DE2527686C2 - Kernbrennelement mit einem zylindrischen Behälter - Google Patents

Description

a) auf der Oberfläche der zylindrischen Auskleidung aus Metall wird der Überzug aufgebracht, der im wesentlichen aus mindestens einem Additiv besteht,

b) die Auskleidung aus Metall wird in den an einem Ende offenen Behälter eingeführt,

c) der Körper aus Kernbrennmaterial wird so in den Behälter eingesetzt, daß das Kernbrennmaterial von dem Behälter durch die Auskleidung aus Metall getrennt ist, die den Zwischenraum zwischen dem Behälter und dem Kernbrennmaterial teilweise füllt und dabei das mindestens eine Additiv dicht genug am Kernbrennstoff angeordnet ist, um funktionell einen Teil davon zu bilden,

d) am offenen Ende des Behälters wird ein

Verschluß angebracht und

f) das Ende des Behälters wird mit dem Verschluß zur Bildung einer abgedichteten Verbindung zwischen den beiden Teiien fest vei bunden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug als klebendes Gemisch, das mindestens ein Additiv enthält, aufgebracht wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug durch Elektroplattierung, Elektrophorese, Metallisierung, Pyrolyse oder Glasieren aufgebracht wird.

Die Erfindung betrifft ein Kernbrennelement mit einem zylindrischen Behälter, der einen Körper aus Kernbrennmaterial enthält, wobei ein Zwischenraum zwischen dem Körper aus Kernbrennmaterial und dem Behälter vorhanden ist und eine zylindrische Auskleidung aus Metall in dem Zwischenraum zwischen dem Kernbrennmaterial und dem Behälter vorhanden ist.

Ein »Cernbrennelement der vorgenannten Art ist in der AT-PS 1 98 391 und der CH-PS 3 51 346 beschrieben, die beide auf die gleiche deutsche Prioritätsanmeldung zurückgehen und einander entsprechen.

Gegenstand dieser Patentschriften ist ein ummanteltes Brennelement für Reaktoren, das aus einem Körper aus Kernbrennmaterial besteht, das zwischen dem Körper aus Kernbrennmaterial und dem diesen Körper umgebenden Behälter eine Schicht aus einer Legierung, insbesondere einer intermetallischen Verbindung, von Zink mit dem Kernbrennmaterial aufweist. Zwischen der Zinklegierungsschicht und dem Behälter ist gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform noch mindestens eine zusätzliche Schicht aus den Metallen Blei, Wismut, Zinn, Beryllium, Kalzium, Magnesium, Aluminium, Silizium, Vanadium, Eisen einzeln oder zu mehreren bzw. in Form ihrer Legierungen vorhanden.

Dem Beispiel läßt sich entnehmen, daß auf die Oberfläche des Körpers aus Keinbrennmaterial, dort einem Uranstab, ein Überzug von Zink aufgebracht und dieser mit einer Auflage von Zinn bedeckt und die überzogenen Uranstäbe dann durch Ziehpressen mit einem Aluminiumrohr überzogen werden.

Man kann ein solches ummanteltes Brennelement auch dadurch erhalten, daß man eine Lotlegierung aus Zink und Zinn flüssig in ein mit einem Urankern beschicktes Aluminiumrohr zur Ausfüllung des Spaltes zwischen Uran und Aluminium einpreßt.

Zweck der nach den obigen PS benutzten Auskleidung ist es, die Diffusion des Kernbrennmaterials, z. B. von Uran, in das Behältermaterial, z. B. in Aluminium, zu vermindern, um so die Bildung schädlicher Verbindungen, z. B. aus Uran und Aluminium, sicher zu vermeiden. Weiter vermittelt die Auskleidung nach den obigen PS einen wärmeschlüssigen Kontakt zwischen dem Kernbrennmaterial und dem Behälter, der gefährliche Wärmestauungen vermeidet.

Demgegenüber lag der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Kernbrennelement gemäß dem Oberbegriff des neuen Anspruchs 1 dahingehend weiterzubilden, daß die Auskleidung aus einem für Kernbrennelemente allgemein vorteilhaften Material besteht, mechanische Belastungen zwischen Kernbrennstoff und Behälter vermindert und mit einem Additiv versehen ist, das die Eigenschaften des Kernbrennmate-

rials vorteilhaft beeinflußt.

Es ist nämlich notwendig, in Kernbrennelemente bestimmte Additive einzubringen, um beispielsweise die Kernspaltungseigenschaften der Brennstoffe durch Zugabe von Pu-239 zu verbessern, die chemischen Eigenschaften des Brennstoffes zu steuern oder die mechanischen Eigenschaften des Brennstoffes zu ändern. Es war bisher üblich, diese Additive in das Kernbrennmaterial dadurch einzuführen, daß man das Additiv in Pulverform mit dem als Pulver vorliegenden Kernbrennstoff vermischte und anschließend das Pulvergemisch zu Pillen preßte und diese sinterte. Nach einem anderen Verfahren hat man das Kernbrennmaterial mit dem Additiv überzogen und nach noch einem anderen Verfahren hat man einen besonderen Körper aus dem Additiv in das Kernbrennelement eingesetzt

Wollte man z. B. die Kernspaltungseigenschaften des Kernbrennmaterials verbessern, indem man dieses Kernbrennmaterial auf einen bestimmten Gehalt an spaltbarem Material unter Verwendunfe des Isotops U-235 oder des Isotops Pu-239 anreicherte, dann müßte eine getrennte Brennstoffabrikationsanlage für die Herstellung von Brennstoffpillen oder Pulvern benutzt werden. Hierfür waren somit zusätzlicher Raum für die Anlage und zusätzliche Kosten für die Maschinen für die Brennstoffherstellung erforderlich, um zu vermeiden, daß die Additive U-235 bzw. Pu-239 nicht in andere Brennstoffzusarnmensetzungen eingebracht werden, in denen sie nicht erforderlich sind. Außerdem erfordert die Einführung irgendeines Additivs in den Kernbrennstoff während des Herstellungsgangs ein sehr weitgehendes Vermischen des Additivs mit dem Kernbrennstoff, um eine Homogenität zu gewährleisten.

Für Kernbrennstoffe, welche das giftige Plutonium-239 enthalten, muß weiter eine komplizierte und kostspielige Handschuhkastenanordnung benutzt werden, wodurch sich die Brennstoffherstellung im Vergleich zu Kernbrennstoffen, die mit dem Isotop U-235 angereichert sind, kostenungünstig gestaltet. Aus dem gleichen Grunde ist die Handhabung des Plutonium-239 beim Überziehen des Kernbrennstoffes bzw. beim Herstellen eines besonderen Körpers daraus außerordentlich erschwert und somit kostspielig.

Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist daher das einfachere Einführen von Additiven in Kernbrennelemente.

Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teiles des Anspruches 1 gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Kernbrennelement sorgt die den Zwischenraum nur teilweise ausfüllende Auskleidung dafür, daß mechanische oder chemische Reaktionen der Auskleidung mit dem Kernbrennstoff, die für das Kernbrennelement nachteilig sind, weitgehend vermieden werden. Die Materialien für diese Auskleidung haben geringe Neutronen-Einfangquerschnitte und sie sind bei Temperaturen unterhalb etwa 315°C mechanisch fest, duktil, äußerst stabil und nicht-reaktiv bei Anwesenheit von entmineralisiertem Wasser oder Dampf, die gewöhnlich als Kühlmittel und Moderatoren für Reaktoren verwendet werden.

Da bei dem erfindungsgemäßen Kernbrennelement örtliche mechanische Belastungen infolge der unterschiedlichen Ausdehnung des Brennstoffes und der Auskleidung vermieden sind, wirken sich auch etwaige chemische Reaktionen zwischen Auskleidung und den im Kernbrennelement gebildeten Gasen weniger schädlich aus. Korrodierende Gase werden üblicherweise von dem Brennstoff insbesondere an dem Punkt einer Rißbildung im Brennstoff abgegeben, und diese Stelle befindet sich bei den bekannten Kernbrennelementen, bei denen die Auskleidung den Zwischenraum zwischen Behälter und Kernbrennmaterir,! völlig ausfüllt, genau an dem Punkt einer örtlichen Belastung an der Berührungsstelle des mit Rissen versehenen Brennstoffes mit der Auskleidung. Die örtliche Belastung wird bei diesen bekannten Kernbrennelementeii noch gesteigert durch eine starke Reibung zwischen dem Brennstoff und der Auskleidung.

Die in der vorliegenden Erfindung benutzten Additive, die das Kernspaltungsverhalten des Kernbrennstoffes beeinflussen, umfassen allgemein die folgenden drei Arten von Additiven:

Die erste Art eines Additivs, welches das Spaltverhalten des Kernbrennstoffes beeinflußt, ist Plutonium-239 (Pu²³⁹), ein Produkt der Kernspaltung von Uranoxyd-Brennstäben, und dieses Pu²³⁹ kann aus verbrauchtem oder abgebranntem Uranoxyd-Brennstoff wiedergewonnen und als Brennstoff in einem Leichiwasser-Reaktor wiederbenutzt werden. Das Material Pu²³⁹ stellt einen spaltbaren Bestandteil zur Anreicherung von brütbarem Kernbrennstoff wie von U²³⁸ dar. Da Pu²³⁹ für Säugetiere giftig ist und Sicherheitsmaßnahmen bei der Verarbeitung zur Bildung eines Pu²³⁹ enthaltenden Kernbrennstoffes erfordert, ist es sicherer, praktischer und billiger, das Material Pu²³⁹ in das Brennelement in Form eines Überzugs auf der Auskleidung einzubringen.

Die zweite Art eines Additivs, welches das Spaltverhalten des Kernbrennstoffes beeinflußt, ist Uran-235 (U²³⁵) und U²³⁵, als Überzug auf der Auskleidung aufgebracht, ermöglicht es auf einfache Weise, den Anreicherungsgrad zu vermindern.

Die dritte Art eines Additivs schließlich, welches das Spaltverhalten des Kernbrennstoffes beeinflußt, ist das brennbare Gift Gadolinium (Gd). das gewöhnlich in ein Brennelement in Form eines Oxydes oder einer Borverbindung (B) eingebracht wird, um zeitliche Änderungen der Verteilung des Neutronenflusses zu handhaben.

Die zweite und dritte Art von Additiven ermöglicht die Verwendung von Uranoxyd als Kernbrennstoff mit entweder einer gegebenen Grundanreicherung oder nur einigen wenigen Grundanreicherungsstufen für den gesamten Reaktorkern. Der Einsatz dieser Additive gestattet die Vornahme geringfügiger Einstellungen des Anreicherungsgrades mit Hilfe des U²³⁵ oder des brennbaren Giftes Gd als Überzug auf der Auskleidung des Kernbrennelementes. Auf diese Weise kann man eine Abflachung des Neutronen-Flusses durch den Einsatz der mit einem Überzug versehenen Auskleidung erreichen, um einen axialen Gradienten des U²³⁵ und des Gd in einem einzigen Brennstab zu erhalten.

Die Kernspaltungscigenschaften verschiedener Stäbe können dann konstruktiv mit Rücksicht auf die räumliche Lage des Stabes im Innern eines Brennstoffbündels oder mit Rücksicht auf die räumliche Lage eines gegebenen Brennstoffbündels mit gegebenem Kernverhalten im Reaktorkern ausgelegt werden. Hierdurch ergibt sich ein ausgeprägter wirtschaftlicher Vorteil bei Herstellung von Gradienten der Anreicherung mit Hilfe von Folien an Stelle der Brennstoffpillen.

Die in den erfindungsgemäßen Kernbrennelementen voi'.iandenen, mit Überzug versehenen Auskleidungen können auch verwendet werden, um Additive einzubringen, die es gestatten, die Brennstoffchemie in den Kernbrennelementen zu steuern. Erfindungsgemäß

werden Siliziumdioxyd oder eine Siliziumdioxyd-AIuminiumdioxyd-Verbindung z. B. als Getter für durch die Spaltvorgänge erzeugtes Cäsium benutzt. Soll Niob zur Steuerung des Sauerstoffpotentials benutzt werden, so kann dazu das entsprechende Material der Auskleidung dienen. Wie vorstehend für die Additive zur Beeinflussung des Kernspaltungsverhaltens des Brennstoffes beschrieben, kann auch das Additiv zum Steuern der Brennstoffchemie mit den für den Kernbrennstoff benötigten Gradienten hergestellt werden.

Der benachbart zum Kernbrennstoff befindliche Überzug, der aus einem oder mehreren Additiven besteht, kann während des Reaktorbetriebes entweder an dem Kernbrennstoff festsintern oder an ihm haften und sich mit ihm fest verbinden. Das Additiv oder die Additive werden dann so ^(Tewählt dsß sie an der Außenfläche des Kernbrennstoffes eine dünne plastische Schicht mit einer hohen Kriechgeschwindigkeit aufbringen, und dies würde örtliche mechanische Belastungen in dem Brennelement während des Reaktorbetriebes vermindern oder beseitigen.

Der Kernbrennstoff kann in irgendeiner stofflichen Form vorliegen, wie sie bei Kernbrennelementen verwendet werden, wobei beispielhafte Formen gepreßte, gesinterte, zylindrische Pillen und gepreßte Pulver sind. Der Kernbrennstoff kann aus verschiedenen Verbindungen von Uran, Plutonium und/oder Thorium bestehen, wobei Uranoxyd und insbesondere Urandioxyd bevorzugt ist. Eine weitere bevorzugte Form des Kernbrennstoffes ist ein Gemisch aus Uranoxyden und Plutoniumoxyden.

Der Zusammenbau der erfindungsgemäßen Kernbrennelemente erfolgt nach der vorliegenden Erfindung in folgenden Schritten:

a) auf der Oberfläche der zylindrischen Auskleidung aus Metall wird der Überzug aufgebracht, der im wesentlichen aus mindestens einem Additiv besteht,

b) die Auskleidung aus Metall wird in den an einem Ende offenen Behälter eingeführt,

c) der Körper aus Kembrennmateriai wird so in den Behälter eingesetzt, daß das Kernbrennmaterial von dem Behälter durch die Auskleidung aus Metall getrennt ist, die den Zwischenraum zwischen dem Behälter und dem Kernbrennmaterial teilweise füllt und dabei das mindestens eine Additiv dicht genug am Kernbrennstoff angeordnet ist um funktionell einen Teil davon zu bilden,

d) am offenen Ende des Behälters wird ein Verschluß angebracht und

f) das Ende des Behälters wird mit dem Verschluß zur Bildung einer abgedichteten Verbindung zwischen den beiden Teilen fest verbunden.

Die Auskleidung hat vorzugsweise eine Dicke, die größer ist als die längste Rückstoßstrecke für die Spaltprodukte. Sie dient als bevorzugter Ort für die Reaktion mit flüchtigen Verunreinigungen und Spaltprodukten.

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Im einzelnen zeigt

F i g. 1 eine Teilschnittansicht eines Kernbrennstoffbündels, das mindestens ein Kernbrennelement nach der Erfindung enthält

F i g. 2 eine isometrische Darstellung mit fortschreitender Schnittansicht durch einen Teil eines erfindungsgemäßen Kernbrennelementes, das eine Auskleidung zwischen dem Behälter und dem Kernbrennmaterial aufweist, wobei ein Überzug aus einem Additiv auf der Oberfläche der Auskleidung benachbart zum Kernbrennmaterial vorhanden ist und

Fig. 3 eine isometrische Darstellung mit fortschreitender Schnittansicht eines Teils eines erfindungsgemäßen Kernbrennelementes, das eine Auskleidung zwischen dem Behälter und dem Kernbrennmaterial aufweist, wobei ein Überzug in Form von Streifen aus mehreren Additiven auf der Oberfläche der Auskleidung benachbart zum Kernbrennmaterial vorhanden ist.

Es wird nunmehr insbesondere auf die Fig. 1 Bezug genommen. Sie zeigt eine Teilschnittansicht eines Kernbrennstoffbündels 10. Dieses Brennstoffbündel besteht aus einem rohrförmigen Strömungskanal 11 mit allgemein quadratischem Querschnitt, der an seinem oberen Ende mit einem Tragegriff 12 und an seinem unteren Ende mit einem nicht gezeigten Nasenteil ausgestattet ist. Das obere Ende des Kanals 11 ist bei 13 offen und das untere Ende des Nasenteils ist mit öffnungen für den Kühlmitteldurchfluß ausgestattet. Eine Anordnung von Kernbrennelementen 14 ist in dem Kanal 11 eingeschlossen und dort mit Hilfe einer oberen Endplatte 15 und einer unteren, nicht gezeigten, Endplatte gehaltert. Das flüssige Kühlmittel tritt normalerweise durch die öffnungen in dem unteren Ende des Nasenteils ein, strömt um die Brennelemente 14 herum nach oben und tritt am oberen Auslaß 13 in teilweise verdampftem Zustand bei Siedewasserreaktoren und im unverdampften Zustand bei Druckreaktoren aus.

Es wird nunmehr neben der F i g. 1 noch auf die F i g. 2 Bezug genommen. Diese zeigt ein Kernbrennelement 14 in einer isometrischen Darstellung im Teilschnitt. Das Brennelement enthält Kernbrennmaterial 16, das hier in Form mehrerer Pillen aus spaltbarem und/oder brütbarem Material gezeigt ist, die im Innern eines Behälters 17 angeordnet sind. In einigen Fällen können diese Pillen verschiedene Formen aufweisen, wie eine zylindrische oder Kugelform, und in anderen Fällen können auch andere Formen des Brennstoffes verwendet werden, beispielsweise leilchenförmige Brennstoffe. Die räumliche Form des Kernbrennmaterials ist für die vorliegende Erfindung ohne Bedeutung.

Es können die verschiedenartigsten Kernbrennmaterialien verwendet werden, einschließlich Uranverbindungen, Plutoniumverbindungen, Thoriumverbindungen und Gemische dieser Verbindungen. Ein bevorzugtes Brennmaterial ist Urandioxyd oder ein Gemisch aus Urandioxyd und Plutcniumdioxyd. Der Behälter ist an seinen Enden mit Hilfe von Endstopfen 18 verschlossen (Fig. 1). die Ansätze 19 enthalten können, um die Befestigung des Brennstabes in dem Bündel zu erleichtern. Ein hohler Raum oder Sammelraum 20 ist an einem Ende des Brennelementes vorgesehen und gestattet eine Ausdehnung des Brennmaterials in Längsrichtung und die Ansammlung von Gasen, die aus dem Brennmaterial freigesetzt werden. Ein wendeiförmiges Teil 21 ist auf einer oberen Platte 23 abgestützt, innerhalb des Raumes 20 angeordnet Es dient zum Festlegen des Brennstoffes während der Handhabung und des Transportes der Brennelemente. Der Behälter 17 ist mit den Endstopfen 18 durch Schweißverbindungen 22 am Umfang fest verbunden.

Das Brennelement ist so konstruiert daß es einen ausgezeichneten Wärmekontakt zwischen dem Behälter und dem Brennmaterial, ein Mindestmaß an parasitärer Neutronenabsorption und eine Beständig-

keit gegen Durchbiegen und Vibration aufweist, die gelegentlich durch mit hoher Geschwindigkeit strömendes Kühlungsmittel erzeugt wird.

Die F i g. 2 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der ein hohler zylindrischer Behälter 17 ein vorgegebenes Volumen umschließt und eine hohle metallische Auskleidung 24 zwischen dem Behälter 17 und dem Kernbrennmaterial 16 angeordnet ist. Das Kernbrennmaterial 16 besteht aus mehreren zylindrischen Pillen, die Ende an Ende zur Bildung einer Säule aufeinandergesetzt sind.

Auf der Oberfläche der Auskleidung 14 ist benachbart zum Kernbrennstoff 16 ein Überzug 25 aus mindestens einem Additiv und in einigen Brennelementen aus mehreren Additiven vorhanden. Der Überzug ist so auf der Auskleidung angeordnet, daß er während des Betriebes in einem Reaktor nahe genug an dem Kernbrennstoff liegt, um funktionsmäßig einen Teil des Kernbrennstoffes zu bilden. Auf diese Weise erfüllt das oder die Additive ihre Funktionen für den Kernbrennstoff ähnlich wie in den Fällen, in denen das Additiv entweder auf den Kernbrennstoff als Überzug auf- oder durch Vermischen in den Kernbrennstoff eingebracht ist.

Die F i g. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung in einer isometrischen Ansicht mit Teilschnitt von einem Teil eines Kernbrennelementes 30. Das Brennelement 30 hat einen hohlen zylindrischen Behälter 31, der ein gegebenes Volumen umschließt, wobei zwischen den Behälter 31 und das Kernbrennmaterial 33 eine hohle metallische Auskleidung 32 eingefügt ist. Das Kernbrennmaterial 33 besteht aus mehreren zylindrischen Pillen, die Ende an Ende unter Bildung einer Säule aufeinandergesetzt sind. Auf der Oberfläche der Auskleidung 32 und benachbart zum Kernbrennstoff 33 ist ein Überzug 34 in Form mehrerer Streifen aus mindestens einem Additiv und in einigen Brennstoffelementen aus mehreren Additiven vorhanden. Der Überzug 34 ist auf der Auskleidung so angeordnet, daß er sich während des Betriebes in einem Reaktor nahe genug an dem Kernbrennstoff befindet, um funktionsmäßig einen Teil des Kernbrennstoffes zu bilden. In dieser Weise erfüllt das oder die Additive ihre Funktionen für den Kernbrennstoff in ähnlicher Weise wie in den Fällen, in denen das Additiv entweder als Überzug auf den Kernbrennstoff auf- oder durch Vermischen in den Kernbrennstoff eingebracht ist.

Der für die Kernbrennelemente gemäß der Erfindung benutzte Behälter kann aus rostfreiem Stahl, Aluminium, einer Aluminiumlegierung, Zirkonium, einer Zirkoniumlegierung oder Niob bestehen, wobei bevorzugt Zirkonium und seine Legierungen sind, wie die für diesen Zweck üblichen Zirkoniumlegierungen.
Die Auskleidung kann aus einer Folie durch Verschweißen dünner Bleche zur Bildung der hohlzylindrischen Form oder aus Halbzeugmaterial durch Extrudieren hergestellt werden. Die Oberflächen der Auskleidung werden zur Herstellung einer glatten Oberfläche behandelt, um einen Abrieb und ein Schaben zwischen der Auskleidung und dem Kernbrennmaterial während des Zusammenbaues des Kernbrennelementes zu verhindern. Die Auskleidung ist undurchlässig für Spaltprodukte und Gase, welche von dem Kernbrennmaterial abgegeben werden. Obwohl die Enden der Auskleidung durch einen Deckel verschlossen werden können, werden sie vorzugsweise offengelassen, da nur eine sehr geringe Menge von Spaltprodukten oder reaktiven Gases aus dem Brennstoffmaterial um die Enden der Auskleidung herum in Kontakt mit dem Behälter gelangen kann. Außerdem ist es wahrscheinlicher, daß die gasförmigen Materialien einschließlich der gasförmigen Spaltprodukte zum Sammelraum in dem Kernbrennelement wandern. Die Dicke der Auskleidung ist ausreichend, um den Kräften zu widerstehen, die beim Zusammenbau auftreten, und weiterhin den Gasdrücken zu widerstehen, die während des Betriebes des Kernreaktors auftreten. Eine bevorzugte Dicke für die Auskleidung liegt im Bereich von etwa 0,025 bis 0,3 mm.

Das Additiv oder die Additive werden als Überzug auf der Oberfläche der Auskleidung benachbart zum Kernbrennstoff angebracht (d. h. auf der inneren Oberfläche). Das im Einzelfall gewählte Verfahren zum

Aufbringen des Überzuges ist abhängig von der gewünschten Dicke, der Zusammensetzung und den physikalischen Eigenschaften der Auskleidung, und es können die verschiedensten Verfahren zum Aufbringen eines Überzuges angewendet werden, einschließlich dem Vermischen des oder der Additive mit einer Klebemasse zum Aufbringen des Überzugs auf der Auskleidung. Es können die verschiedenartigsten Kleber verwendet werden, wobei Hochtemperaturkleber bevorzugt werden. Am einfachsten dürfte der Einsatz einer Metallfolie als Auskleidung sein, auf die der Überzug in Form einer Glasur aufgebracht ist. Weiterhin können Elektroplattieren, Metallisieren, Pyrolyse, Plasmasprühen, Aufdampf- oder Elektrophoreseverfahren angewendet werden.

Hierzu 2 Biali Zeichnungen

308113/114

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Kernbrennelement mit einem zylindrischen Behälter, der einen Körper aus Kernbrennmaterial enthält, wobei ein Zwischenraum zwischen dem ο Körper aus Kernbrennmaterial und dem Behälter vorhanden ist und eine zylindrische Auskleidung aus Metall in dem Zwischenraum zwischen dem Kernbrennmaterial und dem Behälter vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Auskleidung (24 bzw. 32) den genannten Zwischenraum nur teilweise füllt und aus einem Metall geringen Neutronen-Einfangsquerschnittes besteht, das augewählt ist aus Zirkonium, Molybdän, Wolfram, Rhenium, Niob oder Legierungen davon und auf der Auskleidung (24 bzw. 32) auf der Oberfläche benachbart zu dem Körper aus Kernbrennmaterial (16) eki Überzug (25) vorhanden ist, der im wesentlichen aus mindestens einem Additiv besteht, das dicht genug beim Kernbrennstoff angeordnet ist, um funktionell einen Teil davon zu bilden und das ausgewählt ist aus Plutonium-239, Uran-235, Bor, Gadolinium, Siliziumdioxyd oder einer Siliziumdioxyd-Aluminium-Verbindung.

2. Kernbrennelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (17) aus Zirkonium, einer Zirkoniumlegierung, rostfreiem Stahl, Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht.

3. Kernbrennelement nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kernbrennmaterial (16) aus Uranverbindungen, Plutoniumverbindungen, Thoriumverbindungen oder Gemischen derselben besteht.

4. Kernbrennelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kernbrennmaterial (16) aus Urandioxyd oder einem Gemisch von Urandioxyd und Plutoniumdioxyd besteht.

5. Kernbrennelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper aus Kernbrennmaterial (16) den Behälter (17) nur derart teilweise ausfüllt, daß er einen Hohlraum (20) an einem Ende des Behälters (17) bildet, in dem ein wendeiförmiges Teil (21) angeordnet ist, ein Verschluß (18) vollkommen und abgedichtet an jedem Ende des Behälters befestigt ist und der Überzug (25) auf der Auskleidung in Form zumindest eines Streifens vorhanden ist.

6. Verfahren zum Zusammenbau eines Kernbrennelementes nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: