DE3236665A1 - Method of putting together (assembling) a nuclear reactor fuel element - Google Patents

Method of putting together (assembling) a nuclear reactor fuel element

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Abstract

Method of assembling a nuclear reactor fuel element, which has spacers for fuel rods which contain nuclear fuel and are provided on the outside with a hard, thin and impervious protective coating in an operation before being drawn into the spacers, which coating is removed again in a second operation after the fuel rods have been drawn into the spacers, in order to avoid protective measures against explosions and poisonings, the protective coating is produced in the first operation from a self-curing, water-soluble polyvinyl and/or polyether polymer, which in the second operation is removed by water.

Description

Verfahren zum Assemblieren eines Kernreaktor-Procedure for assembling a nuclear reactor

brennelementes Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Assemblieren eines Kernreaktorbrennelementes, das Abstandshalter für Kernbrennstoff enthaltende Brennstäbe aufweist, die in einem ersten Arbeitsgang vor dem Einziehen in die Abstandshalter außen mit einem harten, dünnen und dichten Schutzüberzug versehen werden, der in einem zweiten ArbeltsgRng nach dem Einziehen der Brennstäbe in die Abstandshalter wieder entfernt wird.fuel element The invention relates to a method for assembling a nuclear reactor fuel assembly containing spacers for nuclear fuel Has fuel rods in a first step before being drawn into the spacers be provided on the outside with a hard, thin and dense protective coating, which in a second work after the fuel rods have been drawn into the spacers is removed again.

Mit dem Schutzüberzug wird ein Verkratzen der Außenoberfläche der metallenen Hüllrohre der Brennstäbe vermieden. Ein solches Verkratzen kann später zu Korrosionsschäden an den Hüllrohren während des Betriebes in einem Kernreaktor fUhren. Auch wird durch den Schutzüberzug eine Beschädigung von Metallfedern vermieden, die an den metallenen Abstandshaltern ausgebildet sind und die an der Außenfläche der Hüllrohre der Brennstäbe anliegen.With the protective cover scratching the outer surface of the metal cladding tubes of the fuel rods avoided. Such scratching can occur later to corrosion damage to the cladding tubes during operation in a nuclear reactor to lead. The protective coating also prevents damage to metal springs, which are formed on the metal spacers and those on the outer surface the cladding tubes of the fuel rods.

Es ist üblich, einen solchen Schutzüberzug aus Nitrocelluloselack herzustellen, indem die Brennstäbe mit vertikaler Längsachse in eine Lösung von 10 - 15 Gew. % Nitrocelluloselack in Butylacetat (Essigsäurebutylester) eingetaucht werden. Nach dem Wiederherausziehen der Brennstäbe aus dieser Nitrocelluloselacklösung und nach dem Abtropfenlassen wird die Schutzschicht aus Nitrocelluloselack außen auf den Brennstäben getrocknet.It is common to have such a protective coating made of nitrocellulose varnish produced by placing the fuel rods with their longitudinal axis vertical in a solution of 10-15% by weight nitrocellulose lacquer in butyl acetate (butyl acetate) immersed will. After withdrawing the fuel rods from this nitrocellulose lacquer solution and after draining, the protective layer of nitrocellulose varnish is on the outside dried on the fuel rods.

Im zweiten Arbeitsgang nach dem Einziehen der Brennstäbe in die Abstandshalter wird die Schutzschicht aus Nitrocelluloselack von den Brennstäben wieder entfernt, indem das fertig assemblierte Kernreaktorbrennelement in ein Lösungsmittelgemisch aus Butylacetat und Xylol getaucht wird.In the second step after the fuel rods have been drawn into the spacers the protective layer of nitrocellulose lacquer is removed from the fuel rods again, by placing the fully assembled nuclear reactor fuel element in a solvent mixture is dipped from butyl acetate and xylene.

Nitrocellulose ist Jedoch in trockner und komprimierter Form an Luft explosiv. Das gleiche gilt für Essigsäurebutylester und Xylol, die einen niedrigen Flammpunkt besitzen. Uberdies sind die Dämpfe der letztgenannten beiden Substanzen toxisch. Es mußten deshalb besondere Vorkehrungen beim Auftragen und Entfernen des Schutzüberzuges aus Nitrocelluloselack auf die Brennstäbe getroffen werden, um die Gefahr von Explosionen und Vergiftungen sicher auszuschalten.However, nitrocellulose is in a dry and compressed form in air explosive. The same goes for butyl acetate and xylene, which have a low Have a flash point. In addition, the vapors of the latter two substances toxic. Therefore, special precautions had to be taken when applying and removing the Protective coating of nitrocellulose lacquer on the fuel rods to be taken to the Safely eliminate the risk of explosions and poisoning.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, solche Schutzmaßnahmen zu vermeiden.The invention is based on the object of providing such protective measures avoid.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Schutzüberzug im ersten Arbeitsgang aus einem selbsthärtenden, wasserlöslichen Polyvinyl- und/oder Polyetherpolymer erzeugt wird, der im zweiten Arbeitsgang mit Wasser entfernt wird.To solve this problem, a method is that mentioned at the beginning Type according to the invention characterized in that the protective coating in the first step made of a self-curing, water-soluble polyvinyl and / or polyether polymer is generated, which is removed with water in the second step.

Ein solches selbsthärtendes Polymer ist weder besonders explosiv noch toxisch. Er bildet auf den Breenstäben einen ausreichend dichten und harten Überzug mit ausreichender Bindung zur Metalloberfläche, der nicht ab platzt und überdies den Vorzug baut, mit Wasser wieder leicht ablösbar zu sein.Such a self-curing polymer is neither particularly explosive nor toxic. It forms a sufficiently dense and hard coating on the Breen rods with sufficient bonding to the metal surface, which does not flake off and moreover builds the advantage of being easily removable again with water.

Günstigerweise wird der SchtltxwDerzug im ersten Arbeitsgang aus Polyvinylalkohol undXoder Polyethylenglykol erzeugt.Advantageously, the first step is to use polyvinyl alcohol andX or polyethylene glycol is produced.

Zum Erzeugen eines Schutzüberzuges aus Polyvinylalkohol werden Brennstäbe im ersten Arbeitsgang vor dem Einziehen in die Abstandshalter am Skelett des Kenlreaktorbrennelementes einzeln oder als Bündel mit vertikaler Längsachse in eine wässrige Lösung von Polyvinylalkohol getaucht. Diese wässrige Lösung enthält vorzugsweise 8 - 10 Gew. % Polyvinylalkohol und hat eine Temperatur von etwa 20°C. Eventuell an der Flüssigkeitsoberfläche aufgetretene Schaumbläschen werden entfernt. Die Brennstäbe verbleiben ca. 2 Minuten in der Lösung und werden anschließend aus dieser Lösung wieder herausgezogen.Fuel rods are used to produce a protective coating made of polyvinyl alcohol in the first step before pulling into the spacers on the skeleton of the fuel element individually or as a bundle with a vertical longitudinal axis in an aqueous solution of polyvinyl alcohol submerged. This aqueous solution preferably contains 8-10% by weight of polyvinyl alcohol and has a temperature of about 20 ° C. Possibly appeared on the surface of the liquid Foam bubbles are removed. The fuel rods remain in the solution for about 2 minutes and are then pulled out of this solution again.

Die Brennstäbe können auch im Tauchbad fix positioniert werden. Sodann wird die polyvinylalkoholh.altige Lösung zugefördert und anschließend wieder abgelassen.The fuel rods can also be positioned in a fixed position in the immersion bath. Then the solution containing polyvinyl alcohol is fed in and then drained off again.

Anschließend läßt man die Brennstäbe 10 - 15 Minuten abtropfen, Schließlich werden diese Brennstäbe ca.The fuel rods are then allowed to drain for 10-15 minutes. Finally these fuel rods are approx.

3 Stunden lang getrocknet. Dies kann in stehender Luft und/oder strömender Luft erfolgen, die bis auf ca. 600C erwärmt ist. Hierauf werden die nun mit einem dichten und dünnen, am oberen Brennstabende 20 - 50 /um und am unteren Brennstabende 50 - 100 /um dicken Schutzüberzug aus Polyvinylalkohol versehenen Brennstäbe in die Abstandshalter des Kernreaktorbrennelementes eingezogen. Nachdem das Kernreaktorbrennelement vollständig assembliert ist, wird es in einem zweiten Arbeitsgang in seiner Gesamtheit fUr 20 - 30 Minuten in deionisiertes Wasser eingetaucht, das zum Ablösen des Schutzüberzuges umgepumpt wird. Dadurch wird der Schutzüberzug aufgelöst und von den Brennstäben entfernt. Anschließend wird das gereinigte Brennelement in einem optionell erwärmten Luftstrom getrocknet0 Zum Erzeugen eines Schutzüberzuges aus Polyethylenglykol kann im ersten Arbeitsgang mit den Brennstäben, deren Längsachse vertikal gerichtet ist, jeweils einzeln eine Relativbewegung durch eine Ringdüse vollführt werden, mit der durch Schmelzen verflüssigtes Polyethylenglykol mit einer Temperatur im Bereich von 55 - 600C auf die Außenfläche der Brennstäbe aufgespritzt wird. Hieran anschließend werden die Brennstäbe abgekühlt und der auf ihnen befindliche Schutzüberzug aus Polyethylenglykol ausgehärtet. Die Dicke des Schutzüberzuges beträgt am oberen Brennstabende 30 - 50 /um und am unteren Brennstabende 100 - 200 /um. Nach dem Einziehen der Brennstäbe in die Abstandshalter des Brennelementes wird das fertig assemblierte Brennelement in Wasser getaucht und der Schutzüberzug aus Polyethylenglykol von den Brennstäben entfernt.Dried for 3 hours. This can be in stagnant air and / or flowing Air, which is heated up to approx. 600C. Then they are now with a dense and thin, at the upper end of the fuel rod 20 - 50 / um and at the bottom The end of the fuel rod is provided with a 50 - 100 µm thick protective coating made of polyvinyl alcohol Fuel rods pulled into the spacers of the nuclear reactor fuel assembly. After this the nuclear reactor fuel assembly is fully assembled, it is in a second The entire process is immersed in deionized water for 20-30 minutes, which is pumped around to remove the protective coating. This will create the protective coating dissolved and removed from the fuel rods. Then the cleaned fuel assembly dried in an optionally heated air stream 0 To create a protective coating from polyethylene glycol can in the first step with the fuel rods, their longitudinal axis is directed vertically, each individually a relative movement through an annular nozzle be carried out, with the polyethylene glycol liquefied by melting with a Temperature in the range of 55 - 600C sprayed onto the outer surface of the fuel rods will. The fuel rods and the fuel rods on them are then cooled down Cured protective coating made of polyethylene glycol. The thickness of the protective coating is at the upper end of the fuel rod 30-50 μm and at the lower end of the fuel rod 100-200 μm. After the fuel rods have been drawn into the spacers of the fuel assembly the assembled fuel element is immersed in water and the protective coating is removed Removed polyethylene glycol from the fuel rods.

Der Scb:utzüberzug aus Polyethylenglykol kann auch erzeugt werden, indem im ersten Arbeitsgang die Brennstäbe mit waagerechter Längsachse in eine Wanne getaucht werden, die mit schmelzfltissigem Polyethylenglykol gefüllt ist, das eine Temperatur im Bereich von 55 - 600C hat. Die diesem Tauchbad anschließend entnommenen Brennstäbe werden vorteilhafterweise um ihre waagerechte Längsachse rotierend abgekühlt. Dies hat den Vorteil, daß sich der Schutzüberzug auf den Brennstäben aus Polyethylenglykol beim Abkühlen und Trocknen gleichmäßig auf den Brennstäben verteilt und keine Tropfen und Bärte bildet. Seine Dicke beträgt 50 - 100 /um.The protective coating made of polyethylene glycol can also be produced, by placing the fuel rods with a horizontal longitudinal axis in a tank in the first step submerged filled with molten polyethylene glycol which has a temperature in the range of 55-600C. The subsequent immersion bath removed fuel rods are advantageously about their horizontal longitudinal axis rotating cooled. This has the advantage that the protective coating is on the fuel rods Made of polyethylene glycol evenly on the fuel rods during cooling and drying distributed and does not form drops or beards. Its thickness is 50-100 µm.

Zum Erzeugen des Schutzüberzuges auf den Brennstäben können diese im ersten Arbeitsgang auch zuerst in eine wässrige Lösung von Polyvinylalkohol getaucht und nach dem Trocknen des Uberzuges aus Polyvinylalkohol mit Polyethylenglykol bespritzt oder in Polyethylenglykol getaucht werden. Nach dem Abkühlen der Brennstäbe kann dann der Überzug aus Polyethylenglykol verhältnismäßig dünn sein.To produce the protective coating on the fuel rods, they can in the first step it is also first dipped in an aqueous solution of polyvinyl alcohol and after the polyvinyl alcohol coating has dried, it is sprayed with polyethylene glycol or immersed in polyethylene glycol. After cooling the fuel rods can then the coating of polyethylene glycol will be relatively thin.

Sowohl der Polyvinylalkohol als auch das Polyethylen glykol sind nicht brennbar und bis zu ihrer Zersetzungstemperatur von ca. 350 0C auch absolut ungiftig. Sie sind geruchlos und haben bei den Betriebstemperaturen des erfindungsgemäßen Verfahrens einen sehr niedrigen bis unmeßbaren Dampfdruck. Die aus diesen Stoffen im ersten Arbeitsgang erzeugten harten SchutzÜberzüge sind ausreichend dünn und dicht und können im zweiten Arbeitsgang mit Wasser wieder von den Brennstäben abgelöst werden.Both the polyvinyl alcohol and the polyethylene are not glycol flammable and absolutely non-toxic up to their decomposition temperature of approx. 350 ° C. They are odorless and have at the operating temperatures of the invention Process a very low to immeasurable vapor pressure. The ones made from these fabrics Hard protective coatings produced in the first step are sufficiently thin and tight and can be detached from the fuel rods in the second step with water will.

5 Patentansprüche5 claims

Claims (5)

Patentansprüche T > Verfahren zum Assembijeren eines Kernreaktorbrennelementes, das Abstandshalter für Kerabrennstoff enthaltende Brennstäbe aufweist, die in einem ersten Arbeitsgang vor dem Einziehen in die Abstandshalter außen mit einem harten, dünnen und dichten Schutzüberzug versehen werden, der in einem zweiten Arbeitsgang nach dem Einziehen der Brennstäbe in die Abstandshalter wieder entfernt wird, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Schutzuberzug im ersten Ar-Arbeitsgang aus einem selbsthärtenden, wasserlöslichen Polyvinyl- und/oder Pelyethe.rpolymer erzeugt wird, der im zweiten Arbeitsgang mit Wasser entfernt wird Claims T> Process for assembling a nuclear reactor fuel element, the spacers for fuel rods containing fuel, the in a first step before pulling into the spacer with a hard, thin and dense protective coating must be provided in a second step is removed again after the fuel rods have been drawn into the spacers, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the protective cover in the first work step made of a self-curing, water-soluble polyvinyl and / or Pelyethe.rpolymer is generated, which is removed with water in the second step 2. Verfahren nadh Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Schutzüberzug im ersten Arbeitsgang aus Polyvinylalkohol undJoder Polyethylenglykol erzeugt wird.2. Procedure nadh Claim 1, that the protective coating in the The first step is made from polyvinyl alcohol and / or polyethylene glycol. 3. Verfahren nach Anspruch 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Brennstäbe zum Erzeugen des Schutzüberzuges in eine wässrige Lösung von Polyvinylalkohol getaucht werden und daß der Schutz-Überzug anschließend getrocknet wird 3. The method according to claim 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the fuel rods for producing the protective coating in an aqueous solution are dipped in polyvinyl alcohol and that the protective coating is then dried will 4. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß schmelzflüssiges Polyethylenglykol zum Erzeugen des Schutzüberzuges auf die vorgewärmten Brennstäbe aufge spritzt wird.4. The method according to claim 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, that molten polyethylene glycol to produce the protective coating on the preheated fuel rods is injected. 5. Verfahren nach Anspruch 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Brennstäbe zum Erzeugen des Schutzüberzuges mit waagerechter Längsachse in schmelzflüssiges Polyethylenglykol eingetaucht und anschließend unter Rotieren um ihre waagerechte Längsachse getrocknet werden.5. The method according to claim 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the fuel rods for producing the protective coating with a horizontal longitudinal axis immersed in molten polyethylene glycol and then rotating be dried around their horizontal longitudinal axis.
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