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

Im Rahmen der Untersuchungen zur Mikrostruktur
der turbulenten Strömung wurden im beheizten Rohr
und im nichtbeheizten Brennstabbündel die Temperatur-
und Druckpulsationen gemessen. Die sich daraus
ergebenden Spektraldichtefunktionen ermögl ichen
mit Hilfe eines analytischen Modells die Berechnung
der Thermoschockbeanspruchung an übergangsstellen
von kleinen zu großen Wandstärken von Reaktorbauteilen
(3943, 3958).
Messungen des Einflusses der Wassertemperatur und
der künstlich eingebrachten Störungen auf den
Schwingungszustand der Brennstäbe im Bündel wurden
begonnen. Der geplante Umbau des Versuchsreislaufes
wurde in Angriff genommen. Ziel des Umbaues
ist es, das Niveau der in der Umwälzpumpe und
anderen Kreislaufbauteilen erzeugten Druckpulsationen
zu erniedrigen.
Die Untersuchungen zum Verschleiß- und zum Reibverhalten
zwischen Brennstabbündel und Abstandshaltergittern
in Natrium bei 600 und 700°C wurden
zu Beginn des Jahres 1970 abgeschlossen. Die wesentlichen
Ergebnisse sind (vgl. 4003):
- Trotz Spieles zwischen Gitterabstandshaltern und
Stäben trat bei axialer Relativbewegung eine Reibkraft
von etwa 5 bis 20 kp je Gitter eines 169-er
Stabbündels auf.
Die Spielvergrößerung durch Verschleiß betrug
nach 2,5 '10 5 Doppelhüben im Mittel weniger als
20 11m. Nur in wenigen Ausnahmefällen erreichte
sie bis 60 11m.
Ein Diffusionsverschweißen in Na konnte nach
einer siebentägigen Stillstandszeit bei 650°C nicht
festgestellt werden.
An den gewählten Gitter- und Stabbefestigungen
traten im Versuchsbetrieb keine Beanstandungen
auf.
Inzwischen ist seitens der Fa. Interatom der Wunsch
geäußert worden, im Jahre 1971 weitere Versuche
mit anderen Abstandshaltern folgen zu lassen.
Im Rahmen der Untersuchungen von Maschinenelementen
in Natrium wurde eine Prüfvorrichtung für
Versuche mit Wälzlagern konstruiert und zu 80 %fertiggestellt.
Ihre wesentlichen Kennzeichen sind:
Thyristor-gesteuerter GS-Motor für 10 bis
1.000 U/min, Axialbelastung der Prüflager bis
4.000 kp, Prüftemperatur bis ca. 600°C, kontinuierliche
überwachung des Reibmomentes. Die Instrumentierung
und Eichung der Reibmomentmeßstäbe
konnten wegen Schwierigkeiten bei der Applikation
der DMS noch nicht abgeschlossen werden. Das Versuchsprogramm,
welches in der Natrium-Behälteranlage
des IRE durchgeführt werden soll, wurde detailli
erter au sgearbeitet.
Im Rahmen einer Diplomarbeit wurde eine Vorstudie
über die Verwendbarkeit der Dichtelemente Ringspalt
und Kolbenring für Natrium erstellt (4019). Solche
Dichtungen sind z. B. für den Brennelementsitz in der
Tragplatte, für Kontrollstabführungen und für Schiebemuffen
in Rohrleitungen von Bedeutung. Die Arbeit
gibt einen überblick über die Berechnungsmöglichkeiten
sowie über die aus dem Schrifttum bekanntgewordenen
praktischen Erfahrungen mit diesen
Dichtelementen und dient als Grundlage für weitere
Experimente im IRE.
Um genauere Aussagen über das Verhalten von Isolierstoffen
bei einem Zusammentreffen mit flüssigem Natrium
auch bei höheren Temperaturen machen zu
können, wurde eine experimentelle Untersuchung
durchgeführt (4016), wobei in erster Linie Isoliermaterialien
auf oxidischer Basis betrachtet wurden.
Außer der chemischen Beständigkeit wurde auch die
Rückhaltewirkung gegen Natrium als wichtiges Merkmal
untersucht. Es ergab sich, daß siliziumdioxidhaltige
Stoffe nur bis 430°C ohne Reaktion mit Natrium
in Kontakt sein können. Bei höheren Temperaturen
tritt eine Reduktion unter Bildung von Natriumsilikat
ein. Bei gefährdeten Anlageteilen ist also ein separates,
dichtes Trennmedium vorzusehen, z. B. Stahlblech
oder Folie. Aluminiumoxid zeigt außer seiner
chemischen Beständigkeit auch bei Temperaturen
über 500°C - allerdings ohne Druckdifferenz - noch
eine Rückhaltewirkung gegen Natrium, was wesentlich
mit dem Benetzungsvermögen des flüssigen Metalls
zusammenhängt.
Die erste Phase der Diffusionsverschweißversuche mit
einer Vielzahl von Werkstoffpaarungen wurde zu Beginn
des Jahres 1970 abgeschlossen (3979,4007). Die
Ergebnisse zeigten eine starke Streuung, die auf uneinheitliche
Oberflächengüte der Proben zurückgeführt
wurde. Eine Reihe weiterer Versuche mit geläppten
Oberflächen zeigte im Vergleich zu den ungeläppten
Proben die Tendenz zu höheren Haftkoeffizienten,
ergab jedoch noch keine befriedigende Reproduzierbarkeit.
Deshalb wurde ein Programm für
eine neue Versuchsphase ausgearbeitet. Es sieht vor,
mit nur wenigen Werkstoffkombinationen aus den
wichtigsten Strukturwerkstoffen (Wst. Nr. 4301,
4981, 7383 u. Inconel 718) und einer großen Zahl
von Meßpunkten die Reproduzierbarkeit durch Elimination
von Nebeneffekten zu verbessern.
Zur Durchführung technologischer Experimente (z. B.
Na-Analyse, Ultraschalltechnik in Natrium) wurde
eine Natriumreinigungs- und Abfülleinrichtung gebaut
und in Betrieb genommen. Sie besteht aus einem Vorratsbehälter,
einer Heiß- und Kaltfalle und einer elektromagnetischen
Pumpe.
PSB 128
Reaktorentwürfe
Die Arbeiten auf diesem Gebiet konzentrierten sich
nahezu ausschließlich auf die Weiterentwicklung des
natriumgekühlten schnellen Brutreaktors. Die Kon-
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