DE3533947C2 - Verfahren zur Abtrennung beschichteter Kerne, deren Form signifikant von der Kugelform abweicht, von kugelförmig beschichteten Kernen - Google Patents
Verfahren zur Abtrennung beschichteter Kerne, deren Form signifikant von der Kugelform abweicht, von kugelförmig beschichteten KernenInfo
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Abstract
Zur Abtrennung mit Pyrokohlenstoff und/oder Siliziumkarbid beschichteter, Brennstoffe, Brutstoffe oder Absorberstoffe für Neutronen enthaltender Kerne, deren Form signifikant von der Kugelform abweicht, von kugelförmigen beschichteten Kernen wird eine Vibrationsplatte benutzt, die entlang einer Kante um 0,1 bis 5° gegenüber der Horizontalen geneigt ist und bei der die Amplitude A und die Frequenz F in folgendem Zusammenhang stehen: $A F = a · A3 + b · A2 + A + B, $A wobei F in Hertz (Hz) und A in Mikrometern (μm) einzusetzen sind, für a, b und c folgende Werte gelten: a = -4 · 10-6 Hz/μm3$A b = 29 · 10-4 Hz/μm2$A c = -0,765 Hz/μm und für den Parameter B eine Bandbreite zwischen 100 und 125 Hz sowie für die Amplitude A eine Bandbreite von 20 bis 400 μm zu wählen ist.
Description
3
stoffe oder Absorberstoffe für Neutronen enthaltender ges defektes Teilchen, d. h. eine Defektrate von
Kerne, deren Form signifikant von der Kugelform ab- 1,67 &khgr; 10~6. Dieser Wert liegt um einen Faktor 20—30
weicht, von kugelförmigen beschichteten Kernen mit niedriger als die Werte, die ohne Einsau des erfindungs-Hilfe
einer Vibrationsplatte zu entwickeln, das eine ho- gemäßen Verfahrens erreicht werden können und erhe
Trennschärfe und große Wirtschaftlichkeit besitzt 5 füllt daher die Anforderungen an die Elemente fortge-AIs
signifikante Abweichung von der Kugelform wer- schrittener Hochtemperaturreaktoren in hohem Maße,
den dabei Durchmesserverhältnisse von 1,2 :1 und größerverstanden.
Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Vibrationsplatte entlang einer Kante um 0,1
bis 5° gegenüber der Horizontalen geneigt ist und die Amplitude A und die Frequenz F der Vibration in folgendem
Zusammenhang stehen müssen:
F = a-A3+b · A2+CA+B,
wobei F im Hertz (Hz) und A im Mikrometern (&mgr;&eegr;&igr;)
einzusetzen sind, für a, b und c folgende Werte gelten:
a = -4· 10-6&EEgr;&zgr;/&mgr;&idiagr;&eegr;3
b = 29 · 10-« &EEgr;&zgr;/&mgr;&igr;&eegr;2
c 0.765 &EEgr;&zgr;/&mgr;&idiagr;&eegr;
c 0.765 &EEgr;&zgr;/&mgr;&idiagr;&eegr;
und für den Parameter B ein Wert zwischen 100 und 125 Hz sowie für die Amplitude A ein Wert von 20 bis
400 &mgr;&pgr;&agr; zu wählen ist.
Vorteilhafterweise beträgt die Plattenneigung 1 bis 4\ insbesondere 2 bis 3° gegenüber der Horizontalen.
Außerdem wählt man vorzugsweise einen Wert für die Amplitude A von 50 bis 300 &mgr;&pgr;&igr;, wobei bei Amplituden
A < 150 &mgr;&eegr;&igr; sich Werte für den Parameter Ävon 100 bis
125 Hz, bei Amplituden > 150 &mgr;&pgr;&igr; Werte für B von 105
bis 120 Hz als günstig erwiesen haben.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ergibt sich die grundsätzliche Möglichkeit, die oben genannte allgemeine
Forderung nach Kugelform den beschichteten Kernen und die speziell zur Vermeidung von herstellungsbedingtem
Bruch geforderte Abtrennung bruchgefährdeter, beschichteter Kerne in einem Arbeitsschritt
auf einfache Weise und mit hoher Trennschärfe mit Vibrationsplatten durchzuführen.
Wegen der stark inhomogenen Massenverteilung an beschichtete Kerne (Kerndichte im Bereich 9—11g/
cm3, Schichtdichten für die verschiedenen Schichten zwischen 0,8 und 3,2 g/cm3) ist eine genaue Einhaltung
der erfindungsgemäßen Bandbreiten für die Neigung der Vibrationsplatte, die Frequenz und die Amplitude
der Schwingungen erforderlich. Die Größe der Vibrationsplatte ist frei wählbar und nur dem geforderten
Mengendurchsatz anzupassen. Mit diesem Verfahren sind auch noch beschichtete Kerne mit einem Durchmesserverhältnis
von 1,2 :1 einwandfrei abtrennbar.
Folgendes Beispiel soll das eirfindungsgemäße Verfahren
näher erläutern:
Eine Serie von 30 Kugelbrennelementen, welche jeweils
20 000 mit Pyrokohlenstoff und Siliziumkarbid beschichtete Kerne enthielten, wurden nach dem üblichen
Verfahren hergestellt, zusätzlich wurden die beschichteten Kerne jedoch sortiert und die Schlechtfraktion ver-V\ GTicn. AiS Vibräiiuiispiaiic wurde eine massive recht-
eckige Metallplatte eingesetzt, deren horizontal gerichtete Vibration durch motorischen Antrieb erzeugt wurde
und bei der durch eine geeignete mechanische Aufhängung Störeinflüsse, z. B. durch Gebäudeerschütterung,
ausgeschlossen wurden. Als Sortierparameter wurde eine Plattenneigung von 2,5°, eine Amplitude von
0,1 mm und eine Frequenz von 60 Hz gewählt. Die Analyse ergab in diesen Elementen insgesamt nur ein einzi-
Claims (5)
1. Verfahren zum Sortieren von Brennstoffe, Brut- nen Schichten aus Pyrokohlenstoff und Siliziumkarbid
stoffe oder Neutronen absorbierenden Stoffe ent- während des Herstellvorgangs und Einsatzes der EIehaltenden
und mit Pyrokohlenstoff und/oder Silizi- 5 mente im Reaktor intakt und insbesondere gasdicht
umkarbid beschichteten Kernen, bei dem die be- bleiben, da andernfdls eine unzulässig hohe Freisetzung
schichteten Kerne, deren Form signifikant von der von Spaltprodukten aus den Brenn- und Brutstoffteil-Kugelform
abweicht, von den kugelförmig be- chen auftreten würde bzw. die Absorberteilchen in unschichteten
Kernen mit Hilfe einer Vibrationsplatte zulässiger Weise mit dem in den Poren der Graphitmaabgetrennt
werden dadurch gekennzeichnet, daß 10 trix diffundierenden Kühlgas des Reaktors und den dardie
Vibrationsplatte entlang einer Kante um 0,1 bis in enthaltenden Verunreinigungen in Verbindung treten
5° gegenüber der Horizontalen geneigt ist und die können.
Amplitude A und die Frequenz F der Vibration in Aus der DE-PS 19 09 871 ist ein Verfahren zur Verfolgendem
Zusammenhang stehen müssen: meidung von Schichtdefekten bei der Brennelementber-
15 stellung bekannt, bei welchem die beschichteten Kerne
F = a · A3 + b - A2 + cA+B, durch Dragierverfahren mit Graphitpulver umhüllt
werden. Aus der DE-PS 23 48 282 ist ein weiteres Ver-
wobei F in Hertz (Hz) und A in Mikrometern (&mgr;&idiagr;&eegr;) fahren bekannt, bei dem durch gleichmäßiges Mischen
einzusetzen sind, für a, b und c folgende Werte der beschichteten Kerne mit Graphitfüller, Phenol und
gelten: 20 Hexamethylentetramin eine Preßmasse erzeugt wird.
die aufgrund ihres Verarbeitungsprozesses zu einer
a = —4 · &Igr;&Ogr;-6 &EEgr;&zgr;/&mgr;&pgr;&igr;3 gleichmäßigen Verteilung der beschichteten Kerne in
b = 29 · &Igr;&Ogr;-4 &EEgr;&zgr;/&mgr;&eegr;&igr;2 der Masse führt Beiden Verfahren liegt der Gedanke
c = —0,765 &EEgr;&zgr;/&mgr;&idiagr;&eegr; zugrunde, daß während der Formgebung der Elemente
25 durch Pressen oder Spritzen sich beschichtete Kerne
und für den Parameter B ein Wert zwischen 100 zufällig berühren können, die dann durch lokale Druck-
und 125 Hz sowie für die Amplitude A ein Wert spitzen über ihre Zerdrückfestigkeit hinaus belastet
von 20 bis 400 &mgr;&pgr;&igr; zu wählen ist werden und somit zerbrechen. Die Umhüllung bzw. die
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- gleichmäßige Verteilung in der Preßmasse haben die
zeichnet, daß die Plattenneigung zwischen 1 und 4° 30 Aufgabe, derartige zufällige Berührungen von beschichgegenüber
der Horizontalen beträgt teten Kernen zu unterbinden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch ge- Es hat sich jedoch gezeigt daß die noch höheren Ankennzeichnet,
daß die Plattenneigung 2 bis 3° ge- forderungen an Brennstoffeinsätze, Brennelemente und
genüber der Horizontalen beträgt Absorberelemente für fortgeschrittene Hochtempera-
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 35 turreaktoren mit den in DE-PS 19 09871 und 23 48 282
dadurch gekennzeichnet daß für die Amplitude A beschriebenen Verfahren nicht mehr erfüllt werden
ein Wert von 50—300 &mgr;&idiagr;&eegr; gewählt wird. können: In beiden Fällen bleibt selbst bei sorgfältigstem
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurph gekenn- und aufwendigstem Arbeiten insbesondere bei Elemenzeichnet
daß der Wert für den Parameter B bei ten, in die beschichtete Kerne mit Siliziumkarbidschicht
Amplituden A< 150 &mgr;&eegr;&igr; zwischen 100 und 125Hz1 40 eingebracht werden, stets ein Restanteil an defekten
bei Amplituden &Lgr;>150&mgr;&eegr;&igr; zwischen 105 und beschichteten Kernen, der offensichtlich nicht durch Zu-120
Hz gewählt wird. fallsberührung und den damit verbundenen Druckspitzen
erzeugt wird.
Beschreibung Aus der DE-OS 32 47 984 ist ein gattungsgemäßes
45 Verfahren im Rahmen der Herstellung von Brennstoff-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Sortieren einsätzen, Brennelementen und Absorberelementen für
von Brennstoffe, Brutstoffe oder Neutronen absorbie- Hochtemperaturreaktoren bekannt, bei dem die berenden
Stoffe enthaltenden und mit Pyrokohlenstoff schichteten Kerne, deren Form signifikant von der Ku-
und/oder Siliziumkarbid beschichteten, Kernen, bei dem gelgestalt abweicht, vor der Einbettung in die graphitidie
beschichteten Kerne, deren Form signifikant von der 50 sehe Matrix mit Hilfe einer Vibrationsplatte abgetrennt
Kugelform abweicht von den kugelförmig beschichte- werden, um anschließend nur die runden beschichteten
ten Kernen mit Hilfe einer Vibrationsplatte abgetrennt Kerne weiterzuverarbeiten. Denn es ist bekannt (D. Bewerden.
Solche beschichteten Kerne — auch coated denig: "Gasgekühlte Hochtemperaturreaktoren" Verlag
particles genannt — werden vor allem für Brennstoff- Karl Thiemig, München 1972), daß für den Reaktorbeeinsätze,
Brennelemente oder Absorberelemente in 55 trieb als Idealform der beschichteten Kerne die Kugelfortgeschrittenen
Hochtemperaturreaktoren benötigt, form anzustreben ist. Über die notwendigen Parameter
z. B. zur Erzeugung nuklearer Prozeßwärme. für diese Abtrennung werden in der DE-OS 32 47 984
Zur Herstellung von Brennstoffeinsätzen, Brennele- keine Aussagen getroffen.
menten bzw. Absorberelementen für Hochtemperatur- Aus den DE-AS 10 26 160.23 55 135 und den GB-PS
reaktoren werden üblicherweise Teilchen, die Brenn- 60 11 99 130 sind Verfahren und Vorrichtungen zum Abstoffe,
Brutstoffe oder Absorptionsmaterial enthalten — trennen von kugelförmigen Teilchen aus Mischungen
genannt Kerne — mit pyrolytisch abgeschiedenen von unregelmäßig geformten bzw. asphärischen Teil-Schichten
aus Pyrokohlenstoff und/oder Siliziumkarbid chen mit Hilfe von Vibrationsplatten bekannt. Mit diebeschichtet
Diese beschichteten Kerne werden an- sen Verfahren und Vorrichtungen können jedoch keine
schließend in eine graphitische Matrix eingebettet und 65 großen Trennschärfen erzielt werden,
zu den fertigen Einsätzen bzw. Elementen weiterverar- Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, beitet Zu dieser Formgebung werden Preß- oder ein Verfahren zur Abtrennung mit Pyrokohlenstoff und/ Spritzverfahren eingesetzt Eine wesentliche Anforde- oder Siliziumkarbid beschichteter, Brennstoffe. Brut-
zu den fertigen Einsätzen bzw. Elementen weiterverar- Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, beitet Zu dieser Formgebung werden Preß- oder ein Verfahren zur Abtrennung mit Pyrokohlenstoff und/ Spritzverfahren eingesetzt Eine wesentliche Anforde- oder Siliziumkarbid beschichteter, Brennstoffe. Brut-
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DE3436697 | 1984-10-06 | ||
DE19853533947 DE3533947C2 (de) | 1984-10-06 | 1985-09-24 | Verfahren zur Abtrennung beschichteter Kerne, deren Form signifikant von der Kugelform abweicht, von kugelförmig beschichteten Kernen |
Publications (2)
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DE3533947A1 DE3533947A1 (de) | 1986-05-22 |
DE3533947C2 true DE3533947C2 (de) | 1987-02-19 |
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DE19853533947 Expired DE3533947C2 (de) | 1984-10-06 | 1985-09-24 | Verfahren zur Abtrennung beschichteter Kerne, deren Form signifikant von der Kugelform abweicht, von kugelförmig beschichteten Kernen |
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DE (1) | DE3533947C2 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10144352A1 (de) * | 2001-09-10 | 2003-04-03 | Ald Vacuum Techn Ag | Verfahren zur Herstellung von kugelförmigen Brennelementen für Hochtemperaturreaktoren (HTR), geeignet für Einkreisanlagen mit Heliumturbine und zur sicheren Endlagerung der abgebrannten Brennelemente ohne Aufarbeitung |
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DE3247984A1 (de) * | 1982-12-24 | 1984-07-05 | Hobeg Hochtemperaturreaktor-Brennelement Gmbh, 6450 Hanau | Verfahren zur herstellung von brennelementen fuer hochtemperaturreaktoren |
-
1985
- 1985-09-24 DE DE19853533947 patent/DE3533947C2/de not_active Expired
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE10144352A1 (de) * | 2001-09-10 | 2003-04-03 | Ald Vacuum Techn Ag | Verfahren zur Herstellung von kugelförmigen Brennelementen für Hochtemperaturreaktoren (HTR), geeignet für Einkreisanlagen mit Heliumturbine und zur sicheren Endlagerung der abgebrannten Brennelemente ohne Aufarbeitung |
DE10144352B4 (de) * | 2001-09-10 | 2008-02-07 | Ald Vacuum Technologies Gmbh | Verfahren zur Herstellung von kugelförmigen Brennelementen für Hochtemperaturreaktoren (HTR), geeignet für Einkreisanlagen mit Heliumturbine und zur sicheren Endlagerung der abgebrannten Brennelemente ohne Aufarbeitung |
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