DE1298207B - Brennelement mit Urancarbid als Brennstoff und einer Ummantelung aus Stahl - Google Patents

Claims (1)

1. ι 2

   Die Erfindung bezieht sich auf ein Brennelement gungen der Brennelemente auftreten. Wie sich übermit Urancarbid als Brennstoff und einer Ummante- raschenderweise gezeigt hat, wird die Aufnahme von lung aus Stahl, bei dem zwischen Brennstoff und Kohlenstoff durch das Mantelmaterial jedoch prak-Ummantelung eine Füllung aus Natrium oder einem tisch vollständig vermieden, wenn in dem niedriganderen bekannten bei den Betriebstemperaturen des 5 schmelzenden Metall, z. B. Natrium, mit dem der Reaktors flüssigen Metall vorgesehen ist. Spalt ausgefüllt wird, Zirkon oder an sich bekannte

   Ummantelte Brennelemente sind bekannt. Dabei Zirkonlegierungen eingebettet sind,
   hat die Ummantelung in erster Linie den Zweck, den Es ist zwar bekannt, bei einem Brennstoffelement, Brennstoff vor einer Korrosion durch das Kühlmittel bei dem als Brennstoff Uranmetall und als Umzu schützen und das Eindringen von Spaltprodukten io mantelung Stahl verwendet wird, ein flüssiges Metall aus dem Brennstoff in das Kühlmittel zu verhindern. einzubringen und in das flüssige Metall eine perfo-Voraussetzung für die Eignung von Metallen als rierte Folie aus Zirkon einzubetten. Dadurch soll die Werkstoff für die Ummantelung von Brennelementen Berührung zwischen Uranmetall und dem Stahl der ist, daß zwischen dem für die Ummantelung verwen- Ummantelung verhindert werden (britische Patentdeten Metall und den angrenzenden Medien, d. h. 15 schrift 933 091). Außerdem soll die Gefahr der Legiezwischen dem Brennstoff einerseits und dem Kühl- rungsbildung ausgeschlossen werden,
   mittel bzw. dem Werkstoff der Ummantelung ande- Die Gefahr der Legierungsbildung tritt bei der Verrerseits, keine Reaktion stattfindet oder daß die Wendung von Urancarbid als Brennstoff nicht auf. Reaktionsgeschwindigkeit auch bei einer Verwendung Vielmehr kommt es bei einem Brennelement, bei dem über einen größeren Zeitraum vernachlässigbar klein ao Urancarbid als Brennstoff verwendet wird, darauf an, ist. Dabei ist zu beachten, daß derartige Brenn- die Aufkarburierung der Ummantelung zu verhinelemente häufig in Reaktoren verwendet werden dem, wenn Stahl für diese Ummantelung als Werksollen, bei denen die Kühlmitteltemperatur zwischen stoff verwendet wird.
   500 und 700° C liegt. Gemäß der Erfindung ist daher bei dem Brenn-

   Ein für metallgekühlte oder mit organischen Sub- 35 element der eingangs erwähnten Art in der in dem stanzen gekühlte Reaktoren vorteilhafter Brennstoff Brennelement zwischen Brennstoff und Ummanteist Urankarbid. Als Werkstoff für die Ummantelung lung vorgesehenen Füllung aus flüssigem Metall werden bei der Verwendung von Urankarbid als Zirkon oder eine Zirkonlegierung in Form einer Folie Brennstoff Stahl oder Zirkonlegierungen benutzt. eingebettet oder in Pulverform der Füllung aus Dabei läßt es sich im allgemeinen nicht gänzlich ver- 30 flüssigem Metall beigemischt.

   meiden, daß sich zwischen dem Brennstoff und dem Es hat sich gezeigt, daß für die erfindungsgemäßen

   Mantelmaterial ein Spalt bildet, durch den der Maßnahmen eine Karburierung der Ummantelung

   Wärmeübergang beeinträchtigt wird. Um diesen vermieden wird, so daß die Lebensdauer der Brenn-

   Nachteil auszuschließen, hat man daher den Spalt mit elemente in einem solchen Maße erhöht wird, daß

   Natrium oder einem anderen bei den in dem Reaktor- 35 der theoretisch zu erwartende Abbrand erreicht wird, kern herrschenden Temperaturen flüssigen Metall

   ausgefüllt (H. Pearlman, Effects of Radiation on Patentanspruch-Massive Uranium Monocarbide, North American

   Aviation — SR — Memo — 4631, 1959). Es hat sich Brennelement mit Urancarbid als Brennstoff jedoch gezeigt, daß unter dem Einfluß der Bestrah- 40 und einer Ummantelung aus Stahl, bei dem zwilung und bei den verhältnismäßig hohen Tempera- sehen Brennstoff und Ummantelung eine Füllung türen des Brennstoffs Kohlenstoff durch das Natrium aus Natrium oder einem anderen bekannten oder andere zum Ausfüllen des Spalts verwendete bei den Betriebstemperaturen des Reaktors flüssige Metalle zum Mantelmaterial getragen und flüssigen Metall vorgesehen ist, dadurch von diesem aufgenommen wird. Dies hat die uner- 45 gekennzeichnet, daß in der Füllung aus wünschte Folge, daß aus Stahl gebildete Ummante- flüssigem Metall Zirkon oder eine Zirkonlegielungen aufkarburiert werden, wodurch die Bruch- rung in Form einer Folie eingebettet oder in festigkeit herabgesetzt wird, so daß unter den im Pulverform der Füllung aus flüssigem Metall beiReaktor herrschenden Bedingungen leicht Beschädi- gemischt ist.