bericht forschungs· und entwicklungsarbeiten im jahre ... - Bibliothek

menten und ihr Einfluß auf die 1nterpretation der
Meßergebnisse behandelt. Als Parameter wurden die
Nutgeometrie, die Einbautiefe des Thermoelementes,
das Lötmaterial, veränderliche Kontaktzahlen (Isolator-Hülle)
und die Leistungsdichte variiert.
Zur Ermittlung des Wärmeüberganges in Bündelströmungen
wurd.e eine Stabdrehvorrichtung erprobt und
konstruktive Möglichkeiten zum Bau von Bündeln aus
elektrisch beheizten Stäben hoher Leistung bearbeitet.
Für Vergleichsmessungen wurde ein Wasserkreislauf
(100 m 3 /h, 12 kp/cm 2 ) fertiggestellt.
Zur Simulation von Kernbrennstäben wurden elektrische
Heizstäbe entwickelt, die es gestatten, Brennelemente
schneller Reaktoren bei deren thermischen
Auslegungsdaten zu untersuchen. Die Heizstäbe bestehen
aus 2 konzentrischen Rohren aus Edelstahl
oder Nickelbasislegierungen. Sie sind gegeneinander
mit Born itrid (BN) elektrisch isoliert. Das innere
Rohr dient als Stromleiter. Es ist in der beheizten
Zone mit einer Stützkeramik gefüllt, in der unbeheizten
mit einem Metallbolzen ho her elektrischer
Leitfähigkeit. Die beschriebenen Stäbe sind seit Ende
1969 verfügbar. Die Entwicklung 1970 befaßte sich
hauptsächlich mit dem Austausch des bis dahin verwendeten
heißgepreßten BN durch BN-Pulver, das im
Stab auf die Dichte des heißgepreßten BN verdichtet
wird. Diese neu entwickelten Stäbe bringen folgende
Vorteile:
BN-Pulver besitzt aufgrund seines geringeren
B 2 0 3 -Anteiles bessere elektrische Isolationseigenschaften,
was den Betrieb der Heizstäbe bei höheren
Stromleitertemperaturen erlaubt.
Heizstäbe mit BN-Pulver erfordern einen wesentlich
geringeren Material- und Fertigungsaufwand.
Die beschriebenen Heizstäbe wurden bisher mit einem
Außendurchmesser von 5,65 - 6,2 mm und einer
. Länge von 400 - 1300 mm hergestellt. Ein Prototypstab
wurde in einem Langzeitversuch über 2000 Stunden
erprobt.
Um das Verhalten der Abstützstellen der Brennstäbe
im Bündel zu ermitteln und den Metallabtrag an den
Berührungsflächen der Wendelrippen zu bestimmen,
wurde ein 61-Stabbündel aus 6 Rippenrohren fertiggesteIlt.
Das Bündel besitzt die Abmessungen des
SNR-Brennelementes. Die Brennstäbe sind mit StahlpeIlets
gefüllt. Das Modell-Brennelement wird z. Zt.
im Langzeitversuch bei Na-Temperaturen von 600°C
erprobt.
7/69/23 Korrosionsuntersuchungen
Die Teststrecken des Korrosionskreislaufes JJ Cerberus"
waren mit Proben aus austenitischen Stählen,
Nickelbasislegierungen, unlegierten Metallen wie
Eisen und Nickel sowie Vanadiumlegierungen be-
stückt. Die Versuchsparameter waren, wie schon bei
früheren Versuchsreihen bis auf den Sauerstoffgehalt
konstant (550 und 600°C in den Testteilen und
0,5 m/sec Natriumgeschwindigkeit an den Proben).
Um den Einfluß des Sauerstoffs auf die Korrosionsrate
zu ermitteln, wurden bei den insgesamt 4 Versuchsreihen
mit einer Gesamtbetriebszeit von 5.200
Stunden der Sauerstoffgehalt im Kreislauf von Versuch
zu Versuch durch Veränderung der Kaltfallentemperatur
variiert. Es konnte festgestellt werden,
daß bei den austenitischen Stählen die Korrosionsgeschwindigkeit
stark vom Sauerstoffgehalt im Natrium
abhängig ist, während bei den eingesetzten Nickelproben
diese Abhängigkeit nicht vorhanden ist. Der
austenitische Werkstoff Nr. 4981 zeigte bei diesen
Versuchen die geringste Abtragung. Die Untersuchungen
an den eingesezten Armco-Eisen-Proben zeigten
ein ähnliches Korrosionsverhalten wie die austenitischen
Stähle.
Die Gesamtbetriebszeit des Kreislaufes "Cerberus"
beläuft sich nunmehr auf über 20.000 Stunden Versuchsbetrieb.
Die Rohrleitungs- und Komponenten-Montage des
Hochtemperaturkreis/aufes in dem Korrosionsuntersuchungen
bei einer Natriumtemperatur bis 800°C
und Strömungsgeschwindigkeit bis zu 12 m/sec
durchgeführt werden können, wurde abgeschlossen.
Röntgenprüfungen der Schweißnähte, Druckprüfung
und Heliumdichtigkeitsprüfungen der Gesamtanlage
wurden erfolgreich beendet. Die Rohrbegleitheizungen,
die Temperaturmeßstelien und die Wärmeisolation
wurden angebracht. Parallel hierzu erfolgte die
Vormontage der regel baren elektrischen Einspeisungen
für die 3 Teststrecken mit einer Leistung von je
90 kVA.
Im Anschluß an die Rohrmontage des Hochtemperaturkreislaufes
wurden die 3 Massetransportkreis/äufe
die zuvor in der alten Versuchshalle demontiert und
von Natriumresten gereinigt wurden, in der erweiterten
Versuchshalle montiert. Die Versorugng der 3
identischen Kreisläufe mit Natrium, die mit einer
elektromagnetischen Pumpe betrieben werden und für
eine maximale Versuchstemperatur von 650°C ausgelegt
sind, erfolgt durch einen gemeinsamen Grundkreis,
der aus einem Reinigungs- und einem Oxidmeßkreis
besteht. Die Röntgen- und Dichtigkeitsprüfungen
wurden abgeschlossen. Die Rohrbegleitheizungen
wurden verlegt und die Temperaturmeßstelien angebracht.
Die Messung des Oxidgehalts erfolgte bei den Versuchsreihen
im Korrosionskreislauf Cerberus durch
die seit 14.000 Betriebsstunden eingebaute kontinuierlich
anzeigende Festelektrolytzelle (Sonde I), die
bei einer Natriumtemperatur von 310°C arbeitet.
Eine zweite, parallel eingebaute Sonde I1 wurde in Betrieb
genommen und geeicht. Anschließend wurde
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