Probleme nur in Grenzen erhöht werden. Bei zu großem Sprödphasenanteil treten näm-
lich beim Warmwalzvorgang Verdickungen an den Enden der Brennstoffplatten auf, die zu
unzulässiger Verminderung der spezifizierten Hülldicke führen. Die Erfahrung hat ge-
zeigt, daß die Obergrenze der Uranbeladung bei einem Volumenanteil zwischen 40-50Vol.%
liegt. In Abb.1 ist die Uranbeladung als Funktion des Volumenanteils der dispergier-
ten Phase für verschiedene in Frage kommende Systeme aufgetragen. Aus dem Diagramm
wird das Uranbeladungspotential des jeweiligen Systems erkennbar. Insbesondere er-
kennt man, daß die Uransilizide (U5Si und UsSi,), bedingt durch ihre hohe U-Dichte,
eine beachtliche Steigerung des U-Beladungspotentials ermoglichen. Dieser Beitrag
befaßt sich mit dem Einsatz metallographischer Methoden bei der Entwicklung und Qua-
litdatskontrolle dieser neuartigen Brennstoffe auf Silizidbasis.
2. Dispersionen auf Uransilizidbasis mit hoher U-Beladung
Von den verschiedenen intermetallischen Verbindungen, die im U-Si-System (Abb.2) auf-
treten, sind nur die U-reichen Phasen U„Si und UsSi, als Dispergenten von Interesse.
Für die Herstellung der Uransilizide sind sowohl das induktive Schmelzen in A1,05-
Tieageln als auch das Lichtbogenschmelzen geeignet. Es wurde eine leichtiiberstochio-
metrische Zusammensetzung gewählt (4 Gew.% Si für UsSi, 7,4 Gew.% Si fiir UsSi,).
Abb.3 (a und b) zeigt die Gefligestruktur von U,Si im GuBzustand. Dem Zustandsdia-
gramm entsprechend, ist die primär entstandene Phase (weiß bzw. grau) UgSi,. AuRer-
dem erkennt man ein Eutektikum, das wiederum aus UsSi, und aU besteht, Zwischen den
Produkten, die man aus den beiden Schmelzverfahren erhält, besteht,bis auf die Korn-
größe der Primärkristalle,praktisch kein Unterschied. Nur eine länaere Wärmebehand-
lung (1073 K; 72 h) fiihrt, wie Abb.3 (c und d) zeigt, zu einer peritektoiden Umset-
zung zu UsSi.
Anders ist die Situation bei der Verbindung UsSi,. Sie entsteht direkt aus der Schmel-
ze und wie die Gefligestruktur in Abb.3 (e und g) zeigt, erhdlt man bereits im GuBzu-
stand ein relativ einphasiges Produkt mit dem der Stdchiometrie entsprechenden klei-
nen Anteil von USi (dunkel). Eine Wärmebehandlung führt erwartungsgemäß zu keiner
wesentlichen Änderung in der Struktur, außer einerKornvergröberung (Abb.3 f).
Die weitere technologische Bearbeitung der Silizide mit dem Ziel, Miniatur-BE-platten
herzustellen, ist in Abb.4 schematisch dargestellt. Es wurden nach diesem Verfahrens-
schema BE-platten mit U-Dichten bis 6,0 g-Ucm™3 (U;Si-AT) bzw. 4.5 g-U cm 73 (U„Si„-
Al) hergestellt.
Für die Überprüfung der Homogenität der Dispersion sowie eventuell auftretende De-
fekte, wie z.B. unzulässige Hüllverdünnung, die hauptsächlich an den Enden der BE-
527
