DE2010435A1 - Stopfen für Kernbrennstoffstäbe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Brennstoffstäbe, wie sie in Kernreaktoren verwendet werden, und im besonderen auf solche Brennstoffstäbe, welche unter einem Gas-Innendruck stehen.

Bei Kernreaktoren werden die Brennstoffstäbe im allgemeinen aus einer Metallhülle gebildet, die den keramischen Brennstoff enthält. Beim Betrieb des Reaktors ist bzw. wird die Hülle von außen dem Druck des Kühlmittels ausgesetzt und infolgedessen gegen den in ihr enthaltenen Brennstoff gedrückt. Hieraus können Deformationen (ζ·Β· Quetschungen) ent~ stehen, und deshalb besteht das Risiko, daß der Brenn atoffstab unter Bestrahlung keim® ausreichend© oder befriedigende mechanische Stabilität mehr baoitst bzw. beibehält.

Zum Vermeiden solcher Deformationen schon vorgeschlagen» den Breniaatoffatab unter ©iaom Innendruck (ζ#Β, inneren Überdr^slc) zu aetzon

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durch Füllen des Brennstoffstabes mit einer unter Druck stehenden gasförmigen Mischung.

Indessen erfordert das Unterdrucksetzen des Stabes eine Dichtschweißung, weiche unter einem solchen Druck, der demjenigen im Inneren des Stabes entspricht, ausgeführt werden muß.

Die vorliegende Erfindung schlägt einen Stopfen (End-Verschlußstopfen für den rohrförmigen Brennetoffstab) vor, der ein einfaches Verschließen eines unter Innendruck gesetzten Brennstoffstabes erlaubt.

Der Stopfen gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß er einen Mechanismus oder eine Einrichtung besitzt, der bzw. die ein Ventil bildet und durch eine thermische Behandlung, bevorzugt bei niedriger Temperatur, blockiert (verschlossen) werden kann.

Ein solcher Stopfen erlaubt das Verschließen des Stabes durch Schweißung (oder Lötung), ohne daß es notwendig wäre, das Ganze während des Schweißvorgangs oder während der Sc.1 ißbehandlung unter Druck (also unter Außendruck) zu halten.

Dia Erfindung wird im folgenden anhand einer AusfUhrungsform des Stopfens beschrieben, und zwar unter Bezugnahme auf die Zeichnung; das Ausführungsbeispiel beschränkt die Erfindung in keiner Weise.

Dia Zeichnung zeigt das Ende 1 der Brennetoffstab-Hülle, die in it Hilfe des Stopf «v.s 2 verschlossen wird oder Ist* Das Anschweißen des Stopfens 2 an der Hülle ;. wird durch Dichtschweißung 3 (Legen einer DichtschweIfW

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raupe) nach bekannter Schweißmethode vollzogen. Der Stopfen 2 ist mit einem Kanal oder einer Bohrung k (im Beispiel ist diese Durchgangsbohrung etwa in der Stabmittelachse gelegen) versehen, welche zu einem Raum 5 führt, in dem sich (als Ventilkörper) eine Kugel 6 befindet, welch letztere 6 von einer Lot- bzw. Hartlotschicht mit niederem Schmelzpunkt bedeckt ist. Der Raum wird durch Verformung (Einbiegen) des oberen Endes (Lappens) 8 des Stopfens 2 erzielt. Nach dem Festschweißen des Stopfens 2 an der Hülle 1 (mittels der Dichtschweißraupe 3) wird der Stopfen 2 an eine kalibrierte Druckquelle (nicht gezeigt) angeschlossen, und sobald der Innendruck im Stab (in der Hülle l) im Gleichgewicht ist mit der Quelle bzw. dem Druck der Quelle, wird die Kugel 6 auf die Löttemperatur (Schmelztemperatur) der Hartlotschicht 7 gebracht, dergestalt, daß durch Festlöten der Kugel 6 in der in der Zeichnung gezeigten Lage eine Dichtung zwischen dem Inneren der Hülle 1 und dem Kanal k entsteht. Bei diesem Lötvorgang bleibt die Hülle 1 in ungefähr senkrechter Lage. (Ggfs. kann 7 auch ein weicheres Lot sein)·

Der Stopfen wird alsdann wieder von der Druckquelle gelöst (die Verbindung wird unterbrochen), und das untere Ende des Kanals k wird mit Hilfe einer Schweißung 9 verschlossen, was nun eine Abdichtung von hoher Widerstandskraft ergibt.

Es ist ersichtlich, daß die Ausführungsform der Erfindung, so wie beschrieben, keine Beschränkung der Erfindung darstellt, verschiedene Modifikationen können vorgenommen und angebracht werden.

So kann beispielsweise die Kugel 6 durch eine Vorrichtung beliebiger Form ersetzt werden, die es ermöglicht,

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den Kanal k abzuschließen* Auch muß der Kanal 4 nicht in der Mittelachse des Stopfens 2 liegen, und das Ende kann J«d· geeignet« Form erhalten.

Es ist auch klar, daß man die Druckquelle abschließen (die Verbindung lösen) kann, bevor der Arbeitsgang der Verlötung stattfindet oder bewirkt wird.

Zu erwähnen ist noch, daß die Form des Raumes und insbesondere des Teilelements 8 so ist, daß die Kugel oder das sonstige Verschlußelement 6 bei keiner irgendwie gearteten Bewegung des Stopfens 2 aus dem Raum 5 herausfallen kann, jedoch im Raum 5 ein gewisses Spiel (Bewegungsfreiheit) besitzt. Der Raum ist also eine Art Ventilkörper-Käfig.

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BAD OR1GINAL

- Patentanspruch·

009846/1030

Claims (2)

5505A8 B-a/Sch - 5 - k, März 1970 PATENTANSPRÜCHE

1.J Verschlußstopfen für Kernbrennstoffstäbe, dadurch gekennze i chne t, daß er einen Ventilmechanismus besitzt, der durch thermische Behandlung oder Einwirkung fest verschließbar ist.

2. Verschlußstopfen nach Anspruch 1, dadurch gekennze ichnet, daß die thermische Behandlung oder Einwirkung*bei niederer Übertemperatur stattfindet.

3· Verschlußstopfen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennze i chne t, daß der Ventilmechanismus gebildet ist durch einen Kanal (k), der in einen Raum (5) mündet, der eine Kugel (6) oder ein ähnliches bewegliches Verschlußelement, gegen Herausfallen gesichert, aufnimmt.

km Verschlußstopfen nach Anspruch 3» dadurch gekennze i chne t, daß die Kugel oder dgl. (6) mit einer Schicht (7) von Lot oder Hartlot mit verhältnismäßig niederem Schmelzpunkt bedeckt ist·

5* Verschlußstopfen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis (t, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Ende des Kanals (k) durch eine Dichtschweißung (9) verschließbar 1st.

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