DE8522910U1 - Brennstab für ein Kernreaktorbrennelement - Google Patents
Brennstab für ein KernreaktorbrennelementInfo
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Description
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KRAFTWERK UNION AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen
VPA 85 P 6 0 8 1 BI
Brennstab für ein Kernreaktorbrennelement
Die Erfindung betrifft einen Brennstab für ein Kernreaktorbrennelement
entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs.
Derartige Brennstäbe sind bereits üblich. Sie werden in
das Skelett des Kernreaktorbrennelementes eingebaut. Dieses Kernreaktorbrennelement wird schließlich in einen
Kernreaktor eingesetzt, in dem es beispielsweise mit ^5 Leichtwasser gekühlt wird. In diesem Kernreaktor haben
die Zirkoniumlegierungen der Hüllrohre einen verhältnismäßig geringen Einfangsquerschnitt für thermische Neutronen.
An der Außenseite der Hüllrohre der Brennstäbe findet
während des Betriebes im Kernreaktor eine Korrosion &Lgr; statt, die die Einsatzfähigkeit des Kernreaktorbrennelementes
im Kernreaktor zeitlich begrenzt. Die üblichen Einsatzzeiten si*"* drei bis vier Jahre.
25
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Einsatzfähigkeit solcher Kernreaktor bi-ennelemente zu verbessern
und ihre Einsatzzeiten im Kernreaktor zu verlängern.
30
Zur Lösung dieser Aufgabe hat ein Brennstab der eingangs
erwähnten Art erfindungsgemäß die Merkmale des kennzeichnenden
Teiles des nspruchs.
( ) 00*08*1985 Wl 2 Ant
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-2- VPA K P 6 O 6 1 OE
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis f daß die Zirkoniumlegierung, aus der die Oberflächenschicht auf der
Außenseite des Hüllrohres dieses Brennstabes besteht, korrosionsbeständiger ist als die Zirkoniumlegierung,
aus der der Rest des Hüllrohres besteht. Ferner ist zwar der Einfangsquerschnitt von Vanadium, Platin und
Kupfer für thermische Neutronen verhältnismäßig groß, da die drei genannten Legierungsbestandteile aber nur
in der verhältnismäßig dünnen Oberflächenschicht des Hüllrohres vorhanden sind, sind die Absorptionsverluste
( an thermischen Neutronen im Kernreaktor durch die Hüllrohre dennoch verhältnismäßig gering.
Versuche in einem Autoklaven zeigten, daß die Korrosionsgeschwindigkeit
eines Probekörpers aus einer Zirkoniumlegierung mit 0.5 Gew« % Eisen und 0.25 Gew. % Vanadium
als Legierungsbestandteile in Wasserdampf nur ein Zehntel der Korrosionsgeschwindigkeit eines Probekörpers
aus einer Zirkoniumlegierung mit der Warenbezeichnung Zircaloy 4 unter gleichen Bedingungen beträgt,
die neben dem Zirkonium als weitere Legierungsbestandteile 1.2 bis 1.7 Gew. % Zinn, 0.18 bis 0.24
/ Gew. % Eisen, 0.07 bis 0.13 Gew. % Chrom und 0.1 bis
0.16 Gew. % Sauerstoff enthält und in der die Summe der Gewichtsprozente der Legierungsbestandteile Eisen
und Chrom im Bereich von 0.28 bis 0.37 Gew. % liegt. Die Einsatzzeit eines Kernreaktorbrennelementes mit
erfindungsgemäßen Brennstäben in einem Kernreaktor kann also mindestens um 1 Jahr länger sein als die eines
Kernreaktorbrennelementes mit Brennstäben, deren Hüllrohre beispielsweise auch an der Außenseite aus Zircaloy
bestehen.
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- 3 - VPA I5P6081K
Zum Herstellen eines Hüllrohres für einen erfindüngsgemaßen
Brenilstäb wird vört&ilhäfterweise von einem
Rohrrohling ausgegangen, der ein Innenrohr beispielsweise aus Zircaloy 4 und ein auf diesem Innenrohr sitzendes
Außenrohr aus der Zirkonium-Vanadium-Eisen-Legierung mit 0.5 Gew. % Eisen und 0.25 Gew. % Vanadium aufweist.
RohrrQhling wird auf eine Temperatur im Bereich
von 5000C bis 7000C aufgewärmt und dann strangverpreßt.
Hierbei ergibt sich eine metallurgische Verbindung zwischen den beiden Zirkoniumlegierungen*
Durch anschließendes Pilgern des rohrförmigen Preßlings wird schließlich das endgültige Hüllrohr für den Brennstab
gewonnen, welches beispielsweise einen Durchmesser von 10.7 mm und eine Wandistärke von 0.72 mm haben kann.
Die Oberflächenschicht aus der vanadiumhaltigen Zirkoniumlegierung
bedeckt die gesamte Außenseite dieses Hüllrohres und kann beispielsweise 0.1 mm dick sein. Eine
Pilgermaschine ist z.B. in der US-Patentschrift 42 33 834 beschrieben.
G 85 22 910,5 3a " * VPA 85 H 6081 DE
In der Zeichnung ist im Längsschnitt ein Brennstab 2 dargestellt. Dieser Brennstab 2 weist ein Hüllrohr 3, z*B* aus
Zirkaloy 4 auf, das auf der Außenseite mit der Oberflächenschicht 8 aus der anderen Zirkoniumlegierung versehen ist. An
beiden Enden ist dieses Hüllrohr 3 mit Endstopfen 4 und 5 verschlossen, die ebenfalls aus Zirkaloy 4 bestehen können und
die mit dem Hüllrohr 3 verschweißt sind. Im Hüllrohr 3 befinden sich keramische Kernbrennstofftabletten 6 z.B. aus UO2.
Ferner befindet sich im Hüllrohr 3 noch eine Spannfeder 7 aus Stahl. Schließlich ist der Innenraum des gasdicht verschlossenen
Hüllrohres 3 noch mit einem aus Helium stehenden Schutzgas aufgefüllt.
&iacgr; 004 02 01
Wl 2 Gr / 30.11.1987
Claims (2)
- - 4 - VPA flS P 6 O 8 1 OE•insp ru ch5 Brennstab für ein Kernreaktorbrennelement mit Kernbrennstoff, der sich in einem Hüllrohr befindet,welches aus einer Zirkoniumlegierung mit den Legierungsbestandteilen 1.2 bis 1.7 Gew. % Zinn, 0.07 bis 0.
- 2 Gew. % Eisen, 0.05 bis 0.15 Gew. % Chrom, 0,03 bis O008 Gew. % 10 Nickel, 0.07 bis 0.15 Gew. % Sauerstoff und mit der i Gew. 96-Summe für die Legierungsbestandteile Eisen, Chromj f~'\ und Nickel im Bereich von 0.18 bis 0.38 Gew. % oder mit den Legierung,r»bestandteilen 1.2 bis 1.7 Gew. % Zinn, 0.18 bis 0.24 Gew. % Eisen, 0.07 bis 0.13 Gew. % Chrom, I 15 0.10 bis 0.16 Gew. % Sauerstoff und mit der Gew. 96- \ Sumiie für die Bestandteile Eisen und Chrom im Bereich\ von 0.28 bis 0.37 Gew. % besteht, dadurch[ gekennzeichnet, daß das Hüllrohr aufI der Außenseite eine Oberflächenschicht aus einer anderenI 20 Zirkoniumlegierung aufweist mit einer Schichtdicke im I Bereich von 5 bis 20 % der gesamten Wandstärke des Hüll-* rohres sowie mit 0 bis 1 Gew. % Eisen als Le^ierungs-I bestandteil und mit mindestens einem Legierungsbestandteil aus der Gruppe Vanadium mit 0.1 bis 1 Gew. %, * 25 Platin mit 0.1 bis 1 Gew. % und Kupfer mit 1 bis 3 Gew. %.
Priority Applications (1)
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DE8522910U Expired DE8522910U1 (de) | 1985-08-08 | 1985-08-08 | Brennstab für ein Kernreaktorbrennelement |
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1985
- 1985-08-08 DE DE8522910U patent/DE8522910U1/de not_active Expired
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