DE2712128A1

DE2712128A1 - Gluehtiegel zur waermebehandlung von uran-aluminium-legierungen

Info

Publication number: DE2712128A1
Application number: DE19772712128
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Koch; Guenther Dipl Chem Dr Luthardt; Gerhard Reber
Original assignee: Nukem GmbH
Current assignee: Nukem GmbH
Priority date: 1977-03-19
Filing date: 1977-03-19
Publication date: 1978-09-28

Description

Glühtiegel zur Wärmebehandlung von Uran-Aluninium-Legierungen
Gegenstand der Erfindung ist ein Glühtiegel zur Wärmebehandlung von Uran-Aluminium-Legierungen, insbesondere zur herstellung und Homogenisierungsglühung von Kernl)rennstoffen.
In Brennelemente für sogenannte Material-Test-Reaktoren (MTR) wird mit dem Uranisotop U-235 angereichertes Uran sowohl als UAl-Legierungs-, als auch als UAl3-A1-Cermetbrennstof eingesetzt.
Der Cermethrennstofr wird durch reaktion von Uran mit Aluminium beispielsweise in sogenannten Knopföfell hergestellt. Das so gebildete lleaktionsprodllkt ("Knöpfe") muss einer lIomogenisierungsglühung unterzogen werden, damit unterhalb l35O0C die peritektische Reaktion abläuft.
Bei dieser Reaktion tritt das Aluminum als flüssige Phase auf, so dass sich das Glühgut der Form des bei der llomogenisierungsglühung verwendeten Tiegels ani)asst. Es entsteht hierbei jedoch keine Schmelze, da das Aluminium unmittelbar mit dem UA12 zu festem UAl3 reagiert.
Das Homogeniserungsglühen in Graphittiegeln, meist mit besehichteter Oberfläche, ist bekannt. Nachteilig bei der Verwendung von Graphit tiegeln ist jedoch die unzulässig hohe Aufnahme von Tiegelgraphit, die z.B. zu karbidischen Phasen im UA13 führt und daher die Qualität dieses Cermetbrennstoffes beeinträchtigt.
Es wurde daher versucht, Graphittiegel durch Tiegel aus keramischem Material zu ersetzen. So wurden bereits Tiegel aus Siliziumnitrid zum Homogenisierungsglühen des UAl3-Urennstoffes verwendet. Es zeigte sich jedoch, dass diese Tiegel bereits sofort oder nach wenigen llomogeniserungsglühungen rissen und nicht mehr verwendet werden konnten.
Der gleiche Nachteil ergibt sich auch bei der Verwendung von Aluminiumoxidtiegeln.
Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Glühtiegel zur Wärmebehandlung von Uran-Aluminium-Legierungen, insbesondere zur erstellung von UAl 3-Kernbrennstoffen, zu finden, der die Legierungen nicht verunreinigt und eine lange Lebensdauer besitzt.
Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass man als Gliihtiegel einen Behälter verwendet, der aus einer Keramikscheibe besteht, auf der zwei längsgeteilte Halbrohre stehen, die durch ein Befestigungselement zusammengelial t en werden.
Als Befestigungselement kann beispielsweise ein I)rahtrin6, ein leand oder eine lilammer aus einem hochschmelzenden vaktltlmbestandigen Material dienen. Vorzugsweise verwendet man hicrfür Drähte au3 Chrom-Nickel-Legierungen.
Als Werkstoff für die Keramikscheibe und die längsgeteilten llalbrohre haben sich Aluminiumoxid und Siliziumnitrid besonders bewährt.
Die Abbildung zeigt schematisch die erfindungsgemässe Vorrichtung in beispielhafter Ausführungsform.
Auf einer Aluminiumoxidscheibe (1) stehen zwei längsgeteilte keramische Halbrohre (2 und 3) aus Aluminiumoxid. Beide Halbrohre (2 und 3) werden durch Drahtringe (4 und 5) zusammengehalten, die aus einer Chrom-Nickel-Legierung bestehen. Da bei der Glühbehandlung keine leichtflüssige Schmelze entsteht, kann ein Spalt zwischen den beiden Rohrhälften verbleiben.
Die Höhe der beiden Rohrhälften (2 und 3) kann beispielsweise 150 mm betragen. In das Innere dieser Anordnung, die einen Innendurchmesser von beispielsweise 50 - 115 mm aufweisen kann, wird das Glühgut aus der Uran-Aluminium-Legierung eingebracht.
Während des Glühprozesses nimmt der Draht (4 und 5) den Druck der Schmelze auf. Im Gegensatz zu den herkömmlichen Tiegeln übersteht diese Anordnung dadurch zuverlässig das ordnungsgemässe Glühen von mindestens 30 Chargen, meist jedoch mehr als 100 Homogenisierungsglühungen ohne Beschädigungen. Die erfindungsgemässe Anordnung ist daher insbesonders auch für ihren Einsatz bei Glühdurchsätzen im Produktionsmaßstab vorteilhaft.

Claims

PATENT ANSPRÜCHE 1. Glühtiegel zur Wärmebehandlung von Uran-Aluminium-Legierungen, insbesondere zur Herstellung und llomogenislerungsglühung von UA13-Kernbrennstoffen, dadurch gekennzeichnet, dass als Glühtiegel ein Behälter verwendet wird, der aus einer Keramikscheibe (1) besteht, auf der längsgeteilte Rohre (2 und 3) stehen, die durch ein Befestigungselement (4 und 5) zusammengehalten werden.
2. Glühtiegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement (4 und 5) aus Drähten aus Chrom-Nickel-Legierungen besteht.
3. Glühtiegel nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch aeketmzeichnet, dass das Material der läj>gsgeteilten Rohre (2 und 3) Aluminiumoxid ist.