DE1233507B - Mixed uranium / plutonium carbides nuclear reactor fuel - Google Patents
Mixed uranium / plutonium carbides nuclear reactor fuelInfo
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Description
AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL
Deutschem.: 21g-21/20 German: 21g-21/20
Nummer: 1233 507Number: 1233 507
Aktenzeichen: U 11221 Vin c/21 gFile number: U 11221 Vin c / 21 g
1 233 507 Anmeldetag: 24.November 19641 233 507 filing date: November 24, 1964
Auslegetag: 2. Februar 1967Opened on: February 2, 1967
Die Erfindung bezieht sich auf Kernreaktorbrennstoffe aus gemischten Uran/Plutonium-Karbiden, der insbesondere für mit hohen Temperaturen arbeitende gasgekühlte Reaktoren, wie z. B. für den unter dem Namen Dragon-Kernreaktor bekanntgewordenen Versuchsreaktor, bestimmt ist.The invention relates to mixed uranium / plutonium carbide nuclear reactor fuels, the especially for gas-cooled reactors operating at high temperatures, such as. B. for the under the Name Dragon nuclear reactor known experimental reactor, is intended.
Die angestrebte Kühlmittelauslaßtemperatur beim Dragon-Reaktor beträgt etwa 750° C, wobei die Brennstofftemperatur bei 1000° C liegen kann, und man erwartet, daß sie 1500° C nicht überschreitet. Es ist bekannt, daß bei dieser Temperatur metallisches Uran als Brennstoff nicht verwendet werden kann, so daß man bisher vorgeschlagen hat, keramische Brennstoffe zu verwenden. Als keramische Brennstoffmaterialien sind bisher Uran-Monokarbide oder Uran-Dikarbide bevorzugt worden.The target coolant outlet temperature for the Dragon reactor is approximately 750 ° C, with the Fuel temperature can be 1000 ° C, and it is expected that it does not exceed 1500 ° C. It is known that metallic uranium is not used as fuel at this temperature can, so that it has been proposed to use ceramic fuels. As ceramic Fuel materials have heretofore been preferred to uranium monocarbides or uranium dicarbides.
Beim Dragon-Kernreaktor besteht der Brennstoff aus kleinen Integralkernen mit einem Durchmesser von etwa 250 Mikron, welche in einer Graphitform fein verteilt sind und einen sogenannten kompakten ao Brennstoff bilden. Es hat sich herausgestellt, daß ein Uran-Monokarbid-Brennstoff mit dem Graphit der Form reagiert; es ist daher nötig, das Uran-Monokarbid mit einem Karbidüberzug, z. B. Silizium-Karbid, zu versehen, um diese Reaktion herabzusetzen. Man hat ferner herausgefunden, daß bei einer Temperatur von etwa 1600° C Uran-Dikarbid, das augenblicklich der bevorzugte Brennstoff ist, im Gleichgewicht mit Uran-Sesquikarbid und Graphit ist, wobei Uran-Dikarbid über 1600° C stabil ist. In einem Reaktor der vorgenannten Art liegt die Temperatur im Innern eines Brennstoffkerns in der Nähe von 1600° C, so daß die Reaktionsphase im Brennstoffkern eine andere als in dessen äußeren Bereichen ist. Unter diesen Umständen kann ein Wechsel der Dikarbid-Reaktionsphase und der gemischten Sesquikarbid-Graphit-Reaktionsphase eintreten. Durch diese beiden Effekte können Spannungen entstehen, die ausreichen, den Brennstoffkern funktionsunfähig zu machen.In the Dragon nuclear reactor, the fuel consists of small integral cores with a diameter of around 250 microns, which are finely distributed in a graphite form and form what is known as a compact ao fuel. A uranium monocarbide fuel has been found to react with the graphite of the mold; it is therefore necessary to coat the uranium monocarbide with a carbide coating, e.g. B. silicon carbide to be provided to reduce this reaction. It has also been found that at a temperature of about 1600 ° C, uranium dicarbide, which is currently the preferred fuel, is in equilibrium with uranium sesquicarbide and graphite, with uranium dicarbide being stable above 1600 ° C. In a reactor of the aforementioned type, the temperature in the interior of a fuel core is in the vicinity of 1600 ° C., so that the reaction phase in the fuel core is different from that in its outer regions. Under these circumstances, a change between the dicarbide reaction phase and the mixed sesquicarbide-graphite reaction phase can occur. These two effects can create tensions that are sufficient to render the fuel core inoperable.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Brennstoffmaterial auf der Basis Uran/Plutonium-Karbidgemischen zu schaffen, das unter normalen Betriebstemperaturen solche Phasenveränderungen nicht erwarten läßt.The invention is therefore based on the object of providing a fuel material based on uranium / plutonium carbide mixtures to create that such phase changes cannot be expected under normal operating temperatures.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, ein Kernbrennstoffmaterial aus beispielsweise gemischtem Uran/Plutonium-Karbid durch eine Zwischenstufe unter Einschließen des Silizids herzustellen. Ein solcher Brennstoff schließt bei der Bereitung jedoch go das Zumischen von Silizium-Karbid zu den Uran/ Plutonium-Karbiden ein.It has already been proposed to use a nuclear fuel material of, for example, mixed To produce uranium / plutonium carbide through an intermediate stage including the silicide. A However, such fuel excludes the addition of silicon carbide to the uranium / Plutonium carbides.
Kernreaktorbrennstoff aus gemischten Uran/
Plutonium-KarbidenMixed uranium nuclear reactor fuel /
Plutonium carbides
Anmelder:Applicant:
United Kingdom Atomic Energy Authority,
LondonUnited Kingdom Atomic Energy Authority,
London
Vertreter:Representative:
Dipl.-Ing. E. Schubert, Patentanwalt,
Siegen, Eiserner Str. 227Dipl.-Ing. E. Schubert, patent attorney,
Siegen, Eiserner Str. 227
Als Erfinder benannt:Named as inventor:
John Townsend Dalton, LondonJohn Townsend Dalton, London
Beanspruchte Priorität:Claimed priority:
Großbritannien vom 25. November 1963 (46 564)Great Britain November 25, 1963 (46 564)
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Brennstoff aus gemischten Uran/Plutonium-Sesquikarbiden zusammengesetzt ist. Der Brennstoff kann 8 bis 40, vorzugsweise 20 bis 22 Molprozent Plutonium-Sesquikarbid und Sauerstoff als Verunreinigung in vernachlässigbarer Menge enthalten.The object underlying the invention is achieved in that the fuel is mixed Uranium / plutonium sesquicarbides is composed. The fuel can be 8 to 40, preferably 20 up to 22 mole percent plutonium sesquicarbide and oxygen as an impurity to a negligible extent Amount included.
Wenn man in einem Uran-Kohlenstoff-System einen Teil des Urans durch Plutonium ersetzt, so zeigt sich, daß dadurch eine Stabilisierung der Sesquikarbidphase bei hohen Temperaturen, und zwar sogar bei Vorhandensein von freiem Kohlenstoff, auftritt. Wenn das Uran/Plutonium-Atomverhältnis 95:5 beträgt, steigt die Temperatur, bei der Sesquikarbid und Kohlenstoff zu einem Dikarbid reagieren, auf etwa 1670° C an, während bei einem Uran/ Plutonium-Atomverhältnis von 90:10 das Sesquikarbid bis etwa 1720° C stabil bleibt.If you replace part of the uranium with plutonium in a uranium-carbon system, then so shows that this stabilizes the sesquicarbide phase at high temperatures, namely occurs even in the presence of free carbon. When the uranium / plutonium atomic ratio 95: 5, the temperature rises at which sesquicarbide and carbon react to form a dicarbide, to about 1670 ° C, while with a uranium / plutonium atomic ratio of 90:10 the sesquicarbide remains stable until around 1720 ° C.
Es ist anzunehmen, daß bei Fehlen von freiem Kohlenstoff die Sesquikarbide bei noch höheren Temperaturen als den hier angegebenen stabil sind. Da der Überzug des Brennstoffkerns gewöhnlich eine dünne Innenschicht von Kohlenstoff besitzt, wird daher freier Kohlenstoff vorhanden und mit den Sesquikarbiden in Berührung sein, der auf die Stabilität der Sesquikarbidphase einwirken wird.It can be assumed that, in the absence of free carbon, the sesquicarbides are at even higher levels Temperatures than those given here are stable. Since the coating of the fuel core is usually a Has thin inner layer of carbon, therefore, free carbon will be present and with the Sesquicarbide in contact, which will act on the stability of the sesquicarbide phase.
Das Sesquikarbid ist die stabile Phase bei niedrigen Temperaturen, während schon bei wenig höheren Temperaturen das stabile Material aus einer im Gleichgewicht befindlichen Mischung von Sesquikarbiden, Dikarbiden und Kohlenstoff besteht; bei nochThe sesquicarbide is the stable phase at low temperatures, while even at a little higher Temperatures the stable material made from a mixture of sesquicarbides in equilibrium, Composed of dicarbides and carbon; at still
709 507/309709 507/309
Claims (3)
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1100195.Considered publications:
German interpretative document No. 1100195.
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| GB4656463A GB1047399A (en) | 1963-11-25 | 1963-11-25 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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Family Applications (1)
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| DEU11221A Pending DE1233507B (en) | 1963-11-25 | 1964-11-24 | Mixed uranium / plutonium carbides nuclear reactor fuel |
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| GB (1) | GB1047399A (en) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1100195B (en) * | 1958-12-31 | 1961-02-23 | Atomic Energy Commission | Process for the production of nuclear fuel in carbide form |
-
1963
- 1963-11-25 GB GB4656463A patent/GB1047399A/en not_active Expired
-
1964
- 1964-11-24 FR FR996146A patent/FR1417464A/en not_active Expired
- 1964-11-24 DE DEU11221A patent/DE1233507B/en active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1100195B (en) * | 1958-12-31 | 1961-02-23 | Atomic Energy Commission | Process for the production of nuclear fuel in carbide form |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| GB1047399A (en) | 1966-11-02 |
| FR1417464A (en) | 1965-11-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 |