DE1202531B - Verfahren zur Pruefung von bestrahlten Kernbrennstoffelementstaeben - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

GOIl

Deutsche KL: 42 k-30/04

U10017IXb/42k
1. August 1963
7. Oktober 1965

Die Erfindung betrifft die Untersuchung von Brennelementstäben für Kernreaktoren auf Dichtigkeit und befaßt sich mit Brennelementen des Typs, bei dem Urandioxyd-Brennstoff für die Bildung von Brennstäben in Schutzhüllen eingeschlossen ist.

Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur Untersuchung solcher Brennstoffstäbe, die in einem Kernreaktor bestrahlt worden und aus der Reaktorbestrahlung herausgenommen waren, um zu bestimmen, ob ein Stab leck ist, d. h. ob er eine defekte Hülle hat, durch die Spaltprodukte entweichen können.

Es ist bekannt, die Umgebung von Brennelementhüllen innerhalb von Kernreaktoren auf die An-Wesenheit von Spaltprodukten, die aus einer schadhaften Hülle entweichen, zu überwachen, wie dies beispielsweise in der deutschen Auslegeschrift 1063 292 offenbart wird. Da jedoch oxidische Brennstoffe ihre Spaltprodukte zurückhalten, ist die Auf- ao findung von Fehlstellen in den Brennstabhüllen schwierig, insbesondere, wenn die Bestrahlung aufgehört hat.

Gemäß der Erfindung ist ein außerhalb eines Kernreaktors anzuwendendes Untersuchungsverfahren für as bestrahlte Brennstäbe, die aus in einer Schutzhülle eingeschlossenem Urandioxid - Brennstoff bestehen, durch Überwachung der die Brennstäbe umgebenden Atmosphäre auf die Anwesenheit von Spaltprodukten, um zu erkennen, ob ein Stab in dieser Atmosphäre leck ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstab in einer oxidierenden Atmosphäre auf 300 bis 400° C erhitzt wird.

Durch die erfindungsgemäße Behandlung des Brennstabs wird durch den Zutritt des Sauerstoffs zu dem Urandioxid bei Vorliegen einer schadhaften Hülle durch die Oxidation des Urandioxids zu einem höheren Oxid die Kristallstruktur geändert, so daß Spaltprodukte ungehindert entweichen können. Dagegen sind Urandioxid-Brennstäbe mit schadenfreien Hüllen gegen den Zutritt des Sauerstoffs geschützt. Wird jedoch die erfindungsgemäße Höchsttemperatur überschritten, beispielsweise auf 500⁰C, so besteht die Gefahr, daß bisher unbeschädigte Hüllen sich verkrümmen und dadurch Undichtigkeiten hervorgerufen werden.

Radioaktive Spaltprodukte, die in beachtlichen Mengen durch einen undichten Brennstab bei der erfindungsgemäßen Behandlung entweichen, können Krypton-85, Xenon-133 und Jod-131 sein.

Ein Beispiel einer Art der Ausführung der Erfindung soll nun unter Bezugnahme auf die Zeich-Verfahren zur Prüfung von bestrahlten
Kernbrennstoffelementstäben

Anmelder:

United Kingdom Atomic Energy Authority,

London

Vertreter:

Dipl.-Ing. E. Schubert, Patentanwalt,

Siegen, Eiserner Str. 227

Als Erfinder benannt:

John Syme Nairn,

Arthur William Shilling, London

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 3. August 1962 (30 077) - -

nung beschrieben werden, die schematisch einen Mittelschnitt wiedergibt.

In der Zeichnung wird ein Brennelementsatz 1 gezeigt, der zwei Bündel 2 von Brennstoffstäben 3 umfaßt, die um eine gemeinsame Achse angeordnet sind. Jeder Brennstoffstab 3 besteht aus Urandioxid-Brennstoff, der in einer Schutzhülle eingeschlossen ist. Der Brennelementsatz 1 ist in einem Ofen 20 gelagert, der einen Einlaß 4 und einen Auslaß 5 aufweist, die mit Rohrleitungen 6 bzw. 7 verbunden sind, die durch die Schutzwand 8 hindurchführen. Jodfilter 9 α und 9 b sind in den Rohrleitungen 6 und 7 vorgesehen. Die Leitung 6 steht mit einer (nicht dargestellten) Luftzufuhr in Verbindung. Die Leitung 7 ist über das Ventil 10 mit einer Beta-Strahlen-Zählzelle 11 und einer Aktivkohlefalle oder -sperre 12 verbunden. Die Falle 12 hat eine Auslaßleitung 13, die mit einem Ventil 14 verbunden ist. Eine Bleiumhüllung 15 umgibt die Zelle 11 und die Falle 12. Eine für Beta-Strahlen empfindliche Kristallanordnung 16 ist in der Nachbarschaft der Zelle 11 und ein für Gammastrahlen empfindlicher Kristall 17 in der Nähe der Falle 12 angebracht. Elektrische Verbindungen 18 führen von den Kristallanordnungen 16 und 17 durch die Bleiumhüllung 15 nach den herkömmlichen Zählinstrumenten 19.

509 690/214

Bei der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in der oben unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschriebenen Apparatur wird ein Brennelementsatz 1 in den Ofen 20 — wie gezeigt — eingesetzt und die Temperatur im Ofen auf 300 bis 400⁰C hochgebracht. Ein Luftstrom wird dann durch den Ofen 20 geschickt, wobei er durch den Einlaß 4 in den Ofen eintritt und ihn durch den Auslaß 5 wieder verläßt. Von dem Auslaß 5 strömt die Luft durch die Leitung 7, das Jodfilter 9 b und durch das offene Ventil 10 nach der Zelle 11 und der Falle 12. Die Falle 12 ist in flüssigen Sauerstoff bei —183° C eingetaucht, und die Gamma-Strahlen-Zählung erfolgt kontinuierlich während des Durchganges des Luftstromes, der die Falle 12 durch die Auslaßleitung 13 und das offene Ventil 14 verläßt. Die Beta-Emission aus den Spaltprodukten, die in der Falle 12 gesammelt werden, wird indessen erst am Ende der Prüfung gezählt. Das Ventil 10 und das Ventil 14 werden dann geschlossen und das flüssige Sauerstoffbad durch einen Aufheizer auf 100 bis 200° C erdhitzt, so daß die gesammelten Spaltprodukte ausgekocht werden und den Raum zwischen den Ventilen 10 und 14 einschließlich der Zelle erfüllen. Die Beta-Aktivität in der Zelle 11 wird dann bestimmt.

Es ist möglich, die Beta-Aktivität kontinuierlich in dem Maße zu zählen, wie der Luftstrom die Zelle passiert, dies aber ist weit weniger empfindlich.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders geeignet für die bündelweise Prüfung von Brennstoffstäben, ohne daß die Bündel geöffnet oder auseinandergenommen werden müssen.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Außerhalb eines Kernreaktors .anwendbares Verfahren zur Prüfung eines bestrahlten Kernbrennstoffelementstabes, der aus in einer Schutzhülle eingeschlossenem Urandioxid - Brennstoff besteht, durch Überwachung der umgebenden Atmosphäre auf das Vorhandersein von Spaltprodukten zwecks Bestimmung, ob der Stab undicht ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstab in einer oxidierenden Atmosphäre auf 300 bis 400° C erhitzt wird.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 063 292.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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