Verfahren zur Längenreduzierung mindestens eines bestrahlten Brennstabs, Umhüllung zur Durchführung des Verfahrens und Anordnung zur Aufnahme eines längenreduzierten Brennstabs

Abstract

 Zur Längenreduzierung eines bestrahlten Brennstabs ist es bekannt, den Brennstab zunächst in ein gerades Umschließungsrohr (4',4",26) einzubringen und ihn danach zur Reduzierung der Brennstablänge zu verformen, indem das Umschließungsrohr mit darin enthaltenem Brennstab aufgewickelt wird. Dieses Verfahren zur Längenreduzierung führt zu Schwierigkeiten bei der Herstellung der für die Aufnahme der Wickel vorgesehenen Lagerbehälter. Zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten wird vorgschlagen, dem Umschließungsrohr (4',4",26) mindestens ein einen Brennstababschnitt vorgegebener Teillänge hülsenartig überdeckendes, gasdicht mit dem Umschließungsrohr verbundenes und unter Verformung gasdicht verbleibendes Verformungselement (9) zuzuordnen und den Brennstab in dem durch das Verformungselement bestimmten Verformungsbereich um in wesentlichen 180° zu knicken, wobei das Verformungselement entsprechend der Knickung verformt wird und das Umschließungsrohr im wesentlichen Teil (4',4") seiner Länge geradlinig verbleibt. Dabei kann das Verformungselement gesondert ausgebildet oder ein einstückiger Bestandteil des Umschließungsrohres sein. Im letzten Fall können Querschnitte von Verformungselement und Umschließungsrohr gleich sein. (Hierzu Figur 7a)

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lüngenreduzierung mindestens eines bestrahlten Brennstabe, bei den der Prennstab zunächst in ein Umschließungsrohr eingebracht und danach zur Reduzierung der Drennstablanänge des Brennstab verformt wird.

[0002] zum zwecke der zwischenlagerung und/oder der Endlagerung von bestrahlten Kernbrennstoffen ist ein solches Verfahren zur Längenreduzierung der bestrahlten Brentäbe bekannt (Bericht KfK 3000, Sept. 1930, S. 465-466), un einerseits bestrahlte Kernbrennstoffe in der Lagerstätte leichter handhaben zu können und andererseits als Verpackungsmaterial keramische Werkstoffe einsetzen zu können, die in kleineren Geometrien einfacher und wirtschaftlicher herstellbar sind. Bei dem bekannten Verfahren werden die abgebrannten Brennstäbe einzeln oder zu mehreren in ein abgeplattetes Umschließungsrohr aus Stahl eingebracht und anschließend das Umschließungsrohr gasdicht verschweißt. Vorzugsweise werden in jedes Umschlieβungsrohr zwei Brennstäbe eingebracht. Die in die metallischen Umschließungsrohre eingeschweißten Brennstäbe werden zur Reduzierung ihrer beispielsweise 4 m betragenden Länge um einen Dorn zu einer Spirale aufgewickelt, dessen Durchmesser von dem kleinsten zulässigen Biegeradius des Umschließungsrohres abbängig ist.

[0003] Beim Aufwickeln zerbricht der vorzugsweise in Pellet-Form vorliegende Kernbrennstoff zu Bruchstücken und die den Kernbrennstoff umhüllenden Hüllrohre der Brennstäbe reißen auf. Da die Umschließungsrohre während der durch das Aufwickeln hervorgerufenen Verformung aufgrund der Eigenschaften des verwendeten Werkstoffes gasdicht bleiben, halten sie die radioaktiven Stoffe und/oder Gase zurück, die bei der Verformung des Brennstabs freigesetzt werden. Der Gasdruck des im Brennstab befindlichen Gases beträgt in einigen Anwendungsfällen rund 80 bar. Der sich nach Verformung in dem Umhüllungsrohr einstellende geringere Druck hängt von dem vom Umschließungsrohr umschlossenen Leervolumen ab. Bei dem bekannten Verfahren zur Längenreduzierung wird zwar die Länge des einzelnen Brennstabes reduziert, jedoch führt die Verformung zu Spiralen mit großen Durchmessern, sowie zu großen Toträumen, die durch das zylindrische Dornvolumen in der Mitte der aufgewickelten Brennstäbe bestimmt sind. Die großen Außendurchmesser der aufgewickelten Brennstäbe erschweren den Einsatz von bestimmten keramischen Verpackungswerkstoffen für Verpackungen, in die die im Umhüllungsrohr befindlichen, verformten Brennstäbe verpackt werden sollen, da sich diese Verpackungen aus den keramischen Werkstoffen in den dann erforderlichen Abmessungen nur in technisch aufwendiger Weise oder gar nicht herstellen lassen. Hinzukommt, daß die großen Toträume ein geringes Nutzvolumen der Verpackungen bestimmen.

[0004] Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Längenreduzierung anzugeben, das eine Längenreduzierung der Brennstäbe ermöglicht, ohne daß beim Einbringen der verformten Brennstäbe in die Verpackungen das Nutzvolumen der Verpackungen durch unerwünscht große Toträume verringert wird und ohne daß die Herstellung der Verpackungen durch Vorgabe zu großer Abmessungen der Aufnahmehohlräume der Verpackungen erschwert wird.

[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem Umschließungsrohr mindestens ein einen Brennstababschnitt vorgegebener Teillänge hülsenartig überdeckendes, gasdicht mit dem Umschließungsrohr verbundenes und unter Verformung gasdicht verbleibendes Verformungselement zugeordnet wird und daß der Brennstab im durch das Verformungselement bestimmten Verformungsbereich um im wesentlichen 180° geknickt wird, wobei das Verformungselement entsprechend der Knickung verformt wird und das Umschließungsrohr im wesentlichen geradlinig bleibt.

[0006] Durch das oder die gasdicht mit dem Umschließungsrohr verbundenen Verformungselemente ist es möglich, den Brennstab immer an einer oder mehreren Stellen im wesentlichen um 180⁰ soweit zu knicken, daß die bei Verwendung eines Verformungselements geradlinig verbleibenden Abschnitte des Umschließungsrohres paarweise im wesentlichen in Parallellage gebracht werden und nahezu in Anlage aneinander kommen.

[0007] Bei dieser Knickverformung wird kein großer Totraum aufgebaut; die Aufnahmehohlräume der Verpackungen können mit kleinen Durchmessern realisiert werden.

[0008] Der Brennstab wird entweder beim Knicken zerteilt oder er wird vor dem Knicken zumindest teilweise zerteilt. Bevorzugte Ausführungsform der teilweisen Zerteilung ist in der Abflachung des Verformungselements und des Brennstabs vor dem Knicken im Verformungsbereich zu sehen. Diese Vorverformung des Verformungselements erfolgt vorzugsweise durch Walzen oder Pressen.

[0009] Bei einer besonders bevorzugten Verfahrensführung wird das Umschließungsrohr über im wesentlichen seine gesamte Länge mit einer konstanten und eine gasdichte Knickverformung sichernde Querschnittskonfiguration ausgelegt und werden der Brennstab und das Umhüllungsrohr in einen als Verformungselement dienenden, vorbestimmten Längenabschnitt geknickt. Bei dieser Verfahrensführung wird zwar wie bei den bekannten Verfahren ein Umhüllungsrohr verwendet, das im wesentlichen über seine gesamte Länge eine konstante Querschnittskonfiguration aufweist, jedoch erfolgt mindestens eine Knickung um im wesentlichen 180⁰ derart, daß geradlinig verbleibende Umschließungsrohrabschnitte in Anlage aneinander kommen. Als Material für ein solches Umhüllungsrohr mit integrierter Knickverformbarkeit wird vorzugsweise austenitischer Stahl verwendet.

[0010] Ausgehend von der bekannten Umhüllung für mindestens einen bestrahlten Brennstab mit einem den Brennstab umschließenden Umschließungsrohr ist die Erfindung auch auf eine Umhüllung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gerichtet.

[0011] Die Umhüllung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß dem Umschließungsrohr mindestens ein Verformungselement zugeordnet ist, das einen Brennstababschnitt vorgegebener Teillänge hülsenartig überdeckt, gasdicht mit dem Umschließungsrohr verbunden ist und bei Knickung des Brennstabs gasdicht bleibt. Das Verformungselement kann auf verschiedene Weise verwirklicht werden. Vorzugsweise ist das Verformungselement auf das Umschließungsrohr aufgeschoben und gasdicht mit diesem verbunden. Das Verformungselement kann mit dem Umschließungsrohr z.B. verschweißt, verlötet oder verklebt sein. Die Verbindung kann über die gesamte axiale Länge des Verformungselements aufgebaut werden oder nur an dessen Endbereichen ausgebildet sein.

[0012] Es kann aber auch zweckmäßig sein, daß das Verformungselement zwischen Teilstücken des Umschließungsrohres angeordnet und gasdicht mit den zugewandten Enden des Umschließungsrohres verbunden ist. Auch hier eignen sich die oben genannten Verbindungstechniken. Selbstverständlich muß sichergestellt sein, daß die Verbindungen bei der Knickung gasdicht bleiben. Schließlich ist die Möglichkeit gegeben, das Verformungselement einstückig mit dem Umhüllungsrohr auszubilden.

[0013] Das Verformungselement kann so gestaltet sein, daß es bei der mechanischen Knickung durch die von außen aufgebrachten Kräfte plastisch oder elastisch oder plastisch-elastisch verformt wird.

[0014] Bei einstückiger Ausbildung des Verformungselements mit dem Umhüllungsrohr - aber auch bei gesonderter Fertigung des Verformungselements - kann das Verformungselement im Bereich größerer Materialstreckung eine größere Wandstärke als im Bereich kleinerer Materialstreckung aufweisen.

[0015] Bei einstückiger Ausbildung des Verformungselements mit dem Umhüllungsrohr gelangt man zu einer besonders zweckmäßigen und einfach herzustellenden Umhüllung, wenn das Verformungselement eine über seine Länge konstante und eine gasdichte Knickverformung sichernde Querschnittskonfiguration aufweist und die Querschnittskonfiguration des Umhüllungsrohres gleich der des Verformungselements ist, d.h., die Querschnittskonfiguration des Umhüllungsrohrs entspricht im wesentlichen über die gesamte Länge des Umhüllungsrohrs einer eine gasdichte Knickverformung um 180⁰ sichernden Querschnittskonfiguration.

[0016] Weitere auf die Umhüllung gerichtete Unteransprüche betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Umhüllung.

[0017] Das erfindungsgemäße Verfahren und verschiedene Ausführungsformen der Umhüllung sollen nun anhand der beigefügten Figuren genauer beschrieben werden.

[0018] Es zeigt:

Figur 1) Die erste Ausführungsform der Umhüllung mit einem auf das Umhüllungsrohr aufgeschobenen und plastisch verformbaren Verformungselement,

Figur 2) Die zweite Ausführungsform mit einem in das Umhüllungsrohr eingeschalteten plastisch verformbaren Verformungselement, das vor Knickung vorgeformt wird,

Figur 3) Die dritte Ausführungsform in Form eines in das Umschließungsrohr eingeschalteten Verformungselement mit einem mindest teilweise elastisch verformbaren Kompensator,

Figur 4) Eine weitere Ausführungsform mit elastischem Kompensator,

Figur 5) Eine Ausführungsform mit elastischem Kompensator und einem Trennkeil zum mindestens teilweisen Zerteilen des Brennstabs vor Durchführung des Knickvorgangs,

Figur 6) Drei jeweils in einer Knickstelle geknickte Umhüllungsrohre gemäß Figur 4) in Lageranordnung,

Figur 7) Vier jeweils in einer Knickstelle geknickte Umhüllungsrohre gemäß Figur 2 in Lageranordnung,

Figur 8) Ein zweifach geknicktes Umhüllungsrohr gemäß Figur 2 und,

Figur 9) Ein in einer gegenüber Figur 8 abweichenden Weise geknicktes Umhüllungsrohr gemäß Figur 2 das sich insbesondere zur kreisringartigen Lageranordnung der Brennstäbe eignet.

[0019] In der Figur la ist ein Schnitt eines Brennstabs 1 dargestellt, der überlicherweise aus einem Hüllrohr 2 und in das Hüllrohr eingebrachtem Brennstoff 3 in Form von Brennstoffpellets besteht, wie in der Figur la unten angedeutet ist. In den nachfolgenden Figuren 2-9 ist der Brennstab 1 als einheitlich massive Stange dargestellt, um das Verständnis der eigentlichen Erfindung zu erleichtern. Der Brennstab 1 ist in ein Umschließungsrohr 4 eingebracht, dessen Enden gasdicht verschlossen sind.

[0020] Auf das Umschließungsrohr 4 ist ein Verformungselement 5 aufgeschoben und mit der Oberfläche des Umschlie- ßungsrohrs durch an den Enden des Verformungselements angelegte Verschweißungen 7 gasdicht verbunden. Obwohl in manchen Fällen eine Ausgestaltung des Verformungselements als Rohrabschnitt möglich ist, ist bei der bevorzugten Ausführungsform gemäß Figur 1 das Verformungselement im Bereich der größeren Materialstreckung während des Knickens mit einer dickeren Außenwand versehen als im Bereich kleinerer Materialstreckung, so daß nach Knickung eine Mindestwandstärke im Bereich größerer Materialstreckung vorhanden ist. Zusätzlich ist das Verformungselement 5 in der in der Figur la gezeigten Weise gewölbt ausgebildet, so daß zwischen Verformungselement 5 und dem Umschließungsrohr 4 ein Hohlraum 6 entsteht, wodurch die notwendige Längendehnung des Materials verringert wird.

[0021] Zur Durchführung der Verformung wird das Umschließungsrohr 4 gemäß Figur la etwa in der Mitte des Verformungselements 5 auf einen in der Figur lc im Schnitt dargestellten Dorn 8 aufgelegt und über diesen Dorn geringen Durchmessers soweit geknickt, daß die beiden Schenkel 4' u. 4'' des Umschließungsrohres parallel aneinander anliegen. Der nach Herausziehen des Verformungsdorns verbleibende Totraum ist im Vergleich zum Volumen des Umschließungsrohres vernachlässigbar klein. Die aus der Figur lb ersichtliche Formgebung des Verformungselements 5 in der Ebene senkrecht zur Achse der eingebrachten Brennstäbe 1 und l', die von einem Kreisquerschnitt abweicht, sorgt dafür, daß in der höchstbeanspruchten Knickebene die plastische Materialverformung auf ein Mindestmaß begrenzt und Anrisse, wie sie z.B. bei der Knickung runder Rohrquerschnitte auftreten, vermieden werden.

[0022] Bei der in der Figur 2 gezeigten Ausführungsform ist das Verformungselement 9 zwischen Stücken 4'u.4" des Umschließungsrohres 4 angeordnet und durch Schweißungen 7 gasdicht mit den zugewandten Enden der beiden Teilstücke des Umschließungsrohres verbunden. Das noch nicht verformte Verformungselement 9 weist den in der Figur 2c dargestellten Querschnitt auf. Zur Durchführung der mechanischen Knickung wird das Verformungselement 9 mittels zweier Walzen lo u. lo' in der in der Figur 2a gezeigten Weise im Bereich der Knickstelle mit dem eingeschlossenen Brennstab verformt, wobei das Hüllrohr und die Struktur des keramischen Brennstoffes im Hüllrohr zerstört werden. Die Querschnittsänderung durch die beiden Walzen lo u. lo' erfolgt so, daß die für das Knicken zu dehnende Faser zur neutralen Faser hin verschoben wird in der Art, daß beim Knickvorgang die Längendehnung der Faser minimal ist.

[0023] Eine Querschnittsänderung des Verformungselements kann z.B. auch durch Pressen erfolgen. Es kommt nur darauf an, die zu dehnenden Fasern zur neutralen Faser hin zu verschieben.

[0024] Um das Verformungselement vor evtl. aus dem Hüllrohr 2 austretenden Bruchstücken des zerbrochenen keramischen Brennstoffes zu schützen, können auf der Innenfläche des Verformungselements 9 Schutzplatten 11 und 12 in der in der Figur 2e gezeigten Anordnung vorgesehen werden, die bei Änderung des Querschnitts durch von außen aufgebrachte Kräfte eine Berührung von Brennstoffkörpern unter dem Verformungsdruck mit dem Verformungselement verhindern.

[0025] Die beschriebene Vorverformung kann selbstverständlich auch bei einem einstückig mit dem Umhüllungsrohr ausgebildeten Verformungselement durchgeführt werden; aber auch bei einem Umhüllungsrohr, dessen Querschnittkonfiguration über seine gesamte Länge an den bzw. die Knickvorgänge angepaßt ist.

[0026] Bei den beiden bisher beschriebenen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Umhüllung tritt im wesentlichen beim Knickvorgang plastische Verformung auf. Bei der in der Figur 3 gezeigten Ausführungsform tritt auch eine teilweise elastische Verformung des Verformungselements auf. Das Verformungselement 13 besteht aus einer durch Schweißungen 7 mit zwei Teilstücken 4' u. 4" des Umhüllungsrohrs verbundenen Hülse 14 mit einer etwa mittig gelegenen Sollbruchstelle 14a und einem mit der Hülse gasdicht verbundenen und die Sollbruchstelle umschließenden Kompensator 15, der zur Kennzeichnung der Sollbruchstelle 14a eine Einsenkung oder andere Markierung 15a aufweist. Bei der in der 'Figur 3a gezeigten Ausführungsform sind die Enden des Kompensators 15 durch Schweißungen 16 mit der Sollbruchhülse 14 verbunden. Selbstverständlich können hier auch andere gasdichte Verbindungstechniken verwendet werden. Der Kompensator besteht aus einem bei dem Knickvorgang einer plastischen Verformung unterliegenden Abschnitt 15b und einem beim Knickvorgang im wesentlichen einer elastischen Verformung unterliegenden Abschnitt 15c. Bei der gezeigten Ausführungsform sind die beiden Abschnitte 15b und 15c des Kompensators 15 einstückig miteinander ausgebildet.

[0027] Beim Knicken wird das Verformungselement 13 im Bereich der Einsenkung 15a auf eine gestrichelt dargestellte Knickkante 8' aufgelegt und um diese geknickt. Dabei wird der Brennstab durch die verstärkten Teilstücke der Sollbruchhülse 14 an der Sollbruchstelle 14a geteilt. Bei plastisch-elastischer Verformung aus der Lage gemäß Figur 3a in die Lage gemäß Figur 3c sorgt der Kompensator 15 dafür, daß die Knickstelle gegen Gasaustritt gesichert wird. Der infolge des größeren Durchmessers der beiden Abschnitte 4'u.4'' des Umschließungsrohres auftretende etwa größere Totraum ist immer noch vernachlässigbar klein und kann durch entsprechende Werkstoffauswahl für die Sollbruchhülse verkleinert werden, indem die Wandstärke verringert wird.

[0028] Bei der in der Figur 4 gezeigten Ausführungsform der Umhüllung weist das Verformungselement 17 zwei einander koaxial gegenüberstehende Hülsen 18 und 19 auf. In Ausnehmungen an den einander gegenüberstehenden Enden sind Scherringe 2o bzw. 21 eingebracht, die Scherschneiden 2oa, 21a bestimmen. Mit den beiden einander gegenüberstehenden Hülsen 18 und 19 ist in vergleichbarer Weise wie in der Figur 3 ein elastisch verformbarer Kompensator 22 verbunden.

[0029] Zur Einleitung der Längenreduzierung werden zunächst die beiden Scherhülsen derart gegeneinander verschoben, daß der Brennstab zerteilt wird (vgl. Figur 4b), werden die beiden Teilstücke voneinander entfernt (vgl. Figur 4c) und geknickt, bis sie die in der Figur 4d gezeigte Lage annehmen. Aus der vorstehenden Beschreibung der Ausführungsform gemäß Figur 4 geht hervor, daß in den Ansprüchen und in der Beschreibung unter dem Begriff "Knicken" auch ein solcher Vorgang verstanden wird, bei dem bei Durchführung der 180°-Schwenkbewegung die beiden Brennstababschnitte nicht mehr miteinander in Verbindung stehen.

[0030] Bei der Ausführungsform gemäß Figur 5 wird ein Verformungselement 23 angewendet, das ebenfalls über Schweißungen 7 mit Teilstücken 4' bzw. 4'' des Umhüllungsrohres 4 verbunden ist. Das Verformungselement 23 weist hier die Form eines Kompensators auf, der dem Kompensator gemäß Figur 3 vergleichbar ist und somit auch aus zwei Abschnitten 23a und 23b besteht, wobei der Abschnitt 23b im wesentlichen plastisch verformbar ist wie der Übergang von Figur 5a zu 5c deutlich zeigt. Wie bei der Ausführungsform gemäß Figur 3 können die beiden Kompensatorabschnitte einstückig miteinander oder getrennt voneinander ausgebildet sein, wobei im letzteren Fall beide Abschnitte natürlich in geeigneter Weise (z.B. Verschweißung) miteinander verbunden sein müssen.

[0031] Dem im wesentlichen elastisch verformbaren Abschnitt 23b ist ein Abschnitt 23c in der in der Figur 3 gezeigten Weise zugeordnet, der einen nach innen gerichteten geraden Trennkeil 24 trägt (vgl. Figur 5d). Anstelle des geraden Trennkeils kann auch ein sichelförmiger Trennkeil verwendet werden.

[0032] Auf den dem Trennkeil gegenüberliegenden Flächenabschnitt 23a des Verformungselements 23 ist ein Trennkeilwiderlager 23d ausgebildet, auf dem der Brennstab abgestützt wird.

[0033] Zur Einleitung des Knickvorganges wird der Trennkeil 24 durch einen von außen auf den Kompensator einwirkenden Stempel 25 belastet, so daß er in das Hüllrohr 2 des Brennstabes und in den Brennstoff 3 des Brennstabes 1 gedrückt wird. Dadurch wird der Brennstab völlig zerteilt oder an der vorgesehenen Knickstelle so geschwächt, daß er bei dem anschließenden Knicken zerteilt wird. Auch hier gewährleistet der Kompensator 23 eine gasdichte Umschließung der Knickstelle während des Trenn- und Knickvorganges.

[0034] Bei den Ausführungsformen gemäß Figuren 3 und 4 können die Hülsen 14 bzw. 18 und 19 auch einstückig mit dem Umhüllungsrohr 4 ausgebildet werden.

[0035] Bei der Figur 3 kann auch ein Kompensator in Form eines gewellten Metallschlauchs Verwendung finden, wie ihn der Kompensator gemäß Figur 4 aufweist.

[0036] Bei Verwendung eines Kompensators kann der Kompensator als Ganzes oder dessen elastisch verformbare Abschnitte zur Aufprägung der elastischen Verformbarkeit balgenartig vorgeformt werden.

[0037] Für das Erreichen elastischen Formverhaltens eignen sich insbesondere Stähle. Für die plastisch verformbaren Verformungselemente oder Abschnitte derselben werden zähe metallische Werkstoffe verwendet, die ein hohes Bruchdehnungsverhalten zeigen.

[0038] Die Figur 6a zeigt drei durch jeweils eine Knickstelle verformte Umhüllungsrohre der Ausführungsform gemäß Figur 4. Die freien Enden der beiden Teilstücke 4'u.4'' sind jeweils durch einen Verschlußdeckel 26 verschlossen, der mit dem zugeordneten Teilstück gasdicht verbunden ist, z.B. verschweißt ist. Auf der freien Stirnfläche des Deckels ist ein Ansatz für einen Manipulator vorgesehen. Die durch die eine Knickstelle in ihrer Länge reduzierten Brennstäbe sind in U-Form gebracht worden. Beim Packen der Brennstäbe können diese schichtweise in der in den Figuren 6a u. 6b gezeigten Weise gepackt werden. Die Verformungselemente 22 der einzelnen Schichten liegen jeweils auf einer Seite der Schicht, während die geradlinigen Teilstücke 4'u.4" der einen Schicht die Teilstücke der anderen Schicht in der aus der Figur 6 ablesbaren Weise berühren, wobei die karo-förmigen Zwickel zwischen den Rohrstücken verbleiben, die jedoch im Vergleich zu dem Volumen der Umhüllungsrohre einen sehr kleinen Totraum darstellen.

[0039] In den Figuren 7a und 7b wird eine Lageranordnung beschrieben, wie sie mit einfach geknickten Brennstäben gemäß Figur 2 erreichbar ist. Wie aus dem Schnitt gemäß Figur 7b ersichtlich ist, wird eine im Schnitt hexagonale Packungsdichte erreicht. Die Zwickel sind nur noch dreieckförmig. Auch bei dieser Anordnung liegen die Verformungselemente einer Schicht auf ein und derselben Seite der Schicht.

[0040] In der Figur 8a ist die Seitenansicht eines zweifach geknickten Umhüllungsrohrs 4 gemäß Figur 2 dargestellt. In dem Umhüllungsrohr sind also zwei Verformungselemente 9 eingeschweißt, so daß dieses aus den Teilstücken 4',4''u.4''' besteht. Die Verformungselemente 9 sind jeweils so gewalzt worden, daß die Knickrichtungen nicht identisch sind, sondern so ausgerichtet sind, daß beim Knicken die aus der Figur 8b ablesbare Konfiguration erreichbar ist, bei der die Schnittpunkte der Achsen der drei Teilstücke 4', 4''u.4''' mit einer zu ihnen senkrechten Ebene im wesentlichen ein gleichseitiges Dreieck definieren. Mit so geknickten Brennstäben kann ebenfalls eine im wesentlichen hexagonale Packungskonfiguration erreicht werden.

[0041] Die Figur 9 zeigt ein zweifach geknicktes Umhüllungsrohr, in das zwei Verformungselemente 9 gemäß Figur 2 eingeschaltet sind. Die Verformungselemente 9 sind so gewalzt, daß die aus der Figur 9b ablesbare Lageranordnung erreichbar ist, bei der die geknickten Brennstäbe kreisringartig angeordnet werden können. In dem innerhalb der aus solchen geknickten Brennelementen aufgebauten Kreisringen verbleibenden zylinderartigen Freiraum können z.B. Stäbe eingebracht werden, die gemäß Figur 8 geknickt sind, so daß auch hier eine im wesentlichen hexagonale Packungsdichte erreichbar ist.

[0042] Die in den Figuren 6-9 dargestellten Lageranordnungen können auch mit den anderen Verformungselementen erreicht werden. Bei Konfigurationen mit mehreren Knickstellen müssen die gesondert oder einstückig ausgebildeten Verformungselemente mit vorgeprägter Knickrichtung natürlich in vorgegebener Weise beim Aufbringen auf das Umschließungsrohr, beim Einschalten in das Umschließungsrohr oder beim Ausbilden im Umhüllungsrohr ausgerichtet werden. Bei Verwendung eines entsprechend dickwandigen und keine vorgeprägte Knickrichtung aufweisenden Verformungselements bzw. Abschnitts im Umhüllungsrohr, braucht eine solche Ausrichtung nicht berücksichtigt zu werden. Jedoch besitzen die Verformungselemente vorzugsweise eine aufgeprägte Knickrichtung.

[0043] Das Knicken der Brennstäbe in einer Umhüllung mit integrierter Knickverformbarkeit ermöglicht die Verpackung der umhüllten Brennstäbe in Behälter derart, daß in dem Behälter im wesentlichen kein Totraum mehr vorhanden ist, da im wesentlichen im Querschnitt senkrecht zu den geradlinig verbleibenden Teilstücken der Brennstäbe eine hexagona-Packungsdichte erzielt werden kann. Auf diese Weise können Keramikbehälter mit kleinen inneren Abmessungen verwendet werden.

Ansprüche

1) Verfahren zur Längenreduzierung mindestens eines hestrahlten Brennstabs, hei dem der Brennstab zunächst in ein gerades Umschließungsrohr eingebracht und danach zur Reduzierung der Brennstablänge der Brennstab verformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß dem Umschließungsrohr mindestens ein einen Brennstababschnitt vorgegebener Teillänge hülsenartig überdeckendes, gasdicht mit dem Umschließungsrohr verbundenes und unter Verformung gasdicht verbleibendes Verformungselement zu^geordent wird und daß der Brennstab in dem durch das Verformungselement bestimmten Verformungsbereich um im wesentlichen 180° geknickt wird, wobei das Verformungselement entsprechend der Knickung verformt wird und das Umschließungsrohr im wesentlichen Teil seiner Länge geradlinig verbleibt.

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstab vor dem Knicken zumindest teilweise zerteilt wird.

3) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstab beim Knicken zerteilt wird.

4) Verfahren nach Anspruch ] oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verformungselement und der Brennstab vor dem Knicken im Verformungshereich abgeflacht wird.

5) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Umschließungsrohr über im wesentlichen seine gesamte Länge mit einer konstanten und eine gasdichte Knickverformung sichernde Querschnittskonfiguration ausgelegt wird und der Brennstab und das Umhüllungsrohr in einen als Verformungselement dienenden, vorbestimmten Längenabschnitt geknickt werden.

6) Umhüllung für mindestens einen bestrahlten Brennstab mit einem den Brennstab umschließenden Umschließungsrohr zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Umschließungsrohr (4) mindestens ein Verformungselement (5;9;13;18;23) zugeordnet ist, das einen Brennstabebschnitt vorgegebener Teillänge hülsenartig überdeckt, gasdicht (7,16) mit dem Umschließungsrohr (4) verbunden ist und bei Knickung des Brennstabs gasdicht verbleibt.

7) Umhüllung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verformungselement (5) auf das Umschließungsrohr (4) aufgeschoben und gasdicht mit diesen verbunden ist.

8) Umhüllung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verformungselement (9;13;17;23) zwischen Teilstücken (4'/4'') des Umschließungsrohres (4) angeordnet und gasdicht mit den zugewandten Enden der beiden Teilstücke des Umschli rohres verbunden ist.

9) Unhüllung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfornungsplenent einstückig mit dem Urhüllungsrohr ausgebildet ist.

lo) Umhüllung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Verformungselement (5;9) aus einem plastisch verformbaren, zähen Werkstoff hergestellt ist.

11) Umhüllung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Verformungselements (5;9;13;17;23) im wesentlichen längs der gesamten axialen Lange des hülsenartigen Verformungselements von der Kreisform abweicht.

12) Umhüllung nach Anspruch 6 bis lo, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Verformungselement und dem Brennstab (1) mindestens eine Stützplatte (11,12) angeordnet ist.

13) Umhüllung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Verformungselement (5) im Bereich größerer Materialstreckung eine größere Wandstärke als im Bereich kleinerer Materialstreckung aufweist.

14) Umhüllung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Verformungselement eine über seine Länge konstante, eine gasdichte Knickverformung sichernde Querschnittskonfiguration aufweist und die Querschnittskonfiguration des Umhüllungsrohres gleich der des Verformun^gs-elements ist.

15) Umhüllung nach einen der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daβ das verformungselement (5) im Bereich gröβerer Materialstreckung von der Achse des Brennstahs unter Ausbildung eines Fohlraums (6) nach außen gewölbt ist.

16) Umhüllung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Verformungselement (13;17;23) zumindest teilweise elastisch verformbar ist.

17) Umhüllung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Verformungselement (13) aus einer ein- oder mehrteiligen Hülse (14;18,19) und einen mit der Hülse gasdicht verbundenen und die Sollbruchstelle umschließenden Kompensator (15;22) besteht.

18) Anordnung zur Aufnahme mindestens eines abgebrannten Brennstabs mit einem Pehälter einschließlich einer Ausnehmung zur Aufnahme des in eine Umhüllung eingebrachten Brennstabs, dadurch gekennzeichnet, daß in den Behälter ein im Umhüllungsrohr geknickter Brennstab eingebracht ist.

Zeichnung