CH649644A5 - Verfahren zum herstellen einer brennstabhuelle fuer kernbrennstoff, nach dem verfahren hergestellte brennstabhuelle und verwendung derselben. - Google Patents
Verfahren zum herstellen einer brennstabhuelle fuer kernbrennstoff, nach dem verfahren hergestellte brennstabhuelle und verwendung derselben. Download PDFInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Brennstabhülle für Kernbrennstoff für den Einsatz in Kernspaltungsreaktoren sowie nach dem Verfahren hergestellte Brennstabhüllen und deren Verwendung als Behälter für einen Kernbrennstoffkörper aus Verbindungen von Uran, Plutonium oder Thorium, oder Gemischen derselben.
Es werden gegenwärtig Kernreaktoren entworfen, gebaut und betrieben, in denen der Kernbrennstoff in Brennelementen enthalten ist, die verschiedene geometrische Formen haben können, wie Platten, Rohre oder Stäbe. Das Brennmaterial ist gewöhnlich in eine korrosionsbeständige, reaktionslose, wärmeleitende Brennstabhülle eingeschlossen. Die Elemente werden in einem Gitter in festen gegenseitigen Abständen in einem Kühlmitteldurchflusskanal oder -gebiet zu einer Brennelementanordnung zusammengefasst und ausreichend viele Brennelementanordnungen werden miteinander vereinigt, um die Kernspaltungskettenreaktionsanordnung oder den Reaktorkern zu bilden, in welchem sich eine Spaltungsreaktion von selbst aufrechterhalten kann. Der Kern ist seinerseits in einen Reaktorbehälter eingeschlossen, durch den ein Kühlmittel hindurchgeleitet wird.
Die im nachstehenden als Gefäss bezeichnete Brennstabhülle dient mehreren Zwecken, und die beiden Hauptzwecke sind: erstens einen Kontakt und chemische Reaktionen zwischen dem Kernbrennstoff und dem Kühlmittel oder dem Moderator, wenn ein Moderator vorhanden ist, und beiden, wenn sowohl das Kühlmittel als auch der Moderator vorhanden sind, zu verhindern: und zweitens das Freisetzen der radioaktiven Spaltungsprodukte, von denen einige Gase sind, aus dem Brennstoff in das Kühlmittel oder den Moderator oder in beide, wenn sowohl das Kühlmittel als auch der Moderator vorhanden sind, zu verhindern. Übliche Gefäss-materialien sind rostfreier Stahl, Aluminium und dessen Legierungen, Zirkonium und dessen.Legierungen, Niob, gewisse Magnesiumlegierungen und andere. Der Ausfall des Gefässes, das heisst der Verlust der Leckdichtigkeit kann dazu führen, dass das Kühlmittel oder der Moderator und die zugeordneten Systeme mit radioaktiven, langlebigen Produkten bis zu einem Grad verunreinigt werden, der den Betrieb der Anlage stört.
Probleme sind bei der Herstellung und im Betrieb von Kernbrennelementen, bei denen gewisse Metalle und Legierungen als Gefässmaterial benutzt werden, aufgrund mechanischer oder chemischer Reaktionen dieser Gefässmaterialien unter gewissen Umständen aufgetreten. Zirkonium und seine Legierungen sind unter normalen Umständen ausgezeichnete Materialien für Kernbrennstoffgefässe, da sie niedrige Neutronenabsorptionsquerschnitte haben und bei Temperaturen unter etwa 400°C (750° F) in Gegenwart von demineralisier-tem Wasser oder Dampf, die üblicherweise als Reaktorkühlmittel und Moderatoren benutzt werden, fest, duktil, äusserst stabil und reaktionslos sind. Das Brennelementarbeiten hat jedoch zu einem Problem wegen des Sprödreissens des Gefässes aufgrund der kombinierten Wechselwirkungen zwischen dem Kernbrennstoff, dem Gefäss und den während der Kernspaltungsreaktionen erzeugten Spaltprodukten geführt. Es ist festgestellt worden, dass dieses unerwünschte Arbeiten durch lokalisierte mechanische Spannungen aufgrund unterschiedlicher Ausdehnung zwischen Brennstoff und Gefäss gefördert wird (Spannungen in dem Gefäss sind an Rissen in dem Kernbrennstoff lokalisiert). Korrodierende Spaltungsprodukte werden aus dem Kernbrennstoff freigesetzt und sind an dem Schnitt zwischen den Brennstoffrissen und der Gefäss-oberfläche vorhanden. Spaltungsprodukte werden in dem Kernbrennstoff während der Spaltungskettenreaktion im Betrieb eines Kernreaktors erzeugt. Die lokalisierte Spannung wird durch hohe Reibung zwischen dem Brennstoff und dem Gefäss erhöht.
Innerhalb der Grenzen eines verschlossenen Brennelements kann Wasserstoffgas durch die langsame Reaktion zwischen dem Gefäss erzeugt werden, und das Restwasser innerhalb des Gefässes kann sich bis zu Höhen aufbauen, die unter gewissen Umständen zu lokalisierter Hydrierung des Gefässes unter gleichzeitiger örtlicher Verschlechterung in den mechanischen Eigenschaften des Gefässes führen können. Das Gefäss wird ausserdem durch Gase, wie Sauerstoff, Stickstoff, Kohlenmonoxid und Kohlendioxid, in einem grossen Temperaturbereich nachteilig beeinflusst.
Das Zirkoniumgefäss eines Kernbrennelements ist einem oder mehreren der oben aufgeführten Gase und Spaltungs- ' Produkten während der Bestrahlung in einem Kernreaktor ausgesetzt, und zwar trotz der Tatsache, dass diese Gase und Spaltungsproduktelemente nicht in dem Reaktorkühlmittel oder Moderator vorhanden zu sein brauchen und weiter soweit wie möglich aus der umgebenden Atmosphäre während der Herstellung des Gefässes und des Brennelements ' ausgeschlossen worden sein können. Gesinterte, hochschmelzende und keramische Materialien, wie Urandioxid und andere Materialien, die als Kernbrennstoff benutzt werden, setzen messbare Mengen der vorgenannten Gase bei dem Erhitzen frei, beispielsweise während der Brennelementherstellung, und setzen ausserdem während der Bestrahlung Spaltungsprodukte frei. Teilchenförmige hochschmelzende und keramische Materialien, wie Urandioxidpulver und andere Pulver, die als Kernbrennstoff benutzt werden, sind dafür bekannt, dass sie sogar noch grössere Mengen der vorgenannten Gase während der Bestrahlung freisetzen. Diese freigesetzten Gase können mit dem Zirkoniumgefäss, welches den Kernbrennstoff enthält, reagieren.
Unter dem Gesichtspunkt der vorstehenden Darlegungen ist es somit erwünscht, den Angriff des Behälters durch Wasser, Wasserdampf, Wasserstoff und andere Gase, die mit dem Gefäss von innerhalb des Brennelements her reagieren, während der gesamten Zeit zu minimieren, während der das Brennelement bei dem Betrieb von Kernkraftwerken benutzt wird. Eine solche Lösung besteht darin, Materialien zu finden, die mit dem Wasser, Wasserdampf, Wasserstoff und anderen Gasen schnell chemisch reagieren, um diese aus dem Inneren des Gefässes zu eliminieren. Solche Materialien werden als Getter bezeichnet.
Eine Anzahl weiterer Lösungen dieses Problems findet sich in einiger Ausführlichkeit in den US-PSen 4 022 662, 4 029 545 und 4 045 288. Auf den Inhalt dieser US-Patent-schriften wird deshalb hier Bezug genommen.
Es ist beispielsweise vorgeschlagen worden, eine Sperrschicht zwischen dem Kernbrennstoff und dem Gefässmantel, der den Kernbrennstoff enthält, vorzusehen, wie es aus der US-PS 3 230 150 (Kupferfolie), der DE-AS I 238 115 (Titanschicht), der US-PS 3 212 988 (Gehäuse aus Zirkonium, Aluminium oder Beryllium), der US-PS 3 018 238 (Sperrschicht aus kristallinem Kohlenstoff zwischen dem UO2 und der Zirkoniumauflage) und der US-PS 3 088 893 (rostfreie Stahlfolie) bekannt ist. Während sich das Sperrschichtkonzept als vielversprechend erweist, beinhalten einige der vorgenannten Druckschriften Materialien, die entweder mit dem Kernbrennstoff inkompatibel sind (z.B. kann sich Kohlenstoff mit Sauerstoff aus dem Kernbrennstoff verbinden) oder mit dem
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Gefäss (z.B. können Kupfer oder andere Metalle mit dem Gefäss reagieren und die Eigenschaften des Gefässes nachteilig verändern) oder mit der Kernspaltungsreaktion (indem sie beispielsweise als Neutronenabsorber wirken). Keine der aufgeführten Druckschriften zeigt Lösungen für das kürzlich entdeckte Problem der örtlich begrenzten chemischen/mechanischen Wechselwirkungen zwischen dem Kernbrennstoff und dem Gefäss.
Weitere Lösungen für das Sperrschichtkonzept finden sich in der US-PS 3 969 186 (ein hochschmelzendes Metall, wie Molybdän, Wolfram, Rhenium, Niob und Legierungen derselben in Form eines Rohres oder einer Folie aus einer einzelnen oder aus mehreren Schichten oder in Form eines Überzuges auf der Innenoberfläche des Gefässes) und in der US-PS 3 925 151 (eine Büchse aus Zirkonium, Niob oder Legierungen derselben zwischen dem Kernbrennstoff und den Gefässen, mit einem Überzug aus einem hochschmierfä-higen Material zwischen der Büchse und der Umhüllung).
Eine kürzlich vorgeschlagene Antwort auf das Problem der Ausfälle von Brennstoffgefässen oder Brennelementen, die schädlichen Wechselwirkungen zwischen Gefässmänteln aus Zirkonium oder Zirkoniumlegierungen und dem Kernbrennstoff und/oder den Spaltungsprodukten desselben zuzuschreiben sind, besteht darin, eine Kupfermetallauflage oder -auskleidung innerhalb des Mantels als eine Sperrschicht auf der Innenoberfläche solcher Brennstoffmäntel vorzusehen, d.h. zwischen dem Zirkoniummantel und dem darin vorgesehenen Kernbrennstoff anzuordnen. Eine Schicht aus einer Kupferauflage oder einem Kupferüberzug hat im allgemeinen die Hauptfunktion, eine physikalische und chemische Sperrschicht zu bilden, welche zerstörerische Spaltungsprodukte, wie Cadmium, Cäsium, Jod und dg!., daran hindert, das Zirkonium oder die Zirkoniumlegierung des Brennelementmantels oder des Brennstoffgefässes zu berühren und anzugreifen.
Die Kupferschicht oder Zwischensperrschicht desselben schafft einen bevorzugten Reaktionsort oder -körper für die Reaktion mit flüchtigen Verunreinigungen oder Spaltungsprodukten aus dem Inneren des Kernbrennelements und dient somit zum Schutz oder zur Abschirmung des Brenn-stoffgefässmantels vor solchen zerstörerischen Mitteln und vor dem Angriff durch diese.
Die Spaltungsreaktionen, die in Kernreaktoren auftreten, setzen jedoch den Innenoberflächenteil eines Brennstoffgefässes, wie eine Innenschicht aus einer Kupferauflage oder einem Kupferüberzug, Temperaturen aus, die merklich grösser sind als die Temperaturen, die von dem äusseren Teil eines Brennstoffgefässes, wie dem Zirkonium oder dessen Legierung des Brennstoffmantels, erreicht werden, der ständig mit dem zirkulierenden Kühlmittel oder Wärmeübertragungsmedium in Berührung ist. Wenn Reaktorspaltungstemperaturen und -Umgebungen über längere Zeiten einwirken, fördern sie Interdiffusionen von Kupfer aus der inneren Auflage- oder Überzugsschicht und dem Zirkonium oder seiner Legierung des Aussenmantelsubstrats an deren gegenseitiger Berührungsfläche. Jede nennenswerte Interdiffusion dieser einander berührenden Metalle oder ihrer Legierungen kann zu der Bildung von niedrigschmelzenden (beispielsweise unter etwa 1200°C) flüssigen eutektischen Phasen zwischen dem Zirkonium oder seiner Legierung des Gefässmantels und der Auskleidung aus der Kupferauflage sowie zur Bildung von intermetallischen Phasen mit minderen oder unzulänglichen Eigenschaften, wie geringere Elastizität und Zugfestigkeit oder Versprödung, führen.
Massnahmen zum Verhindern des Auftretens solcher Interdiffusionen der einander benachbarten unterschiedlichen Metalle oder der Legierung des Gefässmantels und der inneren Auskleidung mit den davon begleiteten nachteiligen
Auswirkungen sind vorgeschlagen worden. Eine Abhilfemass-nahme zum Ausschliessen des Auftretens dieser Metallinter-diffusionserscheinung und der Eigenschaftsverluste, die darauf zurückzuführen sind, beinhaltet das Vorsehen einer Diffusionssperrschicht zwischen dem Gefässmantelsubstrat und der darüberliegenden Auskleidung innerhalb des Mantels. Ein Zirkonium- oder Zirkoniumlegierungsoxid hat sich als eine wirksame Diffusionssperrschicht erwiesen, wofür einfach die Innenoberfläche eines Zirkonium- oder Zirkoniumle-gierungsgefässmantels, der das Substrat bildet, auf dem die Kupferauflage niedergeschlagen wird, oxidiert wird, was eine praktische und vorteilhafte Einrichtung zum Verändern der Interdiffusion der Metalle und der davon begleiteten und auf sie zurückzuführenden Schwächungseffekte ergibt. Die Oxi-dation von Zirkonium oder dessen Legierungen kann durch die Beaufschlagung mit Dampf leicht erreicht werden.
Eine Oxidphase an der Grenzfläche der einander benach-.barten Metalle schafft zwar eine geeignete Abhilfe für das Interdiffusionsproblem, das Vorhandensein einer Oxidschicht, die die Substratoberfläche des Zirkoniummantels bedeckt, bringt jedoch beträchtliche Beschränkungen hinsichtlich der Verfahren oder Wahlmöglichkeiten für das wirksame Aufbringen einer Kupferauflage mit sich, weil es solchen Oxiden an einer wirksamen elektrischen Leitfähigkeit mangelt. Beispielsweise würden die äusserst effektiven, üblichen elektrolytischen Niederschlagsverfahren für eine Metallauflage, wie sie aus den US-PSen 4 017 368 und 4 137 131 bekannt sind, entschieden beeinträchtigt oder von der Benutzung ausgeschlossen, wenn eine Oxidphase mit sehr niedriger elektrischer Leitfähigkeit zwischen dem Metallsubstrat und der metallhaltigen elektrolytischen Lösung angebracht würde, wodurch weniger effektive oder komplexe Alternativen angewandt werden müssten, wie beispielsweise das stromlose Abscheidungsverfahren, das aus der US-PS 4 093 756 bekannt ist. Darüber hinaus scheint es, dass das Niederschlagen von Kupfermetall auf einer Oxidoberfläche mit solchen stromlosen Abscheidungsverfahren zu einer Blasenbildung in der niedergeschlagenen Schicht oder Auflage führt.
Die Erfindung schafft ein Verfahren zum Herstellen einer Brennstabhülle, d.h. eines Kernbrennstoffverbundgefässes, für den Einsatz in Kernspaltungsreaktoren sowie eine nach dem Verfahren hergestellte Brennstabhülle und eine Verwendung derselben, gemäss der in den Ansprüchen 1, 12 und 20 angegebenen Kombinationen von Verfahrens-, Erzeugnisbzw. Verwendungsmerkmalen, vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Der im Rest der Beschreibung benutzte Begriff Zirkonium beinhaltet sowohl Zirkoniumlegierungen als auch das reine Zirkoniummetall selbst.
Spaltstoffgefässe für Kernspaltungsreaktoren und Spaltstoffelemente solcher Gefässe, die Spaltstoff enthalten und aus einem äusseren Mantel aus Zirkonium oder seinen Legierungen mit einer Auskleidungsauflage oder Schicht aus Kupfer, die auf dessen Innenoberfläche aufgebracht ist, um eine chemische und physikalische Sperrschicht gegen zerstörerische Spaltungsprodukte und -zustände zu bilden, und aus einer Schicht oder einen Körper aus einem Zirkonium- oder Zirkoniumlegierungsoxid zwischen dem Mantelsubstrat und der darüberliegenden Kupferauskleidungsauflage oder -schicht zum Schaffen einer Sperre gegen die Interdiffusion der verschiedenen Metallkomponenten bestehen, können im wesentlichen frei von Defekten und in überlegener Qualität durch das im folgenden beschriebene Verfahren nach der Erfindung wirksam hergestellt werden.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden geeignet vorbereitete oder gereinigte Innenober-fiächen von Zirkonium- oder Zirkoniumlegierungsbrennstoff-gefässmänteln zuerst galvanisch mit Kupfermetall überzogen,
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um auf ihnen eine dünne Auskleidungsauflage oder Schicht aus Kupfer mit einer Dicke von weniger als etwa 10 p.m, beispielsweise mit einer Dicke von etwa 0,5 bis etwa 5 ,iim, abzuscheiden, um dadurch eine relativ poröse Auflage oder Schicht aus Kupfer über dem Zirkonium der Innenoberfläche des Mantels zu bilden. Dampf ist in der Lage, schnell durch eine solche dünne und damit poröse Kupferschicht hindurchzudringen, wodurch die mit der Kupferauflage versehene innere Zirkonium- oder Zirkoniumlegierungsoberfläche des Brennstoffmantels dann mit Dampf behandelt wird, um die Oberfläche des Zirkoniums oder der Zirkoniumlegierung unter der porösen Kupferauflage zu oxidieren. Entlüfteter Dampf mit Temperaturen von etwa 300 bis etwa 400° C wird durch eine solche dünne, poröse Kupferauflage hindurchgehen und das darunterliegende Zirkonium oder dessen Legierung wirksam oxidieren, wodurch eine Oxidschicht oder eine Oxidphase des Zirkoniums oder der Legierung desselben unter der Kupferauflage und zwischen dieser und dem Mantelsubstrat gebildet wird, ohne dass merklich auf das darüber aufgebrachte Kupfermetall eingewirkt oder dieses oxidiert wird. Daher behält die dünne, poröse Auskleidungsauflage oder Schicht aus Kupfermetall, welche dem in situ gebildeten Zwischenkörper oder der in situ gebildeten Zwischenschicht eines Zirkonium- oder Zirkoniumlegierungsoxids überlagert ist, die hohe elektrische Leitfähigkeit und bildet eine sehr wirksame Elektrode oder leitende Basis für die elektrolytische Abscheidung oder Aufbringung von Metallen.
Im Anschluss an die Bildung eines unter der Oberfläche gelegenen Körpers eines Zirkonium- oder Zirkoniumlegierungsoxids, der unter der porösen Auflage aus Kupfer liegt, durch die Zufuhr von hindurchgehendem Dampf zwecks Schaffung einer Metalldiffusionssperrschicht zwischen dem Zirkonium und der Auflage aus Kupfer, wird zusätzliches Kupfermetall elektrolytisch auf der zuerst aufgebrachten dünnen, porösen Auflage aus Kupfer abgeschieden, um eine Kupferauskleidungsauflage oder -schicht herzustellen, die die Innenoberfiäche des Zirkoniummantels bedeckt und irgendeine geeignete Dicke oder eine geeignete Masse hat, um eine effektive chemische und physikalische Sperrschicht zu bilden, welche den Zirkoniummantel vor schädlichen Spaltungsprodukten und -zuständen schützt.
Somit steht bei der Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung ein elektrisch leitendes, metallisches Substrat für das galvanische Auftragen oder Abscheiden des Kupfers zur Verfügung, wodurch die besonders vorteilhafte Anwendung von üblichen und wirksameren galvanischen Metallüberzugsverfahren für die Bildung der einen oder von beiden Schichten, nämlich der zuerst aufgetragenen Kupferschicht und der später aufgetragenen zweiten Kupferschicht, möglich ist, die gemeinsam eine «chemische» Sperrauskleidung innerhalb des Brennstoffgefässes bilden, wobei es ausserdem möglich ist, einen Körper aus Zirkoniumoxid in situ zu bilden, um 5 eine Sperre gegen die Interdiffusion der verschiedenen Metallkomponenten desselben zu schaffen.
Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellte Brennstabhülle im Querschnitt, d.h. Gefäss, welches gemäss der Erfindung auf-lo gebaut ist.
Das Gefäss 10 hat einen Mantel oder ein Gehäuse 12 aus Zirkonium oder einer Zirkoniumlegierung, mit einer Zirkoni-umoxid- oder Zirkoniumlegierungsoxidschicht 14 auf seiner . Innenoberfläche, und mit einer Auskleidungsauflage 16 aus 15 Kupfer, welche die zuerst aufgetragene, dampfdurchlässige Schicht und die später aufgetragene zweite Schicht aufweist.
Ein Körper 18 aus Kernbrennstoff, beispielsweise Pellets, aus Uranoxid, Plutoniumoxid und/oder Thoriumoxid ist in das Gefäss 10 eingeschlossen, um den Brennstoff von dem 20 Kühlmedium des Kernreaktors zu isolieren.
Ein Beispiel einer bevorzugten Art der Ausführung der Erfindung ist folgende. Die Innenoberfiäche von Brennstoffmänteln, welche aus Zirkoniumlegierungsrohren bestehen (der Legierung Zircaloy-2, vgl. die US-PS 4 164 420), werden 25 mit einer HF/HNOj-Lösung behandelt, um sie zu reinigen, und dann mit einer NHoHFî/HîSO^Lôsung geätzt, um einen Oberfiächenzustand optimaler Empfindlichkeit für galvanisches Überziehen zu schaffen. Eine dünne Schicht aus Kupfermetall mit einer Dicke von etwa 1 bis 2 (im wird dann elek-3o trolytisch auf der vorbereiteten Innenoberfiäche der Zirkoniumlegierungsmäntel in üblicher Weise elektrolytisch abgeschieden. Danach wird die dünn mit Kupfer überzogene Zir-koniumlegierungsinnenoberfläche der Mäntel einem entlüfteten Dampf bei einer Temperatur von etwa 400° C in einem 35 Autoklaven bei 0,69 bar (10 psi) für 24 h ausgesetzt, wobei der Dampf ausreichend durch das poröse Kupfermetall, welches die Zirkoniumlegierung bedeckt, hindurchdringt, um in situ einen Körper oder eine Schicht aus einem Zirkoniumoxid mit einer Dicke von etwa 0,5 |xm zwischen dem Zirkoniummantel-■to substrat und der darüberliegenden Kupferauflage zu bilden. Dann wird die Oberfläche der zuerst aufgebrachten Kupferauflage, die dem in situ zwischen dem Zirkoniumlegierungssubstrat und dem darüber aufgebrachten Überzug gebildeten Zirkoniumoxid überlagert ist, anschliessend galvanisch mit 45 Kupfer überzogen, um weiteres Kupfermetall darauf aufzubringen, bis eine Schicht geeigneter Dicke von etwa 10 |im dadurch gebildet worden ist.
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1 Blatt Zeichnungen
Claims (20)
- S49 6442PATENTANSPRÜCHE1. Verfahren zum Herstellen einer Brennstabhülle für Kernbrennstoff für den Einsatz in Kernspaltungsreaktoren, gekennzeichnet durch folgende Schritte:a) Herstellen des Mantels der Brennstabhülle aus Zirkonium oder Zirkoniumlegierungen;b) Abscheiden einer porösen Auflage aus Kupfer in einer ersten dünnen Schicht auf der Innenoberfläche des Metallmantels der Brennstabhülle;c) Oxidieren der Innenoberfläche des Metallmantels im Anschluss an das Abscheiden der ersten dünnen Schicht aus der porösen Kupferauflage, um dadurch eine Zirkoniumoxidoder Zirkoniumlegierungsoxidschicht zwischen der Innenoberfläche des Metallmantels und der porösen Kupferauflage, die der Innenoberfläche des Metallmantels überlagert ist, herzustellen, und d) anschliessendes Abscheiden einer zweiten Schicht aus einer Kupferauflage auf der zuerst abgeschiedenen ersten dünnen Schicht aus der porösen Kupferauflage.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die poröse Kupferauflage, die zuerst auf der Innenoberfläche des Metallmantels abgeschieden wird, auf dieser bis zu einer Schichtdicke von 5 (im abgeschieden wird.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die poröse Kupferauflage, die zuerst auf der Innenoberfläche des Metallmantels abgeschieden wird, auf dieser mit einer Schichtdicke von 0,5 bis 5 (im abgeschieden wird.
- 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenoberfläche des Metallmantels mit Dampf oxidiert wird.
- 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenoberfläche des Metallmantels mit entlüftetem Dampf oxidiert wird.
- 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenoberfläche des Metallmantels mit Dampf bei einer Temperatur von 300 bis 400° C oxidiert wird.
- 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht der zweiten Kupferauflage, die anschliessend auf der zuerst abgeschiedenen dünnen Schicht der ersten Kupferauflage abgeschieden wird, auf dieser in einer Dicke bis zu 10 [im abgeschieden wird.
- 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht der zweiten Kupferauflage, die anschliessend auf der zuerst abgeschiedenen dünnen, porösen Schicht der ersten Kupferauflage abgeschieden wird, darauf in einer Dicke abgeschieden wird, durch die die kombinierten Schichten aus der ersten und der anschliessend abgeschiedenen zweiten Kupferauflage eine Gesamtdicke von etwa 10 (im ergeben.
- 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die poröse Schicht der ersten Kupferauflage, die zuerst auf der Innenoberfläche des Metallmantels abgeschieden wird, darauf in einer Dicke von 0,5 bis 5 Jim abgeschieden wird, und dass die Schicht der zweiten Kupferauflage,. die anschliessend auf der zuerst abgeschiedenen dünnen, porösen Schicht der ersten Kupferauflage abgeschieden wird, darauf in einer Dicke von 1 bis 9 (im abgeschieden wird.
- 10. Verfahren nach Anspruch 1 gekennzeichnet durch a) Abscheiden der ersten Kupferauflage in einer dünnen dampfdurchlässigen Schicht auf der Innenoberfläche des Metallmantels in einer Dicke von 2 bis 5 (im;b) Oxidieren der Innenoberfläche des Metallmantels mit entlüftetem Dampf bei einer Temperatur von 300 bis 400° C im Anschluss an das Abscheiden der dünnen Schicht aus der ersten porösen Kupferauflage, um dadurch eine Schicht aus Zirkoniumoxid oder Zirkoniumiegierungsoxid mit einer Dicke von 0,5 bis 1 [im zwischen der Innenoberfläche desMetallmantels und der auf dieser aufgebrachten dampfdurchlässigen Kupferauflage herzustellen; und c) anschliessendes Abscheiden der zweiten Kupferauflage auf der zuerst abgeschiedenen dünnen dampfdurchlässigen ersten Kupferauflage, wobei die zweite Kupferauflage mit einer Schichtdicke von 5 bis 8 Jim abgeschieden wird.
- 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht der zweiten Kupferauflage auf der zuerst abgeschiedenen dünnen dampfdurchlässigen Schicht der ersten Kupferauflage in solchen Mengen abgeschieden wird, dass eine zusammengesetzte, geschichtete Kupferauflage mit einer Gesamtdicke von ungefähr 10 (im hergestellt wird.
- 12. Brennstabhülle für Kernbrennstoff für den Einsatz in Kernspaltungsreaktoren, hergestellt nach dem Verfahren gemäss Anspruch 1, gekennzeichnet durch:a) einen Mantel (12) aus Zirkonium oder Zirkoniumlegierungen;b) eine Verbundauflage (16) aus wenigstens zwei einzeln abgeschiedenen Kupferschichten auf der Innenoberfläche des Metallmantels;c) eine Schicht (14) aus Zirkoniumoxid oder Zikroniumle-gierungsoxid auf der Innenoberfiäche des Metallmantels und zwischen dieser und der Verbundauflage aus den einzeln abgeschiedenen Kupferschichten über der Innenoberfläche;d) wobei die Verbundauflage (16) aus einer unteren dünnen, porösen Kupferschicht, die zuerst auf der Innenoberfiäche des Metallmantels abgeschieden worden ist, während diese Innenoberfläche im wesentlichen oxidfrei war, und einer darüberliegenden zweiten Schicht aus anschliessend abgeschiedenem Kupfer besteht.
- 13. Brennstabhülle nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die untere dünne, poröse Kupferschicht der Verbundauflage (16) bis zu 5 [im dick ist.
- 14. Brennstabhülle nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die untere dünne, poröse Kupferschicht der Verbundauflage (16) 0,5 bis 5 p.m dick ist.
- 15. Brennstabhülle nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die überlagerte zweite Kupferschicht der Verbundauflage (16) 1 bis 9 [im dick ist.
- 16. Brennstabhülle nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die überlagerte zweite Kupferschicht der Verbundauflage (16) 5 bis 9 [im dick ist.
- 17. Brennstabhülle nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbundauflage (16) aus den wenigstens zwei einzelnen abgeschiedenen Kupferschichten ungefähr 10 [im dick ist.
- 18. Brennstabhülle nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Oxidschicht (14) des Metalls des Mantels (12) zwischen der Innenoberfläche des Mantels und der Verbundauflage (16) aus darauf abgeschiedenem Kupfer 0,5 bis 1 Jim dick ist.
- 19. Brennstabhülle nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch:a) eine Verbundauflage (16) mit einer Dicke von ungefähr 10 |im aus zwei einzeln abgeschiedenen Kupferschichten auf der Innenoberfläche des Metallmantels;b) eine Schicht (14) aus Zirkoniumoxid oder Zirkoniumiegierungsoxid mit einer Dicke von 0,5 bis 1 [im, die in situ auf der Innenoberfiäche des Metallmantels und zwischen dieser Innenoberfläche und der Verbundauflage aus den einzeln abgeschiedenen Kupferschichten über der Innenoberfläche gebildet ist;c) wobei die Verbundauflage (16) aus einer unteren dünnen, gasdurchlässigen Kupferschicht mit 2 bis 5 Jim Dicke, die zuerst auf der Innenoberfläche des Metallmantels abgeschieden worden ist, während diese Oberfläche im wesentlichen oxidfrei war, und aus einer darüberliegenden zweiten Schicht mit einer Dicke von 5 bis 8 [im aus anschliessend51015202530354045505560653649 644abgeschiedenem Kupfer besteht.
- 20. Verwendung der Brennstabhülle nach einem der Ansprüche 12 bis 19, als Behälter für einen Kernbrennstoffkörper (18) aus Uranverbindungen, Plutoniumverbindungen, Thoriumverbindungen oder Gemischen derselben.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PL | Patent ceased | ||
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