DE1066287B

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Info

Publication number: DE1066287B
Application number: DENDAT1066287D
Authority: DE
Publication date: 1959-10-01

Description

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UN D ES REPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

(j 1. / C /
i£.21g 21/20

INTERNAT. KL. G 21

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT 1066 287

S 60663 VIII c/21g

ANMELDETAG: 19. NOVEMBER 1958

BEKANNTMACHUNG DER ANME LDDNG UND AUSGABE DER AUS LEG E S CB RIFT:

1. OKTOBER 1959

Bei Spaltstoffstäben für Kernreaktoren wird bekanntlich besonders großer Wert auf gute Wärmeübergangsverhältnisse zwischen Spaltstoff und HüUen-I material (canning) gelegt. Die im Stab Vorhandenen ; Spalte und Hohlräume zwischen Spaltstoff und Hülle ' sollen möglichst mit gut wärmeleitenden Stoffen ausgefüllt sein. Bei Spaltstoffstäben mit Spaltstoff in Tablettenform ist die Ausfüllung der Spalte mit Helium bekannt.

Zum Einfüllen des Heliums und zum Verschließen der Hülle sind insgesamt vier Arbeitsgänge erforderlich, nämlich die Evakuierung des gefüllten Stabes, die Einfüllung von Helium, das Aufbringen der Verschlußkappe und das Verschweißen von Kappe und Hüllrohr. Alle Arbeitsgänge müssen unter Schutzgas, im vorliegenden Falle Heliumatmosphäre, ausgeführt werden. Üblich ist, die Arbeitsgänge in einer Vakuumkammer auszuführen. Die Kammer muß wegen der relativ großen Länge der Spaltstoffstäbe und der notwendigen Arbeitsvorrichtungen entsprechend große Abmessungen aufweisen. Sie ist daher teuer und auch kostspielig im Betrieb, besonders weil sie viel Helium benötigt. Schließlich ist das Arbeiten mit Vakuumkammern allgemein lästig und zeitraubend.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Evakuieren, Gaseinfüllen und Verschließen von Spaltstorfstäben, das ohne Vakuumkammer ausgeführt werden kann. Es beruht auf dem Gedanken," den sogenannten Porogasschutz für die drei genannten Arbeitsgänge einzusetzen. Bei ihm wird innerhalb eines von einer porösen Wand (Drahtgeflecht, Sinterwerkstoff od. dgl.) gebildeten, mit der Außenatmosphäre unmittelbar in Verbindung stehenden (also offenen) Raumes eine wirbelfreie Schutzgaszone erzeugt, in der die Schweißung stattfindet. Da eine Vermischung von Schutzgas und Außenluft mit Sicherheit vermieden wird, kann auf die sonst erforderliche Schutzgaskammer verzichtet werden.

Gemäß der Erfindung wird nun bei der Herstellung von Spaltstoffelementen für Kernreaktoren in dem mit Schutzgas beaufschlagten Raum des Porogasschutzes auch die Evakuierung, die Füllung des Stabes mit Helium und das Aufsetzen des Stabverschlusses zum anschließenden Verschweißen vorgenommen. Dadurch wird die Spaltstoffelementenherstellung unabhängig von der erwähnten Vakuumkammer.

Im einzelnen geht das Verfahren gemäß der Erfindung so vor sich, daß das mit Spaltstoff, z. B. UO₂-Tabletten, angefüllte, am Füllende noch offene Hüllrohr mit dem Füllende in den Schutzgasraum des vorerst noch nicht eingeschalteten Porogasschutzes eingeführt wird, daß es dann durch Aufsetzen einer Evakuierungsvorrichtung evakuiert wird, hierauf durch Einschalten des Porogasschutzes im Bereich des Verfahren zum Evakuieren, Gaseinfüllen und Verschließen von Spaltstoffs täben für Kernreaktoren

Anmelder:

Siemens-Schuckertwerke Aktiengesellschaft, Berlin und Erlangen, Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Dipl.-Met. Wolfgang Rößner, Nürnberg, ist als Erfinder genannt worden

Füllendes unter Heliumatmosphäre gesetzt wird, sodann von der Evakuierungsvorrichtung gelöst wird, nötigenfalls unter gleichzeitiger Einleitung von Helium zum Druckausgleich, und daß ihm schließlich im Schutzgasraum nach Einströmen des Heliums aus dem Schutzgasraum die Verschlußkappe zum anschließenden Verschweißen aufgesetzt wird.

Die Zeichnung veranschaulicht schematisch den Porogasschutz mit Spaltstoffstab im Schnitt.

Es ragt das mit den Spaltstofftabletten 1 angefüllte offene Hüllrohr 2 mit dem Füllende bis etwa in die Mitte des Gasraumes 3 des zylindrischen Porogasschutzes 4 hinein. Dabei ist das Rohr drehbar um seine Längsachse gelagert. Der Porogasschutz besteht im einzelnen aus der gasdurchlässigen Wand 5 und dem darumgelegten Ringraum 6 mit Versorgungsleitung 7. Gestrichelt eingezeichnet ist das Saugrohr 8 der Evakuierungsvorrichtung mit Gummidichtung 9, Dreiwegehahn 10 und Heliumhilfspeiseleitung 11. Der hauptsächliche Füllraum des Spaltstoffstabes ist mit 12 bezeichnet.

Im ersten Arbeitsgang gemäß der Erfindung wird (Porogasschutz noch nicht eingeschaltet) das Saugrohr 8 auf das Hüllrohrende aufgesetzt und die Hülle evakuiert. Anschließend wird der Porogasschutz eingeschaltet, und Helium strömt in den Gasraum 3.

Als nächstes ist zweierlei möglich. Läßt sich das Saugrohr 8 ohne weiteres von der Hülle abheben, füllt sich das Helium des Gasraumes 3 in das Hüllrohr ein. Läßt sich das Saugrohr nicht abheben, schaltet man mit dem Dreiwegehahn 10 die Hilfsleitung 11 ein, und besonders Helium füllt unter Druckausgleich die Hülle

909 630/267

Claims

an. Hebt man dann das Saugrohr ab, wirkt das Helium im Gasraum als Sperrschicht. Es verhindert das Austreten des in die Hülle eingeleiteten Heliums und das Eindringen von Luft. Nach dem Gaseinfüllen wird durch eine besondere Vorrichtung von oben die Abschlußkappe des Spaltstoffstabes auf das Hüllrohr aufgesetzt. Bei der hier beschriebenen Aufeinanderfolge der Arbeitsgänge ist angenommen, daß die Abschlußkappe kein luftfangendes Profil, z. B. Glockenform, besitzt, denn sonst könnte in den Gasraum des Porogasschutzes unter Umständen Luft eingetragen werden. Es empfiehlt sich daher, Abschlußkappen mit luftfangendem Profil mit einer auch für Einfüllzwecke geeigneten Bohrung zu versehen und die Reihenfolge der Arbeitsgänge sinnfällig so zu variieren bzw. diese zu wiederholen, daß im Ergebnis keine Luft im Hüllrohr eingeschlossen wird. Beispielsweise ist es möglich, zuerste die Kappe aufzusetzen, dann zu evakuieren, einzufüllen und dann zuzuschweißen. Patentansprüche

1. Verfahren zum Evakuieren, Gaseinfüllen und Verschließen von Spaltstoffstäben für Kernreaktoren, dadurch gekennzeichnet, daß in dem mit Schutzgas beaufschlagten Raum eines Porogasschutzes die Evakuierung, die Füllung des Stabes mit Helium und das Aufsetzen des Stabverschlusses zum anschließenden Verschweißen vorgenommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine solche Reihenfolge der Arbeitsgänge: Evakuieren, Einfüllen und Verschließen, daß im Endzustand keinerlei Lufteinschlüsse in der Spaltstoffhülle enthalten sind.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von nicht luftfangenden Abschlußkappen das mit Spaltstoff, z. B. UO₂-Tabletten, angefüllte, am Füllende noch offene Hüllrohr mit dem Füllende in den Schutzgasraum des vorerst noch nicht eingeschalteten Porogasschutzes eingeführt wird, daß es dann durch Aufsetzen einer Evakuierungsvorrichtung evakuiert wird, daß es hierauf durch Einschalten des Porogasschutzes im Bereich des Füllendes unter Heliumatmosphäre gesetzt wird, daß es dann von der Evakuierungsvorrichtung gelöst wird, nötigenfalls unter gleichzeitiger Einleitung von Helium zum Druckausgleich, und daß ihm schließlich im Schutzgasraum nach Einströmen des Heliums aus dem Schutzgasraum die Verschlußkappe zum anschließenden Verschweißen aufgesetzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von luftfangenden Abschlußkappen eine Bohrung in der einzelnen Kappe vorgesehen ist und die Arbeitsgänge vorzugsweise in der Reihenfolge Aufsetzen, Evakuieren, Einfüllen und Zuschweißen ablaufen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen