DE29809001U1 - Abstandhalter - Google Patents
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Description
GR 98 G 3346
Beschreibung
Abstandhalter
Abstandhalter
Die Erfindung betrifft einen Abstandhalter für ein Brennelement eines Kernreaktors.
Bei Zircaloy-Komponenten, insbesondere Brennstäben von Brennelementen,
in Leichtwasserreaktoren tritt gegenüber von und im Kontakt mit Teilen aus Inconel, z.B. Abstandhalter oder
Abstandhalterfedern, oder Steuerstäben die sogenannte "Shadow-Korrosion" auf. Diese kann bei hohen Abbränden limitierend
sein und die Leistung beeinträchtigen.
Die "Shadow-Korrosion" hat ihren Namen von der Beobachtung in Siedewasser-Reaktoren mit Brennelementen, die auf einen hohen
Abbrand ausgelegt sind und bei denen sich an den Zircaloy-Hüllrohren der Brennstäbe die Konturen von Abstandhalter-Federn,
die aus Inconel bestehen, deutlich als Schatten abzeichnen, während die Abstandhalter-Stege, die aus Zircaloy
bestehen, keinen solchen Schatten hinterlassen. Der genannte Schatten besteht aus einer Oxidschicht, die um ein Vielfaches
dicker ist als an den anderen Teilen des Hüllrohres und zu einem vorzeitigen Ersatz dieser Brennstäbe zwingen.
Um diesen Nachteil zu beseitigen, wurden in der Praxis bereits Abstandhalter in Betracht gezogen, bei denen auf Inconel
vollständig verzichtet ist. Allerdings erfahren dünnwandige Abstandhalterelemente (insbesondere Federn) aus Zircaloy
bei den erforderlichen Standzeiten im Gegensatz zu Inconel einen hohen Korrosionsangriff.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Abstandhalter für ein Brennelement auszugeben, bei dem auf einfache Weise
die "Shadow-Korrosion" verhindert ist.
GR 98 G 3346
Es wird davon ausgegangen, daß für die "Shadow-Korrosion" ß-Strahlen
verantwortlich sind, die von bestrahltem Inconel ausgehen. Diese haben jedoch eine nur geringe Reichweite.
Die Lösung der Aufgabe gelingt erfindungsgemäß mit einem Abstandhalterelement
aus Inconel, welches eine äußere Schicht aus Tantal, Wolfram oder einem sonstigen Refraktärmetall aufweist.
Dabei kommen auch Oxide, Nitride, Carbide oder andere harte Verbindungen solcher Metalle, z.B. Zirkonoxid oder Titannitrid,
in Frage. Die äußere Schicht vergrößert einerseits den Abstand zwischen den Federn oder anderen, am Brennstab
anliegenden Teilen der Abstandhalter; andererseits sind sie als zusätzliche Absorber für die kurzreichweitige &ggr;-Strahlen
wirksam. Das Abstandhalterelement kann dabei eine Feder in einem Abstandhalter sein, der im übrigen aus Zircaloy besteht;
es kann aber auch der ganze Abstandhalter aus Inconel bestehen und weitere, beschichtete Teile aufweisen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, weitere Vorteile und Details werden nachfolgend näher erläutert.
In verschiedenen Untersuchungen wurde festgestellt, daß "Shadow-Korrosion" auf Zircaloy-Komponenten nicht auftritt,
wenn eine Oxidschicht-Dicke von mehren ^m vorhanden ist. Ein
Voroxidieren bis zu solchen Oxiddicken ist aber technisch schwierig und kostspielig.
Es ist daher erfindungsgemäß vorgesehen, die an und für sich
sehr vorteilhaften Abstandhalter oder Abstandhalterfedern aus
Inconel mit Zirkonoxid oder Titannitrid oder einem anderen Refraktärmetall, z.B. Tantal oder Wolfram, zu beschichten, um
die ß-Strahlen aus Inconel abzubremsen und die "Shadow-Korrosion" zu minimieren. Mit dieser Maßnahme können dünnstwandige
(für die Neutronenökonomie und die Strömungsverhältnisse vorteilhafte) Abstandhalter für höchste Abbrände bereitgestellt
werden. Der neue Abstandhalter kann dabei konstruktiv unverändert bleiben.
GR 98 G 3346
Die Techniken der Beschichtung mit den genannten Substanzen sind prinzipiell aus anderen Anwendungen bereits bekannt.
Solche Schichten sind vor allem an den Hüllrohren der Brennstäbe vorgeschlagen worden, um diese Rohre vor mechanischen
Schäden durch Reiben an Abstandhalterelementen oder Fremdkörper (sogenanntes "Fretting") zu schützen. Für die vorliegende
Anwendung auf den Abstandhalter-Elementen sind gegebenenfalls
nur geringe Anpassungen erforderlich. Sowohl Titannitrid wie auch Zirkonoxidbeschichtungen wurde in Reaktoren verschiedener
Typen (BWR, PWR bzw. CANDU) versuchsweise bereits erfolgreich getestet.
Als Beschichtungsverfahren kommt z.B. das mehrschichtige
Plasma-Spritzen (spray coating) in Frage, welches vakuumfrei erfolgt. Aber auch andere Beschichtungsverfahren, insbesondere
im Vakuum, wie z.B. PVD (physical vapor deposition) oder CVD (chemical vapor deposition), können eingesetzt werden.
Die Oberfläche kann dabei vor dem Beschichten zur Haftverbesserung konditioniert werden. Als Beschichtungsmaterialien
kommen insbesondere Oxide oder Nitride auf der Basis von Zr, Ti, oder anderen Refraktärmetallen, z.B. Ta, W, in Frage, es
können aber auch Mischungen oder Legierungen dieser Metalle geeignet sein. Bei Oxiden ist eine Phasenstabilisierung mittels
seltener Erden von Vorteil.
Claims (2)
1. Abstandhalterelement, insbesondere Abstandhalterfeder, aus Inconel für ein Brennelement eines Kernreaktors mit einer äußeren
Schicht aus Tantal, Wolfram oder einem sonstigen Refraktärmetall
oder einer Verbindung eines oder mehrerer solcher Metalle.
2. Abstandhalterelement nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch Zirkonoxid
und/oder Titannitrid als Verbindung eines Refraktärmetalls.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE29809001U DE29809001U1 (de) | 1998-05-18 | 1998-05-18 | Abstandhalter |
| PCT/EP1999/003384 WO1999060576A1 (de) | 1998-05-18 | 1999-05-17 | Abstandhalter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE29809001U DE29809001U1 (de) | 1998-05-18 | 1998-05-18 | Abstandhalter |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE29809001U1 true DE29809001U1 (de) | 1998-09-17 |
Family
ID=8057367
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE29809001U Expired - Lifetime DE29809001U1 (de) | 1998-05-18 | 1998-05-18 | Abstandhalter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE29809001U1 (de) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0986069A1 (de) * | 1998-09-11 | 2000-03-15 | Abb Ab | Anordnung und Verfahren zum Schutz gegen Schattenkorrosion |
| TWI497529B (zh) * | 2008-07-17 | 2015-08-21 | Global Nuclear Fuel Americas | 包括在被使用於燃料組裝內之鋯合金上降低增強型腐蝕用之材料層的核反應器組件及降低該鋯合金上之增強型腐蝕的方法 |
-
1998
- 1998-05-18 DE DE29809001U patent/DE29809001U1/de not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0986069A1 (de) * | 1998-09-11 | 2000-03-15 | Abb Ab | Anordnung und Verfahren zum Schutz gegen Schattenkorrosion |
| TWI497529B (zh) * | 2008-07-17 | 2015-08-21 | Global Nuclear Fuel Americas | 包括在被使用於燃料組裝內之鋯合金上降低增強型腐蝕用之材料層的核反應器組件及降低該鋯合金上之增強型腐蝕的方法 |
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