Verfahren zum Herstellen von gekapselten Brennstoffstäben für Kernreaktoren
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von gekapselten Brennstoffstäben
für Kernreaktoren, wobei die Kapsel aus einem Rohr besteht, das mindestens an einem
Ende durch einen angeschweißten Pfropfen verschlossen ist und der Pfropfen einen
Druckausgleichkanal aufweist.Process for manufacturing encapsulated fuel rods for nuclear reactors
The invention relates to a method of manufacturing encapsulated fuel rods
for nuclear reactors, wherein the capsule consists of a tube which is at least one
The end is closed by a welded-on plug and the plug is one
Has pressure equalization channel.
Die Brennstoffstäbe in einem Kernreaktor müssen mit einer vollständig
dichten Kapsel versehen sein, die den Brennstoff umschließt. Die Kapsel hat oft
die Form eines Rohres, das meist an beiden Enden durch einen mit dem Rohr verschweißten
Pfropfen verschlossen ist. Dieser ist gewöhnlich mit so genauer Passung vom Rohr
umschlossen, daß eine annähernd gasdichte Verbindung schon ohne Schweißen erhalten
wird. Dies hat aber zur Folge, daß durch die Schweißwärme das im Rohr befindliche
Gas erwärmt und im Rohr ein starker Innendruck erzeugt wird, der die Schweißarbeit
beträchtlich erschweren kann. Um das Entstehen eines solchen Druckes zu vermeiden,
ist es an und für sich bei Brennstoffelementen bekannt, eine Ausströmöffnung, d.
h. einen Druckausgleichkanal, im Pfropfen vorzusehen, der das Entweichen von Gasen
zuläßt, wenn der bzw. die Pfropfen mit dem Rohr verschweißt werden. Es ist jedoch
nicht gleichgültig, wo der Kanal angeordnet wird, denn er soll weder die Konstruktion
schwächen noch einen zusätzlichen Arbeitsgang bedingen, wenn er geschlossen werden
soll. Nach einem bekannten Vorschlag hat der Pfropfen eine zentrale Bohrung und
ein Druckausgleichröhrchen, das nach Beendigung des Schweißvorganges abgeschmolzen
wird. Das erfordert aber einen zusätzlichen Arbeitsgang. Um diesen zu vermeiden,
hat man in dem Pfropfen eine zum Druckausgleich dienende Kapillare angebracht, die
während des Schweißvorganges mit Hilfe eines Lotes verschlossen wurde, das von -der
Schweißstelle zwischen Rohr und Pfropfen erwärmt wird.. Es ist aber hierbei schwierig
zu vermeiden, daß die Kapillare vorzeitig geschlossen wird. Außerdem ist es schwer
möglich, ein Lot zu finden, das den besonderen Betriebsverhältnissen eines Brennstoffstabes
genügt.The fuel rods in a nuclear reactor must be complete with a
sealed capsule which encloses the fuel. The capsule often has
the shape of a pipe, which is usually welded to the pipe at both ends by one
Plug is closed. This is usually with such an exact fit from the pipe
enclosed so that an almost gas-tight connection can be obtained without welding
will. However, this has the consequence that the welding heat in the pipe
Gas is heated and a strong internal pressure is generated in the pipe, which makes the welding work
can make it considerably more difficult. To avoid such pressure,
it is known per se in fuel elements to have an outflow opening, d.
H. Provide a pressure equalization channel in the plug to prevent gases from escaping
allows when the plug or plugs are welded to the pipe. However, it is
It does not matter where the duct is placed, because it is not intended to affect the construction
weaken still require an additional operation when it is closed
target. According to a known proposal, the plug has a central bore and
a pressure equalization tube that is melted off after the welding process has ended
will. But this requires an additional work step. To avoid this,
one has attached a capillary serving for pressure equalization in the plug, the
was sealed during the welding process with the help of a solder that was -der
The welding point between the pipe and the plug is heated .. But this is difficult
to avoid that the capillary is closed prematurely. Besides, it's hard
possible to find a solder that suits the particular operating conditions of a fuel rod
enough.
Aufgabe der Erfindung ist, ein Herstellungsverfahren für Brennstäbe
zu schaffen, bei dem ohne Schwächung der Konstruktion oder Komplizierung des Schließvorganges
erreicht wird, daß die in der Kapsel eingeschlossenen Gase nicht störend auf das
Verschweißen des Pfropfens einwirken, und bei dem außerdem die in der Hülle befindliche
Luft in einer einfachen Weise durch inerte Gase, bespielsweise durch Helium, ersetzt
werden kann. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der den
Druckausgleichkanal bildende Pfropfen an seinem Umfang mit einem Ausschnitt versehen
und der Druckausgleichkanal beim Anschweißen des Pfropfens erst am Ende des Schweißvorganges
zugeschweißt wird. Da der Ausschnitt am Umfang liegt und eine sehr kleine Erstreckung
hat, wird er beim Festschweißen des Pfropfens automatisch wieder gefüllt.The object of the invention is to provide a manufacturing method for fuel rods
to create without weakening the construction or complicating the closing process
it is achieved that the gases enclosed in the capsule do not interfere with the
Welding of the plug act, and also the one located in the envelope
Air is easily replaced by inert gases such as helium
can be. This object is achieved according to the invention in that the the
Plugs forming the pressure equalization channel are provided with a cutout on its circumference
and the pressure equalization channel when the plug is welded on only at the end of the welding process
is welded shut. Because the cutout is on the circumference and has a very small extension
it is automatically refilled when the plug is welded on.
Wenn man die Kapsel mit einem inerten Gas zu füllen wünscht, werden
die Brennstoffstäbe in einen Raum gestellt, der evakuiert wird. Dabei strömt auch
die innerhalb der Kapsel befindliche Luft durch den Ausströmkanal im Pfropfen hinaus.
Wenn im wesentlichen die ganze Luft aus dem genannten Raum herausgepumpt ist, wird
beispielsweise Helium unter atmosphärischem Druck zugeführt, wobei dieses Gas auch
den inneren Hohlraum der Kapselung ausfüllt. Das Anschweißen des Pfropfens wird
in dem mit Helium gefüllten Raum ausgeführt, was zur Folge hat, daß die Schweißfuge
eine sehr gute Qualität bekommt. Gleichzeitig regelt der kleine Ausströmkanal den
Druck innerhalb der Kapsel, so daß dort kein überdruck entsteht, der das Schweißmaterial
wegbläst.If one wishes to fill the capsule with an inert gas, then
put the fuel rods in a room that is being evacuated. It also flows
the air inside the capsule out through the outflow channel in the plug.
When essentially all of the air has been pumped out of said space, will
for example helium supplied under atmospheric pressure, this gas also
fills the inner cavity of the enclosure. The welding of the plug is
executed in the space filled with helium, which has the consequence that the weld joint
gets a very good quality. At the same time, the small outflow channel regulates the
Pressure inside the capsule so that there is no overpressure in the welding material
blows away.
Ein nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellter Brennstoffstab
ist im folgenden an Hand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt F i g. 1 einen
Axialschnitt durch das eine Ende eines erfindungsgemäßen Brennstoffstabes und F
i g. 2 einen Schnitt nach Linie B-B in F i g. 1.
In den Figuren
bezeichnet 1 ein die Kapsel bildendes Rohr mit Pfropfen 2. Der Brennstoff selbst
besteht aus mehreren Urandioxydblöcken, die mit 3 bezeichnet sind. Der Endpfropfen
2 hat einen kurzen Hals 4, der mit Preßsitz in das Rohr 1 eingesetzt
ist, und einen Kopf 5, dessen Durchmesser ungefähr gleich dem Außendurchmesser des
Rohres 1 ist. Der Pfropfen 2 hat weiter einen Auschnitt 6 in Segmentform, der sich
ungefähr gleich weit in axialer Richtung in den Kopf hineinerstreckt wie in radialer
Richtung in den Hals 4. Dieser Ausschnitt bildet einen Druckausgleichkanal7 zwischen
dem Kapselrohr 1 und dem Pfropfen 2, durch den die in der Kapsel eingeschlossenen
Gase austreten können. Der gezeigte Ausschnitt ist sehr klein, damit der Preßsitz
zwischen dem Rohr 1 und dem Pfropfen 2 nicht beeinf7ußt und die fertige Schweißnaht
möglichst gleichmäßig längs des ganzen Umfanges des Rohres wird. Im Druckausgleichkanal7
ist der größte Abstand zwischen dem Rohr 1. und dem Pfropfen 2 von der Größenordnung
0,1 mm. Der Abstand soll höchstens 0,5 mm, vorzugsweise 0,2 mm, betragen.A fuel rod produced by the method according to the invention is described below with reference to the drawing; in this FIG. 1 shows an axial section through one end of a fuel rod according to the invention and FIG. 2 shows a section along line BB in FIG. 1. In the figures, 1 denotes a tube with plug 2, which forms the capsule. The fuel itself consists of several uranium dioxide blocks, which are denoted by 3. The end plug 2 has a short neck 4 which is inserted into the tube 1 with a press fit, and a head 5, the diameter of which is approximately equal to the outer diameter of the tube 1. The plug 2 also has a section 6 in the form of a segment, which extends approximately the same distance in the axial direction into the head as in the radial direction into the neck 4. This section forms a pressure equalization channel 7 between the capsule tube 1 and the plug 2, through which the in gases trapped in the capsule can escape. The section shown is very small so that the interference fit between the pipe 1 and the plug 2 is not affected and the finished weld is as uniform as possible along the entire circumference of the pipe. In the pressure equalization channel 7, the greatest distance between the pipe 1 and the plug 2 is of the order of 0.1 mm. The distance should be at most 0.5 mm, preferably 0.2 mm.