DE2063720C3 - Oxidischer Kernbrenn- oder Kernbrutstoff für Brenn- und/oder Brutelemente - Google Patents
Oxidischer Kernbrenn- oder Kernbrutstoff für Brenn- und/oder BrutelementeInfo
- Publication number
- DE2063720C3 DE2063720C3 DE19702063720 DE2063720A DE2063720C3 DE 2063720 C3 DE2063720 C3 DE 2063720C3 DE 19702063720 DE19702063720 DE 19702063720 DE 2063720 A DE2063720 A DE 2063720A DE 2063720 C3 DE2063720 C3 DE 2063720C3
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- fuel
- nuclear
- elements
- breeding
- nuclear fuel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Description
einfach sein. ... . ,
Die Erfindung geht von der überraschenden Erkenntnis
aus, daß einige Metalloxide wie Aluminiumoxid Nioboxid od. dgl. bei gleichmäßiger Verteilung
im Brenn- und/oder Brutstoff die Eigenschaft haben, mit den bei der Kernspaltung gebildeten festen Spaitprodukten
stabile und nicht flüchtige komplexe Metalloxide zu bilden und somit die Spaltprodukte im
Brenn- und/oder Brutstoff zurückhalten.
Von dieser Erkenntnis ausgehend wird die Aufgabe der Erfindung bei einem Kernbrenn- oder Kcrnbrutstoff
der oben genannten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß dem Kernbrenn- oder Kernbrutstoff
bis zu 10 Atomprozentsich mit den bei der Kernspaltungbildenden
festen Spaltprodukten bei Temperaturen oberhalb von 800° C zu komplexen Metalloxiden,
die bis zu einer Temperatur von 1500° Cnicht flüchtig sind, verbindende Metalloxide mit niedrigem
Neutroneneinfangquerschnitt - wie Aluminiumoxid, Nioboxid od. dgl. - in fein verteilter Form zugesetzt
Durch die Verwendung von feinverteilten Metalloxiden im Kernbrenn- oder Kernbrutstoff gemäß der
Erfindung wird erreicht, daß die beim Spaltprozeß entstehenden festen Spaltprodukte innerhalb der
Brenn- und/oder Brutstoffteilchen abgebunden werden. Wird z. B. als Metalloxid Aluminiumoxid benutzt,
entstehen komplexe Metalloxide wie SrAl2O4,
SrAl4O7, SrAl12O19, BaAl2O4, BaAl12O19, deren
Schmelzpunkte zwischen 1800° C und 1900° C liegen. In gleicher Weise wie mit Aluminiumoxid läßt
sich auch mit feinverteiltem Nioboxid die erwünschte Bindung der festen Spaltprodukte erreichen. Einsetzen
läßt sich beispielsweise auch Siliziumoxid, insbesondere zum Abbinden der Caesiumisotope. Es sind
auch Mischungen von Metalloxiden, z. B. eine Mischung, die Siliziumoxid und Aluminiumoxid enthält,
verwendbar, wobei die für die Bindung der festen Spaltprodukte vorteilhaften Eigenschaften der einzelnen
Metalloxide jede für sich ausgenutzt werden.
Die Metalloxide können als Pulver dem pulverförmigen
Brenn- und/oder Brutstoff beigemischt werden, doch ist es selbstverständlich auch möglich, in
den Fällen, in denen der Brenn- und/oder Brutstoff ausgehend von einer wäßrigen Lösung hergestellt
wird, den zur Bindung der festen Spaltprodukte verwendeten Werkstoff als wäßrige Lösung zuzugeben,
wobei er während des Sintervorganges in ein im Brenn- und/oder Brutstoff gleichmäßig verteiltes
Oxid übergeht.
Ein Ausführungsbeispiel zur Herstellung eines Brenn- und Brutstoffes gemäß der Erfindung, bei dem
bei der Herstellung von einer wäßrigen Lösung ausgegangen wird, ist im folgenden näher beschrieben.
Ausführungsbeispiel
Eine Lösung aus 256 g (TH) (NO3J4 5H2O und
28,5 g UO2(NO3)2 · 6H2O in 500 ml Wasser wurde
unter Rühren zu 500 ml 25%iger Ammoniaklösung gegeben. Der dabei entstandene Niederschlag wurde
durch Absaugen von der überstehenden Lösung getrennt und mit insgesamt 10 1 Wasser ionenfrei gewaschen
In einer weiteren Verfahrensstufe wurde der
Niederschlag mit 1,5 1 Wasser aufgerührt und nach Zugabe von 9,4 g A1(NO3)3 9H2O und 125 ml
IMHNO3 zum Sieden erhitzt. Die dabei entstandene
kolloidale Lösung (Sol) wurde auf 167 ml eingedampft, wobei eine Konzentration von etwa 600 g
Th/1 erreicht wurde. Das Sol wurde anschließend bei 10° C mit 1M(CH2)6N4-Lösung (0,5 bis 1 ml/10 g
Sol) gemischt und in 90 bis 95° C heißes Paraffinöl eingetropft. Die dabei gebildeten Partikeln wurden
mit Petroläther von dem ihnen anhaftenden Paraffinöl
befreit. Um das bei der Gelierung der Soltropfen entstandene NH4NO3 zu entfernen, wurden die Partikeln
in einem Glasgefäß 5 Stunden unter konzentrierter Ammoniaklösung aufbewahrt. Die Lösung wurde
dann abgesaugt und die Partikeln an Luft bei 50 bis 70° C so weit vorgetrocknet, bis sie frei rollten. Nach
dieser Behandlung wurden die Partikeln in einem wasserstoffgespülten Rohrofen mit Silitstabheizung 5
Stunden bei 1300° C zu dichten Brennstoff kernen gesintert. Die Brennstoffkerne wurden anschließend in
einem aus Graphit bestehender« Fließbett bei 1550" C
durch Zersetzung von Acetylen mit einer porösen Pyrokohlenstoffschicht und bei 1300° C durch Zersetzung
von Propylen mit einer dichten Pyrokohleostoffschicht umhüllt.
ίο Eine vergleichende Untersuchung der Freisetzung
der wichtigen Spaltprodukte Sr-90 und Ba-140 aus derartigen beschichteten Teilchen unter Reaktorbedingungen
ergab, daß im Gegensatz zu Teilchen mit Al2O3-freien Brennstoffkernen aus den hier beschrie-
benen Teilchen nach 21 Tagen bei 1200° C keine Freisetzung von Sr-90 und Ba-140 erfolgte.
Claims (1)
- Patentanspruch:Oxidischer Kernbrenn- oder Kernbrutstoff für Brenn- und/oder Brutelemente, die in Graphit eingebettete, bis zu Temperaturen über 1000° C aufheizbare, kugelförmige, mit gasundurchlässigem Pyrokohlenstoff beschichtete Brenn- oder Brutstoffteilchen enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kernbrenn- Gder Kernbrutstoff bis zu 10 Atomprozent sich mit den bei der Kernspaltung bildenden festen Spaltprodukten bei Temperaturen oberhalb von 800° C zu komplexen Metalloxiden, die bis zu einer Temperatur von 1500° C nicht flüchtig sind, verbindende Metalloxide mit niedrigem Neutroneneinfangquerschnitt - wie Aluminiumoxid, Nioboxid od. dgl. - in fein verteilter Form zugesetzt sind.20Die Erfindung bezieht sich auf einen oxidischen Kernbrenn- oder Kernbrutstoff für Brenn- und/oder Brutelemente, die in Graphit eingebettete, bis zu Temperaturen über 1000° C aufheizbare, kugelförmige, mit gasundurchlässigem Pyrokohlenstoff beschichtete Brenn- oder Brutstoffteilchen enthalten.Bei dem im Kernreaktor ablaufenden Spaltprozeß bilden sich gasförmige und feste Spaltprodukte, die wegen ihrer hohen spezifischen Radioaktivität nicht aus dem Brenn- und/oder Brutelement in das Kühlmittel gelangen sollen. Es sind verschiedene Maßnahmen bekannt, um die gasförmigen Spaltprodukte zurückzuhalten. So hat man den Brenn- und/oder Brutstoff mit keramischen oder metallischen Umhüllungen umgeben. Bei metallisch umhüllten, mit Helium gefüllten Brennelementen, mit Betriebstemperaturen unterhalb von 500° C ist es bekannt, dem Kernbrennstoff als Additiv Metalloxide beizumischen (DT-OS 1962764). An den Additiven sollen die entstehenden Spaltgase wie Xenon und Krypton als Gasbläschen angelagert und fixiert werden. Bekannt ist fcuch, Brenn- und/oder Biutstoffteilchen, deren Durchmesser unterhalb 1 mm liegt, mit gasundurchlässigem Pyrokohlenstoff und/oder geeigneten Carbiden wie Siliziumcarbid zu beschichten. Brennelemente mit beschichteten Brenn- und/oder Brutstoffteilchen sind insbesondere für Hochtemperaturreaktoren geeignet. Die Beschichtung der Brennimd/oder Brutstoffteilehen mit gasundurchlässigem Pyrokohlenstoff hält die entstehenden gasförmigen Spaltprodukte zurück. Von Nachteil ist bei diesen Brennelementen aber, daß bei ihrer Erhitzung im Hochtemperaturreaktor bis zu Temperaturen über 1000° C eine unerwünschte Feststoffdiffusion durch «lie Pyrokohlenstoffschicht und die die Brenn- oder tirutelemente einbettende Graphitmatrix hindurch auftritt. Die wichtigsten an dieser Feststoffdiffusion beteiligten Spaltprodukte sind die Isotope Sr-89, 90, Bal40 sowie Cs-134, 137.Aufgabe der Erfindung ist es, bei bis zu Temperaturen über 1000° C erhitzten Brenn- oder Brutelementen mit oxidischem Kernbrenn- oder Kernbrutstoff die Feststoffdiffusion von Spaltproduktcn zu verhindern, ohne dabei die Herstellung des Brenn- und/oder Brutstoffes sowie die Herstellung aer Brenn- und/ oder Brutelemente zu beeinträchtigen. Auch die Wiederaufarbeitung der Brenn- und/oder Brutelemente nach ihrem Einsatz im Hochtemperaturreaktor soll
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19702063720 DE2063720C3 (de) | 1970-12-24 | Oxidischer Kernbrenn- oder Kernbrutstoff für Brenn- und/oder Brutelemente | |
BE776473A BE776473A (fr) | 1970-12-24 | 1971-12-09 | Combustible et/ou matiere fertile pour reacteurs nucleaires |
FR7145019A FR2118920B1 (de) | 1970-12-24 | 1971-12-15 | |
GB5830671A GB1370928A (en) | 1970-12-24 | 1971-12-15 | Fuel and/or fertile material for nuclear reactors |
US05/326,823 US4006096A (en) | 1970-12-24 | 1973-01-26 | Method of making fissionable-fuel and fertile breeder materials for nuclear reactors |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19702063720 DE2063720C3 (de) | 1970-12-24 | Oxidischer Kernbrenn- oder Kernbrutstoff für Brenn- und/oder Brutelemente |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2063720A1 DE2063720A1 (de) | 1972-06-29 |
DE2063720B2 DE2063720B2 (de) | 1976-05-20 |
DE2063720C3 true DE2063720C3 (de) | 1976-12-30 |
Family
ID=
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE1564226C3 (de) | Kontroll- und Regelelement für Kernreaktoren | |
DE1227163B (de) | Verfahren zur Herstellung einer Kernbrennstoff-dispersion in einem Matrixkoerper sowie Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens | |
CH663680A5 (de) | Gesintertes, brennbares absorber-pellet. | |
DE1932567A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Brenn- und/oder Brutelementen fuer Kernreaktoren | |
DE2312737A1 (de) | Kernbrennstoff fuer gasgekuehlte reaktoren | |
DE1227572B (de) | Kernbrennstoffkoerper und Verfahren zu seiner Herstellung | |
DE2063720C3 (de) | Oxidischer Kernbrenn- oder Kernbrutstoff für Brenn- und/oder Brutelemente | |
DE3142447C1 (de) | Verfahren zum Herstellen von oxidischen Kernbrennstoffsinterkoerpern | |
DE1238118B (de) | Kernreaktorbrennstoff | |
DE1471169A1 (de) | Verfahren zur Herstellung kugelfoermiger Kernbrennstoff-Karbidteilchen | |
DE68927319T2 (de) | Polykristalline neutronenabsorbierende Sinterkörper, die Seltenerdmetall-Oxide enthalten und solche Sinterkörper die mit einem Metalloxid der Gruppe 4A gegen Wasser stabilisiert sind. | |
DE2063720B2 (de) | Oxidischer kernbrenn- oder kernbrutstoff fuer brenn- und/oder brutelemente | |
US4006096A (en) | Method of making fissionable-fuel and fertile breeder materials for nuclear reactors | |
DE1771019B2 (de) | Verfahren zum Herstellen von über 500 Grad C und gegen Strahlung bestan digen Werkstucken aus einem neutronenab sorbierenden Graphitprodukt | |
DE2401342A1 (de) | Neutronenabsorbierende legierung | |
DE1812347C3 (de) | Kernbrennstoffelement mit einem wärmebehandelten Brennelementkern aus einer Uran-SIHzhimlegierung in der Deltaphase U tief 2Si | |
EP0328742B1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Kernbrennstoff-Mischoxiden aus einer Nitrat-Lösung | |
Foerthmann et al. | Oxidic nuclear fuel or fuel breeder for fuel and/or breeder elements | |
DE1533091B2 (de) | Verfahren zur Aufbereitung von zum Teil aus Graphit bestehenden Schalenkörnern und Brenn- oder Brutelementen | |
AT237139B (de) | Verfahren zur Herstellung von Kernbrennelementen | |
DE1062835B (de) | Brennelement fuer gasgekuehlte Hochtemperatur-Reaktoren und seine Herstellung | |
Foerthmann et al. | Oxidic nuclear fuel or fertile material for fuel and/or breeder subassemblies | |
DE2520334A1 (de) | Verfahren zur herstellung einer magnetisierbaren schicht fuer eine magnetische anordnung mit domaenen | |
DE1960531A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Verbundkoerpern aus losen Schuettungen von mit Metallen beschichteten Teilchen aus Brenn- und/oder Brutstoffen fuer Kernreaktoren | |
AT211925B (de) | Urandioxydteilchen enthaltender Kernbrennstoff |