DE2615611A1 - Kernbrennelement - Google Patents

Kernbrennelement

Info

Publication number
DE2615611A1
DE2615611A1 DE19762615611 DE2615611A DE2615611A1 DE 2615611 A1 DE2615611 A1 DE 2615611A1 DE 19762615611 DE19762615611 DE 19762615611 DE 2615611 A DE2615611 A DE 2615611A DE 2615611 A1 DE2615611 A1 DE 2615611A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
chamber
nuclear reactor
fuel element
getter metal
reactor fuel
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.)
Granted
Application number
DE19762615611
Other languages
English (en)
Other versions
DE2615611C2 (de
Inventor
Aldo Barosi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SAES Getters SpA
Original Assignee
SAES Getters SpA
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SAES Getters SpA filed Critical SAES Getters SpA
Publication of DE2615611A1 publication Critical patent/DE2615611A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2615611C2 publication Critical patent/DE2615611C2/de
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/04—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of inorganic compounds, e.g. ammonia
    • C01B3/042—Decomposition of water
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B13/00—Oxygen; Ozone; Oxides or hydroxides in general
    • C01B13/02—Preparation of oxygen
    • C01B13/0229—Purification or separation processes
    • C01B13/0248—Physical processing only
    • C01B13/0259—Physical processing only by adsorption on solids
    • C01B13/0281—Physical processing only by adsorption on solids in getters
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/0005—Reversible uptake of hydrogen by an appropriate medium, i.e. based on physical or chemical sorption phenomena or on reversible chemical reactions, e.g. for hydrogen storage purposes ; Reversible gettering of hydrogen; Reversible uptake of hydrogen by electrodes
    • C01B3/001—Reversible uptake of hydrogen by an appropriate medium, i.e. based on physical or chemical sorption phenomena or on reversible chemical reactions, e.g. for hydrogen storage purposes ; Reversible gettering of hydrogen; Reversible uptake of hydrogen by electrodes characterised by the uptaking medium; Treatment thereof
    • C01B3/0031—Intermetallic compounds; Metal alloys; Treatment thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/50—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
    • C01B3/508—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by selective and reversible uptake by an appropriate medium, i.e. the uptake being based on physical or chemical sorption phenomena or on reversible chemical reactions
    • 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
    • G21C3/17—Means for storage or immobilisation of gases in fuel elements
    • 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
    • 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
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/32—Hydrogen storage
    • 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
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
    • 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
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S95/00—Gas separation: processes
    • Y10S95/90—Solid sorbent

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Gas Separation By Absorption (AREA)

Description

MÜLLER-BORIS · GROBNING · DEUFEL · SCHÖN · HERTEL
PAT E K T A NW-I L T E
DR. WOLFGANQ {PATEENTANWALT VON 1O27-1Ü7E)
HANS W. CROENlNQ, DIPI ING. DR. PAUL DEU FEL, DIPL-CHEM.
DR. ALFRED SCHÖN, DIPL.CHEM. WERNER HEHTEL, DIPL-PHVS.
S.A.E.S. Getters S.p.A. Mailand, Italien
Kernbrennelement
S 2881
-ä APR. 1976
Kernreaktorbrennelemente sind bekannt. Diese Kernreaktorbrennelemente bestehen im allgemeinen aus einem verschlossenen Behälter in Form eines Rohres mit zwei Endverschlüssen an jedem Ende des Rohres. Das Rohr besteht im allgemeinen aus Zirkon oder einer Legierung auf Zirkonbasis oder ist mit Zirkon oder einer Legierung auf Zirkonbasis plattiert. Innerhalb der Kammer, die durch das Rohr und die Endverschlüsse gebildet werden, befinden sich Pellets aus spaltbarem Material, wie UO3. Während des Betriebs des Kernreaktorbrennelements wird Wasser, im allgemeinen in Form von Wasserdampf, freigesetzt. Dieser Wasserdampf reagiert mit den in dem Rohr vorliegenden Komponenten, wobei in unerwünschter Weise Wasserstoff freigesetzt wird. Wasserstoff ist dafür bekannt·, daß er mit dem Zirkon des Rohres reagiert, was ein Brüchigwerden verursacht, das soweit fortschreiten kann, daß evtl. das Brennelement ausfällt. Um dieses durch Wasserstoff bedingte Brüchigwerden auf einem Minimum zu halten, ist es seit langem bekannt, Kernreaktorbrennelemente mit einer Gettervorrichtung auszurüsten,
60 9 842/0785
261 SR 11
in der ein Gettermetall mit einem Sorptionsvermögen für Wasserdampf verwendet wird. Ein derartiges Gettermetall ist eine ternäre Legierung aus Zirkon, Titan und Nickel (vgl. beispielsweise die GB-PS 1 370 208). Diese ternären Legierungen haben jedoch den Nachteil, daß sie in selektiver Weise Sauerstoff aus dein Wasserdampf sorbieren, was in unerwünschter Weise die Freisetzung von Wasserstoff bedingt. Genauer gesagt, sorbieren die ternären Legierungen nicht den ganzen Sauerstoff und nicht den ganzen Wasserstoff in dem Wasserdampf. Andererseits erfolgt beim Sorbieren von Wasserdampf eine unerwünschte Freisetzung von Wasserstoff, so daß die Gefahr eines des wasserstoffbedingten Brüchigwerdens des Rohres gegeben ist.
Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines verbesserten Gectermetalls und eines verbesserten Kernreaktorbrennelements, denen nicht mehr diese Nachteile anhaften.
Durch die Erfindung wird ein verbessertes Gettermetall geschaffen, das sowohl Sauerstoff als auch Wasserstoff aus Wasserdampf sorbiert. Dabei sorbiert das erfindungsgemäße Gettermetall Sauerstoff aus Wasserdampf, ohne daß dabei Wasserstoff freigesetzt wird.
Ferner fällt in den Rahmen der Erfindung ein verbessertes Verfahren zur Herabsetzung eines durch Wasserstoff bedingten Brüchigwerdens von Kernreaktorbrennelementen.
Die Erfindung stellt ferner ein verbessertes Kernreaktorbrennelenient zur Verfügung, in dem ein erfindungsgemäßes Gettermatall eingesetzt wird.
Die Erfindung wird nachfolgend näher beschrieben, wobei auf die Zeichnungen Bezug genommen wird. Es zeigen:
Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Kernreaktorbrennelements , in dem ein erfindungsgemäßes Gettermetall verwendet wird;
B ü 9 8 4 2 / 0 7 8 5
Fig. 2 eine scheitiatische Darstellung der Laborvorrichtung, die zur Bestimmung der Sorptionseigenschaf ten eines erfindungsgemäßen Gettermetalls sowie der bekannten ternären Legierungen verwendet wird;
Fig. 3 eine graphische Darstellung, welche die Eigenschaften j erfindungsgemäßer Gettermetalle zeigt, wobei diese Darstellung unter Zugrundelegung von Werten erhalten wird, die unter Einsatz der durch die Fig. 2 wiedergegebenen Figur erhalten werden.
Durch die Erfindung wird ein Verfahren zum Sorbieren von sowohl Sauerstoff als auch Wasserstoff aus Wasser geschaffen, welches darin besteht, das Wasser mit einem Gettermetall zu kontaktieren, das im wesentlichen und vorzugsweise aus Zr „Ni besteht.
Das erfindungsgemäß sorbierte Wasser kann flüssiges Wasser sein, es handelt sich jedoch öfter um Wasserdampf. Der Wasserdampf kann das einzige vorliegende Gas oder der einzige vorliegende Dampf sein, er kann jedoch auch mit anderen Gasen vermischt sein, beispielsweise mit Helium, welches gewöhnlich in Kernreaktorbrennelementen vorliegt. Wie bekannt ist, liegt Helium in einem Kernreaktorbrennelement im allgemeinen in einer solchen Menge vor, daß unter Berücksichtigung der anderen vorliegenden Gase ein Druck von 10 bis 30 Atmosphären erzeugt wird. Das erfindungsgemäße Gettermetall ist innerhalb eines breiten Wasserdampfdruckbereiches aktiv. Im allgemeinen erstreckt sich die Aktivität über \ den Wasserdampfdruckbereich, der innerhalb von Kernreaktorbrenn- ! elementen vorliegt und im allgemeinen weniger als 100 Torr be- | trägt.
Das erfindungsgemäße Gettermetall kann in jeder pyhsikaIisehen Form verwendet werden, im allgemeinen wird es jedoch in Form feinteiliger Teilchen eingesetzt, damit eine große Oberfläche für die Sorption zur Verfügung steht. Die Größe der Teilchen kann erheblich variieren, sie liegt jedoch im allgemeinen zwischen 1 und 200 μ und vorzugsweise zwischen 1 und 100 μ. Die
609842/0785
Teilchen des Gettermetalls können in einer losen Form, aufgeschichtet auf ein Substrat oder insbesondere in zu einer kohärenten porösen Masse verpressten Form verwendet werden.
Das erfindungsgemäße Gettermetall ist innerhalb eines breiten Temperaturbereiches aktiv, der im allgemeinen zwischen 150 und 700 und vorzugsweise zwischen 200 und 5000C schwankt. Ist das erfindungsgemäße Gettermetall durch Erhitzen auf eine Temperatur von 800 bis 9000C während einer Zeitspanne von 5 bis 50 Sekunden oder auf tiefere Temperaturen während längerer Zeitspannen aktiviert worden, dann ist es auch noch innerhalb eines breiteren Temperaturbereiches von 20 bis 7000C aktiv.
Nachfolgend wird auf die Zeichnungen näher eingegangen. Die Fig. 1 zeigt ein Kernreaktorbrennelement 10 gemäß vorliegender Erfindung. Das Kernreaktorbrennelement 10 besteht aus einem verschlossenen Behälter 11 aus einem Rohr 12, in das ein erster Endverschluß 13 und ein zweiter Endverschluß 14 eingepaßt sind. Die Endverschlüsse 13 und 14 sind an dem Rohr 12 durch Schweißungen 15, 16 befestigt. Häufig werden bei der Erzeugung der Schweißnähte 15, 16 Flächen des Rohrs 11 neben den Schweißnähten 15, 16 erhitzt, wodurch das Rohr 11 aktiviert wird. Dabei wird das in dem Rohr 11 vorliegende Zirkon gegenüber einem durch Wasserstoff verursachten Brüchigwerden empfänglicher. Innerhalb des Rohrs 12 befindet sich eine Vielzahl von Pellets 20, 21, 22 aus einem spaltbaren Material, wie UOp. Der Raum zwischen dem obersten Pellet 20 und dem Endverschluß 13 wird im allgemeinen als Kammer 24 bezeichnet. Innerhalb der Kammer 24 befindet sich eine Feder 26. Innerhalb der Feder 26 ist eine erfindungsgemäße Gettervorrichtung 28 vorgesehen. Wahlweise kann die Gettervorrichtung auch an der Stelle des Pellets 20 sein oder in einer Ausnehmung in dem Endverschluß 13 angeordnet sein.
Das Zr-Ni in der Gettervorrichtung 28 liegt in Form von feinverteilten Teilchen mit einer Größe zwischen 1 und 60 μ vor. Die Teilchen sind zu einer kohärenten porösen Masse verpreßt.
RQ9842/0785
26156 1 I
Während des Betriebs des Brennelements 1O wird die Gettervorrichtung 28 im allgemeinen auf einer Temperatur von ungefähr 200 bis 5000C gehalten. Entsprechend den herkömmlichen Herstellungsverfahren wird dar Behälter 11 mit Helium bis zu einem solchen Ausmaße gefüllt/ daß der gesamte Gasdruck in der Kammer 24 und in dem Rest des Behälters 11 zwischen 1 und 30 Atmosphären liegt. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist der Endverschluß 13 mit einem Durchgang 29 versehen, der vor der Verwendung des Kernreaktorbrennelements in einem Kernreaktor verschlossen wird.
Die Fig. 2 zeigt ein System 30, das zum Messen der Wassersorptionseigenschaften von Gettermetallen geeignet ist. Das System 30 ist ein geschlossenes System mit bekanntem Volumen und mit einer Mikrowaage 32, einem Druckmeßgerät 34 und einem Gasanalysator 36, wie einem Gaschromatographen oder einem Massenspektrometer, versehen. Der Gasanalysator 3 6 ist isolierbar von dem System durch ein Ventil 38. Das System 30 ist mit einer Vakuumpumpe 40 isolierbar von dem System durch ein Ventil 42 verbunden. Das System 30 ist auch mit einem Ventil 44 versehen, dessen Funktion nachfolgend erläutert wird. Außerhalb des Systems 30 befindet sich ein Erhitzer 46, der dazu verwendet werden kann, die Temperatur der Gettervorrichtung 28' auf jeder gegebenen Temperatur zu halten. Das System 30 weist auch ein Rohr 48 auf, innerhalb dessen sich eine Wassermenge 50 befindet. Das Rohr 48 wird von einem Bad 52 aus einer Mischung aus Eis und Wasser umgeben. Die Mikrowaage weist einen Magneten 54 auf, der mit Wicklungen 56 versehen ist, die mit einem Anzeiger 58 in Verbindung stehen. Während des Betriebs liefert mit zunehmendem Gewicht der Gettervorrichtung 28' das Anzeigegerät 58 weiteren Strom zu den Wicklungen 56, um den Waagebalken 60 der Mikrowaage 32 waagerecht zu halten. Die Menge des verwendeten Stroms wird elektronisch in dem Anzeigegerät 58 umgewandelt und kann direkt als Gewicht der Gettervorrichtung 28' zusätzlich zu dem Gewicht des Gewichtes 62 abgelesen werden. Alle im Handel erhältlichen Mikrowaagen können verwendet werden, beispielsweise eine Cahn R-100 Mikrowaage, die von der Cahn Industries divison der Ventron Corporation, Paramount, California, USA, erhältlich ist.
B 0 9 8 A 2 / 0 7 8 5
Die Erfindung wird ferner durch die folgenden Beispiele näher erläutert, in denen alle Teil- und Prozentangaben, sofern nichts anderes angegeben ist, auf das Gewicht bezogen sind. Diese die Erfindung nicht beschränkende Beispiele erläutern bestimmte Ausfuhr ungs formen, welche zeigen, wie die Erfindung durchzuführen ist. Sie stellen bevorzugte Methoden zur Durchführung der Erfindung dar.
Beispiel 1
Es wird die in Fig. 2 gezeigte Vorrichtung eingesetzt. Das Eisbad 52 wird entfernt. Das Wasser 50 wird mit einem nichtgezeigten Bad aus flüssigem Stickstoff gefroren. Das Ventil 38 wird verschlossen, worauf die Ventile 42, 44 geöffnet werden. Die Pumpe 40 wird so lange eingeschaltet, bis der Druck in dem System 30 auf 10 Torr abgefallen ist. Die Ventile 42, 44 werden dann verschlossen. Man läßt das Wasser 50 auf eine Temperatur von 00C kommen. Der Druck in dem System 30 wird durch die Druckmeßvorrichtung 34 überwacht. Das Bad 52 mit einer Mischung aus Eis und Wasser wird um das Wasser 50 herum angeordnet und das Ventil 44 geöffnet. Der Druck in dem System 30 steigt auf 4,579 Torr an, welches der Wasserdampfdruck von Wasser mit einer Temperatur von 00C ist. Die Temperatur der Heizvorrichtung 46 wird derartig eingestellt, daß die Temperatur der Gettervorrxchtung 28' auf 3000C steigt. Der Druck wird mit dem Druckmeßgerät 34 überwacht, wähx~end die Gewichtszunahme in mg an der Anzeigevorrichtung 58 abgelesen wird. Diese zwei Werte werden in der Fig. als erfindungsgemäße Linie 66 aufgetragen. Unter Bezugnahme auf Fig. 3 kann man anhand der Linie 66 sehen, daß der Druck von einem Druck von 0 bis zu einem Druck ansteigt, der etwas oberhalb des O°C-Gleichgewichtswasserdampfdruckes von 4,579 Torr liegt. Man nimmt an, daß dieser Druck oberhalb des 00C Gleichgewicht swasserdampf druckes, der durch den Linienabschnitt 68 charakterisiert ist, auf eine teilweise Freisetzung von Wasserstoff zurückzuführen ist. Trifft dies jedoch zu, dann wird der Wasserstoff schnell mit dem Ergebnis resorbiert, daß der Druck
B0 9842/0785
in dem System auf oder in der Nähe des theoretischen Druckes des Wassers bleibt, bis die Gettervorrxchtung 28" eine Gewichtszunahme von 30 mg erfahren hat. Zu diesem Zeitpunkt beginnt der Druck in dem System auf einen Wert oberhalb des theoretischen Druckes von 4,579 Torr anzusteigen. Ein öffnen des Ventils 38 und eine Analyse des Gases in dem System 30 durch den Gasanalysator 36 zeigt das Vorliegen von Wasserstoff. Bei der Durchführung dieses Versuchs besitzt die Gettervorrxchtung 28' eine zylindrische Form mit einem Durchmesser von 8,1 mm, einer Höhe von
2.2 mm, wiegt 593 mg und wird aus Zr^Ni-Pulver mit einer Größe von weniger als 60 μ wie in Beispiel 3 hergestellt.
Beispiel 2
Dieses Beispiel erläutert nicht die Erfindung, vielmehr zeigt es die unerwünschten Ergebnisse, die dann erhalten werden, wenn bekannte ternäre Legierungen eingesetzt werden.
Die in Beispiel 1 beschriebene Arbeitsweise wird wiederholt, mit der Ausnahme, daß die Gettervorrxchtung 28' durch eine Gettervorrxchtung aus einer ternären Legierung ersetzt wird, die zu
5.03 Gew.-% aus Nickel, zu 9,30 Gew.-% aus Titan und zu 82,0 Gew.-% aus Zirkon besteht, während sich der Rest aus unlöslichen Oxiden von Zirkon und Titan zusammensetzt. Diese Probe wird aus einem Pulver mit einer Größe von weniger als 60 μ hergestellt, das von der General Electric Company als Probe ihrer ternären Legierung erhalten wird, die unter dem Warenzeichen "Hipalloy" erhältlich ist. Es werden der gleiche Kolben, der gleiche zylindrische Behälter und die gleichen Kompressxonskräfte wie zur Herstellung der Probe gemäß Beispiel 1 verwendet. Die Vergleichsgettervorrichtung weist einen Durchmesser von 8,1 mm und eine Höhe von 2,3 mm auf und wiegt 568 mg. Die Ergebnisse dieses Tests gehen aus der Fig. 3 als Vergleichslinie 70 hervor. Man sieht aus der Fig. 3, daß der Abschnitt 72 der Linie 70 über den theoretischen Wert von 4,579 Torr ansteigt und oberhalb dieses Wertes bleibt, woraus hervorgeht, daß ein anderes Gas als Wasserdampf vorliegt. Eine Analyse mittels des Gasanalysators 36
6 09842/0785
zeigt, daß dieses Gas Wasserstoff ist, woraus hervorgeht, daß Hipalloy nicht den ganzen Wasserstoff absorbiert, der innerhalb der Moleküle enthalten ist, mit denen das Hipalloy reagiert.
Beispiel 3
Dieses Beispiel zeigt die Synthese einer Gettervorrxchtung, welche erfindungsgemäß geeignet ist.
Reines Zr „Ni wird nach der Methode hergestellt, wie sie von Hansen in "Binary Alloys" auf den Seiten 1062 und 1063 beschrieben wird, wobei man ferner auf die Methode zurückgreifen kann, die von A. Barosi in "Residual Gases in Electron Tubes", herausgegeben von T.A. Giorgi und P. della Porta, Academic Press, London 1972, beschrieben wird. Das auf diese Weise erzeugte Zr„Ni wird mechanisch mit einem Hammer zerbrochen und dann durch ein solches Sieb geschickt, da.ß alle Teilchen eine Größe von weniger als 60 μ besitzen. Ein Teil (600 mg) dieses Pulvers wird in einen zylindrischen Behälter eingefüllt, der mit einem Kolben versehen ist. Der Kolben wird mit einer Kraft von 3000 kg belastet, wodurch eine poröse kompaktierte Masse aus Zr-Ni erzeugt wird. Die poröse kompaktierte Masse kann dann erfindungsgemäß zum Sorbieren von Wasserdampf und als Gettervorrxchtung 28 in dem Kernreaktorbrennelement 10 gemäß Fig. 1 der Zeichnungen verwendet werden.
Beispiel 4
Dieses Beispiel zeigt die Synthese und die Verwendung einer weiteren erfindungsgemäß geeigneten Gettervorrxchtung.
Zr^Ni wird wie in Beispiel 3 erzeugt und mechanisch mit einem Hammer zerbrochen und dann durch ein solches Sieb geschickt, dass alle Teilchen eine Größe von weniger als 120 μ besitzen. Ein Teil (100 mg) dieses Pulvers wird in einen aus rostfreiem Stahl bestehenden Kanalringbehälter mit U-Querschnitt sowie einem Außendurchmesser von 12 mm gefüllt und mit einer Kraft von
609842/0785
ungefähr 4000 kg zur Erzeugung einer Gettervorrxchtung verpreßt. Die Gettervorrxchtung wird in einen Argonstrom mit einer Temperatur von 25°C, der mit Wasserdampf gesättigt ist, eingebracht/ wobei der Wasserdampfpartxaldruck ungefähr 23 Torr beträgt. Die Gettervorrxchtung wird auf ungefähr 3000C während einer Zeitspanne von 10 Minuten zum Sorbieren von Wasser erhitzt, worauf man sie abkühlen läßt. Dann wird der Wasserstoffgehalt nach bekannten Methoden gemessen. Der Wasserstoffgehalt ist ein Maß für den sorbierten Wasserdampf. Der Wasserstoffgehalt beträgt 0,5 ccm-Torr pro mg Zr ~Ni.
609842/0785

Claims (20)

261561 - 10 Patentansprüche
1. Verfahren zum Sorbieren von sowohl Wasserstoff als auch Sauerstoff aus Wasser, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser mit einem Gettermetall kontaktiert wird, das im wesentlichen aus Zr-Ni besteht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser in Form von Wasserdampf vorliegt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserdampf mit Helium vermischt ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gesamtdruck aus Wasserdampf und Helium 1 bis 30 Atmosphären beträgt.
5: Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Partialdruck des Wasserdampfes weniger als 100 Torr beträgt.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zr3Ni in Form feinverteilter Teilchen eingesetzt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gettermetall auf einer Temperatur von 150 bis 7000C gehalten wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gettermetall auf einer Temperatur von 200 bis 5000C gehalten wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gettermetall zuerst durch Erhitzen auf eine Temperatur von 800 bis 9000C während einer Zeitspanne von 5 bis Sekunden erhitzt wird.
609842/07 8 5
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gettermetall nach der Aktivierung auf einer Temperatur von 20 bis 7000C gehalten wird.
11. Verfahren nach Anspruch 1 zum Sorbieren von sowohl Sauerstoff als auch Wasserstoff aus Wasserdampf, der in Mischung mit Helium in einem Kernreäktorbrennelement vorliegt, dessen Wände aus einer Zirkonlegierung bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserdampf mit einem Gettermetall kontaktiert wird, das im wesentlichen aus Zr3Ni besteht und auf einer Temperatur von 200 bis 5000C gehalten wird.
12.)Kernreaktorbrennelement, gekennzeichnet durch "— A) einen Behälter, welcher eine Kammer bildet,
B) ein spaltbares Material in der Kammer und
C) ein Gettermetall innerhalb der Kammer, wobei das Gettermetall im wesentlichen aus Zr3Ni besteht.
13. Kernreaktorbrennelement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das spaltbare Material aus UO2 besteht.
14. Kernreaktorbrennelement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Zr3Ni in Form feinverteilter Teilchen vorliegt.
15. Kernreaktorbrennelement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Zr3Ni in Form von Teilchen mit einer Größe zwischen 1 und 100 μ vorliegt.
16. Kernreaktorbrennelement nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen zu einer kohärenten porösen Masse verpreßt sind.
17. Kernreaktorbrennelement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Gettermetall in der Kammer nahe einem Endverschluß vorgesehen ist.
6 0 9842/0785
18. Kernreaktorbrennelement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Gettermetall auf einer Temperatur von 2QO bis 5000C gehalten wird.
19. Kernreaktorbrennelement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß es Helium in der Kammer in einem solchen Ausmaß enthält, daß der gesamte Gasdruck in der Kammer 1 bis 30 Atmosphären beträgt.
20. Kernreaktorbrennelement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß es
A) aus einem verschlossenen Behälter und zwei Endverschlüssen, die das Rohr verschließen und eine Kammer bilden,
B) UO „ in der Kammer, und
C) einem Gettermetall in der Kammer besteht, wobei das Gettermetall im wesentlichen aus Zr2Ni besteht, und wobei
1) das Zr Ni in Form feinteiliger Teilchen vorliegt,
2) die Teilchen eine Größe zwischen 1 und 100 μ aufweisen,
3) die Teilchen zu einer kohärenten porösen Masse verpreßt sind,
4) das Gettermetall in der Kammer sich in der Nähe eines Endverschlusses befindet und
5) das Gettermetall auf eine Temperatur von 200 bis 5000C gehalten wird, wobei ferner
D) Helium in der Kammer in einer derartigen Menge vorliegt, daß der gesamte Gasdruck in der Kammer 1 bis 20 Atmosphären beträgt.
609842/0785
DE19762615611 1975-04-10 1976-04-09 Kernbrennelement Granted DE2615611A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT22211/75A IT1037196B (it) 1975-04-10 1975-04-10 Elemento di combustibile per reattore nucleare impiegante zr2ni come metallo getterante

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE2615611A1 true DE2615611A1 (de) 1976-10-14
DE2615611C2 DE2615611C2 (de) 1989-04-27

Family

ID=11193096

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19762615611 Granted DE2615611A1 (de) 1975-04-10 1976-04-09 Kernbrennelement

Country Status (7)

Country Link
US (1) US4071335A (de)
JP (1) JPS51124795A (de)
DE (1) DE2615611A1 (de)
FR (1) FR2306735A1 (de)
GB (1) GB1533487A (de)
IT (1) IT1037196B (de)
SU (1) SU862814A3 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2545579A1 (fr) * 1983-05-05 1984-11-09 Kabelmetal Electro Gmbh Ensemble tubulaire sous vide compose de deux ou plusieurs tuyaux concentriques pour gaz ou liquides a l'etat de refroidissement profond

Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU497435B2 (en) * 1975-10-14 1978-12-14 Westinghouse Electric Corporation Tritium removal and retention device
IT1110271B (it) * 1979-02-05 1985-12-23 Getters Spa Lega ternaria getterante non evaporabile e metodo di suo impiego per l'assorbimento di acqua,vapore d'acqua,di altri gas
IT1110295B (it) * 1979-02-05 1985-12-23 Getters Spa Lega ternaria getterante non evaporabile particolarmente per l'assorbimento di acqua e vapore d'acqua in barre combustibili di reattori nucleari
IT1115156B (it) * 1979-04-06 1986-02-03 Getters Spa Leghe zr-fe per l'assorbimento di idrogeno a basse temperature
US4360445A (en) * 1981-06-16 1982-11-23 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Oxygen stabilized zirconium-vanadium-iron alloy
ES291691Y (es) * 1983-11-30 1987-01-16 Westinghouse Electric Corporation Varilla de control auxiliar para ajuste fino de la reactividad de un reactor nuclear
IT1173865B (it) * 1984-03-16 1987-06-24 Getters Spa Metodo perfezionato per fabbricare dispositivi getter non evaporabili porosi e dispositivi getter cosi' prodotti
IT1173866B (it) * 1984-03-16 1987-06-24 Getters Spa Metodo perfezionato per fabbricare dispositivi getter non evarobili porosi e dispositivi getter cosi' prodotti
US4664878A (en) * 1984-09-26 1987-05-12 Westinghouse Electric Corp. Light water moderator filled rod for a nuclear reactor
DE3918190A1 (de) * 1989-06-03 1990-12-06 Dornier Gmbh Wasserstoff-eliminator
DE4003694A1 (de) * 1990-02-07 1991-08-08 Linde Ag Verfahren und vorrichtung zur entfernung von wasserstoff aus wasserkreislaeufen
US5238469A (en) * 1992-04-02 1993-08-24 Saes Pure Gas, Inc. Method and apparatus for removing residual hydrogen from a purified gas
IT1255438B (it) * 1992-07-17 1995-10-31 Getters Spa Pompa getter non evaporabile
CA2117319A1 (en) * 1993-07-12 1995-01-13 John D. Baker Method for the purification of noble gases, nitrogen and hydrogen
JP3462562B2 (ja) * 1994-04-14 2003-11-05 日本原子力研究所 ゲル粒子製造方法及び装置
US5911560A (en) * 1994-10-31 1999-06-15 Saes Pure Gas, Inc. Getter pump module and system
US5972183A (en) * 1994-10-31 1999-10-26 Saes Getter S.P.A Getter pump module and system
US6109880A (en) * 1994-10-31 2000-08-29 Saes Pure Gas, Inc. Getter pump module and system including focus shields
US5685963A (en) * 1994-10-31 1997-11-11 Saes Pure Gas, Inc. In situ getter pump system and method
US6142742A (en) * 1994-10-31 2000-11-07 Saes Pure Gas, Inc. Getter pump module and system
US5610438A (en) * 1995-03-08 1997-03-11 Texas Instruments Incorporated Micro-mechanical device with non-evaporable getter
IT1290451B1 (it) * 1997-04-03 1998-12-03 Getters Spa Leghe getter non evaporabili
US6186849B1 (en) 1998-03-24 2001-02-13 Saes Getters S.P.A. Process for the production of flat-screen grids coated with non-evaporable getter materials and grids thereby obtained
EP1101237B2 (de) 1999-06-02 2017-08-16 SAES GETTERS S.p.A. Sorptionsfähige verbundwerkstoffe die unabhängig sind von aktivierungsbehandlungen und verfahren zur herstellung
US6614039B2 (en) 1999-06-23 2003-09-02 Brad C. Hollander Hermetically sealed ultraviolet light source
US6193894B1 (en) 1999-06-23 2001-02-27 Brad C. Hollander Methods and apparatus for disinfecting and sterilizing water in water dispensers using ultraviolet radiation
US7081225B1 (en) 1999-07-20 2006-07-25 Hollander Brad C Methods and apparatus for disinfecting and sterilizing fluid using ultraviolet radiation
US20050169766A1 (en) * 2002-09-13 2005-08-04 Saes Getters S.P.A. Getter compositions reactivatable at low temperature after exposure to reactive gases at higher temperature
ITMI20042271A1 (it) * 2004-11-23 2005-02-23 Getters Spa Leghe getter non evaporabili per assorbimento di idrogeno
CN101523532B (zh) 2006-09-15 2012-06-27 泽斯吸气剂公司 金属吸气剂体系
ITMI20070301A1 (it) * 2007-02-16 2008-08-17 Getters Spa Supporti comprendenti materiali getter e sorgenti di metalli alcalini o alcalino-terrosi per sistemi di termoregolazione basati su effetto tunnel
SE532185C2 (sv) * 2007-04-10 2009-11-10 Westinghouse Electric Sweden Förfarande för att driva en reaktor hos en kärnanläggning
ITMI20111870A1 (it) 2011-10-14 2013-04-15 Getters Spa Composizioni di getter non evaporabili che possono essere riattivate a bassa temperatura dopo l'esposizione a gas reattivi ad una temperatura maggiore
ITMI20122092A1 (it) 2012-12-10 2014-06-11 Getters Spa Leghe getter non evaporabili riattivabili dopo l'esposizione a gas reattivi

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1319720A (en) * 1970-09-22 1973-06-06 Gen Electric Alloys for gettering moisture and reactive gases
GB1370707A (en) * 1971-12-08 1974-10-16 Gen Electric Nuclear fuel element
DE2449553A1 (de) * 1973-05-09 1975-03-27 Gen Electric Getter

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1151160A (en) * 1912-01-22 1915-08-24 Edward R Cooper Alloy and process of producing the same.
NL41681C (de) * 1931-10-22
US3104049A (en) * 1959-12-30 1963-09-17 Ibm High purity vacuum systems
US3620645A (en) * 1970-05-01 1971-11-16 Getters Spa Getter device
BE792371A (fr) * 1971-12-08 1973-03-30 Gen Electric Cartouche de combustible nucleaire

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1319720A (en) * 1970-09-22 1973-06-06 Gen Electric Alloys for gettering moisture and reactive gases
GB1370707A (en) * 1971-12-08 1974-10-16 Gen Electric Nuclear fuel element
DE2449553A1 (de) * 1973-05-09 1975-03-27 Gen Electric Getter

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Nuclear Reactor Fuel Elements-Metallurgy and Fabrication", Edited by A.R. Kaufmann, 1962, Interscience Publishers, New York-London, S. 242-243 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2545579A1 (fr) * 1983-05-05 1984-11-09 Kabelmetal Electro Gmbh Ensemble tubulaire sous vide compose de deux ou plusieurs tuyaux concentriques pour gaz ou liquides a l'etat de refroidissement profond
DE3316454A1 (de) * 1983-05-05 1984-11-22 kabelmetal electro GmbH, 3000 Hannover Aus zwei oder mehreren konzentrischen rohren bestehendes rohrsystem

Also Published As

Publication number Publication date
GB1533487A (en) 1978-11-29
JPS51124795A (en) 1976-10-30
FR2306735A1 (fr) 1976-11-05
DE2615611C2 (de) 1989-04-27
JPS537599B2 (de) 1978-03-18
US4071335A (en) 1978-01-31
FR2306735B1 (de) 1981-10-09
SU862814A3 (ru) 1981-09-07
IT1037196B (it) 1979-11-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2615611A1 (de) Kernbrennelement
DE60106149T2 (de) Wasserstoffabsorbierndes Legierungspulver und Verfahren zur Herstellung desselben sowie Treibstofftank zur Lagerung von Wasserstoff
DE69801456T2 (de) Nicht verdampfbare Getterlegierungen
DE69515014T2 (de) Verfahren zur Herstellung eines hochporösen nicht verdampfbaren Gettermaterials und damit hergestelltes Material
DE2259569C3 (de) Kernbrennstoffelement und Verfahren zu dessen Herstellung
DE3509465C2 (de) Verfahren zur Herstellung poröser, nicht-verdampfbarer Gettereinrichtungen, so hergestellte Gettereinrichtungen und ihre Verwendung
DE3329245C2 (de)
DE3337754A1 (de) Druckfester behaelter zur speicherung von wasserstoff in einem metallmatrixkoerper
DE3003114A1 (de) Verfahren zum sorbieren von wasser, wasserdampf und anderen gasen unter verwendung einer nicht-verdampfbaren ternaeren getter-legierung
DE19916614A1 (de) Wasserstoffabsorbierende Legierung
DE60318865T2 (de) Getterzusammensetzung die reaktivierbar ist bei niedriger temperatur nach aussetzung reaktiver gase bei höherer temperatur
DE102008040734A1 (de) Wasserstoffspeichermaterial und Verfahren zur Herstellung desselben
DE3003061A1 (de) Nicht-verdampfbare ternaere getter- legierung und deren verwendung zum sorbieren von sauerstoff und wasserstoff aus wasser und wasserdampf
DE69303901T2 (de) Getter-pumpe mit hoher leistung
DE69203651T2 (de) Verfahren zur Sorption von Gasresten durch eine nicht-aufgedampfte Bariumgetter-Legierung.
DE2749622A1 (de) Verfahren zum speichern von wasserstoff
US4119488A (en) Nuclear reactor fuel element employing Zr2 Ni as a getter metal
DE60029333T2 (de) Herstellungsverfahren für wasserstoffspeicherndes metallpulver
DE60215886T3 (de) Brennstab mit einer Hülle aus einer Zirkoniumlegierung und beinhaltend ein Metalloxid zum Begrenzen der Hydrierung
DE69022468T2 (de) Verfahren zur Erzeugung von Neutronen und Wärme durch Nuklearfusion in einem Gas, das von einem Metall absorbiert ist.
DE2259570B2 (de) Kernbrennstoffelement sowie Verfahren zu dessen Herstellung
DE2930218A1 (de) Poroeser koerper
DE4439782A1 (de) Behälter, der mit dem Pulver einer wasserstoffabsorbierenden Legierung gefüllt ist
DE2319025A1 (de) Kernbrennstoff-element
DE1055143B (de) Verfahren zur Herstellung von keramischen Brennelementen fuer Kernreaktoren

Legal Events

Date Code Title Description
8110 Request for examination paragraph 44
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition