Uran/Thoriumkarbid oder -oxidkern- bestimmt. Die als Hülle dienende Form 2 ist eine inchen, die bei hohen Temperaturen mit Pyrokohlen- nen ausgedrehte Graphithohlkugel, Durchmesser stoff und/oder Siliziumkarbid zur Spaltproduktzu- 45 etwa 60 mm, Wanddicke etwa 11 mm. Insbesondere rückhaltung beschichtet werden. aus Fig. 2 entnimmt man, daß in der Form 2 die

Bei bekannten Verfahren der beschriebenen Gat- Brennstoffteilchen 3 gleichmäßig verteilt sind, wähtiing (vgl, österreichische Patentschrift 263 959, briti- rend darüber hinaus auch eine gleichmäßige dichte sehe Patentschrift 979128) werden beschichtete Verteilung des Kohlenstoffs 4 erzielt ist. Dazu sind Brennstoffteilchen mit einer Umhüllung aus einer Mi- 5° (vgl. Fig. 3) die Brennstoffteilchen 3 zunächst mit schung aus Graphitpulver und einem Kunstharzbinde- einer Beschichtung 6 aus Pyro-Kohlenstoff bzw. SiIimittel versehen. Nachfolgend werden die umhüllten zium-Karbid und anschließend mit einer Umhüllung 5 Brennstoffteilchen zu Fonnkörpern gepreßt, während aus einer Mischung aus Graphitpulver und einem danach das Kunstharz verkokt wird. Als Bindemittel Kunstharzbindemittel versehen worden. Danach sind wird auch mit Teerpech gearbeitet. Das Umhüllungs- 55 die Brennstoffteilchen 3 zu dem Formkörper durch verfahren für die Brennstoffteilchen kann unterbro- Fliehkraft isostatisch verpreßt worden, der sich im Inchen werden, um die Brennstoffteilchen vor dem Auf- nern der Form 2 befindet, während im Anschluß bringen der vollständigen Umhüllung einzeln einer daran das Kunstharz in der beschriebenen Weise verisostatischen Druckbehandlung zu unterwerfen. Auf kokt worden ist. Die aus der F i g. 2 erkennbare Hodiese Weise soll eine möglichst gleichmäßige Umhül- 6o mogenität erreicht man insbesondere dann, wenn alle lung der Brennstoffteilchen erreicht werden. Man Brennstoffteilchen 3 mit einer Umhüllung 5 gleicher kommt im Rahmen der bekannten Maßnahmen auch Dicke aus einer für alle Brennstoffteilchen 3 gleichen zu einer mehr oder weniger homogenen Verteilung Mischung aus Graphit und Kunstharzbindemitteln der Brennstoffteilchen; nichtsdestoweniger ist diese versehen werden.