JPS62130385A - 増殖炉用燃料要素 - Google Patents
増殖炉用燃料要素Info
- Publication number
- JPS62130385A JPS62130385A JP61178596A JP17859686A JPS62130385A JP S62130385 A JPS62130385 A JP S62130385A JP 61178596 A JP61178596 A JP 61178596A JP 17859686 A JP17859686 A JP 17859686A JP S62130385 A JPS62130385 A JP S62130385A
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- JP
- Japan
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- fuel
- fuel element
- getter
- cesium
- blanket
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- Pending
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-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
- G21C3/02—Fuel elements
- G21C3/04—Constructional details
- G21C3/16—Details of the construction within the casing
- G21C3/17—Means for storage or immobilisation of gases in fuel elements
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、核分裂生成物のゲッタを備えた増殖炉用燃料
要素に関する。
要素に関する。
［従来の技術］
高速原子炉、特に高速増殖炉は、燃料親物質のブランケ
ットで包囲された核分裂性物質の炉心を一般に備えてい
る。それぞれが多数の゛燃料ピンや燃料要素を持つ多数
のサブアセンブリで炉心を構成する設計がある。各燃料
ピンは、密閉した筒状であって、酸化ウランと酸化プル
トニウムの混合物を代表例とする燃料物質柱と、酸化ウ
ランを代表例とし燃料物質柱の上下に位置して軸方向ブ
ランケットを形成している燃料親物質とから構成されて
いる。核分裂物質と燃料親物質の核分裂の結果生成する
核分裂生成物は原子炉の運転中燃料ビン内に保持される
。
ットで包囲された核分裂性物質の炉心を一般に備えてい
る。それぞれが多数の゛燃料ピンや燃料要素を持つ多数
のサブアセンブリで炉心を構成する設計がある。各燃料
ピンは、密閉した筒状であって、酸化ウランと酸化プル
トニウムの混合物を代表例とする燃料物質柱と、酸化ウ
ランを代表例とし燃料物質柱の上下に位置して軸方向ブ
ランケットを形成している燃料親物質とから構成されて
いる。核分裂物質と燃料親物質の核分裂の結果生成する
核分裂生成物は原子炉の運転中燃料ビン内に保持される
。
［発明が解決しようとしている問題点］核分裂過程で生
じる核分裂生成物で最も多いのがセシウムである。セシ
ウムは、融点が低くしかも液体金属の高速増殖炉におけ
る酸化物燃料の代表的な反応温度で蒸気圧が高いので、
燃料ピンの内部において半径方向及び軸方向に容易に移
動する。この移動の結果、セシウムは、燃料ピンの中に
著しく局在して蓄積する傾向がある。このセシウムの局
在蓄積は、被覆管のひずみ、燃料の変形、燃料とブラン
ケット・ペレットの破砕の局在に関係がある。被覆管の
早期破壊の原因がセシウムの局所濃度にあったと信じら
れる場合もある。
じる核分裂生成物で最も多いのがセシウムである。セシ
ウムは、融点が低くしかも液体金属の高速増殖炉におけ
る酸化物燃料の代表的な反応温度で蒸気圧が高いので、
燃料ピンの内部において半径方向及び軸方向に容易に移
動する。この移動の結果、セシウムは、燃料ピンの中に
著しく局在して蓄積する傾向がある。このセシウムの局
在蓄積は、被覆管のひずみ、燃料の変形、燃料とブラン
ケット・ペレットの破砕の局在に関係がある。被覆管の
早期破壊の原因がセシウムの局所濃度にあったと信じら
れる場合もある。
セシウム移動の影響を制御しようとする従来の試みはけ
以下の２つに分類されている。
以下の２つに分類されている。
その第１は、燃料及びブランケットの両方もしくは一方
の仕様を変化させることである。
の仕様を変化させることである。
セシウムの移動現象を表わしている相関関係から、混合
酸化物の燃料中に移動してくるセシウムの量を、燃料の
酸素／金属比を高めることによって減少できることがわ
かる。しかしながら、この技術の適用は、燃料の酸素／
金属比の上昇に応じて被覆管の侵蝕が増大するため大き
な限界がある。第２の仕様変更の方法は、ブランケット
柱のペレットと被覆管間の大きな間隙により、セシウム
とブランケット材料間の反応生成物の容積変化を許容す
ることである。この方法も、ブランケットの直径が減少
すると炉の増殖効率も低下するという点でやはり限界が
ある。
酸化物の燃料中に移動してくるセシウムの量を、燃料の
酸素／金属比を高めることによって減少できることがわ
かる。しかしながら、この技術の適用は、燃料の酸素／
金属比の上昇に応じて被覆管の侵蝕が増大するため大き
な限界がある。第２の仕様変更の方法は、ブランケット
柱のペレットと被覆管間の大きな間隙により、セシウム
とブランケット材料間の反応生成物の容積変化を許容す
ることである。この方法も、ブランケットの直径が減少
すると炉の増殖効率も低下するという点でやはり限界が
ある。
核分裂生成物のセシウムを制御する第２の方法は、核分
裂性燃料柱の上端と下端の両方に酸化チタンや酸化ニオ
ブのようなゲッタ材料を用いることである。この方法は
、たとえば米国特許第４，２５７，８４７号の明細書に
開示しである。燃料要素に関する上述した以外の情報と
その詳細及びセシウムの６勤に関する諸問題については
、止揚の米国特許の明細書を参照されたい。この方法で
は、燃料柱と上下のブランケット柱との間に酸化ニオブ
や酸化チタンの低密度ペレットを介在させて核分裂生成
物のセシウムをトラップする。この方法も、セシウム制
御用に充分なゲッタ材料を用いると、ブランケット材料
が反応性の炉心領域からこれに変位して中性子のフルエ
ンスが低下するという点で、燃料の増殖性能の低下をも
たらす。さらに、ゲッタ材料や蓄積したセシウムとの寄
生中性子反応が、ブランケット領域における中性子束を
減少させて増殖効率を低下させる傾向がある。
裂性燃料柱の上端と下端の両方に酸化チタンや酸化ニオ
ブのようなゲッタ材料を用いることである。この方法は
、たとえば米国特許第４，２５７，８４７号の明細書に
開示しである。燃料要素に関する上述した以外の情報と
その詳細及びセシウムの６勤に関する諸問題については
、止揚の米国特許の明細書を参照されたい。この方法で
は、燃料柱と上下のブランケット柱との間に酸化ニオブ
や酸化チタンの低密度ペレットを介在させて核分裂生成
物のセシウムをトラップする。この方法も、セシウム制
御用に充分なゲッタ材料を用いると、ブランケット材料
が反応性の炉心領域からこれに変位して中性子のフルエ
ンスが低下するという点で、燃料の増殖性能の低下をも
たらす。さらに、ゲッタ材料や蓄積したセシウムとの寄
生中性子反応が、ブランケット領域における中性子束を
減少させて増殖効率を低下させる傾向がある。
従って、本発明の目的は、燃料ピンの性能寿命に悪影響
を及ぼすことなく核分裂生成物のセシウムの移動を制御
する従来と異なる燃料要素の構成を提供することである
。
を及ぼすことなく核分裂生成物のセシウムの移動を制御
する従来と異なる燃料要素の構成を提供することである
。
［問題点を解決するための手段］
本発明によれば、両端が端栓で密封され、核分裂物質柱
で満たした燃料スペースを内部に画定した被覆管と、こ
の被覆管の内部に該核分裂物質柱と軸方内縦並びに配置
した燃料親物質の上方及び下方のブランケットとから構
成される増殖炉燃料要素であって、少なくとも該上方ブ
ランケットの上端にセシウム・ゲッタが配設してあるこ
と、このゲッタは、少なくともその実体部内に、そこに
移動してくるセシウムを集めて隔離するための炭化珪素
物質で作られていることを特徴とする増殖炉燃料要素が
提供される。
で満たした燃料スペースを内部に画定した被覆管と、こ
の被覆管の内部に該核分裂物質柱と軸方内縦並びに配置
した燃料親物質の上方及び下方のブランケットとから構
成される増殖炉燃料要素であって、少なくとも該上方ブ
ランケットの上端にセシウム・ゲッタが配設してあるこ
と、このゲッタは、少なくともその実体部内に、そこに
移動してくるセシウムを集めて隔離するための炭化珪素
物質で作られていることを特徴とする増殖炉燃料要素が
提供される。
ゲッタは、炭化珪素で被覆し次にらせん状に巻いたステ
ンレススチール製の箔支持体であり、上方ブランケット
の最上ペレットの上方の燃料ピンのスペースに装入され
る。運転中、セシウムは、炭化珪素材料へ移動してその
表面で集められ隔離される。
ンレススチール製の箔支持体であり、上方ブランケット
の最上ペレットの上方の燃料ピンのスペースに装入され
る。運転中、セシウムは、炭化珪素材料へ移動してその
表面で集められ隔離される。
［実施例］
以下、添付図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明
する。
する。
第１図に示した燃料ピン１０の一例は、端栓１４．１６
で両端を密閉した被覆管１２を備えており、その内部に
は核分裂燃料ペレット１８が燃料ピンの高さ方向の中心
部において上方ブランケットを形成する連続した燃料親
物質ベレット２０と下方ブランケットを形成する連続し
た燃料親物質ベレット２２との間に間挿しである。燃料
ピンの上端近くのブレナム管２４が、発生した核分裂生
成物ガスを集めるボイドスペースを与える。ブレナム管
２４と端栓１６との間に充気圧縮ばね２６を装着する。
で両端を密閉した被覆管１２を備えており、その内部に
は核分裂燃料ペレット１８が燃料ピンの高さ方向の中心
部において上方ブランケットを形成する連続した燃料親
物質ベレット２０と下方ブランケットを形成する連続し
た燃料親物質ベレット２２との間に間挿しである。燃料
ピンの上端近くのブレナム管２４が、発生した核分裂生
成物ガスを集めるボイドスペースを与える。ブレナム管
２４と端栓１６との間に充気圧縮ばね２６を装着する。
第１図に図示した実施例では、全体を参照数字２８で示
すゲッタ要素が、上方ブラケット２０の上端において、
このブランケットとブレナム管２４との間に介挿しであ
る。ゲッタ要素のこの゛形状は第２図ないし第４図から
最も良く理解できる方法で作られる。ステンレススチー
ルのような材料製の箔支持体３０には、その片面もしく
は両面にディンプル３２のようなスペーサ要素が形成し
てあり、次にその少なくとも片面に炭化珪素の被覆３４
が形成しである。次に、このらせん状の箔を巻いて第４
図に示すらせん状にする。ここで注目すべきは、平面状
の箔の縦方向の縁部にはスカラップ３６を形成して、巻
いた形状ではらせんの両端のスカラップがガスの通過を
促進することが好ましい。
すゲッタ要素が、上方ブラケット２０の上端において、
このブランケットとブレナム管２４との間に介挿しであ
る。ゲッタ要素のこの゛形状は第２図ないし第４図から
最も良く理解できる方法で作られる。ステンレススチー
ルのような材料製の箔支持体３０には、その片面もしく
は両面にディンプル３２のようなスペーサ要素が形成し
てあり、次にその少なくとも片面に炭化珪素の被覆３４
が形成しである。次に、このらせん状の箔を巻いて第４
図に示すらせん状にする。ここで注目すべきは、平面状
の箔の縦方向の縁部にはスカラップ３６を形成して、巻
いた形状ではらせんの両端のスカラップがガスの通過を
促進することが好ましい。
他の実施例では、（第５図の）ブレナム管２４にガス流
孔３８を形成すると共に、少なくともその内面に炭化珪
素を被覆４０する。
孔３８を形成すると共に、少なくともその内面に炭化珪
素を被覆４０する。
さらに他の実施例、即ち被覆したブレナム管に関連して
、（第６図の）ブレナムばね２６は、コイルの表面に炭
化珪素被覆４２を形成する。第５図及び第６図の実施例
の両方もしくは一方を別体のゲッタ２８と共に用いるこ
ともできる。
、（第６図の）ブレナムばね２６は、コイルの表面に炭
化珪素被覆４２を形成する。第５図及び第６図の実施例
の両方もしくは一方を別体のゲッタ２８と共に用いるこ
ともできる。
第７図において、別のゲッタとしては、その円周の周り
の離隔位置に縦スロット４６を切り表面積を拡大しであ
る炭化珪素ベレット４４がある。第８図においては、炭
化珪素ベレット４８には縦孔５０を形成して表面積を拡
大している。
の離隔位置に縦スロット４６を切り表面積を拡大しであ
る炭化珪素ベレット４４がある。第８図においては、炭
化珪素ベレット４８には縦孔５０を形成して表面積を拡
大している。
運転中、ゲッタは、如何なる形状のものでも、核分裂生
成物のセシウムを集めて隔離するための手段を提供し、
それによって、酸化物燃料及びブランケットの混合物質
とセシウムとの反応を防止して燃料ピンの寿命を延ばす
。
成物のセシウムを集めて隔離するための手段を提供し、
それによって、酸化物燃料及びブランケットの混合物質
とセシウムとの反応を防止して燃料ピンの寿命を延ばす
。
炭化珪素ベレットの照射テストを行った所、この材料は
セシウム・ゲッタとして優れていることがわかフた。ま
た、この材料は、燃料柱の頂部を越えたところでセシウ
ムを充分に抜き取り燃料及びその親物質のブランケット
材料とセシウムが反応するのを防止することができるこ
とを証明した。セシウムが吸収されると炭化珪素のゲッ
タ材料の容積が膨張する。この容積膨張を許容するには
、大きい表面積を与える低密度のゲッタ材料が好ましい
。図示したゲッタの形状は、こうした低密度で大表面積
という要求を満足すると考えられる。
セシウム・ゲッタとして優れていることがわかフた。ま
た、この材料は、燃料柱の頂部を越えたところでセシウ
ムを充分に抜き取り燃料及びその親物質のブランケット
材料とセシウムが反応するのを防止することができるこ
とを証明した。セシウムが吸収されると炭化珪素のゲッ
タ材料の容積が膨張する。この容積膨張を許容するには
、大きい表面積を与える低密度のゲッタ材料が好ましい
。図示したゲッタの形状は、こうした低密度で大表面積
という要求を満足すると考えられる。
［発明の効果］
最後に、本発明によれば以下に述べる効果が得られる。
（１）核分裂生成物のセシウムを制御隔離する。（２）
重大事故が起こフても核分裂生成物の発生を軽減するこ
とによって炉の安全性が向上する。（３）反応性の炉心
とブランケット領域の外部に核分裂生成物のセシウムを
隔離して寄生中性子反応を減少することによって中性子
の経済性が上昇する。（４）再処理中、核分裂生成物の
セシウムの多くを簡単に回収できる。（５）セシウム燃
料とセシウムブランケットの相互作用を防止することに
よって燃料ピンの寿命を延ばす。
重大事故が起こフても核分裂生成物の発生を軽減するこ
とによって炉の安全性が向上する。（３）反応性の炉心
とブランケット領域の外部に核分裂生成物のセシウムを
隔離して寄生中性子反応を減少することによって中性子
の経済性が上昇する。（４）再処理中、核分裂生成物の
セシウムの多くを簡単に回収できる。（５）セシウム燃
料とセシウムブランケットの相互作用を防止することに
よって燃料ピンの寿命を延ばす。
第１図は、本発明の一実施例の燃料ピンを破断して示す
縦断面図である。 第２図は、巻回して成るタイプのゲッタ要素を形成する
前の平面状の箔支持体を示す平面図である。 第３図は、第２図の平面状体の縁を示す図である。 第４図は、第２図及び第３図の平面要素を巻くことによ
って得られるらせん状のゲッタ要素を示す端面図である
。 第５図は、別のプレナム管を示す縦断面図である。 第６図は、別のブレナムばねを示す縦断面図である。 第７図と第８図は、セシウムゲッタとして機能するため
に炭化珪素ベレットが取り得るそれぞれ別の形状である
。 １０・・・・燃料ピン １２・・・・被覆管 １４．１６・・・・端栓 １８・・・・核分裂燃料ベレット ２０．２２・・・・燃料親物質ベレット２８・・・・ゲ
ッタ部材 ６導を
縦断面図である。 第２図は、巻回して成るタイプのゲッタ要素を形成する
前の平面状の箔支持体を示す平面図である。 第３図は、第２図の平面状体の縁を示す図である。 第４図は、第２図及び第３図の平面要素を巻くことによ
って得られるらせん状のゲッタ要素を示す端面図である
。 第５図は、別のプレナム管を示す縦断面図である。 第６図は、別のブレナムばねを示す縦断面図である。 第７図と第８図は、セシウムゲッタとして機能するため
に炭化珪素ベレットが取り得るそれぞれ別の形状である
。 １０・・・・燃料ピン １２・・・・被覆管 １４．１６・・・・端栓 １８・・・・核分裂燃料ベレット ２０．２２・・・・燃料親物質ベレット２８・・・・ゲ
ッタ部材 ６導を
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、両端が端栓で密封され、核分裂物質柱で満たした燃
料スペースを内部に画定した被覆管と、この被覆管の内
部に該核分裂物質柱と軸方向縦並びに配置した燃料親物
質の上方及び下方のブランケットとから構成される増殖
炉燃料要素であって、少なくとも該上方ブランケットの
上端にセシウム・ゲッタが配設してあること、このゲッ
タは、少なくともその実体部内に、そこに移動してくる
セシウムを集めて隔離するための炭化珪素物質で作られ
ていることを特徴とする増殖炉燃料要素。 ２、特許請求の範囲第１項に記載した燃料要素であって
、核分裂物質は、ＰｕＯ＿２とＵＯ＿２の混合物であり
、燃料親物質は、ＵＯ＿２であることを特徴とする燃料
要素。 ３、特許請求の範囲第１項または第２項に記載した燃料
要素であって、ゲッタは、炭化珪素を被覆した材料製で
らせん状に巻いた支持体を備えていることを特徴とする
燃料要 素。 ４、特許請求の範囲第３項に記載した燃料要素であって
、前記材料は、ステンレススチールであることを特徴と
する燃料要素。 ５、特許請求の範囲第３項または第４項に記載した燃料
要素であって、支持体には、その連続した渦巻きを隔置
してゲッタが膨張できるようにするための表面スペーサ
要素が形成してあることを特徴とする燃料要素。 ６、特許請求の範囲第１項乃至第５項のうちの任意の項
に記載した燃料要素であって、その上端でかつ上方の燃
料親物質ブランケットの上方にはプレナム管とプレナム
ばねとを含み、これらの管とばねの少なくとも一方は、
移動して来るセシウムに対面する表面が炭化珪素で被覆
してあることを特徴とする燃料要素。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/802,559 US4710343A (en) | 1985-11-27 | 1985-11-27 | Nuclear breeder reactor fuel element with silicon carbide getter |
| US802559 | 1985-11-27 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62130385A true JPS62130385A (ja) | 1987-06-12 |
Family
ID=25184040
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61178596A Pending JPS62130385A (ja) | 1985-11-27 | 1986-07-28 | 増殖炉用燃料要素 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4710343A (ja) |
| JP (1) | JPS62130385A (ja) |
| DE (1) | DE3625072A1 (ja) |
| FR (1) | FR2590714B1 (ja) |
| GB (1) | GB2183893B (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012185020A (ja) * | 2011-03-04 | 2012-09-27 | Japan Atomic Energy Agency | 核燃料要素 |
| JP2019511709A (ja) * | 2016-03-08 | 2019-04-25 | テラパワー， エルエルシー | 分裂生成物ゲッター |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2639463B1 (fr) * | 1988-11-22 | 1990-12-21 | Commissariat Energie Atomique | Crayon d'element combustible pour reacteur nucleaire refroidi a l'eau |
| US5267287A (en) * | 1992-09-25 | 1993-11-30 | Combustion Engineering, Inc. | Holddown leaf spring assembly having a lubricant coating |
| JP4942330B2 (ja) * | 2005-11-21 | 2012-05-30 | 日立オムロンターミナルソリューションズ株式会社 | 紙葉類取扱装置 |
| FR2965969A1 (fr) | 2010-10-07 | 2012-04-13 | Commissariat Energie Atomique | Aiguille de combustible nucleaire metallique comprenant une enveloppe avec des fibres de sic |
| KR101574407B1 (ko) | 2014-01-13 | 2015-12-04 | 안지영 | 침대용 스프링 유니트 |
| WO2018044370A2 (en) | 2016-05-20 | 2018-03-08 | Terrapower, Llc | Sodium-cesium vapor trap system and method |
| CN207038182U (zh) | 2017-03-29 | 2018-02-23 | 泰拉能源有限责任公司 | 铯收集器 |
| US10818402B2 (en) * | 2017-03-31 | 2020-10-27 | Westinghouse Electric Company Llc | Spacer grid using tubular cells with mixing vanes |
| RU2680252C1 (ru) * | 2018-06-08 | 2019-02-19 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем безопасного развития атомной энергетики Российской академии наук (ИБРАЭ РАН) | Тепловыделяющий элемент ядерного энергетического реактора на быстрых нейтронах |
| JP7138082B2 (ja) * | 2019-06-12 | 2022-09-15 | 日立Ｇｅニュークリア・エナジー株式会社 | 高速炉の燃料集合体および高速炉の炉心 |
| EP4018014A1 (en) | 2019-08-23 | 2022-06-29 | TerraPower, LLC | Sodium vaporizer and method for use of sodium vaporizer |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BE630760A (ja) * | 1962-04-13 | |||
| BE624942A (ja) * | 1962-11-16 | |||
| US3352757A (en) * | 1965-09-30 | 1967-11-14 | Fuel element | |
| US3620835A (en) * | 1968-06-14 | 1971-11-16 | Kernenergieverwert Ges Fuer | Method of making nuclear fuel elements |
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-
1985
- 1985-11-27 US US06/802,559 patent/US4710343A/en not_active Expired - Fee Related
-
1986
- 1986-07-24 GB GB8618147A patent/GB2183893B/en not_active Expired
- 1986-07-24 DE DE19863625072 patent/DE3625072A1/de not_active Withdrawn
- 1986-07-25 FR FR868610794A patent/FR2590714B1/fr not_active Expired
- 1986-07-28 JP JP61178596A patent/JPS62130385A/ja active Pending
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| GB2183893A (en) | 1987-06-10 |
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| FR2590714A1 (fr) | 1987-05-29 |
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