DE2127016A1

DE2127016A1 - Ceramic coated fuel can soldering - is centrifugally assisted

Info

Publication number: DE2127016A1
Application number: DE19712127016
Authority: DE
Inventors: Franz 8520 Erlangen Rohr
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1971-06-01
Filing date: 1971-06-01
Publication date: 1972-12-14

Abstract

The internally coated rotation symmetrical components are solder joined by a method in which the solder is placed into a circular groove of a piece contacting the inside of the rotation symmetrical part, followed by axial rotation in relation of the groove with simultaneous heating to melt the solder to rotation being continued until it is solidified ensuring that the solder is pressed by the centrifugal force generated against the coated surface of the component. The method is used for joining enamelled can elements by means of glass solders. The fuel cans are intended for fissile material generating H2 for use in atomic reactors.

Description

Verfahren zum Verlöten von Trennfugen innenbeschichteter rotationssymmetrischer Teile In Kernreaktoren mit Natriumkühlung oder mit einem anderen Kühlmittel, das keine neutronenbremsende Eigenschaften besitzt, verwendet man wasserstoffhaltige Spaltstoffelemente in Kugel- oder Scheibenform (Pellets), bei denen der in ihnen enthaltene Wasserstoff die Moderatorfunktion zur Abbremsung ~der Neutronen erfüllt. Um zu verhindern, daß der Wasserstoff während des Betriebes durch din das Spaltstoffelement umgebende Hülle hindurchdiffundiert, muß diese an der Innenseite mit einer für Wasserstoffgas undurchlässigenSchicht versehen sein.Method for soldering parting lines of internally coated rotationally symmetrical Parts In nuclear reactors with sodium cooling or with another coolant that has no neutron-retarding properties, hydrogen-containing ones are used Fissile material elements in spherical or disc shape (pellets) with the in them contained hydrogen fulfills the moderator function to slow down the neutrons. To prevent the hydrogen from flowing through the fission element during operation surrounding shell diffuses through, this must be on the inside with a for hydrogen gas impermeable layer.

Diese Aufgabe erfüllt bei einem bekannten Incore-Thermionik-Reaktor (Siemens-Zeitschrift, 44. Jahrgang, August 1970, Heft 8, Seite 483 bis 488, Aufsatz von.Dietrich Budnick) eine Emailschicht, die im Innern der Brennstäbe angebracht ist.This task is fulfilled in a known incore thermionic reactor (Siemens magazine, volume 44, August 1970, issue 8, pages 483 to 488, article by Dietrich Budnick) applied an enamel layer inside the fuel rods is.

Diese Emailschicht muß bei der Herstellung der Brennstäbe mit einem Lot - in der Regel Glaslot - rißfrei verlötet werden.This enamel layer must be used in the manufacture of the fuel rods Solder - usually glass solder - can be soldered crack-free.

Da eine einwandfreie Verbindung des Lotes mit der Emailschicht nur dann gewäi#leistet ist, wenn während des gesamten Erkaltungsprozesses das Glaslot mit Druck an die Emailschicht angepreßt wird, hat man bei der Herstellung von zylinderförmigen Brennstäben besondere Anpreßscheiben vorgesehen, deren Durchmesser dem Innendurchmesser des Hüllrohres zur Aufnahme von Spaltstoffelemellten entspricht und die mit einem Stift versehen sind, der durch eine Längsbohrung des das Hüllrohr abschließenden ttopfens hindurchragt. Durch Ziehen an diesem Stift kann die Anpreßscheibe während des Lötvorganges an den Stopfen gepreßt und so ein Druck auf das an der Innenwand des Hüllrohres befindliche Lot ausgeübt werden. Nach erfolgter Lötung wird der aus dem Stopfen herausragende Stift mit diesem verschweißt, so daß eine sichere Verbindung zwischen Anpreßscheibe und Stopfen gewährleistet ist.Because a perfect connection of the solder with the enamel layer only is guaranteed if the glass solder is used during the entire cooling process is pressed against the enamel layer with pressure, one has in the production of cylindrical Fuel rods special pressure washers are provided, the diameter of which corresponds to the inner diameter of the cladding tube to accommodate the Fissstoffelemellen corresponds and with a Pin are provided, which through a longitudinal bore of the cladding tube terminating ttpens protrudes. By pulling on this pin, the pressure washer can during of the soldering process pressed against the plug and so a pressure on the one on the inner wall of the cladding tube located solder can be exercised. To completed soldering the protruding from the plug pin is welded to this, so that a secure connection between pressure washer and plug is guaranteed.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, das ein sicheres Verlöten innenbeschichteter, insbo sondere ernaillierter Teile gewährleistet, ohne daß besondere Anpreßkörper zur Gewährleistung eines Drucks auf das Lot während des Abkühlvorganges notwendig sind. Darüberhinaus ermöglicht es die vorliegende Erfindung, auch nicht zylinderförmige, rotationssymmetrische Teile mit innenbeschichteter Oberfläche einwandfrei zu verlöten.The object of the present invention is to provide a method the safe soldering of internally coated, especially special enameled parts guaranteed without special contact pressure to ensure a pressure on the solder is necessary during the cooling process. In addition, it enables the present invention, including non-cylindrical, rotationally symmetrical parts Solder perfectly with an internally coated surface.

Die Erfindung betrifft damit ein Verfahren, wie es im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschrieben- ist. Das Neue besteht in der Durchführung der im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 aufgeführten Verfahrensschritte. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.The invention thus relates to a method as described in the preamble of claim 1 is described. What is new is the implementation of the in the characterizing part of claim 1 listed process steps. Beneficial Further developments of the invention are described in the subclaims.

Je ein Ausführungsbeispiel zum Verlöten eines zylinderförmigen und eines kugelförmigen'Teils ist im Querschnitt in den Figuren 1 und 2 dargestellt. Bei Verwendung einer zylinderförmigen Anordnung werden die einzelnen scheibenförmigen Spaltstoffelemente (Pellets), die in Fig.|1 nicht dargestellt sind, in ein Hüllrohr 1 eingebracht. Die Enden dieses Hüllrohres 1 sind durch Stopfen 2 verschlossen. Das Hüllrohr 1 ist an seiner inneren Oberfläche mit einer Emailschicht 3-versehen. Eine weitere Emailschicht 4 befindet sich auf der inneren Fläche und auf den liantelflächen der Stopfen 2. Die Mantelflächen der Stopfen 2 sind mit einer kreisringförmigen Nut 5 versehen, in die das Lot 6 eingesprüht oder anderweitig eingebracht ist. Nachdem die Stopfen 2 mit den Schweißnähten 7 mit dem Rohr 1 verbunden sind, wird das Hüllrohr 1 mit den Stopfen 2 in rotierende Bewegung gesetzt und das Lot 6 - meist durch induktive Erwärmung - bis zur Verflüssigung erhitzt.One embodiment for soldering a cylindrical and a spherical part is shown in cross section in FIGS. If a cylindrical arrangement is used, the individual ones are disc-shaped Fissile material elements (pellets), which are not shown in FIG. 1, in a cladding tube 1 introduced. The ends of this cladding tube 1 are closed by plugs 2. The cladding tube 1 is provided with an enamel layer 3 on its inner surface. Another enamel layer 4 is located on the inner surface and on the liantel surfaces the stopper 2. The outer surfaces of the stopper 2 are shaped like a circular ring Provided groove 5 into which the solder 6 is sprayed or introduced in some other way. After this the plugs 2 are connected to the tube 1 by the weld seams 7, becomes the cladding tube 1 with the stopper 2 set in rotating motion and the solder 6 - mostly by inductive Warming - heated until liquefied.

Die rotierende Bewegung bleibt bis zum Erstarren des Lotes erhalten, so daß während der Abktüilungsphase ständig das Lot 5 unter Wirkung der Zentrifugalkraft einerseits-gegen dem Umfang des Rohres 1 und andererseits in den Spalt zwischen den Stopfen 2 und das Rohr 1 gepreßt wird. Hierdurch ist der zur Verbindung des Lotes mit der Emailschicht notwendige Anpreßdruck während des gesamten Lötvorganges gewährleistet.The rotating movement is maintained until the plumb bob solidifies, so that the solder 5 under effect the centrifugal force on the one hand - against the circumference of the tube 1 and on the other hand in the gap between the plug 2 and the tube 1 is pressed. This is the to connect the solder with the enamel layer necessary contact pressure during the guaranteed throughout the soldering process.

Ein kugelförmiges Spaltstoffelement 10,, das von zwei miteinander verschweißten Kugelhalbschalen 1 1 11 und 12 und außerdem von einer mit Abstand die Kugelhalbschalen 11 und 12 umgebenden perforierten Hülle 13 urigeben ist, besitzt eine ringförmige Einkerbung 14, die zum Teil mit Lot 15 ausgefüllt ist. Hierbei ist es möglich, den Querschnitt der kreisringförmigen Nut 14 so groß zu wählen, daß genügend Volumen zur Aufnahme der beim Abbrand des Spaltstoffelementes 10 entstehenden Spaltgase --unter Berücksichtigung d-es zulässigen Innendrucks im Innern der aus den Kugelhabschalen 11 und 12 bestehenden Hüllkugel vorhanden ist. Unabhängig von em Querschnitt der kreisringförmigen Nut 14 braucht nur so viel Lot in diese Nut eingebracht zu werden, wie zum sicheren Verlöten der ebenfalls aus zwei Halbschalen bestehenden Emailschicht 16 notwendig ist. Wiederum wird während des gesamten lrötverfahrens die aus den Kugelhalbschalen 11 und 12 bestehende Kugel mit genügend hoher Drehzahl gedreht, so daß die auf das Lot 15 wirkende Zentrifugalkraft einerseits eine gleichmäßige Verteilung des Lotes und andererseits den erforderlichen Anpreßdruck zwischen Lot und Emailschicht sichert.A spherical fissile material element 10, that of two with each other welded spherical shells 1 1 11 and 12 and also from one at a distance the spherical half-shells 11 and 12 surrounding perforated shell 13 is original, has an annular notch 14 which is partially filled with solder 15. Here it is possible to choose the cross-section of the annular groove 14 so large, that sufficient volume to accommodate the resulting when the fuel element 10 is burned off Fission gases - taking into account the permissible internal pressure inside the out the Kugelhabschalen 11 and 12 existing envelope ball is present. Independent of A cross section of the annular groove 14 only needs so much solder in this groove to be introduced, as for the secure soldering of the two half-shells existing enamel layer 16 is necessary. Again, throughout the entire soldering process the ball consisting of the ball shells 11 and 12 at a sufficiently high speed rotated so that the centrifugal force acting on the solder 15 on the one hand a uniform Distribution of the solder and, on the other hand, the required contact pressure between the solder and enamel layer secures.

Claims

1. Method for soldering parting lines of internally coated rotationally symmetrical Parts, in particular for spherical or cylindrical chambers for holding hydrogen-containing chambers Fissile material elements for nuclear reactors with an internally applied coating, characterized in that the solder in a circular groove (5, 14) one body resting on the inside of the wall of the rotationally symmetrical part (11, 12; 1) (2, 10) is introduced and heated and cooled in a rotating manner, so that the solder (6, 15) until it freezes, -by the centrifugal force on the coating (3, 16) of the rotationally symmetrical part is pressed.

2. Device for performing the method according to claim 4, for spherical, rotationally symmetrical parts, which are composed of two spherical hemispheres are and contain a fissile material element inside, characterized in that the fissile material element (10) with an annular recess (14) for receiving of the solder (15) is provided and that the circular Binfrasung (14) in their Cross-section is chosen so large that there is sufficient volume to accommodate the with increasing burn-off of the fission material element (10), fissile gases '' is sufficient.

3. Device for performing the method according to claim 1 for cylindrical parts, characterized in that in a cladding tube (1) of both Side plugs (2) are inserted, which delimit the interior of the cladding tube (1) Parts are also coated so that there is an annular groove (5) for receiving of the solder (6) in the jacket surface, which is also coated, of each of these plugs (2) is located.