DE2703245A1

DE2703245A1 - METHOD FOR MANUFACTURING CAST URANIUM SHAPED BODIES WITH ABRASION-RESISTANT CAVITIES

Info

Publication number: DE2703245A1
Application number: DE19772703245
Authority: DE
Inventors: Guenther Dipl Chem Dr Luthardt; Gerhard Reber
Original assignee: Nukem GmbH
Current assignee: Nukem GmbH
Priority date: 1977-01-27
Filing date: 1977-01-27
Publication date: 1978-08-10
Also published as: FR2395093A1; GB1570471A; FR2395093B1

Description

NUKEM GmbH
6450 Hanau 11NUKEM GmbH
6450 Hanau 11

Verfahren zur Herstellung gegossener Uran-Formkörper mit ab riebbeständigen Hohlräumen.Process for the production of cast uranium moldings with from rub-resistant cavities.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung gegossener Uran-Formkörper mit abriebbeständigen Hohlräumen durch Umgiessen ▼on entsprechenden Stahlformteilen mit Uran.The invention relates to a method for producing cast uranium shaped bodies with abrasion-resistant cavities by encapsulating ▼ on corresponding steel fittings with uranium.

Aufgrund seiner spezifischen Eigenschaften ist Uran-Metall, vorteilhafterweise am Isotop U-235 abgereichertes Uran, zur Abschirmung radioaktiver Strahlung vorzüglich geeignet. Daher werden derartige Abschirmteile zum Aufbewahren von gekapselten radioaktiven Strahlungsquellen, die z.B. in der Medizin und Werkstoffprüfung Anwendung finden, benutzt.Because of its specific properties, uranium metal is advantageous Uranium depleted in the isotope U-235, for shielding eminently suitable for radioactive radiation. Therefore, such shielding parts for storing encapsulated radioactive sources of radiation, which are used, for example, in medicine and materials testing.

Die Abschirmteile werden auf bekannte Weise durch Giessen der jeweils gewünschten Geometrien und durch fallweises anschliessendes Ausarbeiten des die radioaktive Quelle aufnehmenden Transportkanals bzw. Depots hergestellt.The shielding parts are in a known manner by casting the the geometries required in each case and by subsequent elaboration of the transport channel that accommodates the radioactive source on a case-by-case basis or depots.

PUr das Ein- und Ausfahren der gekapselten radioaktiven Strahlenquellen ist die geringe Abriebfestigkeit des metallischen Urans nachteilig (Kontaroinationsgefahr). Daher ist eine Verbes.serurigdieser ungünstigen Abriebfestigkeit der meist kompliziert ge- " formten Transportkanäle bzw. Depots erforderlich.PUr the retraction and extension of the encapsulated radioactive radiation sources the low abrasion resistance of metallic uranium is disadvantageous (risk of contamination). Hence, a verb is serurig this unfavorable abrasion resistance of the mostly complexly shaped transport channels or depots are required.

Eine bekannte Möglichkeit, die ungünstige Uran-Abriebfestigkeit zu verbessern, ist das Einbringen von Rohren oder sonstigen Fornteilan aus abriebfesterem Material, wobei wegen der meist komplizierten Rohrgeometrie das Einbringen nur durch direktes Umgiessen dieser Rohre mit Uran möglich ist. So wurden be-A known possibility of improving the unfavorable uranium abrasion resistance is the installation of pipes or other Fornteilan made of more abrasion-resistant material, but because of the mostly complicated pipe geometry, the introduction is only possible by pouring uranium directly around these pipes. So were

809832/0016809832/0016

reite Rohre aus Zirkonlegierungen eingesetzt. Obwohl dadurch die Abriebfestigkeit verbessert wurde, ergaben sich bei diesem Material wesentliche Nachteile. Diese liegen vor allem darin, dass diese Rohre selten in den gewünschten Abmessungen erhältlich sind, Schwierigkeiten beim formgetreuen Biegen in die meist komplizierten Rohrgeometrien auftreten und die Materialkosten relativ hoch sind.wide tubes made of zirconium alloys are used. Although this improved the abrasion resistance, there were significant disadvantages with this material. These are mainly due to the fact that these pipes are rarely available in the desired dimensions, difficulties arise in bending the pipe into the most complex pipe geometries, and the material costs are relatively high.

Diese Nachteile lassen sich bei Verwendung von Stahlrohren, die zudem noch höher abriebfest sind, vermeiden. Der entscheidende Nachteil bei der Verwendung von Stahlrohrwerkstoffen liegt jedoch darin, dass beim Umgiessen der Stahl mit Uran ein bereits bei ca. 725°C schmelzendes Uran-Eisen-Eu die Stahlrohre aufschmilzt und zerstört.These disadvantages can be avoided by using steel pipes, which are also more resistant to abrasion. The decisive one However, the disadvantage of using steel tube materials is that when the steel is cast around with uranium, a Uranium-iron-Eu melting at approx. 725 ° C melts and destroys the steel pipes.

bei ca. 725°C schmelzendes Uran-Eisen-Eutektikum bildet, dasforms a melting uranium-iron eutectic at approx. 725 ° C, which

Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von gegossenen Uran-Formkörpern mit abriebbeständigen Hohlräumen zu finden, bei dem entsprechende Formteile aus einem abriebfesten Material mit Uran umgössen werden können, ohne dass sich ein niedrigschmelzendes Eutektikum ausbildet und Schwierigkeiten beim Formen dieser Rohre auftreten.It was therefore the object of the present invention to provide a process for the production of cast uranium moldings with abrasion-resistant To find cavities in which the corresponding molded parts made of an abrasion-resistant material can be encapsulated with uranium, without the formation of a low-melting eutectic and difficulties in forming these tubes.

Diese Aufgabe wurde erfindungsgeraäss dadurch gelöst, dass man entsprechende Stahlformteile mit einer dünnen Schicht aus einem gegen schmelzflüssiges Uran beständigen keramischen Material umgibt und danach mit Uran umgiesst.This object was achieved according to the invention by the fact that Corresponding steel moldings with a thin layer of one Surrounds ceramic material resistant to molten uranium and then surrounds it with uranium.

Durch das erfindungsgeraässe Verfahren gelingt es, die Bildung des Uran-Eisen-Eutektikums zu vermeiden. Der erfindungsgemässe Schutz gegenüber dem Angriff des schmelzfliissigen Urans wird durch Aufbringen einer Schicht aus keramischem Material auf die äussere Wand der Stahlformteile erreicht. Dabei hat sich insbesondere eine Al₂O,-Schutzschicht vorzüglich bewährt, doch kann auch MgO oder andere gegen schmelzflUssiges Uran beständigeThe method according to the invention succeeds in avoiding the formation of the uranium-iron eutectic. The protection according to the invention against attack by the molten uranium is achieved by applying a layer of ceramic material to the outer wall of the steel moldings. In particular, an Al ₂ O, protective layer has proven to be particularly effective, but MgO or others can also be resistant to molten uranium

- 3 -809832/0016- 3 -809832/0016

keramische Materialien verwendet werden. Zwischen dem Stahlformteil und der AlgO.-Schutzschicht wird vorteilhafterweise zusätzlich eine Haftschicht aufgebracht, die beispielsweise aus einer Aluminium-Nickel-Legierung bestehen kann und die vor der eigentlichen Schutzschicht auf die äussere Wand des Stahlformteils aufgebracht wird. Als Formteile werden vorzugsweise Rohre verwendet.ceramic materials are used. Between the steel molding and the AlgO. Protective layer is advantageously In addition, an adhesive layer is applied, which can consist, for example, of an aluminum-nickel alloy and which is before the actual protective layer is applied to the outer wall of the molded steel part. As moldings are preferred Pipes used.

Als Haftschichten haben sich neben Aluminium Nickel-Legierungen auch Legierungwn aus Nickel und Chrom und solche aus Aluminium Nickel und Chrom bewährt.In addition to aluminum, nickel alloys have been used as adhesive layers Alloys of nickel and chromium and those of aluminum, nickel and chromium have also proven their worth.

Es hat sich gezeigt, dass Schutzschichtdicken bei Al„0_ von 0,1 bis 1,0 mm ausreichend sind, die Zerstörung des Stahlrohres durch den Angriff des schmelzflüssigen Urans zu verhindern. Weiterhin hat es sich herausgestellt, dass eine Dicke der Haftschicht zwischen 0,02 bis 0,15 mm den Anforderungen voll genügt.It has been shown that protective layer thicknesses with Al “0_ of 0.1 to 1.0 mm are sufficient to prevent the steel pipe from being destroyed by attack by the molten uranium. Furthermore, it has been found that a thickness the adhesive layer between 0.02 and 0.15 mm fully meets the requirements.

Es hat sich als günstig erwiesen, die relativ dünnen Schichten durch Flammspritzen oder auch durch Plasmaspritzen auf das Stahlrohr aufzutragen. Die so aufgetragenen Schutzschichten sind sehr gleichmässig und stellen somit die Schutzwirkung voll sicher.It has proven to be beneficial to apply the relatively thin layers to the To apply steel pipe. The protective layers applied in this way are very even and thus fully provide the protective effect secure.

Das erfindungsgemässe Verfahren soll anhand des folgenden Beispiels näher beschrieben werden:The method according to the invention is to be described in more detail using the following example:

Ein U-förmig gebogenes Stahlrohr wird an der Oberfläche sorgfältig gereinigt und durch Flammspritzen mit einer 0,08 mm dicken Haftschicht aus einer Nickelaluminium-Legierung mit ca. 75 Atom % Aluminium versehen. Anschliessend wird eine 0,5 mm starke Schutzschicht aus Aluminiumoxid ebenfalls durch Flamm-A U-shaped bent steel pipe is carefully cleaned on the surface and by flame spraying with a 0.08 mm thick adhesive layer made of a nickel-aluminum alloy with approx. 75 atom% aluminum. Then a 0.5 mm strong protective layer of aluminum oxide also by flame

- h -809832/0016- h -809832/0016

270324b270324b

spritzen aufgebracht. Das auf diese Weise geschützte Rohr wird in eine Kokille eingelegt und bei 1250 - 1300°C mit Uran umgössen. Das Stahlrohr widersteht dieser Behandlung ohne Beschädigung; es bildet sich kein Eisen-Uran-Eutektikum aus.spray applied. The pipe protected in this way is placed in a mold and uranium is poured around it at 1250 - 1300 ° C. The steel pipe withstands this treatment without damage; no iron-uranium eutectic is formed.

809832/001*809832/001 *

Claims

270 324 $ PATENT AT THE CLAIM

1. Verfahren zur Herstellung gegossener Uranformkörper mit abriebbeständigen Hohlräumen, dadurch gekennzeichnet, dass entsprechend geformte Stahlbauteile mit einer dünnen Schicht aus einem gegen schmelzfliissiges Uran beständigen keramischen Material umgeben und danach mit Uran umgössen werden. ;1. A process for the production of cast uranium shaped bodies with abrasion-resistant cavities, characterized in that correspondingly shaped steel components are surrounded by a thin layer of a ceramic material resistant to molten uranium and then poured over with uranium. ;

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die keramische Schutzschicht aus Aluminiumoxid besteht.2. The method according to claim 1, characterized in that the ceramic protective layer consists of aluminum oxide.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stahlformteile mit einer zusätzlichen Haftschicht versehen werden.3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that the steel moldings are provided with an additional adhesive layer.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten durch Flammspritzen oder Plasma* spritzen aufgebracht sind.4. The method according to claims 1 to 3 » characterized in that the layers are applied by flame spraying or plasma spraying.

Prankfurt/Main, 29.12.1976 Dr.Br.-BiPrankfurt / Main, December 29, 1976 Dr.Br.-Bi

809832/0016809832/0016

ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED