DE2549969C2 - Kernbrennstoffelement - Google Patents
KernbrennstoffelementInfo
- Publication number
- DE2549969C2 DE2549969C2 DE2549969A DE2549969A DE2549969C2 DE 2549969 C2 DE2549969 C2 DE 2549969C2 DE 2549969 A DE2549969 A DE 2549969A DE 2549969 A DE2549969 A DE 2549969A DE 2549969 C2 DE2549969 C2 DE 2549969C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- nuclear fuel
- jacket
- metal layer
- zirconium
- fuel element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
- G21C3/02—Fuel elements
- G21C3/04—Constructional details
- G21C3/06—Casings; Jackets
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
- G21C3/02—Fuel elements
- G21C3/04—Constructional details
- G21C3/16—Details of the construction within the casing
- G21C3/20—Details of the construction within the casing with coating on fuel or on inside of casing; with non-active interlayer between casing and active material with multiple casings or multiple active layers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Kernbrennstoffelement mit einem zentralen Kern eines Körpers aus Kernbrennstoffmaterial
aus Verbindungen des Urans, Plutoniums, Thoriums oder deren Gemischen und einem länglichen,
zusammengesetzten, behälterartigen Mantel mit einem äußeren Teil aus Zirkonium oder einer Zirkoniumlegierung
mit zwei Überzügen auf der Innenfläche, deren einer ein chromhaltiger Diffusionsschutz und deren
anderer eine gegebenenfalls kupferhaltige Metallschicht ist, wobei die beiden Überzüge untereinander und mit
dem äußeren Mantel verbunden sind.
Der Mantel dient verschiedenen Zwecken, wobei es sich bei zwei Hauptzwecken um folgendes handelt:
Erstens sollen Berührungen und chemische Reaktionen zwischen dem KernbrennstoFfmaterial und dem Kühlmittel oder dem Moderator (wenn ein Moderator zugegen ist) oder beiden (wenn sowohl das Kühlmittel als auch der Moderator zugegen sind) verhindert werden:
Erstens sollen Berührungen und chemische Reaktionen zwischen dem KernbrennstoFfmaterial und dem Kühlmittel oder dem Moderator (wenn ein Moderator zugegen ist) oder beiden (wenn sowohl das Kühlmittel als auch der Moderator zugegen sind) verhindert werden:
zweitens soll verhindert werden, daß radioaktive Spaltprodukte, von denen einige Gase sind, aus dem
Brennstoff in das Kühlmittel bzw. den Moderator bzw. in beide freigesetzt werden, wenn sowohl das
Kühlmittel als auch der Moderator zugegen sind.
Bei üblichen Materialien für Mäntel handelt es- sich
beispielsweise um rostfreien Stahl, Aluminium und seine Legierungen, Zirkonium und seine Legierungen, Niob
und bestimmte Magnesiumlegierungen. F&'der des
ίο Mantels, d. h. ein Undichtwerden, können das Kühlmittel
oder den Moderator und die angeschlossenen Systeme mit radioaktiven langlebigen Produkten in
einem Ausmaß kontaminieren, das den Betrieb der Anlage stört.
Es sind Probleme bei der Herstellung und beim Einsatz von Kernbrennstoffelementen, die bestimmte
Metalle und Legierungen als Mantelmaterialien verwenden, infolge mechanischer oder chemischer Reaktionen
dieser Mantelmaterialien unter bestimmten Umständen aufgetreten. Zirkonium und seine Legierungen
stellen unter normalen Bedingungen ausgezeichnete Kernbrennstoffmäntel dar, da sie kleine Neutronenabsorptionsquerschnitte
besitzen und bei Temperaturen unterhalb etwa 4000C in Gegenwart von entmineralisiertem
Wasser oder Dampf, die üblicherweise als Reaktorkühlmittel und -moderatoren verwendet werden,
fest, zäh, extrem stabil und nicht-reaktiv sind.
Jedoch ist während des Reaktorbetriebes beim Kernbrennstoffelement ein Problem hinsichtlich der
jo Rißbildung des Mantels infolge Sprödigkeit durch die
kombinierten Einwirkungen des Kernbrennstoffes, des Mantels und der Spaltprodukte aufeinander aufgetreten,
die während der Kernspaltreaktionen gebildet werden. Es wurde festgestellt, daß sich diese Fehler
durch lokalisierte mechanische Beanspruchungen infolge unterschiedlicher Expansion des Brennstoffmantels
verstärken (Beanspruchungen im Mantel treten örtlich bei Rissen im Kernbrennstoff auf). Es werden korrosive
Spaltprodukte aus dem Kernbrennstoff freigesetzt, wobei sie am Schnittpunkt der Brennstoffrisse mit der
Mantelfläche vorhanden sind. Es werden während der Spaltungskettenreaktion beim Betrieb des Kernreaktors
Spaltprodukte im Kernbrennstoffmaterial gebildet. Die lokalisierten Beanspruchungen werden durch die
hohe Reibung zwischen dem Kernbrennstoffmaterial und dem Mantel verstärkt.
Innerhalb der Grenzen eines verschlossenen Kernbrennstoffelementes
kann gasförmiger Wasserdampf durch langsame Umsetzung zwischen dem Mantel und
λ restlichem Wasser im Mantel gebildet werden und sich
in einem Maß anreichern, das unter bestimmten Umständen zu einer örtlichen Hydrierung des Mantels
mit gleichzeitiger lokaler Zerstörung der mechanischen Eigenschaften des Mantels führen kann. Der Mantel
wird ferner durch Gase, wie Sauerstoff, Stickstoff, Kohlenmonoxid und Kohlendioxid, in einem weiten
Temperaturbereich nachteilig beeinflußt.
Der Zirkoniummantel eines Kernbrennstoffelementes ist während der Bestrahlung in einem Kernreaktor
bo einem oder mehreren der vorstehend angeführten Gase und Spaitprodukte ausgesetzt; und dies trotz der
Tatsache, daß diese Gase und Spaltproduktelemente nicht im Reaktorkühlmittel oder -moderator vorliegen
und ferner soweit wie möglich aus der umgebenden
b5 Atmosphäre bei der Herstellung des Mantels und des
Kernbrennstoffclementes ausgeschlossen wurden. Gesinterte keramische Massen, wie Urandioxid und andere
Zusammensetzungen, die als Kernbrennstoff verwendet
werden, setzen meßbare Mengen der vorstehend angeführten Gase und Spaltprodukte beim Erhitzen frei,
z. B. bei der Herstellung der Kernbrennstoffelemente; sie setzen ferner Spaltprodukte beim Bestrahlen frei.
Es sind feinteilige keramische Massen bekanntgeworden, wie Urandioxidpulver und andere Pulver, die als
Kernbrennstoffe verwendet werden, die noch größere Mengen der vorstehend angeführten Gase beim
Bestrahlen freisetzen. Diese freigesetzten Gase können mit dem Zirkoniummantel reagieren, der den Kernbrennstoff
enthält.
Davon ausgehend ist. es erwünscht, den Angriff von Wasser, Wasserdampf und anderen Gasen, insbesondere
Wasserstoff, die vom Inneren des Kernbrennstoffelementes her mit dem Mantel reagieren, während der
gesamten Zeit zu vermindern, in der sich das Kernbrennstoffelement im Einsatz befindet
Ein derartiger Versuch besteht darin, Materialien-Getter
zu finden, die chemisch rasch mit dem Wasser, dem Wasserdampf und anderen Gasen reagieren, um
diese aus dem Inneren des Mantels zu entfernen.
Ein anderer Versuch besteht darin, das Ke-Tibreimstoffmaterial
mit einem keramischen Material zu überziehen, wie es in der US-PS 31 08 936 beschrieben
ist, um zu verhindern, daß Feuchtigkeit mit dem Kernbrennstoffmaterial in Berührung kommt.
In der US-PS 30 85 059 wird ein Kernbrennstoffelement mit einem Metallgehäuse, das ein oder mehrere
Pellets eines spaltbaren keramischen Materials enthält, und einer Schicht aus glasartigem Material vorgeschlagen,
das an die keramischen Pellets derart gebunden ist, daß die Schicht zwischen dem Gehäuse und dem
Kernbrennstoff liegt, um eine gleichmäßig gute Wärmeleitung von den Pellets zum Gehäuse zu
gewährleisten.
In der US-PS 28 73 238 werden mit einem Mantel versehene spaltbare Klumpen aus Uran in einem
Metallgehäuse vorgeschlagen, wobei die Schutzüberzüge für die Klumpen Zink-Aluminium-Verbundschichten
sind.
In der US-PS 28 49 387 wird ein mit einem Mantel versehener spaltbarer Körper mit einer Vielzahl von
offen endenden, ummantelten Körperabschnitten eines Kernbrennstoffes beschrieben, die in ein geschmolzenes
Bad eines Bindematerials getaucht wurden, was eine -»5
wirksame thermisch leitende Verbindung zwischen den Urankörperabschnitten und dem Mantel ergab. Für den
Oberzug wird irgendeine Metallegierung mit einer guten Wärmeleitfähigkeit mit Beispielen vorgeschlagen,
die Aluminium-, Silicium- und Zink-Aluminium-Legie- >°
rungen einschließen.
Die JP-AS 46 559/47 beschreibt die Verbindung von diskreten Kernbrennstoffteilchen zu einem zusammengesetzten,
kohlenstoffhaltigen Matrix-Brennstoff, wobei man die Brennstof/teilchen mit einem hochdichten,
glatten, kohlenstoffhaltigen Überzug rund um die Pellets versieht.
Ein weiterer anderer Überzug ist in der JP-AS 14 200/47 beschrieben, wobei der Überzug von einer
von zwei Gruppen von Pellets aus einer Schicht aus Siliciumkarbid besteht und eine andere Gruppe mil
einer Schicht aus pyrogenem Kohlenstoff oder Metallkarbid überzogen ist.
Weiter ist in der FR-PS 12 15 673 ein Kernbrennstoffelement
beschrieben, das sich in erster Linie auf °5
Monokarbide von Uran, Plutonium und Thorium bezieht, die deshalb eing-setzt werden, weil sie eine
bessere Wärmeleitfähigkeit aufweisen als die entsprechenden Oxide. Es wird eine Schutzschicht, die in erster
Linie aus Karbiden besteht, direkt auf den Kernbrennstoff aufgebi-acht.
Das Überziehen von Kernbrennsioffmaterialien
bringt Probleme hinsichtlich der Betriebssicherheit mit sich, da gleichmäßige Überzüge ohne Fehler kaum
erhalten werden. Ferner kann die Zerstörung der Überzüge zu Problemen bei der langen Verwendung
von Kernbrennstoffmaterialien führen.
In der Druckschrift GEAP-4555 vom Februar 1964 wird ein zusammengesetzter Mantel aus einer Zirkoniumlegierung
mit einer inneren Auskleidung aus rostfreiem Stahl beschrieben, die metallurgisch mit der
Zirkoniumlegierung verbunden ist; der zusammengesetzte Mantel wird durch Extrudieren eines hohlen
Barrens der Zirkoniumlegierung mit einer Innenauskleidung aus rostfreiem Stahl hergestellt Dieser Mantel
weist den Nachteil auf, daß im rostfreien Stahl spröde Phasen auftreten und daß die rostfreie Stahlschicht eine
Neutronenabsorption des ca. 10- bis 15?achen Werts der Neutronenabsorption von Zirkoniuisiißgierungsschichten
der gleichen Stärke mit sich bringt.
Die US-PS 35 02 549 beschreibt ein Verfahren zum Schützen von Zirkonium und seinen Legierungen durch
elektroiytische Abscheidung von Chrom, um ein zusammengesetztes Material vorzusehen, das für
Kernreaktoren brauchbar ist.
Ein Verfahren zur elektrolytischen Abscheidung von Kupfer auf Oberflächen aus einer Zirkoniumlegierung
mit einer nachfolgenden Wärmebehandlung zur Erzielung einer Oberflächendiffusion des elektrolytisch
abgeschiedenen Metalls wird in Energia Nucleare, Band 11, Nr. 9 (September 1964), auf den Seiten 505 bis
508, vorgeschlagen.
In »Stability and Compatibility of Hydrogen Barriers Applied to Zirconium Alloys« von F. Brossa et. al.
(European Atomic Energy Community, Joint Nuclear Research Center, EUR4098e 1969) werden Methoden
zur Abscheidung verschiedener Überzüge und ihre Wirkungsgrade als Wasserstoffdiffusionsschutz zusammen
mit einem Al-Si-Überzug als vielversprechendstem
Schutz gegen Wasserstoffdiffusion beschrieben.
Methoden zum Elektroplattieren von Nickel auf Zirkonium und Zirkonium-Zinn-Legierungen und die
Wärmebehandlung dieser Legierungen rur Erzielung von Legierungsdiffusionsverbindungen werden in
»Electroplating on Zirconium and Zirconium-Tin« von W. C. Schickner et al. (BM 1-757, Technical Information
Service, 1952) beschrieben.
In der US-PS 36 25 821 wird ein Kernbrennstoffelement für einen Kernreaktor mit einem rohrförmigen
Mantel vorgeschlagen, wobei die Innenfläche des Rohrs mit einem schützenden Metali mit einem kleinen
Nejtroneneinfangquerschnitt, wie Nickel, überzogen ist, in dem fein dispergicrte Teilchen eines brennbaren Gifts
enthalten sind.
Im »Reactor Development Program Progress Report« vom August 1973 (ANL-RDP-19) wird eine
chemische Getteranordnung einer sich aufbrauchenden Schicht aus Chrom auf der Innenfläche eines rostfreien
Stahlmantels vorgeschlagen.
Ein anderer Versuch besteht darin, einen Schutz zwischen dem Kernbrennstoffmaterial und dem Mantel
einzuführen, der das Kernbrennstoffmaterial enthält, wie in der US-PS 32 30 150 (Kupferfolie), der DE-AS
1238 115 (Titanschicht), der US-PS 32 12 988 (Hülle aus Zirkonium, Aluminium oder Beryllium), der US-PS
30 18 238 (Schutz aus kristallinem Kohlenstoff zwischen
dem UO2 und dem Zirkoniumübcrzug) und der US-PS
30 88 893 (Folie aus rostfreiem Stahl) beschrieben ist. Während das Konzept eines Schutzes vielversprechend
zu sein scheint, beschreiben einige der vorstehenden Druckschriften Materialien, die entweder mit dem
Kernbrennstoff (z. B. kann sich der Kohlenstoff mit Sauerstoff aus dem Kernbrennstoff vereinigen) oder
dem Mantel (z. B. können Kupfer und andere Metalle mit dem Mantel reagieren, wobei die Eigenschaften des
Mantels verändert werden) oder hinsichtlich der Kernspaltreaktion unverträglich bzw. ungeeignet sind
(indem sie beispielsweise als Neutronenabsorber wirken).
Keine der vorstehend zusammengestellten Druckschriften bietet Lösungen für das jüngst aufgetretene
Problem lokalisierter chemisch-mechanischer Einwirkungen zwischen dem Kernbrennstoffmaterial und dem
Mantel.
ΙΛΙ III UV. I
ein Kernbrennstoffelement beschrieben, dessen Merkmale
im wesentlichen auf metallisches Uran als Brennstoff und einen äußeren Teil des Mantels aus
Aluminium gerichtet sind, denn mit den Merkmalen des
Kernbrennstoffelementes nach der FR-PS 12 83 560 soll die Bildung von intermetallischen U-A!-Verbindungen
vermieden werden. Zu diesem Zweck weist das Kernbrennstoffelement nach der vorgenannten FR-PS
zwischen dem Kernbrennstoff und der Außenhülle eine Schichtenfolge aus Nickel. Chrom und nochmals Nickel
auf.
Weitere Versuche auf Basis des Schutzkonzepts sind in der deutschen Patentanmeldung P 25 01 309.6 (feuerfeste
Metalle, wie Molybdän, Wolfram. Rhenium, Niob und deren Legierungen in Form von Rohren oder Folien
aus einer oder mehreren Schichten oder einem Überzug auf der Innenfläche des Mantels) und der deutschen
Paten.tanmeldun" P 25 01505.8 beschrieben (Auskleidung
aus Zirkonium, Niob oder deren Legierungen zwischen dem Kernbrennstoff und dem Mantel mit
einem Überzug eines Materials hoher Schmierfähigkeit zwischen der Auskleidung und dem Mantel).
Ein Kernbrennstoffelement der eingangs genannten Art ist in der FR-PS 15 Il 076 beschrieben. Bei dem
Kernbrennstoffelement nach der FR-PS 15 11 076 liegt die aus Kupfer bestehende Metallschicht des zusammengesetzten
Mantels direkt auf der Innenfläche des äußeren Teiles dieses Mantels aus Zirkonium oder einer
Zirkoniumlegierung, und die aus Chrom bestehende Diffusionsschicht liegt auf der Krpferschicht auf.
Somit steht die Kupferschicht als Reaktionsort für in dem Kernbrennsioffelement enthaltene Gase oder
Spaltprodukte nicht direkt zur Verfügung. Der Fachmann wird auch durch die genannte FR-PS
nicht dazu veranlaßt diese Schichtfolge ohne weiteres umzukehren, denn auf Seite 2, linke Spalte, ist im
Absatz 4 ausdrücklich darauf hingewiesen, daß diese Reihenfolge des Aufbringens der Schichten in der
leichteren Aufbringbarkeit des Chroms auf einer Kupferschicht begründet ist
Bei der Schichten folge nach der FR-PS kann die Chromschicht nicht als Diffusionsschutz in dem Sinne
wirken, daß sie das Eindiffundieren des Kupfers in den äußeren Teil aus Zirkonium oder einer Zirkoniumlegierung
verhindert
.Angaben über den Reinheitsgrad der verwendeten
Überzüge sind in der FR-PS nicht enthalten.
Der vorliegenden Erfindung lag demgegenüber die Aufgabe zugrunde, das Kernbrennstoffelement gemäß
dem Oberbegriff des neuen Anspruchs I dahingehend zu verbessern. daß eine Metallschicht für die im
Kernbrennstoffelement vorhandenen Gas^ und Spaltprodukte
direkt zur Verfügung steht, wobei das F.indiffundicren dieser Metallschicht in den äußeren Teil
aus Zirkonium oder einer Zirkoniumlegierung vermieden w jiden soll und die Neutronenbilanz des Elementes
möglichst wenig beeinträchtigt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Diffusionsschutz-Überzug direkt mit der
Innenfläche des äußeren Mantels verbunden ist, daß der
Metallschicht-Überzug in an sich bekannter Weise au«,
Kupfer, Nickel, Eisen oder einer ihrer Legierungen besteht und auf der Innenoberfläche des Diffusionsschutz-Überzuges
aufgebracht ist und daß jeder der beiden Überzüge weniger als I Gew.-% an Verunreinigungen
enthält.
Diese Aufgabe wird durch den kennzeichnenden Teil des neuen Anspruch* ! gelöst.
Das erfindungsgemäße Kernbrennstoffelcment hat
den weiteren Vorteil, daß die verwendeten, relativ reinen Materialien für die Überzüge während des
Einsatzes des Kernbrennstoffelementes in einem Kernreaktor nicht einer Strahlungshärtung unterliegen, so
daß sie wirksam Spannungen im Mantel abbauen und so das Auftreten von Rissen vermeiden.
Der Diffusionsschutz-Überzug kann physikalisch oder metallurgisch innen an dem äußeren Teil des
Mantels, und der Metallschicht-Überzug kann physikaj'i
lisch oder metallurgisch an den Diffusionsschutz-Überzug gebunden sein. Der Diffusionsschutz-Überzug
verhindert bei sehr hohen Temperaturen Reaktionen zwischen dem äußeren Teil des Mantels und der
Metallschicht, und die Metallschicht bildet zusammen mit dem Diffusionsschutz einen Schild für den äußeren
Teil des Mantels gegen Spaltprodukte und gasförmige Verunreinigungen aus dem Kernbrennstoffmaterial, das
während der Kernspaltung im Mantel enthalten ist. Die Metallschicht dient als bevorzugter Ort für Reaktionen
mit gasförmigen Verunreinigungen oder Spaltprodukten im Inneren des Kernbrennstoffelements; auf diese
Weise dienen die Metallschicht als auch der Diffusionsschutz dazu, den äußeren Teil des Mantels vor flüchtigen
Verunreinigungen oder Spaltprodukten und ihrem Angriff zu schützen.
Der zusammengesetzte Mantel kann z. B. dadurch hergestellt werden, daß man entweder
a) nacheinander den Diffusionsschutz und die Metallschicht
auf die Innenfläche des Mantels elektroolattiert oder
b) nacheinander den Diffusionsschutz und die Metallschicht auf den Mantel elektropiattiert und Mantel,
Diffusionsschutz und Metallschicht zum Erzielen einer Diffusionsverbindung und einer metallurgischen
Bindung zwischen dem Mantel und dem Diffusior.sschutz und einer metallurgischen Bindung
zwischen dem Diffusionsschutz und der Metallschicht erhitzt
Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Kernbrennstoffelementes finden sich in den
Unteransprüchen.
Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert Irr! einzelnen zeigt
F i g. 1 eine Teilschnittansicht einer Kernbrennstoffeinheit die erfindungsgemäß ausgebildete Kernbrennstoffelemente
enthält und
I" i g. 2 eine vergrößerte Schnittansicht eines Kernbrennstoffelementes
der Fig. I.
F i g. I stellt eine Tcilschnittansicht einer Kernbrennsioffeinhcit
iO dar. Diese Kernbrennstoffeinheit IO besteht aus einem rohrförmigen Durchlaufkanal 11 mit
im allgemeinen rechteckigem Querschnitt und ist am oberen Ende mit einem Hebebügel 12 und am unteren
Ende ί:·Γ? einem nichtdargcstel'.ten Nasenstück versehen.
Das obere Ende des Kanals 11 ist bei 13 offen, und das untere Ende des Nasenstücks ist mit Kühlmitteldisrchlauföffnungen
versehen. Eine Reihe \ Dn Brennstoffelementen
14 ist im Kanal 11 eingeschlossen und wird darin von einer Platte 15 am oberen Ende und einer
nichtdargctelllcn Platte am unteren Ende getragen. Das flüssige Kühlmittel tritt im allgemeinen durch die
öffnungen im unteren Ende des Nasenstücks ein. strömt rund um die Brennstoffelemente 14 nach oben und tritt
am oberen Auslaß 13 bei Siedereaktoren in zum Teil
!Ulli
vcr uutVipitci'ii m^iaiiu uuu ιλι uiui.Mt(iK(uit.ii κι
unverdampftem Zustand mit erhöhter Temperatur aus.
Die Kernbrennstoffelemente 14 sind an ihren Enden mit Endstopfen 18 verschlossen, die an den Mantel 17
geschweißt sind und die Bolzen 19 umfassen können, um die Befestigung der Kernbrennstoffelemente in der
Einheit zu erleichtern. Es ist ein leerer Raum bzw. Zwischenraum 20 an einem Ende des Elements
vorgesehen, um eine Längsausdehnung des Kernbrennstoffmaterials und eine Anhäufung von Gasen zu
ermöglichen, die vom Brennstoffmaterial freigesetzt werden. Ein Mittel 24 zum Zurückhalten von Kernbrennsiuffmaterial,
das als spiralförmiges Glied ausgebildet ist. ist im Raum 20 angeordnet, um die axiale
Bewegung der Pelletsäule insbesondere beim Handhaben und Transportieren des Kernbrennstoffeiementes
einzuschränken.
Das Kernbrennstoffelement ist so ausgebildet, daß ein ausgezeichneter Wärrnekoniakt zwischen dem Mantel
und dem Kernbrennstoffmaterial, ein Minimum an nachteiliger Neutronenabsorption und Beständigkeit
gegen Verbiegungen und Vibrationen vorgesehen werden, die gelegentlich durch die Strömung des
Kühlmittels bei hoher Geschwindigkeit auftreten können.
Ein Kernbrennstoffelement 14 ist im Teilschnitt in Fig. 1 in einer Ausbildung gemäß der Erfindung
wiedergegeben. Zu dem Kernbrennstoffelement 14 gehören ein zentraler zylindrischer Kern aus Kernbrennstoffmaterial
16, das hier in Form einer Vielzahl von Brennstoffpellets aus spaltbarem und/oder Brut-Material
dargestellt ist, das in einem Mantel 17 als Strukturelement enthalten ist In einigen Fällen können
die Brennstoffpellets verschiedene Formen, wie die zylindrischer Pellets oder Kugeln, aufweisen, und in
anderen Fällen können verschiedene Brennstofformen verwendet werden, z. B. feinteiliger Brennstoff. Die
physikalische Form des Brennstoffs ist für die Erfindung nicht kritisch. Es können verschiedene Kernbrennstoffmaterialien
unter Einschluß von Uranverbindungen, Plutoniumverbindungen, Thoriumverbindungen und ihren
Gemischen verwendet werden. Einen bevorzugten Brennstoff stellen Urandioxid oder Mischungen mit
Urandioxid und Plutoniumdioxid dar.
In F i g. 2 ist das Kernbrennstoffmaterial 16, das den zentralen Kern des Kernbrennstoffelementes 14 bildet,
von einem Mantel 17 umgeben, der nachstehend auch als zusammengesetzter Mantel bezeichnet wird Der
zusammengesetzte Mantel 17 weist einen äußeren Teil 21 auf, der aus Zirkonium oder vorzugsweise einer
Zirkoniumlegierung, wie Zircaloy-2, besteht. Dieser äußere Mantelleil weist einen an seiner Innenfläche
befestigten Diffusionsschut/.-Überzug 22 auf. so daß dieser einen Schild bildet, der jegliche Diffusion anderer
. Komponenten durch den Diffusionsschutz-Übcrzug 22
zum äußeren Mantelteil 21 verhindert. Der Diffusionsschutz-Überzug 22 ist vorzugsweise etwa 0,0013 bis
etwa 0,025 mm dick und besteht aus einem Material mit geringer Neutronenabsorption aus der durch Chrom
in und Chromlegierungen gebildeten Gruppe. Der Diffusionsschutz-Oberzug
dient als zweiter Reaktionsort für gasförmige Verunreinigungen und Spaltprodukte und
schützt den äußeren Mantelteil vor einem Kontakt und einer Reaktion mit derartigen gasförmigen Verunreini-
ΙΊ gungen und Spaltprodukten.
Am Diffusionsschutz-Überzug 22 ist ein Metallschicht-Überzug 23 derart befestigt, daß dieser Metallschicht-Über/ug
23 den Diffusionsschutz-Über/ug 22 bedeckt und einen weiteren Schi!'^ f"r r'**!i iinR^r^n
.'o Mantclteil gegen Spaltprodukte und gasförmige Verunreinigungen
bildet, die aus dem Kernbrennstoffmaterial austreten, das im Mantel enthalten ist. Dieser Metallschicht-Überzug
ist etwa 0,0025 bis etwa 0,05 mm dick und besteht aus einem Metall geringer Neutronenab-
r> sorption aus der durch Kupfer, Nickel, Eisen und ihren Legierungen gebildeten Gruppe. Dieser Metallschicht-Überzug
dient als erster bzw. bevorzugter Reaktionsort für gasförmige Verunreinigungen und Spaltprodukte
und schützt den äußeren Mantelteil zusätzlich vor einer
jo Berührung und einer Reaktion mit derartigen gasförmigen V crunreinigungen und Spaltprodukten.
Die Reinheit der Metallschicht und des Diffusionsschutzes ist hinsichtlich der Neutronenabsorption
wesentlich. Die Gesamtverunreinigungen in den beiden
J5 Schichten werden auf ein Boräquivalent von maximal
40 ppm beschränkt. Die Menge an Verunreinigungen wird bei einem Wert von weniger als 1 Gew.-% und
vorzugsweise unter 1000 ppm gehalten, um die Beständigkeit
gegen Strahlungshärtung zu gewährleisten.
Bei dem zusammengesetzten Mantel des Kernbrennstoffelementes gemäß der Erfindung ist einmal der
Diffusionsschutz an dem äußeren Mantelteil und die Metallschicht gleichfalls an den Diffusionsschutz fest
gebunden. Wenn der zusammengesetzte Mantel in einer Diffusionsstufe erhitzt oder kalt bearbeitet wird, handelt
es sich um eine metallurgische Bindung. Metallographische Untersuchungen zeigten, daß beim zusammengesetzten
Mantel eine beträchtliche physikalische Bindung vorliegt, wenn es sich um eine elektroplattierte
so Metallschicht handelt Tests zur Veranschaulichung der Bindungsfestigkeit zwischen dem Diffusionsschutz und
dem äußeren Mantelteil haben gezeigt, daß der Diffusionsschutz fest haftet, wenn er innerhalb des
elastischen Bereiches gebogen oder wenn er permanent bis etwa 5% beansprucht wird. Auch haben Tests mit
einem Metallmeißel gezeigt, daß die darunterliegende Chromschicht selbst im plattierten Zustand nicht
. abgekratzt werden kann.
Es wurde festgestellt, daß die Metallschicht (Eisen,
Nickel oder Kupfer oder deren Legierungen) gegenüber den nachteiligen Einwirkungen der Strahlungshärtung
und einer Zerstörung widerstandsfähiger als Zirkonium und Zirkoniumlegierungen unter Bedingungen ist, die in
Kernspaltreaktoren der Praxis angetroffen werdeia, z. B.
bei Temperaturen von 260 bis 4000C. So sind diese
Materialien Für die Metallschicht besser als Zirkonium
und Zirkoniumlegierungen in der Lage, plastischen Deformationen ohne mechanische Fehler unter den
Betriebsbedingungen eines Kernreaktors zu widerstehen.
So können sich diese Materialien der Metallschicht bei durch Pellets hervorgerufenen Beanspruchungen bei
Kraftübertragungen plastisch deformieren und setzen durch Pellets hervorgerufene Beanspruchungen herab. -,
Ferner brechen diese Metalle nicht mechanisch und schirmen auf diese Weise auch den äußeren Mantelieil
aus der Zirkoniumlegierung von der nachteiligen Einwirkung von Spaitprodukten ab.
Es wurde weiter festgestellt, daß eine Metallschicht- in
dicke der Größenordnung von etwa 0.0025 bis etwa 0.05 mm, die physikalisch oder metallurgisch an den
Diffusionsschutz gebunden ist, der wiederum an den äußeren Mantelteil aus Zirkonium oder Zirkoniumlegierung
gebunden ist, eine Herabsetzung von Bcanspru- ι j
chungcn und eine chemische Beständigkeit mit sich bringt, die ausreichen, um eine Kernbildung von Fehlern
im äußeren Mantclteil zu verhindern. Die Metallschicht ais auch der Diffusionsschutz bewirken eine bcirüuiiiiche
chemische Beständigkeit gegenüber Spaltproduk- >o ten und Gasen, die im Kernbrennsloffelement enthalten
sein können, und hindert diese Spaltprodukte und Gase daran, daß sie mit dem äußeren Teil des zusammengesetzten
Mantels in Berührung kommen, der solchermaßen geschützt ist. 2>
Es wurde ferner festgestellt, daß der zusammengesetzte Mantel hilft, die Lokalisierung von Beanspruchungen
und Spannungen im Mantel zu vermindern. Ohne Diffusionsschutz- und Metallschicht-Überzug
reagiert die Zirkoniumlegierung mit dem oxidischen Kernbrennstoff unter Bildung von ZrO2 an der
Mantelinnenfläche. Bei Mantelinnentemperaturen und bei Bestrahlung kann dieses Oxid in den oxidischen
Brennstoff sintern und so den Brennstoff mit dem Mantel verbinden. Bei Leistungsänderungen im Kern- r>
brennstoffstab kann diese Bindung an Bruchstellen im UO2 zu lokalen Beanspruchungen und Spannungen im
Mantel führen. Wenn der zusammengesetzte Mantel dagegen mit Kupfer oder Nickel als Material für die
Metallschicht hergestellt wir '. ist das Sauerstoffpoten- to tial im Innern des Brennstoffstabes so groß, daß Kupfer
bzw. Nickel nicht oxydiert werden kann, so daß keine Bindung zwischen dem oxidischen Kernbrennstoff und
dem Mantel eintritt. Bei Eisen als Metallschicht sind die Oxide des Eisens hinsichtlich des Sauerstoffpotentials
im Innern des Brennstoffstabes gerade ausreichend stabil, so daß sich keine starke Bindung ausbildet.
Alle Metalle und Legierungen, die erfindungsgemäß für den Metallschicht-Überzug verwendet werden,
setzen die Lokalisierung von Beanspruchungen und Spannungen im Mantel dadurch herab, daß sie sich mit
dem Kernbrennstoff nicht oder nur schwach verbinden.
Es wurde weiterhin festgestellt, daß — da sich die Metallschicht nicht in nennenswertem Ausmaß oxydiert
— die Zusammensetzung des UO^Brennstoffes stabilisiert werden kann. Ohne Metallschicht würde das
Zirkonium bzw. die Zirkoniumlegierung mit dem oxidischen Kernbrennstoff unter Bildung von ZrO2
reagieren, wodurch die Zusammensetzung des oxidischen Kernbrennstoffs geändert würde. Der chemische
Zustand der verschiedenen Spaltprodukte ist eine starke Funktion der Stöchiometrie bzw. Zusammensetzung
des oxidischen Kernbrennstoffes. Bei einem höheren Verhältnis von Sauerstoff zu Uran bildet z. B.
Cäsium eine Verbindung mit dem UO2-BrennEtoff. Bei -λ
kleineren Verhältnissen ist diese Verbindung nicht stabil, und so kann Cäsium in die Bereiche des
Brenr-«toffstabs mit geringerer Temperatur wandern (ζ. B. zur Innenfläche des Mantels). Das Cäsium kann
dann entweder allein oder in Kombination mit anderen Spaitprodukten die .Spannungskorrosion des Mantels
fördern.
Bei einem Kernbrennstoffelement mit einem unbeschichteten Mantel — selbst wenn der oxidische
Kernbrennstoff ein hohes Ausgangsverhältnis von Sauerstoff zu Uran aufweist — setzt der Sauerstoff, der
durch die Oxydation der Zirkoniumlegierung verbraucht wird, dieses Verhältnis herab; Cäsium wird
freigesetzt und wandert zur Mantelfläche.
Bei der vorliegenden Erfindung, bei der ein Diffusionsschutz und eine Metallschicht verwendet
werden, bleibt das Verhältnis nahezu konstant oder ändert sich mit verringerter Geschwindigkeit. So kann
ein oxidischer Kernbrennstoff irgendeiner gewünschten Zusammensetzung im zusammengesetzten Mantel in
der Erwartung verwendet werden, daß diese Zusam-
Zeit mit einer viel geringeren Geschwindigkeit ändert.
Der zusammengesetzte Mantel für Kernbrennstoffelemente gemäß der Erfindung kann nach irgendeiner der
folgenden Methoden hergestellt werden.
Bei einer Methode wird Chrom auf den äußeren Mantelteil aus Zirkonium oder Zirkoniumlegierung
derart elektroplattiert, daß die Chromschicht gleichmäßig aufliegt. Danach wird eine Schicht aus Kupfer,
Nickel oder Eisen auf die Chromschicht elektroplattiert: Die den äußeren Manteltcil bildende Zirkoniumlegierung
wird zuerst aktiviert, indem man sie einer gerührten Lösung der folgenden Zusammensetzung
aussetzt: NH4F · HF : IO bis 20g/l, H2SO4 :0,75 bis
2 g/l. Rest Wasser in einer für 1 1 ausreichenden Menge. Das vorstehende Bad soll zuerst durch Einwirkung auf
geätztes Zirkonium oder eine geätzte Zirkoniumlegierung etwa 10 Minuten lang gealtert werden. Das Chrom
kann danach elektroplattiert werden, indem man das übliche Plattieren mit dem Säurebad anwendet. Bei
einer Methode, die sich als brauchbar erwiesen hat, werden ein Bad von 283 g/l Cr2O3 und 283 g/l H2SO4.
Rest Wasser, und eine Temperatur von 0^0C bei einer
Stromdichte von etwa 50 mA/cm2 angewendet. Nach dem Auftragen der Chiomschicht kann das zusammengesetzte
Element im Vakuum bei etwa 150 bis 205° C etwa 3 bis 4 Stunden lang zum Entfernen von
verunreinigendem Wasserstoff aus dem elektroplattierten Metall entgast werden. Danach wird ein Metall oder
eine Kombination von Metallen aus der durch Kupfer, Nickel und Eisen gebildeten Gruppe auf die Chromschicht
elektroplattiert. Eine Methode, die sich bei dieser Stufe als brauchbar erweist, besteht darin, daß
man zuerst einen Nickelniederschlag aus einer wässerigen Lösung aus 40 g/l NiCl4 · 6 H2O und 36 g/l HCI
aufbringt. Der Niederschlag wird aus einer sich bei Raumtemperatur befindenden Lösung bei etwa
50 mA/cm2 aufgebracht Danach kann auf diesen Niederschlag eine Nickel-, Eisen- oder Kupferschicht
unter Anwendung der üblichen Säurebad-Plattierung aufgebracht werden. Es kann auch ein Kupferniederschlag
anstelle des Nickelniederschlags vorgesehen werden. Der gesamte zusammengesetzte Mantel kann
danach im Vakuum bei etwa 150 bis 2050C 3 bis 4 Stunden lang zum Entfernen von verunreinigendem
Wasserstoff entgast werden.
Bei einer anderen Methode folgt auf das vorstehend beschriebene Elektroplattieren ein Diffusionsverbinden,
um den Diffusionsschutz mit dem äußeren Mantelteil und die Metallschicht mit dem Diffujionsschutz
metallurgisch zu verbinden. L:1n Beispiel für diese
Behandlung ist eine zwei- bis fünfstündige Behandlung im Vakuum bei etwa 730 bis 7600C.
Die vorstehenden Verfahren zur Herstellung der
zusammengesetzten Mäntel gemäß der Erfindung bieten wirtschaftliche Vorteile gegenüber anderen
Verfahren, die bei der Herstellung von Mänteln angewendet werden, wie z. B. einem Bedampfen.
Die vorliegende Erfindung bietet viele Vorteile durch das Fördern einer langen Einsatzdauer des Kernbrennstoffelementes,
einschließlich einem Vermindern der Hydrierung des äußeren Mantclteils, einem Herabsetzen
lokalisierter Beanspruchungen des äußeren Mantclteils, einer Verminderung der Spannungskorrosion des
äußeren Mamdteils und der Verminderung der Möglichkeit einer Rißbildung im äußeren Mantelteil.
Die Erfindung verhindert ferner eine Ausdehnung (bzw. ein Anschwellen) des Kernbrennstoffes in unmittelbare
Berührung mit dem äußeren Mantelteil; dies verhindert bzw. setzt lokalisierte Spannungen im äußeren Mantelteil,
einen "beginn bzw. eine Beschleunigung von
Spannungskorrosionen des äußeren Mantelteils und ein Verbinden des Kernbrennstoffs mit dem äußeren
Mantelteil herab.
Ein wesentlicher Vorteil des zusammengesetzten Mantels des Kernbrennstoffelements gemäß der Erfindung
besteht darin, daß die vorstehend angeführten Verbesserungen mit einer vernachlässigbaren zusätzlichen
Neutronenabsorption erzielt werden können. Ein derartiger Mantel läßt sich leicht für Kernreaktoren
verwenden, da der Mantel im wesentlichen kein Eutektikum während eines Kühlmittelausfalls oder eines
Unfalls mit Herabfallen eines Steuerstabes bildet. Es bilden sich keine flüssigen Eutektika in den Mänteln, da
Chrom keine eutektische Phase mit Zirkonium, Zirkoniumlegierungen. Kupfer, Nickel oder Eisen bei Temperaturen
bildet, die beim angenommenen Kühlmittelverlust in mit Wasser gekühlten und moderierten Kernreaktoren
auftreten.
Ferner hat der zusammengesetzte Mantel einen sehr kleinen Wärmeübertragungsverlust, da keLie thermisch
. Barriere für eine Wärmeübertragung vorliegt, wie sie sich ergibt, wenn eine separate Folie oder eine
Auskleidung zwischen den Kernbrennstoff und den Mantel in ein Brennstoffelement eingesetzt wird. Auch
kann der zusammengesetzte Mantel durch übliche nicht-zerlegende Testmethoden bei verschiedenen Herstellungsstufen
untersucht werden.
Die Metallschicht des zusammengesetzten Mantels reagiert rasch mit jod als Spaltprodukt unter Bildung
von jodiden und entfernt auf diese Weise chemisch ein bekanntes, die Spannungskorrosion von Zirkonium und
Zirkoniumlegierungen förderndes Mittel, ohne daß sie mit dem äußeren Mantelteil in Berührung steht. Die
Metallschicht des zusammengesetzten Mantels ist gegen eine Zerstörung durch Bestrahlung bei auftretenden
Temperaturen ausreichend beständig, da sie eine überlegene Plastizität und Zähigkeit gegenüber dem
äußeren Mantelteil aus Zirkonium oder Zirkoniumlegierungen
aufweist.
Die Metallschicht verhindert ein Verbinder, zwischen
dem Kernbrennstoff und dem Mantel und setzt lokalisierte Spannungen herab. Mit der Metallschicht
wird auch die Ausgangszusammensetzung des Kernbrennstoffs beibehalten.
Der Diffusionsschutz zwischen dem äußeren Mantelteil und der Metallschicht dient dazu, daß das Metall der
Metallschicht bei einem Kühlmittelausfall nicht mit dem Zirkonium unter Bildung einer flüssigen Phase reagiert.
wenn die Temperatur des Mantels erhöht wird.
Hierzu 1 Blatt ZeichnunEen
Claims (6)
1. Kernbrennstoffelement mit einem zentralen Kern eines Körpers aus Kernbrennstoffmaterial aus
Verbindungen des Urans, Plutoniums, Thoriums oder deren Gemischen und einem länglichen,
zusammengesetzten, behälterartigen Mantel mit einem äußeren Teil aus Zirkonium oder einer
Zirkoniumlegierung mit zwei Oberzügen auf der Innenfläche, deren einer ein chromhaltiger Diffusionsschutz
und deren anderer eine gegebenenfalls kupferhaltige Metalischicht ist, wobei die beiden
Oberzüge untereinander und mit dem äußeren Mantel verbunden sind, dadurchgekennzeichnet,
daß der Diffusionsschutz-Oberzug (22) direkt mit der Innenfläche des äußeren Mantels (17)
verbunden ist, daß der Metallschicht-Oberzug (23) in an sich bekannter Weise aus Kupfer, Nickel, Eisen
oder einer ihrer Legierungen besteht und auf der Innenoberf.äche des Diffusionsschutz-Oberzuges
(22) aufgebracht ist und daß jeder der beiden Oberzüge (22, 23) weniger als 1 Gew.-% an
Verunreinigungen enthält.
2. Kernbrennstoff element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Diffusionsschutz-Oberzug
(22) eine Dicke im Bereich von etwa 0,0013 mm bis etwa 0,025 mm und der Metallschicht-Oberzug
(23) eine Dicke im Bereich von etwa 0,0025 mm bis etwa 0,05 mm cufweist
3. Kernbrennstoffelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden
Überzüge (22, 23) weniger als 1000 ppm an Verunreinigungen enthält.
4. Kernbrennstoffeler.ient nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeis.nnei, daß zwischen
dem zentralen Kern (16) aus Kernbrennstoffmaterial und dem zusammengesetzten Mantel (17, 22,23) ein
Spalt vorhanden ist.
5. Kernbrennstoff element nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch Urandioxid als
Kernbrennstoffmatsrial.
6. Kernbrennstoffelement nach einem der Ansprü ehe 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Mischung aus
Urandioxid und Plutoniumdioxid als Kernbrennstoffmaterial.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US05/522,770 US4029545A (en) | 1974-11-11 | 1974-11-11 | Nuclear fuel elements having a composite cladding |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2549969A1 DE2549969A1 (de) | 1976-05-13 |
DE2549969C2 true DE2549969C2 (de) | 1983-09-29 |
Family
ID=24082273
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2549969A Expired DE2549969C2 (de) | 1974-11-11 | 1975-11-07 | Kernbrennstoffelement |
Country Status (11)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4029545A (de) |
JP (1) | JPS5614196B2 (de) |
BE (1) | BE835479A (de) |
BR (1) | BR7506663A (de) |
DE (1) | DE2549969C2 (de) |
ES (1) | ES440477A1 (de) |
FR (1) | FR2290736A1 (de) |
GB (1) | GB1525607A (de) |
IT (1) | IT1048659B (de) |
MX (1) | MX3666E (de) |
SE (1) | SE419588B (de) |
Families Citing this family (40)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4406012A (en) * | 1974-11-11 | 1983-09-20 | General Electric Company | Nuclear fuel elements having a composite cladding |
US4279700A (en) * | 1976-11-15 | 1981-07-21 | Westinghouse Electric Corp. | Tritium removal and retention device |
JPS543698A (en) * | 1977-06-09 | 1979-01-11 | Power Reactor & Nuclear Fuel Dev Corp | Internal production method of reactor fuel cladding tube |
GB1584496A (en) * | 1977-08-01 | 1981-02-11 | Gen Electric | Nuclear fuel element and container |
SE422474B (sv) * | 1978-03-15 | 1982-03-08 | Asea Atom Ab | Sett att i ett ror av en zirkoniumbaserad legering med invendigt, elektrolytiskt anbragt skikt av koppar astadkomma en barrier mot indiffusion av koppar i den zirkoniumbaserade legeringen |
US4284660A (en) * | 1978-05-11 | 1981-08-18 | General Electric Company | Electroless deposition process for zirconium and zirconium alloys |
US4445942A (en) * | 1979-11-26 | 1984-05-01 | General Electric Company | Method for forming nuclear fuel containers of a composite construction and the product thereof |
US5761263A (en) * | 1981-05-14 | 1998-06-02 | Hitachi, Ltd. | Nuclear fuel rod and method of manufacturing the same |
ES8702033A1 (es) * | 1982-05-03 | 1986-12-01 | Gen Electric | Elemento de combustible nuclear destinado a ser utilizado en el nucleo de reactores de fision nuclear. |
IT1153911B (it) * | 1982-05-03 | 1987-01-21 | Gen Electric | Barriera di lega di zirconio avente migliorata resistenza alla corrosione |
US4582676A (en) * | 1983-02-22 | 1986-04-15 | Westinghouse Electric Corp. | Coating a uranium dioxide nuclear fuel with a zirconium diboride burnable poison |
US4664881A (en) * | 1984-03-14 | 1987-05-12 | Westinghouse Electric Corp. | Zirconium base fuel cladding resistant to PCI crack propagation |
US4675153A (en) * | 1984-03-14 | 1987-06-23 | Westinghouse Electric Corp. | Zirconium alloy fuel cladding resistant to PCI crack propagation |
US4659545A (en) * | 1984-05-07 | 1987-04-21 | Westinghouse Electric Corp. | Hydride blister-resistant zirconium-based nuclear fuel rod cladding |
US4717534A (en) * | 1985-02-19 | 1988-01-05 | Westinghouse Electric Corp. | Nuclear fuel cladding containing a burnable absorber |
US4880597A (en) * | 1987-08-05 | 1989-11-14 | Combustion Engineering, Inc. | Alloy coated fuel cladding |
US4894203A (en) * | 1988-02-05 | 1990-01-16 | General Electric Company | Nuclear fuel element having oxidation resistant cladding |
US4986957A (en) * | 1989-05-25 | 1991-01-22 | General Electric Company | Corrosion resistant zirconium alloys containing copper, nickel and iron |
US4971753A (en) * | 1989-06-23 | 1990-11-20 | General Electric Company | Nuclear fuel element, and method of forming same |
US5469481A (en) * | 1993-07-14 | 1995-11-21 | General Electric Company | Method of preparing fuel cladding having an alloyed zirconium barrier layer |
US5524032A (en) * | 1993-07-14 | 1996-06-04 | General Electric Company | Nuclear fuel cladding having an alloyed zirconium barrier layer |
US5383228A (en) * | 1993-07-14 | 1995-01-17 | General Electric Company | Method for making fuel cladding having zirconium barrier layers and inner liners |
US6128361A (en) * | 1996-03-26 | 2000-10-03 | General Electric Company | Coating for reducing corrosion of zirconium-based alloys induced by . .beta-particle irradiation |
US6039874A (en) * | 1997-10-07 | 2000-03-21 | Ajt & Associates, Inc. | Apparatus and method for purification of agricultural animal waste |
DE102005057277B4 (de) * | 2005-11-25 | 2010-08-12 | Schott Ag | Absorberrohr |
US8968528B2 (en) * | 2008-04-14 | 2015-03-03 | United Technologies Corporation | Platinum-modified cathodic arc coating |
EP2612328B1 (de) | 2010-09-03 | 2018-04-04 | Atomic Energy Of Canada Limited | Kernbrennstabbündel mit thorium und kernreaktor damit |
US10950356B2 (en) | 2010-11-15 | 2021-03-16 | Atomic Energy Of Canada Limited | Nuclear fuel containing recycled and depleted uranium, and nuclear fuel bundle and nuclear reactor comprising same |
RO129195B1 (ro) | 2010-11-15 | 2019-08-30 | Atomic Energy Of Canada Limited | Combustibil nuclear conţinând un absorbant de neutroni |
FR2989923B1 (fr) * | 2012-04-26 | 2014-05-16 | Commissariat Energie Atomique | Materiau multicouche resistant a l'oxydation en milieu nucleaire. |
US20140185733A1 (en) * | 2012-12-28 | 2014-07-03 | Gary Povirk | Nuclear fuel element |
US10068675B1 (en) | 2013-11-01 | 2018-09-04 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of National Aeronautics And Space Administration | Advanced protective coatings for gr-based nuclear propulsion fuel elements |
WO2015140495A1 (en) * | 2014-03-20 | 2015-09-24 | Ian Richard Scott | Chemical optimisation in a molten salt reactor |
US9721676B2 (en) * | 2014-05-27 | 2017-08-01 | Westinghouse Electric Company, Llc | Deposition of a protective coating including metal-containing and chromium-containing layers on zirconium alloy for nuclear power applications |
US9982350B2 (en) * | 2015-12-02 | 2018-05-29 | Westinghouse Electric Company Llc | Multilayer composite fuel clad system with high temperature hermeticity and accident tolerance |
KR102416974B1 (ko) | 2017-02-13 | 2022-07-04 | 테라파워, 엘엘씨 | 연료 요소용 강-바나듐 합금 클래딩 |
US11133114B2 (en) | 2017-02-13 | 2021-09-28 | Terrapower Llc | Steel-vanadium alloy cladding for fuel element |
US10311981B2 (en) * | 2017-02-13 | 2019-06-04 | Terrapower, Llc | Steel-vanadium alloy cladding for fuel element |
US11488730B2 (en) * | 2017-03-17 | 2022-11-01 | Westinghouse Electric Company Llc | Coated fuel pellets with enhanced water and steam oxidation resistance |
EP3502321A1 (de) * | 2017-12-20 | 2019-06-26 | Westinghouse Electric Sweden AB | Verfahren zur herstellung einer beschichteten komponente aus zirkon- oder zirkon-basierter legierung |
Family Cites Families (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2854737A (en) * | 1945-01-06 | 1958-10-07 | Allen G Gray | Copper coated uranium article |
US2854738A (en) * | 1945-01-09 | 1958-10-07 | Allen G Gray | Nickel coated uranium article |
US2928168A (en) * | 1945-01-24 | 1960-03-15 | Allen G Gray | Iron coated uranium and its production |
BE557088A (de) * | 1956-05-02 | |||
BE571786A (de) * | 1957-10-16 | |||
US3145150A (en) * | 1960-01-04 | 1964-08-18 | North American Aviation Inc | Fuel-moderator element for a nuclear reactor and method of making |
GB933500A (en) * | 1960-08-23 | 1963-08-08 | Nuclear Materials & Equipment | Nuclear fuel element |
US3184393A (en) * | 1960-11-04 | 1965-05-18 | Nukem Gmbh | Fuel element for atomic reactors |
FR1283560A (fr) * | 1960-11-04 | 1962-02-02 | Nukem Gmbh | élément combustible pour réacteur nucléaire et son procédé de fabrication |
BE633267A (de) * | 1962-06-05 | |||
BE624942A (de) * | 1962-11-16 | |||
GB1063631A (en) * | 1964-02-06 | 1967-03-30 | Atomic Energy Authority Uk | Improvements in or relating to nuclear reactor fuel elements |
FR1441629A (fr) * | 1965-04-26 | 1966-06-10 | Commissariat Energie Atomique | élément modérateur-combustible |
US3427222A (en) * | 1965-10-15 | 1969-02-11 | Westinghouse Electric Corp | Nuclear fuel elements |
US3466226A (en) * | 1966-01-26 | 1969-09-09 | Gen Electric | Nuclear fuel element |
US3365371A (en) * | 1966-10-14 | 1968-01-23 | Gen Electric | Nuclear reactor fuel pellet |
FR1511076A (fr) * | 1966-12-14 | 1968-01-26 | Commissariat Energie Atomique | élément combustible pour réacteur nucléaire et son procédé de fabrication |
FR1527055A (fr) * | 1967-04-17 | 1968-05-31 | Ugine Kuhlmann | Perfectionnements relatifs à la protection du zirconium et de ses alliages |
DE2010871A1 (de) * | 1970-03-07 | 1971-10-07 | Kernforschung Gmbh Ges Fuer | Gegen Kernbrennstoff und Reaktorkuhl mittel korrosionsbeständige Brennstoff hülle fur Kernreaktoren |
-
1974
- 1974-11-11 US US05/522,770 patent/US4029545A/en not_active Expired - Lifetime
-
1975
- 1975-08-26 ES ES440477A patent/ES440477A1/es not_active Expired
- 1975-10-07 GB GB41024/75A patent/GB1525607A/en not_active Expired
- 1975-10-09 BR BR7506663*A patent/BR7506663A/pt unknown
- 1975-10-15 SE SE7511575A patent/SE419588B/xx not_active IP Right Cessation
- 1975-11-07 IT IT7529075A patent/IT1048659B/it active
- 1975-11-07 DE DE2549969A patent/DE2549969C2/de not_active Expired
- 1975-11-10 FR FR7534249A patent/FR2290736A1/fr active Granted
- 1975-11-11 JP JP13477575A patent/JPS5614196B2/ja not_active Expired
- 1975-11-11 MX MX751636U patent/MX3666E/es unknown
- 1975-11-12 BE BE161782A patent/BE835479A/xx not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2549969A1 (de) | 1976-05-13 |
FR2290736A1 (fr) | 1976-06-04 |
JPS5614196B2 (de) | 1981-04-02 |
IT1048659B (it) | 1980-12-20 |
BE835479A (fr) | 1976-03-01 |
US4029545A (en) | 1977-06-14 |
ES440477A1 (es) | 1977-09-01 |
SE419588B (sv) | 1981-08-10 |
BR7506663A (pt) | 1976-08-17 |
MX3666E (es) | 1981-04-20 |
SE7511575L (sv) | 1976-05-12 |
JPS5169793A (de) | 1976-06-16 |
GB1525607A (en) | 1978-09-20 |
FR2290736B1 (de) | 1981-08-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2549969C2 (de) | Kernbrennstoffelement | |
DE68908196T2 (de) | Kernbrennstoffelement mit oxidationsbeständiger Schicht. | |
DE2501505C2 (de) | Kernbrennstoffelement und Verfahren zu seiner Herstellung | |
DE2550028A1 (de) | Kernbrennstoffelement | |
EP0121204B1 (de) | Brennstab für einen Kernreaktor | |
DE2549971C2 (de) | Kernbrennstoffelement | |
DE69006914T2 (de) | Korrosionsfeste Zirkoniumlegierungen, enthaltend Kupfer, Nickel und Eisen. | |
DE69405911T2 (de) | Zirkaloy-Hüllrohr mit hoher Risswachstumsfestigkeit | |
DE60031804T2 (de) | Umhüllung zum Einsatz in Kernreaktoren mit erhöhter Riss- und Korrosionsbeständigkeit | |
DE2550029C3 (de) | Kernbrennstoffelement | |
DE2259569A1 (de) | Kernbrennstoffelement | |
DE69531652T2 (de) | Zirkonium-Legierung | |
DE2010871A1 (de) | Gegen Kernbrennstoff und Reaktorkuhl mittel korrosionsbeständige Brennstoff hülle fur Kernreaktoren | |
DE19509045A1 (de) | Kernbrennstoffhülle mit einer Sperrschicht aus legiertem Zirkonium | |
DE69013255T2 (de) | Kernbrennstoffelement und Verfahren zu seiner Herstellung. | |
DE3027999A1 (de) | Verfahren zum herstellen eines gefaesses fuer kernbrennstoff und kernbrennstoffgefaess | |
DE19509257A1 (de) | Verbesserte Kernbrennstoffhülle aus Zirkoniumlegierung | |
DE69417509T2 (de) | Verfahren zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit von Zirkon oder einer Zirkonlegierungsauskleidungsschicht | |
DE3310054A1 (de) | Kernbrennstoffelement und verbundbehaelter dafuer | |
DE1608157B1 (de) | Korrosionsfester Verbundwerkstoff fuer Konstruktionsteile und Brennelementhuellen in Kernreaktoren | |
DE3248235A1 (de) | Verbundbehaelter fuer kernreaktoren | |
DE69209415T2 (de) | Strukturbestandteile für Kernreaktorbrennstoffbündel | |
DE60215886T2 (de) | Brennstab mit einer Hülle aus einer Zirkoniumlegierung und beinhaltend ein Metalloxid zum Begrenzen der Hydrierung | |
DE2259570C3 (de) | Kernbrennstoffelement sowie Verfahren zu dessen Herstellung | |
DE2833396A1 (de) | Kernbrennstoff-element mit einem verbundueberzug |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OD | Request for examination | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |