DE1814626B2

DE1814626B2 - Verfahren zur herstellung von brennstaeben fuer kernreaktoren

Info

Publication number: DE1814626B2
Application number: DE19681814626
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Ruckdeschel, Walter, Dr.-Ing., 8000 München
Priority date: 1968-12-13
Filing date: 1968-12-13
Publication date: 1973-05-30
Also published as: DE1814626A1

Description

Plasmaiichtbogen mit einem Hilfslichtbogen gezündet wird. Es entfallen somit auch die kostenaufwendige!! komplizierten Vorkehrungen, die beim bekannten

45 Verfahren zu deren Beseitigung gesoffen werden müssen. Die Ausfallzeiten durch Auswechseln oder Nachscnleifen der Wolfram-Elektrode, sowie der Ausschuß durch Zündaussetzer wird wesentlich ge-

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel- ringer. Die beim bekannten Verfahren bestehende lung von Brennstäben für Kernreaktoren, bei dem 5° Gefahr der Verunreinigung der Schweißnaht mit der Kernbrennstoff in ein mit einer Endkappe ein- Wolfram von der Permanentelektrode, die bei Bau- »eitig verschweißtes Hüllrohr eingeführt wird und teilen im Reaktorkern besonders unerwünscht ist, das Hüllrohr anschließend mittels einer weiteren war überraschenderweise beim erfindungsgemäßen Endkappe gasdicht verschlossen wird. Verfahren ebenfalls stark verringert. Die im Plasma-An Brennstäbe für Kernreaktoren, bei welchen in 55 strahl crziclbaren hohen Energickonzentrationen neuester Zeit eine Tendenz zu sehr geringen Wand- bringen bei den für Brennstäbe verwendeten Werkdicken beobachtet werden kann, werden aus Sicher- stoffen wie Zirkonium-Legierungen und hochlcgierte heitsgründen, was die Form und Qualität ihrer Stähle besondere Vorteile. Die Durchschweißung der Schweißnähte anbelangt, hohe Anforderungen ge- Nähte ist besser reproduzierbar, außerdem sind stellt. Die Schweißnähte sollen poren- und wurzel- ^6o schmälere Schweißnähte mit geringerer Gefahr des fehlerfrei sowie möglichst schmal sein. Einsinkens der Schweißnaht erzielbar. Die Schweiß-Bei einem bekannten Verfahren werden die die geschwindigkeit ist höher und die Wärmeeinbringung Endkappen mit Hüllrohr verbindenden Schweißnähte in den Grundwerkstoff ist geringer als beim bekannin einer Schutzgasatmosphäre nach einem Licht- ten Verfahren. Letzteres bewirkt beispielsweise bei bogenschweißverfahrcn mit nicht abschmelzender ⁶5 Zirkonium-Legierungen eine Verbesserung derEigcn-Elektrode, dem sogenannten Wolfram-Schutzgas- schäften der Wärmeeinfiußzone neben der Schwciß-(WIG)-Verfahrcn, hergestellt (Atompraxis 14 (1968) naht, verglichen mit dem bekannten Verfahren. Es Hl. S. 28 bis 30V Bei diesem Verfahren brennt sei noch besonders darauf hingewiesen, daß die Ver-

ringerung des Ausschusses durch Schweißfehler bei Brennstäben eine besondere wirtschaftliche Bedeutung hat. Da ein Nachschweißen oft nicht möglich ist, müssen die kostspieligen Bauteile, wie Hüllrohre und Endkappen aus Zirkonium-Legierungen, bei Schweißfehlem verschrottet werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist im Gegensatz zum bekannten Verfahren auch für die Herstellung von nuklearen Brennsuiben. für deren Aufbau besonders dünnwandige Hüllrohre, beispielsweise solche von 0,3 mm Wand- ίο dicke, herangezogen werden, geeignet. In diesem Fall jiL'währleistet ein Plasmaschweißverfahren mit einer liierigcn Leistung von beispielsweise 1 kW, das sogenannte Mikro-Plasmaschweißverfahren, sehr schmale Schweißnähte hoher Qualität.

Ci-jmäß einer vorteilhaften Ausbildung des Erfin-

(jiüiL'süedankens wird das Hüllrohr aus einem bei-Nweise air. *iner Zirkonium-Legierung bestehen-

t^:.;i Blech angefertigt, dessen aufgebogene Ränder mittels einer nach dem Plasma- bzw. Mikroplasmaverfahren hergestellten Längsschweißnaht miteinander verbunden werden, bevor die ebenfalls aus einer Zirkonium-Legierung bestehenden Endkappen mit dem Hüllrohr verschweißt werden.

Die Schweißungen können mit einer geeigneten Schutzgasabdeckung, beispielsweise einer am Plasmabrenner angebrachten Schleppdüse oder in einer geschlossenen, schutzgasgefüllten Kammer mit feststehendem Plasmabrenner und bewegtem Brennstab bzw. Hüllrohr vorgenommen werden. Bei der Schweißung in einer geschlossenen, schutzgasgefüllten Kammer kann das Schutzgas von der Kammer abgezogen und mittels eines Verdichters wieder aem Plasmabrenner zugeführt werden.

Um eine Gasaufnahme des Hüllrohr- und EndkappenwerkstolTs zu vermeiden, wird als Schutzgas Reinhelium oder ein überwiegend aus Helium bestehendes Argon-Helium-Gemisch verwendet.

Claims

1 2 gemäß DIN 1910, Blatt 2, Ziff. 2.4.3. der Lichtbogen Patentansprüche· zwischen einer Wolfram-Elektrode und dem Werkstück. Der Lichtbogen ist nicht eingeschnürt.

1. Verfahren zur Herstelluno von Brennstäben Die Schweißnähte der nach diesem Verfahren herfür Kernreaktoren, bei dem der Kernbrennstoff in 5 gestellten Brennstäbe werden den an sie gestellten ein mit einer Endkappe einseitig verschweißtes Anforderungen nur unzureichend gerecht. Außerdem Hüllrohr eingeführt wird und das Hüllrohr an- treten bei diesem Verfahren, das bei Brennstaben mit schließend mittels einer weiteren Endkappe gas- sehr geringen Wanddicken nicht mehr einsatzfähig dicht verschlossen wird, dadurch gekenn- ist, erhebliche Zündschwierigkeiten auf. Diese Zündzeichnet, daß die die Endkappen mit dem io Schwierigkeiten sind besonders groß in Helium-Hüllrohr verbindenden Schweißnähte nach dem Atmosphäre. Die Atmosphäre wird jedoch bevorzugt Plasma- bzw. Mikroplasmax erfahren unter Ver- beim Schweißen der Brennstäbe angewandt, da die Wendung eines Hilfslichtbogens zur Zündung her- Stäbe zur Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit un·.' gestellt werden. " für einen anschließenden Hehum-Lecktest mit IL-

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- 15 Hum gefüllt werden. Zur Beseitigung der Zündkcnnzeicht.et. daß das Hüllrohr aus einem ec- Schwierigkeiten sind kostenverteuernde, leistungsbogenen Blech angefertigt wird, dessen auf ge- starke Zündgeräte. Filterkondensatorcn. Hochsp bo»ene Ränder mittels einer nach dem Plasma- nungszusaizgeräte od. dgl. erforderlich. Oft reiel· ί bzw. Mikroplasmaverfahren hergestellten Längs- diese apparativen Vorkehrungen nicht aus; es _!: schweißnaht miteinander gasdicht verbunden 20 dann beim Zünden zusätzlich ein Argon-Stoß in d.· werden, bevor die Endkappen mit dem Hüllrohr Zündstrecke geblasen werden.

verschweißt werden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2. da- Verfahren zu entwickeln, das auf einfache und bii^: .· durch gekennzeichnet, daß die Schweißung mit Weise die Herstellung einwandfreier Brennstäbe Γ einem Plasmabrenner vorgenommen wird, an 25 Kernreaktoren gewährleistet.

welchem eine geeignete Schutzgasabdeckung, bei- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ·,·.

spielsweise eine Schleppdüse, angebracht ist. löst, daß die die Endkappen mit dem Hüllrohr \. -

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2. da- bindenden Schweißnähte nach dem Plasma- h, durch gekennzeichnet, daß die Schweißung in Mikro-Plasmaverfahren unter Verwendung ei;; einer geschlossenen, schutzgasgefüllten Kammer 3° Hilfslichtbogens zur Zündung hergestellt WCiJlT,. mit feststehendem Plasmabrenner und bewegtem Diese Verfahren .>ind gemäß DIN 1910. BIa:ι Brennstab bzw. Hüllrohr durchgeführt wird." Ziff. 2.5. dadurch gekennzeichnet, daß durch c!;_;.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch ge- eingeschnürten Lichtbogen ein Plasmastrahl erA-<; kennzeichnet, daß das Schutzgas von der Kam- wird.

mer abgezogen und mittels eines Verdichters dem 35 Das erfindungsgemäße Verfahren zeichne! s,.\

Plasmabrenner wieder zugeführt wird. dem bekannten Verfahren gegenüber dadurch ;iu

6. Verfahren nach einem oder mehreren der daß es die Herstellung von Brennstäben für Kerr,-Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß reaktoren mit fehlerfreien und qualitativ bessere als Schutzgas Reinhelium oder ein überwiegend Schweißnähten, die zudem schneller geschweißt wciaus Helium bestehendes Argon-Helium-Gemisch 4° den können, sicherstellt. Zündschwierigkeiten ttv^;, verwendet wird. hierbei auch in Helium nicht mehr auf. da uu