BG99290A

BG99290A - Управляваща колона за ядрен реактор,състояща се от горивен елемент и абсорбер-елемент

Info

Publication number: BG99290A
Application number: BG99290A
Authority: BG
Inventors: Rudolf Meinl; Peter Rau; Alfons Roppelt; Walter Sauermann
Original assignee: Framatome Anp Gmbh
Priority date: 1992-08-21
Filing date: 1994-12-23
Publication date: 1995-09-29
Also published as: DE4227793A1; CZ37495A3; RU2117342C1; HU9500511D0; BG61356B1; CZ290300B6; WO1994005013A1; SK23095A3; RU95106666A; HUT70347A; HU218181B

Abstract

В управляваща колона абсорбер елемент (АЕ) чрез куплунгов елемент (СЕ) е свързан към главата на горивен елемент (ВЕ), а в областта лежаща, между долния ръб (НА) на съдържащите се в абсорбер елемента абсорберни тела (26) и горния ръб (HF) на съдържащото се в горивните стебла (7) на горивния елемент гориво, е поместен абсорбиращ материал (15, 32), който практически се разпростира през целия куплунгов елемент. В горивния елемент са предвидени абсорбиращи щифтове (15), които преминават през покривната плоча (6) на горивния елемент и проникват в междинното пространство между горивните стебла (7). Съответният абсорбер елемент има един кух цилиндър(32), обхванат от куплунгови части (30, 31), поради което се отстранява деформацията на мощността вгоривните стебла, която може да възникне при експлоатацията на реактора, когато към горния ръб (HF)на горивото се установи зона, освободена от горивото на горивния елемент и освен това няма абсорберни тела на абсорбер елемента.

Description

УПРАВЛЯВАЩА КОЛОНА ЗА ЯДРЕН РЕАКТОР,СЪСТОЯЩА СЕ

ОТ ГОРИВЕН ЕЛЕМЕНТ И АБСОРБЕР-ЕЛЕМЕНТ

Изобретението се отнася до една управляваща колона, състояща се от един горивен елемент и един абсорбер-елемент в съответствие с ограничителната част на претенция 1, както и един горивен елемент и един абсорбер-елемент от тази управляваща колона.

Такива управляващи колони, при които един абсорбер-елемент е свързан чрез куплунгови части към горния край на един горивен елемент, се използват при реактори с вода под налягане от съ- ветски конструктивен тип. Горивният елемент съдържа затворено в метални структурни части гориво, което се разполага от един долен ръб на горивото до горен ръб на горивото, докато абсорберелементът се съдържа в разположени под един горен ръб на абсорбера, поддържани от метални структурни части, тела от абсорбиращ материал, които се разполагат до един долен ръб на абсорбера. Структурните части стърчат навън на главата на горивния елемент над горния ръб на горивото и там са оформени като куплунгови части. Те се захващат в съответствуващите части на другия куплунг, които са образувани под долния ръб на абсорбера от издадепите напред структурни части на абсорбер-елемента.

Горният ръб на горивото и долният ръб на горивото не съвпадат с краищата на горивните стебла, които са оформени конструктивно като напълнени с гориво, херметично затворени тръби. Много често тези тръби съдържат над горния ръб на горивото и под долния ръб на горивито газово събиращо пространство за образуваните по време на експлоатацията продукти на разпадане. Съдържащата гориво активна зона на горивния елемент следователно започва над додните краища на горивните стебла и завършва под горните краища. Има също управляващи колони, при които при пълна мощност на ексн плоатация, горният ръб на горивото на горивния елемент лежи под границата, която ограничава активната зона на ядрото, тъй като горивните стебла са скъсени.

При пълна мощност на реактора, управляващата колона е в положение, при което нейният горивен елемент е приблизително на същата височина както горивните елементи, които са разположени в реакторното ядро до управляващата колона. Активната зона на горивния елемент следователно съвпада с активната зона на ядрото, която се определя от активните зони на другите горивни елементи. За да се управлява мощността в режим на намаляване, колоната се придвижва аксиално, при което в активната зона на ядрото навлиза част от управляващата колона, която не съдържа нито гориво, нито абсорбиращ материал, а съдържа куплунгови и структурни части. При това тези части изместват относително незначителен воден обем така, че в този обхват се установява едно повишено забавяне (модерация). Това положение практически се установява винаги при частично управление.

Оказва се, че на горните краища на горивните стебла в горивния елемент на управляващата колона възникват пикове на мощността. Затова вече беше предложено да се скъси напълването с гориво на горивните стебла на този горивен елемент и вместо това на горния край да се разположат около 100 мм дълги стоманени щифтове, които противодействуват на повишаването на мощността в горната област на активната зона на тези горинни стебла.

Заедно с това обаче, в горните части на съседните горивни стебла възниква повишение на мощността, чиято причина навярно е предизвиканата от управляващата колона деформация на неутронния поток.

Изобретението си поставя за задача да предложи една управляваща колона, която - сравнена със съотношенията при обичайните управ ляващи колони - предизвиква едно по-равномерно разпределение на неутронния поток и мощността, респ.подходящи за това абсорбер-елемент и горивен елемент.

Тази задача се решава с това, че абсорбер-материалът практически се разполага до горния ръб на горивото през куплунговия елемент (претенция 1). Други целесъобразни изпълнения на изобретенията са дадени в подпретенциите.

Изобретението и неговите предимства се поясняват по-подробно чрез три фигури. Те показват:

Фигура 1 - надлъжен разрез през едно примерно изпълнение съгласно изобретението на горивен елемент на една управляваща колона от този тип

Фигура 2 - надлъжен разрез през един съответен управляващ елемент и

Фигура 3 - надлъжен разрез през куплунговите части на двата елемента в съединено, сглобено състояние

Горивният елемент (BE) съгласно фиг.1 притежава една пета 1, към която се присъединява един достигащ до главата 3 кожух на горивния елемент 2. Ери споменатите реактори от съветски конструктивен тип петата, кожуха и главата имат шестоъгълно напречно сечение. Една централна втулка 5 свързва дънна плоча 4 с една покривна плоча 6, между които са разположени горивни стебла 7. Тези горивни стебла 7 представляват паралелни на оста на колона¹ « та тръби, които са напълнени с гориво приблизително до горния ръб на горивото HF и над този горен ръб HF са херметически затворени. В съответствие с това пълнежът най-често достига само до един лежащ над дънната плоча 4 долен ръб на горивото HL· .Равнините HL и HF ограничават активната зона на горивния елемент.

Ако горивният елемент е напълно вкаран, то тези равнини лежат на границите на активната зона на ядреното ядро.

При това може да бъде целесъобразно, ако в херметично затворените тръби, под горния ръб на горивото, следва непосредствено един бланкет-обем, в който обичайното обогатено гориво се замества от природен уран, обеднено или отработено гориво. Чрез това на тази аксиална област се освобождава средно по-малка мощност. Освен това се избяжва установяването на насочени нагоре в аксиално направление неутронни загуби. Многократно се повишава градиентът на неутронния поток на горния край на горивното стебло. Получава се едно подобрение на използването на горивото при едновременно спестяване на гориво (по-ниско средно обогатяване на горивото на стеблото) и едно намаляване на загубите при циркулацията на горивото.

Над покривната плоча 6 в главата 3 на горивния елемент BE на фи= гура 1 стърчат частите 11 и 12, които са оформени като втулки за байонетно съединение, в които могат да се захванат (зацепят) съответните щекерни части на съответствуващия му абсорбер-елемент. С 13 и 14 са означени шипове, които представляват отчасти държащи шипове за едно съответствуващо байонетно съединение и отчасти захващащи повърхности за захващащи и повдигащи инструменти w за манипулиране на горивния елемент.

С тръбите 8 на фиг.1 е изобразено, че някои, разположени между нормалните горивни стебла позиции, са заети от отворени нагоре тръби, които не са напълнени с гориво, а могат да съдържат изтласкващи (бутални) стебла или вода (забавител). Тези тръби 8 са закрепени долу към дънната плоча 4 чрез държачите 9, докато съответните държачи 10 на покривната плоча 6 носят щифтовете 15, които стърчат в тези позиции, намиращи се между напълнените с гориво нормални горивни стебла. Тези щифтове 15 съдържат материал с повишена абсорбция на неутрони, напр. подлагащ се на корозия пълнеж от сребро-индий-кадмий, който е заобиколен от коро зионно устойчива обвивка.

Едно предпочитано изпълнение на горивен елемент на управляващата колона съгласно изобретението, съдържа един сноп от горивни стебла, които стоят във фиктивните отвори на правилна решетка, по-специално шестоъгълна решетка и притежават съответно обхваната от една херметично затворена тръба, колона от гориво, при което над горивните стебла е предвидено газосъбирателно пространство. Тези горивни стебла се простират приблизително от дънната плоча 4 до в близост до покривната плоча 6.

Горивните стебла се държат на няколко аксиални позиции чрез (непоказан на чертежа) дистанционен държач със съответствуваща структура на решетката, при което няколко отвора на решетката не са заети от съдържащи гориво горивни стебла или най-много са заети от такива горивни стебла, които съдържат гориво само в долната част на елемента. В тези отвори на фиктивната решетка са разположени щифтове от абсорбиращ материал, които се разпростират през покривната плоча практически до горния ръб на горивото на горивния елемент. Тези щифтове могат да образуват горната част на споменатите горивни стебла, които съдържат гориво само в долната си част.

Ако при управление за намаляване на мощността на реактора, управляващата колона се придвижи надолу, така абсорберните щифтове изравняват въздействията, които възникват поради това, че отсега нататък в активната зона на ядрото се формират газосъбирателни пространства и свободна от гориво област около покривната плоча на управляващата колона.

При абсорбер-елемента съгласно фиг.2 между една пета 21 и една глава 23 се разполага кожух на абсорбер-елемента 22, който заед-н но с прекаран през една централна втулка 25 централен прът 24, образуват носещата метална част на абсорбер-елемента. Между централната втулка 25 и кожуха 22 се намират абсорберни тела 26, които се разполагат от един горен ръб на абсорбера НО до един долен ръб на абсорбера НА в петата. На петата е закрепена една куплунгова част 30, която образува заедно със стърчащия надолу край на централния прът 24 един щикер на байонетно съединение, в което се включват съответните втулкови части на главата на съответствуващия горивен елемент.

За да се избегне това, че в свързано състояние съответните куплунгови части 30,31 на абсорбер-елемента и съответствуващите им куплунгови части 11,12,13,14 на горивния елемент да образуват свободно от абсорбер пространство, е предвиден един кух цилиндър 32 от материал, по-специално корозионно устойчив материал като хафний или хафниева сплав, респ. хафниево съединение. Този кух цилиндър е странично механично защитен чрез куплунговите части 24,25 и 30.

Фигура 3 показва готов, монтиран куплунгов елемент СЕ, който свърз зва абсорбер-елемента АЕ от фиг.2 с горивния елемент BE от фиг.1. При това се вижда, че между петата 21 на абсорбер-елемента АЕ, над която са разположени достигащи до долния ръб НА на абсорбера ** абсорберни тела 26 и горния ръб на горивото IIF, който лежи под главата 3 на горивния елемент BE, е разположен абсорбиращ материал. Положението, че по дължината на един малък аксиален обхват 6· възниква свободен от абсорбер пояс, не е от значение,но може напълно да се избегне чрез съответно оформление на куплун говите части.

Claims

ПАТЕНТНИ ПРЕТЕНЦИИ

1. Управляваща колона за ядрен реактор от а/ един горивен елемент (BE) със съдържащо се в метални структурни части гориво, което се разполага от един долен ръб на горивото (HL) до един горен ръб на горивото (HF) и б/ един съединен чрез куплунгов елемент (СЕ) на горния край на горивния елемент (BE) абсорбер-елемент (АЕ) с разположени под горния ръб на абсорбера абсорберни тела (26), които се поддържат от метални структурни части (21,22,24,25),

ХАРАКТЕРИЗИРАЩА СЕ С ТОВА, че абсорбиращият материал (15,32) се разпростира практически през куплунговия елемент (СЕ) до горния ръб на горивото .
2. Колона съгласно претенция 1 ХАРАКТЕРИЗИРАЩА СЕ С ТОВА, че най-малко една от частите (30,31) на куплунговия елемент съдържа обхващащ кух цилиндър от абсорбиращ материал, по-специално съдържащ хафний материал или друг корозионно устойчив материал.
3. Колона съгласно претенции 1 или 2 ХАРАКТЕРИЗИРАЩА СЕ С ТОВА, че има паралелни към оста на колоната горивни стебла (7) и щифтове ве в горивния елемент (BE), при което най-малко една група горив·** ни стебла (7) представляват напълнени с гориво до горния ръб на горивото (HF) и над горния ръб херметично затворени тръби и щифтовете (15) проникват отгоре между горивните стебла на групата и до горния ръб на горивото се състоят от абсорбиращ материал или са напълнени с абсорбиращ материал, за предпочитане такъв, съдържащ сребро, индий и кадмий.
4. Горивен елемент за управляваща колона на един ядрен реактор с а/ един сноп от стоящи в отворите на една фиктивна правилна решетка, по-специално решетка с шестоъгълни отвори, горивни стебла, при което всяко горивно стебло съдържа херметично затворена в куха тръба колона от горивен материал, с разположено над рори вото газосъбирателно пространство и се разполага от една дънна плоча (4) до в близост до една покривна плоча (6) и б/ стърчащи над покривната плоча куплунгови части (11,12,13,14) за захващане в съответствуващите куплунгови части на един абсорбер-елемент от колоната,

ХАРАКТЕРИЗИРАЩ СЕ С ТОВА,че няколко отвора от решетката не са заети от горивни стебла или са заети най-много от горивни стебла, които съдържат гориво само в долната част на горивния елемент и че в тези няколко отвора влизат щифтове, които се разпростират от горе през покривната плоча приблизително до височината на горивото в горивните стебла и съдържат абсорбиращ материал.
5. Горивен елемент съгласно претенция 4,ХАРАКТЕРИЗИРАЩ СЕ С ТОВА/ че като щифтове с абсорбиращ материал, по-специално съдържащ сребро, индий и кадмий материал, се използват напълнени и затворени тръбни парчета.
6. Горивен елемент съгласно претенции 4 или 5,ХАРАКТЕРИЗИРАЩ СЕ С ТОВА, че щифтовете влизат в отворените горни краища на тръби, които не са запълнени с гориво.
7. Горивен елемент съгаено една от претенциите 4 до 6.ХАРАКТЕРИЗИРАЩ СЕ С ТОВА, че най-малко една част от горивните стебла съдържат в горната част на кухата тръба гориво, което се състои от природен уран или обеднено гориво.
8. Абсорбер-елемент за управляваща колона на ядрен реактор с а/ абсорберни тела, които са заобиколени от метални структурни части (22,24,25) и се разполагат до един долен ръб на абсорбера (НА) и б/ стърчащи над долния ръб на абсорбера куплунгови части (30,31) за захващане в съответствуващите куплунгови части на един горивен елемент от колоната,

ХАРАКТЕРИЗИРАЩ СЕ С ТОВА,че стърчащите под долния ръб на абсорбера куплунгови части обхващат един кух цилиндър от абсорбиращ матери ал, по-специално съдържащ хафний или друг корозйонно устойчив абсорбиращ материал.