DE2549971C2

DE2549971C2 - Kernbrennstoffelement

Info

Publication number: DE2549971C2
Application number: DE2549971A
Authority: DE
Inventors: Joseph Sam Saratoga Calif. Armijo
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1974-11-11
Filing date: 1975-11-07
Publication date: 1982-09-02
Also published as: SE7511577L; FR2290733B1; BE835482A; BR7507462A; SE8801246L; DE2549971A1; GB1525615A; US4045288A; MX2956E; JPS5171498A; SE419590B; FR2290733A1; SE8801246D0; JPS5614197B2; ES442000A1; IT1048625B

Description

Die Erfindung betrifft ein Kernbrennstoffelement, bestehend aus einem zentralen Kern aus einem Körper aus Kernbrennstoffmaterial, der von einer länglichen, zusammengesetzten Hülle aus einem Trägermaterial umhüllt 1st, das auf seiner Innenfläche mit einer Metallschutzschlcht überzogen Ist, welche Ihrerseits mit einer Inneren Metallschicht bedeckt 1st.

Ein Kernbrennstoffelement der vorgenannten Art Ist In der FR-PS 15 11 076 beschrieben. Bei diesem bekannten Kernbrennstoffelement besteht die Metallschutzschicht aus Kupfer und die Innere Metallschicht aus Chrom. Außerdem können nach der Lehre dieser FR-PS die beiden vorgenannten Schichten entweder auf die Innenfläche des Trägermaterials oder auf den Kernbrennstoff aufgebracht werden. Mit den beiden obigen Schichten soll nach der FR-PS 15 11 076 die Diffusion des Sauerstoffes das Brennstoffmaterial In das Zirkonium enthaltende Trägermaterial vermieden werden, da er dieses spröde macht.

Es hat sich gezeigt, daß das Sprödlgkeltsbrechen der Hülle aufgrund der kombinierten Wechselwirkungen zwischen dem Kernbrennstoff, der Hülle und der während der Kernspaltungsreaktionen erzeugten Spaltprodukte auftritt. Es wurde gefunden, daß dieses unerwünschte Betriebsverhalten dufch lokale, mechanische ο Spannungen aufgrund unterschiedlicher Ausdehnung zuIschen Brennstoff und Hülle und dadurch bedingte Reibung verstärkt wird (Spannungen In der Hülle sind auf Risse im Kernbrennstoff lokalisiert). Von dem Kernbrennstoff werden korrosive Spaltprodukte freigegeben, und diese sind Insbesondere dort vorhanden, wo sich die Brennstoffrisse und die Oberfläche der Hülle im Kontakt bsfinden.

Innerhalb der Begrenzung eines abgeschlossenen Brennstoffelements kann außerdem durch die langsame B.eaktlon zwischen dem Material der Hülle und dem restlichen Wasser Innerhalb der Hülle Wasserstoffgas In einer solchen Menge gebildet werden, daß es unter bestimmten Bedingungen zu einer lokalisierten Hydrierung der Hülle kommt, die Ihrerseits mit lokaler Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften der Hülle verbunden Ist. Die Hülle wird außer von dem Sauerstoff In einem weiten Temperaturbereich auch nachteilig durch Gase wie Stickstoff, Kohlenmonoxyd und Kohlendioxyd angegriffen.

Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Kernbrennstoffelement dahingehend zu verbessern, daß die reaktiven Gase In dem Element beseitigt werden, ohne daß der Neutronenhaushalt des Elements nachteilig beeinflußt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Innere Metallschicht aus einer Zirkoniumlegierung besteht.

Die Innere Metallschutzschicht bildet einen bevorzugten Reaktionsbereich für die Umsetzung mit flüchtigen Verunreinigungen oder Spaltprodukten, die Innerhalb des Kernbrennstoffelementes vorhanden sind, und schützt auf diese Welse das Trägermaterial gegen einen Angriff durch die flüchtigen Verunreinigungen oder Spaltprodukte.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform hat die Innere Metallschicht eine Dicke von etwa 5 bis etwa 15%, bezogen auf die Gesamtdicke der zusammengesetzten Hülle.

Die Metallschutzschlcht besteht aus Niob, Kupfer, Aluminium, Nickel, rostfreiem Stahl oder Elsen und hat vorzugsweise eine Dicke von 1 bis 4% bezogen auf die Gesamtdicke der zusammengesetzten Hülle. Auch die Metalle der Metallschutzschlcht haben einen relativ geringen Absorptionsquerschnitt für Neutronen und unterstützen die Zirkoniumlegierung bei der Umsetzung mit den reaktiven Gasen und Spaltprodukten. .

Die zusammengesetzte Hülle kann nach einem der folgenden Verfahren hergestellt werden:

(1) passendes Einfügen eines Rohres aus dem Metall für die Schutzschicht In einen hohlen Barren aus dem Trägermaterial und eines Rohres aus der Zirkoniumlegierung für die Innere Schicht In das Metallrohr für die Schutzschicht. Explosionsverbinden der Rohre mit dem Barren und Extrudieren des zusammengesetzten Gegenstandes gefolgt von einer Rohrverkleinerung zur Bildung der Hülle,

(2) passendes Einfügen eines Rohres aus dem Metall für die Schutzschicht In einen hohlen Barren aus dem Trägermaterial und eines Rohres aus der Zlrkonlumlegierung für die Innere Schicht In das Metallrohr für die Schutzschicht, Erhitzen der Rohre und des Barrens unter Druckspannung, um eine Diffusionsverbindung zwischen den Rohren und dem Barren zu

erhalten, und Extrudieren des zusammengesetzten Gegenstandes, gefolgt von einer Rohrverkleinerung zur Bildung der Hülle, oder

(3) passendes Einfügen eines Rohres aus dem Metall für die Schutzschicht in einen hohlen Rarren aus dem Trägermaterial und eines Rohres aus der Zirkoniumlegierung für die innere Schicht M das Metallrohr für die Schutzschicht und Extrudieren des zusammengesetzten Gegenstandes, gefolgt von einer Rohrverkleinerung zur Bildung der Hülle. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung finden sich In den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:

Flg. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Kernbrennstoffkassette, die erfindungsgemäße Kernbrennstoffelemente enthält, und

F i g. 2 eine vergrößerte Querschnittansicht eines des In F1 g. 1 dargestellten Kernbrennstoffelementes.

In Flg. 1 1st eine Kernbrennstoffkassetfe 10 In Schnittansicht dargestellt, wobei ein Kernbrennstoffelement teilweise aufgeschnitten gezeigt ist. Diese Brennstoffkassette 10 besteht aus einem rohrförmigen Durchflußkanal U mit allgemein quadratischem Querschnitt, der an seinem oberen Ende mit einem Hebebügel 12 und an seinem unteren Ende mit einem nicht gezeigten Nasenstück ausgestattet Ist. Das obere Ende des Kanals U Ist bei 13 offen und das untere Ende des Nasenstückes 1st mit nicht gezeigten Öffnungen für den Kühlmitteldurchfluß versehen. Mehrere Brennstoffelemente 14 sind In dem Kanal U enthalten und darin mittels einer oberen Endplatte 15 und einer unteren nicht gezeigten Endplatte gehaltert. Das flüssige Kühlmittel tritt Üblicherwelse durch die Öffnungen In dem unteren Ende des Nasenstückes ein, fließt um die Brennstoffelemente 14 herum nach oben und tritt am oberen Auslaß 13 bei Siedereaktoren teilweise als Dampf und bei Druckreaktoren unverdampft, aber mit einer erhöhten Temperatur aus.

Die Kernbrennstoffelemente 14 sind an Ihren Enden mittels Endstopfen 18, die an die zusammengesetzte Hülle 17 geschweißt sind, dicht verschlossen, und die Stopfen können Bolzen 19 aufweisen, um das Haltern der Kernbrennstoffelemente In der Kassette 10 zu erleichtern. Ein freier Raum 20 1st an einem Ende jedes Elementes 14 vorgesehen, um die Längsausdehnung des Kernbrennstoffmaterials und die Ansammlung von Gasen, die aus dem Kernbrennstoffmaterial freigesetzt werden, zu ermöglichen. Zum Fixieren des Kernbrennstoffmaterials 56 1st in dem freien Raum 20 ein schraubenförmiges Glied 24 angeordnet, das die axiale Bewe- so gung der Pelletsäule, insbesondere während des Hantlerens und des Transportes des Kernbrennstoffelementes begrenzt.

Das Kernbrennstoffelement 14 1st so ausgelegt, daß es einen hervorragenden thermischen Kontakt zwischen der zusammengesetzten Hülle 17 und dem Kernbrennstoffmaterial 16, ein Minimum an parasitärer Neutronenabsorption und Beständigkeit gegen Biegen und Schwingen aufweist, die gelegentlich durch den Küh'.mlttelstrom bei hoher Geschwindigkeit verursacht werden.

Ein Kernbrennstoffelement 14 Ist in Flg. 1 teilweise aufgeschnitten dargestellt. Man erkennt, daß das Element innerhalb der zusammengesetzten Hülle 17 einen zentralen Kern aus Kernbrennstoffmaterial enthält, das hler als aus Brennstoffpellets 16 aus spaltbarem und/oder brutfähigem Material bestehend dargestellt Ist. In einigen Fällen können die Brennstoffpellets 16 verschiedene Formen haben, z. B. können es zylindrische Pellets oder Kugeln sein, und in anderen Fällen können verschiedene Brennstofformen, wie 1. B. ein aus kleinen Teilchen bestehender Brennstoff, verwendet werden. Die physikalische Form des Brennstoffes ist für die Erfindung unwesentlich.

Es können verschiedene Kcrnbrennstoffmaterlallen, einschließlich Uranverbindungen, Plutoniumverbindungen, Thoriumverbindungen und Mischungen derselben verwendet werden. Ein bevorzugter Brennstoff ist Urandioxyd oder eine Mischung, die Urandioxyd und Plutoniumdioxyd umfaßt.

Wie die Flg. 2 Im Querschnitt zeigt. Ist das Kernbrennstoffmaterial 16, das den zentralen Kern des Brennstoffelementes 14 bildet, von der zusammengesetzten Hülle 17 umgeben. Diese zusammengesetzte Hülle besteht aus einem Trägermaterial 21, das aus herkömmllcfsen Trägermaterialien, wie z. B. rostfreien Stahl und Zirkoniumlegierungen, ausgewählt ist, und daß nach einer bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung eine handelsübliche Zirkoniumlegierung Ist. An das Trägermaterial 21 1st an seiner Inneren Oberfläche eine Metallschutzschicht (als Metallsperre) 22 metallurgisch so gebunden, daß die Metallschutzschicht eine Abschirmung für das Tragermaterial gegenüber dem Kernbrennstoffmaterial Innerhalb der zusammengesetzten Hülle bildet. An der Metallschutzschicht 22 Ist an ihrer inneren Oberfläche eine Innere Metallschicht 23 aus einer Zirkoniumlegierung metallurgisch so gebunden, daß die Innere Metallschicht der Teil der zusammengesetzten Hülle ist, der dem Kernbrennsioffmaterial 16 am nächsten liegt. Die Metallschutzschicht 22 dient als bevorzugter Reaktionsbereich für gasförmige Verunreinigungen und Spaltprodukte, die entweder durch die Innere Metallschicht 23 hlnduchdlffundlert oder hindurchkorrodiert sind, und schützt das Trägermaterial gegenüber dem Kontakt und der Umsetzung rr.lt diesen Verunreinigungen und Spaltprodukten. Vorzugswelse sind Trägermaterial und Material für die Innere Metallschicht nämlich eine handelsübliche Zirkoniumlegierung.

Metallograflsche Untersuchungen haben gezeigt, daß bei den metallurgischen Bindungen der zusammengesetzten Hülle eine ausreichende Querdiffusion zwischen dem Trägermaterial und dem Metall der Schutzschicht und zwischen dem Metall der Schutzschicht und der Zirkoniumlegierung der Inneren Schicht stattgefunden hat, um diese Bindungen zu bilden, daß jedoch eine für die Legierung der Metallschutzschicht selbst unzureichende Querdiffusion vorhanden 1st. Die bevorzugte Dicke der Metallschutzschicht von etwa 1 bis 4%, bezogen auf die Gesamtdicke der zusammengesetzten Hülle, ergibt bei der metallurgischen Bindung an das Trägermaterial und die Innere Schicht eine ausreichende chemische Beständigkeit, um zu verhindern, daß Fehler von der Inneren Schicht zum Trägermaterial der Hülle fortschreiten. Die Metallschutzschicht ergibt eine bemerkenswerte chemische Beständigkeit gegenüber Spaltprodukten und Gasen, die In dem Kernbrennstoffelement vorhanden sein können, und verhindert, daß diese Spaltprodukte und Gase mit dem Trägermaterial der zusammengesetzten Hülle In Berührung kommen können. Bei einem typischen Kernbrennstoffelement Hegt die Dicke des Trägermaterials der zusammengesetzten Hülle Im Bereich von etwa 0,6 mm bis 0,75 mm, die der Metallschutzschlcht Im Bereich von etwa 0,013 mm bis 0,025 mm und die der Inneren Schicht bei etwa 0,075 mm. In anderen Ausführungsformen liegt die Metallschutzschlcht näher an der äußeren Oberfläche der zusammengesetzten Hülle als In dem vorstehenden Beispiel.

Die zusammengesetzte Hülle, die In den Kernbrennstoffelementen der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann nach einem der folgenden Verfahren hergestellt werden:

Bei einem Verfahren wird ein Rohr aus dem Metall, das für die Metallschutzschlcht ausgewählt Ist, In einen hohlen Barren aus einem Material für den Träger eingefügt und ein Rohr aus dem Material, das für die Innere Schicht ausgewählt Ist, wird In das Metallrohr für die Schutzschicht eingefügt, und dann wird die gesamte Anordnung einer Explosionsverbindung der Rohre mit dem Barren unterworfen. Das zusammengesetzte Teil wird extrudlert, wobei die herkömmliche Rohrschalenextruslon bei erhöhten Temperaturen von etwa 540 bis 760°C angewendet wird. Dann wird das extrudierte '⁵ zusammengesetzte Teil einem Verfahren unterworfen, zu dem das herkömmliche Reduzieren des Rohrquerschnittes (Rohrverkleinerung) gehört, bis die gewünschte Größe der zusammengesetzten Hülle erreicht Ist.

Bei einem anderen Verfahren werden Rohre und Bar- M ren, wie vorstehend beschrieben, zusammengesetzt und dan wird die gesamte Anordnung einem Erhitzen unterworfen (z. B. 8 Stunden bei 750⁰C), um eine Diffusionsverbindung zwischen den Rohren und dem Barren zu bilden. Das zusammengesetzte Teil wird dann, wie vorste- hend beschrieben, weiterbearbeitet.

Bei einem weiteren Verfahren werden Rohre und Barren, wie vorstehend beschrieben, zusammengesetzt, und dann wird die gesamte Anordnung direkt einer herkömmlichen Rohrschalenextrusicn unterworfen und wie oben weiterverarbeitet.

Die vorstehend beschriebenen Verfahren zum Herstellen der zusammengesetzten Hülle sind ökonomisch im Vergleich zu anderen Verfahren, die bei der Herstellung von solchen Hüllen angewendet werden, wie z. B. Elektroplattleren oder Aufdampfen.

Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Kernbrennstoffelements füllt man nach dem wie vorstehend beschriebenen Herstellen der zusammengesetzten Hülle, die an einem Ende offen Ist, in diese Hülle das Kern- *° brennstoffmaterial ein, wobei ein Hohlraum am offenen Ende belassen wird, dann setzt man das schraubenförmige Glied zum Fixleren des Kernbrennstoffmaterials In den Hohlraum ein, bringt ein Verschlußstück an dem offenen Ende der Hülle an, wobei der Hohlraum In Verbindung mit dem Kernbrennstoff belassen wird, und verbindet das Ende der Hülle mit dem Verschlußstück, um zwischen beiden eine haltbare Dichtung zu bilden.

Das erfindungsgemäße Kernbrennstoffelement bietet verschiedene Vorteile, die eine lange Betriebsdauer des ^Μ Elementes fördert, wie eine verminderte Hydrierung des Trägcrrristerials, είπε Minimal'siening von lokalen Spannungen am Trägermaterial, eine Mlnlmallslerung von Spannungs- und Überlassungskorrosion am Trägermaterial, ein Verringern der Möglichkeit von Bnichfehlera im Trägermaterial und ein Verhindern des Fortschreltens von Spannungskorroslonsrlssen durch die zusammengesetzte Hülle hindurch. Welter verhindert das erfindungsgemäße Kernbrennstoffelement die Expansion des Kernbrennstoffmaterials In direkten Kontakt mit dem Trägermaterial, und dies verhindert außer den vorgenannten Erscheinungen auch ein Verbinden des Kernbrennstoffmaterials mit dem Trägermaterial.

Eine wichtige Eigenschaft der zusammengesetzten Hülle des erfindungsgemäßen Kernbrennstoffelementes ist, daß die vorstehend beschriebenen Verbesserungen mit einer vernachlässigbaren bis geringen nachteiligen Neutronenabsorption (In Abhängigkeit von der Wahl des Schutzschlchtmaterlals) erreicht wird. Bei einer derartigen Hülle findet bei einem Unfall mit Kühlmittelverlust oder einem Unfall, an dem das Fallen eines Kernsteuerstabe beteiligt Ist, nur eine minimale Bildung eines Eutektlkums (In Abhängigkeit von der Wahl des Schutzschlchienmaterlals) In dem Trägermaterial statt. Ferner weist die zusammengesetzte Hülle einen sehr geringen Wärmeübergangswiderstand auf, da keine thermische Sperre gegen den Wärmeübergang vorhanden ist, wie es der Fall 1st, wenn eine getrennte Folie oder eine Auskleidung In ein Brennstoffelement eingesetzt wird. Auch Ist die zusammengesetzte Hülle mittels herkömmlicher, zerstörungsfreier Testmethoden in den verschiedenen Herstellungsstufen überprüfbar.

Zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Vorteilen kann die zusammengesetzte Hülle nach den Verfahren der Hüllen für Leichtwasser-Kernreaktoren hergestellt werden, wenn als Material für den Träger als auch für die innere Schicht eine handelsübliche Zirkoniumlegierung eingesetzt wird, und dies ermöglicht die Verwendung von üblichen Herstellungsverfahren, Schmiermitteln, Ätzmitteln usw.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert.

Beispiele 1 bis 4

Barren und Einsatzrohre wurden maschinell hergestellt, gereinigt, wie oben allgemein erläutert, zusammengesetzt und durch übliches Extrudieren zusammengefügt. Alle Abmessungen wurden so gewählt, daß die zusammengesetzten Teile in einer Helßextrusionspresse extrudlert werden konnten.

Die Barren bestanden aus einer handelsüblichen Zirkoniumlegierung mit 1,2 bis 1,7* Sn; 0,07 bis 0,20* Fe; 0,05 bis 0,15* Cr, 0,03 bis 0,08* Ni, Rest Zr, und die Einsatzrohre waren aus hochreinem Niob und rostfreiem Siahl gemäß ASTM-A-312 hergestellt. Alle Barrenöffnungen und Einsatzrohre hatten einen 0,02cm/cm-Konus und wurden zusammengepreßt, um einen guten Kontakt zwischen den aneinanderliegenden Oberflächen zu gewährleisten. Die Abmessungen der bearbeiteten Teile waren wie folgt:

	Metallschutz	Barren	Metallschutz	Innerer	6,2	Innere	Innerer	4,2
	schlcht aus Niob		schicht	Durchmesser			Durchmesser
	Metallschutz	Lange χ BuB. χ Innerem	äußerer	6,6	6,2	Metallschicht	6,2	4,2
	schlcht aus Niob	Durchmesser				äußerer
1.	Metallschutz	24,13x14,6x6,6	6,6	6,2	6a	4,2
	schlcht aus
2.	rostfreiem Stahl	24,13x14,6x6,6	6,7		6,2

3.	24,13x14,6x6,7

Fortset/unu

Barren	äuß. χ Innerem	Metallschutz	Innere
	Durchmesser	schicht	Metallschicht
Länge x	Süßerer Innerer	äußerer Innerer
	Durchmesse:	Durchmesser

4.

Metalls :hutzschlchi aus rostfreiem Stahl

24,13 χ 14,6x6,5

Anmerkung: ille Angaben In cm.

Vor dem Zusammenfegen der Barren und der Einsatzrohre wurden die anelnanderliegenden Oberflächen leicht angeätzt, um Spuren von Verunreinigungen zu entfernen Pas Ät7mlttel, das für die Zirkoniumlegierung verwendet wurde, war eine Lösung aus 70 ml H₂O, 30 ml HNO, und 5 ml HF; und für das Niob war es eine Lösung aus 7,5 ml HCl, 7.5 ml H₂SO₄, 4 ml HNO₃, 31 ml H₂O und 2 ml HF.

Der rostfreie Stahl wi rde mit feinem Schmirgelpapier poliert und mit Aceton und entionisiertem Wasser gereinigt.

Um die Gegebenheiten für eine zufriedenstellende Verbindung zwischen den Einsatzrohren und den Barren während der Extrusion zu verbessern, wurden die zusammengefügten Teile vorverbunden. Dies erfolgte durch Pressen der konisch zulaufenden Einsatzrohre In die konische Bohrung in den Barren unter Vakuum von < 20 μΐη für 8 Stunden, wobei die Barrentemperatur auf 760° C gehalten wurde. Die auf die Einsatzrohre ausgeübten Kräfte während dieses Pressens lagen Im Bereich von etwa 13 600 kg bis etwa 20400 kg.

Um die Endverluste während der Extrusion zu verringern, wurde ein etwa 5 cm langes Stück eines Barrens aus der Zirkoniumlegierung an jedes Ende der zusammengesetzten Barren geschweißt und glattbündig bearbeitet.

Die Extrusion der Barren zu Rohrschalen wurde unter Anwendung der folgenden Parameter durchgeführt:

6,5

6,2

4,2

Extrusionsgeschwlndlgkelt: Reduktlonsverhällnls: Temperatur: Extruslonskraft:

etwa 15 cm/mln,
6: 1,

etwa 595" C und
3 500 t.

Alle Barrenoberflächen, ausgenommen die Bohrung, und auch der Ziehdorn wurden mit einem wasserlösllchen Schmiermittel geschmiert, das eine Stunde lang auf etwa 705° C erhitzt worden war. Beide Enden der Rohrschalen wurden glattgeschnitten, und der innere Durchmesser wurde abgeschliffen, um möglicherweise vorhandene Oberflächenfehler zu entfernen und die Oberflä-

2^r> chenbeschaffenhelt zu verbessern. Die Endabmessungen für die Rohrschalen waren:

äußerer Durchmesser:
Innerer Durchmesser:
i<> Länge:

6,35 cm,
4,16 cm und
1,52 m.

Die endgültige Reduzierung der Rohrschalen zu Hüllen für Kernbrennstoffelemente wurde nach dem Standardverfahren vorgenommen, das 4 Reduktionsstufen mit Säuberung und Ausglühen zwischen jeder Stufe umfaßt. Die Parameter für dieses Verfahren sind in Tabelle 1 angegeben.

Tabelle 1 Reduktionsparameter für die ko-extrudierten Rohre

Verfahrens	Äußerer	Dicke des	innerer Durch	%	Qe*
schritt	Durchmesser	zusammen	messer des ein	Reduk
		gesetzten	gefügten Metall-	tion
		Teils	schutzschlcht-
			Rohres

Beginn

mit

Rohrschale

Erster Durchgang

Zweiter Durchgang

6,35 cm

1,08 cm

4,19 cm

Reinigung zum Ausglühen (Entfetten: mit basischer Selfengrundlage) Ausglühen: 676° C, 1 Stunde

4,29 cm 0,69 cm 2,91 cm 57 1,2

Reinigung zum Ausglühen Ausglühen: 621° C, 1 Stunde

2,86 cm 0,41 cm

Reinigung zum Ausglühen Ausglühen: 621° C, 1 Stunde 2,04 cm

1,4

ίο

Fortsetzung

Verfahrens- Äußerer Dicke des

schritt Durchmesser zusammen

gesetzten Teils

Innerer Durchmesser des eingefügten Metallschutzschlcht-
Rohres

Reiiuktlon

Dritter
Durchgang

Vierter
Durchgang

1,91 cm

0,22

Reinigung zum Ausglühen Ausglühen: 621° C, 1 Stunde

1,255 cm

0,071 cm

1,47

1,113 cm

Reinigung zum Ausglühen Ausglühen: 576° C, 2'/: bis 4 Stunden Ätzung auf
1,25 cm 0,07 cm 1,11 cm

* Qe Ist definiert als das Verhältnis des Prozentsatzes der Är.derung der Wandstärke zu dem Prozentsatz der Änderung des mittleren Durchmessers.

Die Abmessungen der Endprodukte sind In Tabelle 2 angegeben.

Tabelle 2	Innerer Durch messer	Äußerer Durch messer	Abmessungen der [ 10 Metall schutzschi :ht	¹ cm] Inneren Schicht
	1,11 cm	1,25 cm	2,54 ± 0,5	7.87 ± 1.5
Beispiel 1	1,11 cm	1,25 cm	2,54 ± 0,5	8,1 ± 1.3
Beispiel 2	1,11 cm	1,25 cm	3,55 r 0,5	9.13 ± 0.5
Beispiel 3	1,11 cm	1,25 cm	2,54 ± 0,25	7.6 + 0.5
Beispiel 4			Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kernbreranstoffelemente, bestehend aus einem zentralen Kent aus einem Körper aus Kernbrennstoffmaterial, der von einer länglichen, zusammengesetzten Hülle aus einem Trägermaterial umhüllt 1st, das auf seiner Innenfläche mit einer Metallschutzschlcru überzogen ist, welche Ihrerseits mit einer inneren Metallschicht bedeckt ist, dadurch gekennzeichnet, daß diese Innere Metallschicht (23) aus einer Zirkoniumlegierung besteht.

2. Kennbrennstoffelemente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Metallschicht (23) eine Dicke von S bis 15%, bezogen auf die Gesamtdicke der zusammengesetzten Hülle, aufweist.

3. Kernbrennstoffelemente nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dor Brennstoffkörper (16) Iu der Hülle (17) einen Raum (20) freiläßt. In dem ein schraubenförmiges Glied (24) zur räumlichen Fixierung des KernbrennstofTmaterlals angeordnet Ist.

4. Kernbrennstoffelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschutzschicht (22) aus Aluminium, Kupfer, Niob, Nickel, rostfreiem Stahl oder Elsen besteht.

5. Kernbrennstoffelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschutzschicht (22) eine Dicke von 1 bis 4%, bezogen auf die Gesamtdicke der zusammengesetzten Hülle, aufweist.

6. Kembrennstoffelemente nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial (21) aus einer Zirkoniumlegierung besteht.

7. Kernbrennstoffelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekernzeichnet, daß das Kernbrennstoffmaterial aus Uranverbindungen, Plutoniumverbindungen oder Mischungen derselben besteht.

8. Kernbrennstoffelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Kernbrennstoffmaterial aus Urandioxyd besteht.

9. Kernbrennstoffelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Kernbrennstoffmaterial aus einer Mischung besteht, die Urandioxyd und Plutoniumdioxyd enthält.