DE1096512B - Umhuellung oder Patrone fuer Kernbrennstoff - Google Patents
Umhuellung oder Patrone fuer KernbrennstoffInfo
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Description
DEUTSCHES
Die Erfindung betrifft eine Umhüllung oder Patrone für Kernbrennstoff, die aus einer zumindest
einseitig durch einen Stopfen abgeschlossenen Hülse besteht.
Bei Kernreaktoren, deren Brennstoff oder Brenn-Stoffelemente vertikal angeordnet sind, stellt das unmittelbare
Aufeinandersetzen der Briennstoffumhüllungen oder -patronen eine bequeme und zweckmäßige
Anordnung dar, denn sie verringert ganz wesentlich die Anzahl der Aufbauteile des Reaktors und vereinfacht
die Konstruktion.
Wenn der Brennstoff ein metallischer Brennstoff ist (natürliches oder an spaltbaren Elementen angereichertes
Uran, gegebenenfalls in Form einer Legierung1), erträgt er im allgemeinen ohne Schwierigkeit bei den
in Frage kommenden Temperaturen (im Brennstoff ist die Temperatur etwa 550 bis 600° C) die durch
das Gewicht der darüber sitzenden Elemente bedingten Beanspruchungen.
Die gegebenenfalls mit Rippen oder Lamellen versehenen
patronenartigen Brennstoff Umhüllungen sind
dann praktisch nicht beansprucht, sie müssen lediglich den vollkommen dichten Abschluß des Brennstoffs
und die Wärmeübertragung nach außen übernehmen. Diese vertikale Anordnung von Brennstoffumhüllungen
oder -patronen gestattet es, ohne Gefährdung ihre Temperatur bis auf Werte von 450 bis 500° C zu
bringen, d. h. wesentlich höher als diejenige Temperatur, die bei horizontaler Anordnung der Brennstoffpatronen
zulässig wäre. Da Metall der Umhüllung oder Patrone befindet sich dabei in plastischem Zustand
und paßt sich den Verformungen des Brennstoffs an.
Diese wesentlichen Vorteile werden jedoch durch die starke Beanspruchung der Endteile der Umhüllung
bzw. der Patrone, d. h. der die Hülsen abschließenden Stopfen, eingeschränkt.
Die Abschußstopfen der Umhüllung oder Patrone können im allgemeinen den unmittelbaren Beanspruchungen
durch das Gewicht der aufeinandergesetzten Brennstoffelemente nur unvollkommen widerstehen,
da diese Stopfen mit Rücksicht auf das Verschweißen zwischen dem Stopfen und der Umhüllung oder der
Patronenhülse aus dem gleichen oder ähnlichen Metall hergestellt werden wie die Hülse und ihre mechanisehen
Eigenschaften bei höheren Temperaturen sich wesentlich verschlechtern.
Man muß daher bei der Verwendung derartiger Umhüllungen oder Patronen Maßnahmen, treffen, um
mechanische Beanspruchungen in" der kritischen Zone des Stopfens, nämlich in der Höhe der Schweißnaht,
weitgehend zu vermeiden und so jeder Gefahr einer Beschädigung der Abdichtung an dieser Stelle vorzubeugen.
Umhüllung oder Patrone
für Kernbrennstoff
für Kernbrennstoff
Anmelder:
Commissariat a l'Energie Atomique, Paris
Commissariat a l'Energie Atomique, Paris
Vertreter: Dipl.-Ing. R. Beetz, Patentanwalt,
München 22, Steinsdorfstr. 10
München 22, Steinsdorfstr. 10
Beanspruchte Priorität:
Frankreich, vom 18. November 1958
Frankreich, vom 18. November 1958
Lucien Alfille, Orsay, Seine-et-Oise,
und Jean Ropers, Vanves, Seine (Frankreich),
sind als Erfinder genannt worden
Wenn man die Bedingungen sorgfältig überprüft, die zur Beanspruchung der Stopfen führen, so stellt
man fest, daß diese Stopfen verhältnismäßig hohe Temperaturen erreichen, und zwar um so höhere,
je höher die Betriebstemperatur der Umhüllung Hegt. Diese stärkere Erwärmung ist einerseits auf das Ansteigen
des Neutronenflusses an den Enden des meist stabförmigen Brennstoffs und andererseits auf die
geringen Abmessungen dieser Stopfen zurückzuführen.
Um in dem Bereich des Stopfens die zusammenwirkenden Effekte der Temperatursteigerung und der
mechanischen Beanspruchungen zu begrenzen, sind bereits mehrere Lösungen vorgeschlagen worden. Sie
bestehen im wesentlichen darin, den Wärmefluß, der über und durch den Stopfen geht, durch Zwischenlegen
thermisch isolierender Teile zu begrenzen, beispielsweise durch keramisches Material, das zwischen
den Brennstoff und den Stopfen eingelegt wird; weiterhin hat man die wärmeabgebende Oberfläche
der Stopfen durch Anbringen von Kühlplatten oder -lamellen vergrößert, um die Abkühlung zu verbessern.
Diese Lösungsvorschläge haben jedoch den Nachteil, daß dieAbmessungen der Stopfen selbst dabei stark
verkleinert werden müssen; um das mechanische Verhalten
der Brennstoffelemente zu verbessern., ist man genötigt, die Länge der Brennstoffhüllen oder -patronen
zu verringern, was wiederum zu einer unerwünschten Vermehrung der Hülsen und der Stopfen
führt. Es ist dann unbedingt notwendig, die Abmessungen dieser Stopfen klein zu halten, um die
Neutronenabsorption zu verkleinern.
009 697/427
Andererseits bedingen thermodynamisch« Überlegtingen
hinsichtlich der Weiterleitung und Abfuhr der Energie aus den der Strahlung ausgesetzten Patronen,
daß man mit Maximaltemperaturen der Hüllen arbeitet, die möglicht hoch liegen; diejenigen Maßnahmen,
die eine Begrenzung des die Stopfen der senkrecht aufeinandergesetzten Hüllen oder Patronen
durchfließenden Wärmeflusses bezwecken, erwiesen sich als ungenügend in ihrer Auswirkung auf das Verhalten
dieser Stopfen bei den verlangten hohen Tem- ίο
peraturen.
Die vorliegende Erfindung vermeidet die soeben erwähnten Nachteile durch die Verwendung von
Brennstoff hüllen oder -patronen, deren Enden derart
ausgebildet sind, daß die Hüllen oder Patronen nach ihrer Ladung mit Kernbrennstoff erforderlichenfalls
senkrecht übereinandergestellt werden können, ohne daß Nachteile auftreten; vor allem wird ein
günstiges mechanisches oder Festigkeitsverhalten der die Enden der Umhüllungen oder Patronen abdichtenden
Stopfen unter den mechanischen und thermischen Betriebsbeanspruchungen der Hüllen oder Patronen
gesichert.
Die Brennstoffhülle oder -patrone gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß
der Stopfen mit wenigstens einer in unmittelbarem engem Kontakt mit ihm stehenden bandagen- oder
zwingenartigen Armierung versehen ist, die aus einem gegen Kriechen wesentlich, widerstandsfähigeren Material
besteht als der Stopfen selbst. Unter dem Ausdruck »zwingenartige Armierung« ist ein Bauteil zu
verstehen, der wenigstens einen ringförmigen, den Stopfenkörper radial ein- und umspannenden Teil
aufweist, der auch als Bandage bezeichnet werden kann.
Bei der Hülle oder der Patrone gemä3 der Erfindung
kann der Stopfen aus einem von dem die eigentliche Patronenhülse bildenden Hüllenmaterial abweichenden Material bestehen; vorzugsweise soll der
Stopfen jedoch aus der gleichen Legierung wie die Hülse bestehen, während die zwingenartige Armierung
aus einem eine wesentliche Kriechfestigkeit aufweisenden Metall oder. gegebenenfalls aus einem
hochtemperaturfesten Stoff besteht. Die zwingen- oder bandagenartige Armierung hat die Aufgabe, das
Fließen des Stopfenmetalls unter dem Einfluß der Temperaturen und der mechanischen Beanspruchungen
zu verhindern, denen die Stopfen während des Betriebes des Reaktors ausgesetzt sind.
Bei einer ersten Ausführungsform der Erfindung umgibt die als Bandage eng ausgeführte Armierung
an den Seiten anliegend den größten Teil des, Stopfenkörpers,
von dem nur ein kleiner Anteil außerhalb der Bandage liegt und mit den inneren Wänden der Hülse
dicht und fest verbunden ist; der äußere stirnseitige Bodenteil des Stopfens liegt außerhalb der Bandage.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist der stirnseitige Teil oder Boden des Stopfens ebenfalls in eine
hohle bzw. konkave Ausnehmung der Armierung eingeschlossen, deren ringförmige Wände die Enden der
Hülse umfassen.
Bei anderen Ausführungsformen enthält die Armierung vorspringende Teile oder Zonen, die in ringförmige Hohlräume oder Nuten eingreifen, welche zu
diesem Zweck im Stopfenkörper vorgesehen sind; die
Armierung kann dann ringförmige Bandagenteile aufweisen, die gleichzeitig oder zusätzlich die Enden der
Hülsenaußenwand umfassen oder umspannen.
Die Armierung gemäß der vorliegenden Erfindung kann auch an der inneren Stirnfläche des Stopfens
befestigt werden, ehe dieser in die Hülse eingeführt wird.
Die Erfindung läßt sich auch in der Weise anwenden, daß man an Stelle einer einzigen Bandagenarmierung
mehrere Bandagen- oder Armierungselemente benutzt. So kann beispielsweise der Stopfen
eine Ringbandage erhalten, die ihn in radialer Richtung vorspannt, und außerdem eine zweite Armierung,
deren axial vorspringende Teile in Ausnehmungen eingreifen, die zu diesem Zweck im Stopfenkörper
vorgesehen sind.
Andererseits können auch zwei Bandagenarmierungen in zwei unterschiedlichen Ringausnehmungen des
Stopfens festgelegt werden.
Bei einer abweichenden Ausführungsform der Erfindung wird der Stopfen mit einer Bandage, die in
ringförmige Hohlräume des Stopfens eingreift, und zusätzlich mit einem nicht ringförmigen Verstärkungsalement
versehen, das in einer nicht ringförmigen Ausnehmung bzw. einer Höhlung des Stopfens
festgelegt ist; das Verstärkungselement besteht vorzugsweise aus dem gleichen Werkstoff wie die Bandagenarmierung,
Die Armierungselemente wirken in der Weise, daß sie das Stopfenmaterial, welches im Betriebe erweicht
und dabei in gewissem Maße plastische Eigenschaften annimmt, unter äußeren, in Richtung dreier Achsen
ausgeübten Druck setzen; es bilden sich so örtlich begrenzte komplexe Spannungsfelder aus, die dem
Fließen des Stopfenmaterials auf Grund der Gewichtsbelastungen entgegenwirken bzw. die innere
Reibung in dem Stopfenmaterial und an den mit der Bandagenarmierung in Berührung stehenden Flächen
erhöhen. ■ -
Die soeben geschilderten Ausführungen der Enden von Brennstoffhüllen oder -patronen können zusammen
mit einem oder mehreren thermisch isolierenden Elementen verwendet werden, die man zwischen den
Stopfen und den Brennstoff einlegt. In gewissen Fällen kann das Armierungselement, das einen Teil
der mechanisch belasteten Konstruktion bildet, auch gleichzeitig das thermisch isolierende Element sein,
wenn es an geeigneter Stelle angeordnet wird.
Die Armierungselemente können beispielsweise die folgenden Formen erhalten:
a) Mehr oder weniger hohe zylindrische Ringe oder Bandagen, die koaxial zum Brennstoffelement angeordnet
sind; einige sind um eine kompakte metallische Masse gelegt, die einen Teil des Stopfens bildet; andere sind um die Hülse herumgelegt,
und zwar um die Außenfläche der Hülse in derjenigen Höhe, in der im Inneren die Treruifiäche
zwischen dem Brennstoff und dem Stopfenmetall liegt;
b) eine sich dem Körper des Stopfens anschmiegende zwingenartige Haube, die an der Außenseite des
Stopfens sitzt und eine zylindrische Ringnut aufweist, in der die Schweißnaht zwischen den
Stopfen und der Hülse liegt, wobei der außerhalb der Schweißnaht- liegende Haubenteil das
Ende der. Hülse bandagenartig fest umspannt;
c) eine einstückige Armatur, die eine flache Scheibe zwischen dem Brennstoff und dem Stopfen aufweist
und mit einem zylindrischen Ring bandagenartig in den Stopfenkörper eingesetzt ist;
d) ein außen am Stopfenkörper angeordneter Druckkolben, der in den Stopf en eingesetzt ist.
Die Form der Armierungselemente kann schließlich eine Kombination der in a), b), c) und d) beschriebenen
Formen darstellen.
Jedes Ende der Brennstoffhülle oder Patrone kann auch ein oder mehrere Armierungselemente aufweisen,
deren Formen den Formen a), b), c) und d) oder ihrer Kombination entsprechen.
Die Armierungselemente bestehen aus einem Material, das eine gute Kriechfestigkeit aufweist, beispielsweise
aus nichtrostendem Stahl, Beryllium, gefrittetem Aluminium oder keramischem Material.
Die Brennstoffhüllen bzw. -hülsen und die Stopfen
gen ist, der sich auf die Enden der anderen Brennstoffelemente abstützt. Dieses Bandagenelement besteht
aus Beryllium oder nichtrostendem Stahl.
Die in der Fig. 2 dargestellte Variante läßt höhere Stopfentemperaturen zu; sie weist einen zusätzlichen
Bandagenring 4 & auf, der auf der Höhe der Berührungsfläche zwischen dem Brennstoff 1 und dem
Stopfen 3 außen auf die Hülse 2 aufgezogen ist. Die Bandage 4a ist ähnlich oder gleich der Bandage 4 der
denartig ausgebildet, so daß sie sich bei wechselnden
Temperaturbeanspruchungen in das Metall des aufgeweiteten Teiles der Hülse 2 eingräbt oder eindrückt.
Die Fig. 3 zeigt eine abweichende Anordnung und Ausbildung des Stopfens 17 und des Armierungselementes 18. Der Stopfen 17 besteht aus einer
Magnesiumlegierung und hat die Form eines hohlen Deckels, dessen Bodenteil 7 nur wenige Millimeter
bestehen im allgemeinen aus Magnesium oder Magne- io Fig. 1.
siumlegierungen bzw. aus Aluminium oder Alumi- Der feste Sitz des Bandagenringes 4 b wird vor dem
siumlegierungen bzw. aus Aluminium oder Alumi- Der feste Sitz des Bandagenringes 4 b wird vor dem
niumlegierungen. Angesichts des heutigen technischen Anschweißen des Stopfens dadurch gesichert, daß der
Entwicklungsstandes der Schweißung der Leicht- äußere Umfangsteil des Stopfens 3 und das Ende der
metalle und ihrer Legierungen soll das Metall des Hülse2 leicht konisch aufgeweitet werden. Die Außen-S
topf ens vorzugsweise mit dem Metall der Hülle oder 15 kante 6 des Bandagenringes 4 b, die nach der End-Hülse
gleichartig oder ihm zumindest ähnlich sein. seite der Hülse 2 hin liegt, ist abgeschrägt bzw. schnei-
Durch die Verwendung von Armierungselementen ist es im Falle der Herstellung der Stopfen aus
Magnesium oder Magnesiumlegierungen möglich, Endausbildungen der Patronen zu schaffen, die ohne
wesentliche Gefährdung Belastungen von mehr als 100 kg bei Temperaturen über 500° C während eines
Zeitraumes in der Größenordnung von 10 000 Stunden ohne erhebliche Deformationen ertragen.
In der Zeichnung sind eine Reihe von Ausführungs- 25 stark ist. Die Schweißnaht 5 zwischen den Stopfen 17
beispielen von Brennstoff hüllen oder -patronen nach und der Hülse 2, die aus der gleichen Legierung beder
Erfindung dargestellt. Diese Beispiele beziehen steht wie der Stopfen 17, ist wiederum eine Parallelsich
auf die erfindungsgemäße Endausbildung von kantenschweiß naht.
Patronen zur Aufnahme von Kernbrennstoff, die Das Armierungselement 18 besteht aus Beryllium
vertikal übereinandergesetzt und meist aufeinander 30 oder nichtrostendem Stahl und bildet einen einzigen
abgestützt sind. Die in der Zeichnung veranschau- zwingenartigen Körper, der einen Stützkolben 8 und
lichten Ausführungsbeispiele sind als Muster für die eine Umfangsbandage 9 für das Ende der Hülse 2
Anwendung der Erfindung anzusehen, wobei es klar aufweist. Das gegebenenfalls plastisch werdende Mesein
dürfte, daß unterschiedliche Abänderungen im tall des Stopfens 17 kann sich bei Druckbeanspruchung
Rahmen der Erfindung vorgesehen werden können. 35 lediglich in Längsrichtung verschieben, entweder in
Es zeigen Richtung auf die Schweißnaht 5 oder an der Brenn-
Fig. 1, 3 und S Endausbildungen von Brennstoff- Stoffseite längs der Hülse 2. In der zylindrischen
elementen, bei denen lediglich an der Außenseite des Ringnut 10 wird zwischen dem Boden der Nut im
Stopfens Armierungs- bzw. Bandagenelemente in Armierungskörper 18 und der Schweißnaht 5 ein Luft-Form
von zylindrischen Ringen oder Hauben vor- 40 raum von einigen Millimetern frei gelassen; das zugesehen
sind, nächst gegebenenfalls vorhandene Spiel zwischen den
Fig. 2 und 4 Varianten der Endausbildungen gemäß Fig. 1 und 3,
Fig. 6 und 8 Endausbildungen, bei denen wenigstens ein Armierungselement oder -teil zwischen dem
Brennstoff und dem Stopfen liegt,
Fig. 7 eine Variante der Endausbildung gemäß Fig. 6,
Fig. 9 und 10 zwei Varianten der Ausführung gemäß Fig. 8.
Die Darstellungen sind sämtlich vertikale Axialschnitte; in den Figuren sind lediglich die zum Verständnis der Erfindung notwendigen Teile dargestellt.
In sämtlichen Figuren ist der Brennstoff mit 1 und
die Brennstoffhülse mit 2 bezeichnet; die Stopfen so- 55 aus der Metallreserve 11 in Richtung auf die Schweißwie
die Elemente der Armierung haben von Fall zu naht 5 wird durch den hochstehenden Kragen 12 an
Fall abweichende Bezugszeichen, lediglich die Schweiß- der inneren Stirnfläche des Armierungselementes 19
Verbindung ist stets mit 5 bezeichnet. stark behindert.
Die Fig. 1 zeigt einen Stopfen 3 aus einer Magne- Wie bei der Ausführung gemäß Fig. 3 ist ein freier
siumlegierung mit 0,6% Zirkon; die Hülse2 ist eine 60 Raum von einigen Millimetern Tiefe zwischen der
mit (nicht dargestellten) axialen Kühlrippen oder Schweißnaht 5 und der Bodenfläche der Ringnut des
Radiallamellen versehene Hülse aus der gleichen Armierungselementes 19 vorgesehen.
Legierung wie der Stopfen. Die Schweißnaht 5 zwi- Die Ausführung gemäß Fig. 5 zeigt einen Stopfen
sehen dem Stopfen 3 und der Hülse 2 ist eine vor- 21 in Form einer Scheibe von 4 bis 5 mm Stärke, der
gezogene Parallelkantenschweißnaht; der Brennstoff 65 mittels der seitlichen Überlappungsschweißnaht 5 an
ist ein Stab 1 aus natürlichem Uran mit einem Durch- der Hülse 2 festgeschweißt ist. Der Stopfen 21 und die
messer von 35 mm. Hülse 2 bestehen aus einer Magnesiumlegierung. Der
Die als einfaches Bandagenelement ausgeführte Brennstoff 1 ist ein Stab aus natürlichem Uran mit
Armierung ist ein zylindrischer Ring 4, der warm einem Durchmesser von 35 mm. Das Armierungsoder kalt auf denjenigen Teil des Stopfens 3 aufgezo- 70 element 22 hat eine Hut- oder Haubenform, es be
Mantelflächen der Armierung 18 und dem Stopfen 17 sowie der Hülse 2 wird bei den ersten Deformationen
der Leichtmetallteile vollkommen ausgefüllt.
Die Variante gemäß Fig. 4 zeigt ein Armierungselement 19, das derart ausgebildet ist, daß der Stopfen
3 aus Magnesiumlegierung in seinem zentralen Teil eine Metallreserve 11 enthält, die ein günstiges
Verhalten des Stopfens bei höheren Temperaturen sicherstellt. Wenn das Armierungselement 19 aus
Neutronen absorbierendem Material besteht, kann die Stärke der Metallreserve 11 in Achsenrichtung der
Brennstoffpatrone erhöht und die Stärke der Armierung verringert werden. Das Abfließen des Metalls
deckt infolge seiner zwingenartigen Ausbildung gleichzeitig die äußere Stirnfläche des Stopfens 21 und die
Endzone der äußeren Mantelfläche der Hülse 2.
Das Armierungselement 24 der Patronenendausbildung
gemäß Fig. 6 besteht aus einer Magnesium-Thorium-Legierung, die eine hohe Widerstandsfähigkeit
gegenüber Kriechen aufweist; der Stopfen 23 ist aus einer Magnesium-Zink-Zirkon-Legierung hergestellt;
die Hülse 2 hat eine Wandstärke von 1,5 mm, und die Schweißnaht 5 ist eine Parallelkantenschweiß- ia
naht.
Das Armierungselement 24 besteht aus einem zylindrischen
Ringteil 13, der in den Stopfen 23 hineingreift, und aus einem scheibenförmigen Teil 14, der
mit dem Brennstoff 1 in flächenhafter Berührung steht; der auf diese Weise innerlich verstärkte Stopfen 23
zeigt eine ausreichende Festigkeit bis zu Temperaturen von ungefähr 400° C.
Bei Patronen für höhere Temperaturen kann, das Armierungselement 24 aus Stahl oder aus einem anderen
hochtemperaturfesten Material hergestellt werden, dessen Verhalten gegenüber Korrosion durch das
vorzugsweise gasförmige Kühlmittel schlecht sein kann.
Dieses Armierungselement 24 kann auch aus keramischem
Material bestehen, das dann gleichzeitig als thermische Isolation und als Versteifung bzw. Verstärkung
des Stopfens wirkt, wenn dessen Metall erweicht.
Die abweichende Ausführung gemäß Fig. 7 zeigt ein Bandagenelement 26 in Form eines zylindrischen
Ringes, der in der Masse des Stopfens 25 eingebettet ist. Die Wandstärke dieses Bandagen- oder Versteifungselementes
26 beträgt 1 bis 2 mm; dieses Element besteht aus keramischem Material, aus Aluminiumoxyd
oder aus. Stahl.
Die Fig. 8 zeigt eine weitere Ausbildungsform des erfindungsgemäßen Endabschlusses einer Brennstoffpatrone,
bei der Stopfen und Bandage oder Versteifung in anderer Weise als bisher zusammenwirken.
Der Stopfen 27 aus massivem: Material ist mittels der außenliegenden V-förmigen Mantelschweißnaht 5 mit
der Hülse 2 verbunden. Sowohl der Stopfen 27 als auch die Hülse 2 bestehen aus einer Magnesiumlegierung.
Die Wanddicke der Hülse ist 1,5 mm. Diese Ausführung weist zwei voneinander getrennte Armierungselemente 4 α und 28 auf. Das Element 4» ist eine
zylindrische Ringbandage aus nichtrostendem Stahl, deren Wandstärke 0,5 bis 1 mm beträgt und die das
seitliche Abfließen des plastisch werdenden Materials s.o.·
des Stopfens 27 verhindert; das Element 28 besteht aus dem gleichen Material wie das Element 24, das in
der Fig. 6 dargestellt ist, und ist durch die Hülse und den Stopfen gegen eine Korrosion durch das Kühlmittel des entsprechenden Kernreaktors geschützt.
Es kann auch aus dem gleichen Material wie das Element 26 in. Fig. 7 bestehen.
Die Fig. 9 und 10 zeigen weitere. Varianten der Endausbildung von Brennstoff patronen.; die Stopfen
29 und 31 sowie die Hülse 2 bestehen aus einer 6a Magnesiumlegierung mit 0,6% Zirkon. Die Armierungselemente 28 und 24 sind aus Beryllium oder
Zirkon. Das Verstärkungskolbenstück 30 besteht aus Beryllium; es hat einen, an seiner freien Stirnfläche
ballig ausgeführten massiven oder Kolbenteil 15 und 6gv
einen flanschartigen Bund 16 an der Außenseite des
Kolbenteiles. Vor der Verwendung dieser Brennstoffpatronen befindet sich, zwischen dem flanschartigen
Bund 16 und dem Stopfen 29 bzw. 31 ein freier Luftraum
oder Abstand von etwa 0,5 mm; wenn im Be- to.
triebe das Stopfenmateriäl zu fließen beginnt, wird das Fließen des Materials unter Verringerung dieses
Abstandes »gebremst«, und zwar um so stärker, je größer seine Fließ verformung wird.
Claims (15)
1. Umhüllung oder Patrone für Kernbrennstoff, die aus einer zumindest einseitig durch einen
Stopfen abgeschlossenen Hülse besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Stopfen mit wenigstens
einer in unmittelbarem engem Kontakt mit ihm stehenden bandagen- oder zwingenartigen Armierung
versehen ist, die aus einem gegen Kriechen wesentlich widerstandsfähigeren Material besteht
als der Stopfen selbst.
2. Umhüllung oder Patrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß1 die Armierung den Körper
des Stopfens als Bandage nur an den Seiten, aber nicht an den Stirnflächen umschließt und ein
Teil des peripheren Umfangs> das Stopfens sich außerhalb der Armierung und in unmittelbarer Berührung
mit den Innenwänden der Hülse befindet, an denen er festgelegt ist (Fig. 2).
3. Umhüllung oder Patrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Armierung gleichzeitig
den Stirnflächenteil des Stopfens und die Enden, der äußeren Wandflächen der Hülse abdeckt.
4. Umhüllung oder Patrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Armierung vorspringende
Teile aufweist, die in ringförmigen Vertiefungen festgelegt sind, mit denen der Stopfen
versehen ist.
5. Umhüllung oder Patrone nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Armierung einen
ringförmigen Teil aufweist,, der nach Art einer Bandage mit Preßdruck das Ende der Hülse umgibt.
6. Umhüllung oder1 Patrone nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Armierung einen flachen Teil aufweist, der die im Innern der Hülse
liegende stirnseitige Fläche des Stopfens bedeckt.
7. Umhüllung oder Patrone nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der
Stopfen mit zwei voneinander unabhängigen zwingenartigen Armierungen oder Bandagen unterschiedlicher
Form versehen ist.
8. Umhüllung oder Patrone nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stopfen mit einer
zweiten Armierung versehen ist, die ringförmig vorspringende, in entsprechenden Ausnehmungen
des Stopfenkörpers festgelegte Teile aufweist.
9: Umhüllung oder Patrone nach einem der Ansprüche
1 bis: 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Stopfen zusätzlich mit einem nicht ringförmigen
Verstärkungselement versehen ist, das in einem hohlen Teil des Stopfenkörpers sitzt.
10. Umhüllung oder Patrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Armierung aus
nichtrostendem Stahl besteht..
11. Umhüllung oder Patrone nach Anspruch lr
dadurch gekennzeichnet, daß die Armierung aus Beryllium besteht.
12. Umhüllung oder Patrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Armierung ein
keramischer Bauteil ist.
13. Umhüllung oder Patrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Armierung aus
gefrittetem AluminiumO'xyd besteht.
b bl'Z
9 10
14. Umhüllung oder Patrone nach Anspruch 1, 16. Umhüllung oder Patrone nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Armierung aus dadurch gekennzeichnet, daß der Stopfen
Aluminium besteht und durch Fritten von Alu- aus dem gleichen Metall besteht wie die
miniumpulver hergestellt ist. Hülse.
15. Umhüllung oder Patrone nach Anspruch 1, 5 17. Umhüllung oder Patrone nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Armierung aus dadurch gekennzeichnet, daß der Stopfen aus einer
einer Magnesium-Thorium-Legierung besteht. Magnesiüm-Zink-Zirkon-Legierung besteht.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
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