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 Kernen

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DE3533947C2 DE19853533947 DE3533947A DE3533947C2 DE 3533947 C2 DE3533947 C2 DE 3533947C2 DE 19853533947 DE19853533947 DE 19853533947 DE 3533947 A DE3533947 A DE 3533947A DE 3533947 C2 DE3533947 C2 DE 3533947C2
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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;
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&mdash;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 2 Patentansprüche rung an das bestimmungsgemäße Verhalten dieser Elemente im Reaktor ist, daß die pyrolytisch abgeschiede-
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 = &mdash;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 = &mdash;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&mdash;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 &mdash; auch coated denig: "Gasgekühlte Hochtemperaturreaktoren" Verlag particles genannt &mdash; 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 &mdash; trennen von kugelförmigen Teilchen aus Mischungen genannt Kerne &mdash; 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-
DE19853533947 1984-10-06 1985-09-24 Verfahren zur Abtrennung beschichteter Kerne, deren Form signifikant von der Kugelform abweicht, von kugelförmig beschichteten Kernen Expired DE3533947C2 (de)

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