CZ308944B6 - Zařízení pro vytěsnění a zadržení chladiva - Google Patents
Zařízení pro vytěsnění a zadržení chladiva Download PDFInfo
- Publication number
- CZ308944B6 CZ308944B6 CZ2020498A CZ2020498A CZ308944B6 CZ 308944 B6 CZ308944 B6 CZ 308944B6 CZ 2020498 A CZ2020498 A CZ 2020498A CZ 2020498 A CZ2020498 A CZ 2020498A CZ 308944 B6 CZ308944 B6 CZ 308944B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- refrigerant
- fuel
- tube
- coolant
- fuel assembly
- Prior art date
Links
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 title claims abstract description 24
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 title claims description 10
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 45
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims abstract description 22
- 230000000712 assembly Effects 0.000 claims description 5
- 238000000429 assembly Methods 0.000 claims description 5
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 claims 3
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 229910052770 Uranium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001093 Zr alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000004035 construction material Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000003758 nuclear fuel Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N uranium(0) Chemical compound [U] JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C15/00—Cooling arrangements within the pressure vessel containing the core; Selection of specific coolants
- G21C15/02—Arrangements or disposition of passages in which heat is transferred to the coolant; Coolant flow control devices
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C15/00—Cooling arrangements within the pressure vessel containing the core; Selection of specific coolants
- G21C15/02—Arrangements or disposition of passages in which heat is transferred to the coolant; Coolant flow control devices
- G21C15/04—Arrangements or disposition of passages in which heat is transferred to the coolant; Coolant flow control devices from fissile or breeder material
- G21C15/06—Arrangements or disposition of passages in which heat is transferred to the coolant; Coolant flow control devices from fissile or breeder material in fuel elements
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (AREA)
Abstract
Zařízení pro vytěsnění a zadržení chladiva v aktivní zóně jaderného reaktoru, který se sestává z palivových kanálů (K) uzpůsobených pro přívod (P) a vývod (V) chladiva, kde v palivovém kanálu (K) je umístěn trubkový palivový soubor (PS), přičemž v prostoru mezi vnitřními stěnami (S) trubkového palivového souboru (PS) je umístěna trubka (T) opatřená na svém spodním konci dnem (D) opatřeným otvorem (O) uzpůsobeným k průchodu chladiva pro zabezpečení minimálního průtoku chladiva skrze dno (D) trubky (T).
Description
Zařízení pro vytěsnění a zadržení chiadiva
Oblast techniky
Vynálezem je zařízení pro vytěsnění a zadržení chladivá v aktivní zóně jaderného reaktoru, který se sestává z palivových kanálů uzpůsobených pro přívod a vývod chladivá, kde jsou v kanálech umístěny palivové soubory.
Dosavadní stav techniky
Zařízení pro vytěsnění chladivá se v současné době hojně používají v mnoha typech jaderných paliv a aktivních zónách experimentálních jaderných reaktorů. V převážné většině mají tato zařízení funkci pouze takovou, že zamezují přetokům chladivá v daném palivovém souboru, usměrňují proud chiadiva a zabezpečují rovnoměrný průtok chladivá přes celý palivový soubor. Tato zařízení se nejčastěji skládají z dutých zaslepených trub, hranolů či z plných kovových profilů, které se co nejnižší mírou podílejí na neutronové bilanci celé aktivní zóny reaktoru. Tato zařízení mají vliv především na termohydraulické vlastnosti jaderného reaktoru, nikoli na reaktivitu reaktoru a nemají žádný vliv na zdolávání těžkých havárií se ztrátou chladivá v reaktoru.
Podstata vynálezu
Výše uvedené vlastnosti těchto zařízení lze rozšířit o bezpečnostní funkci v průběhu zdolávání těžkých havárií. Předložené řešení splňuje funkce usměrňování chladivá, zamezuje negativním přetokům chladivá palivovým souborem a zároveň napomáhá při havárii se ztrátou chladivá LOCA (Loss of Coolant Accident).
Vynálezem je zařízení pro vytěsnění chladivá v aktivní zóně jaderného reaktoru, který se sestává z palivových kanálů uzpůsobených pro přívod a vývod chladivá, kde jsou v kanálech umístěny palivové soubory. Uvnitř palivového kanálu je umístěn dutý trubkový palivový soubor, přičemž v prostoru mezi vnitřními stěnami trubkového palivového souboru je umístěna trubka opatřena na svém spodním konci dnem s otvorem, uzpůsobeným k průchodu chiadiva pro zabezpečení alespoň minimálního průtoku chladivá skrze dno trubky, tzv. vytěsnitel. Trubka respektuje tvar palivového souboru, může být použita pro cylindrické, šestiúhelníkové i čtvercové palivové soubory používané ve vertikální poloze. Délka trubky odpovídá požadované délce palivového souboru. Trubka je zhotovena s co nejtenčí stěnou. Tloušťka stěny trubky závisí na celkových rozměrech daného palivového souboru a je závislá na vlastnostech daného konstrukčního materiálu. Horní část vytěsnitele je otevřená, bez horní zátky. Trubka opatřena dnem s otvorem o malém průměru plní funkci standardního zařízení pro vytěsnění chladivá, protože se jedná o téměř neprůtočnou část palivového souboru. Otvor o průměru řádově jednotek mm slouží k zabezpečení minimálního průtoku chladivá skrz palivový kanál z důvodu gama ohřevu a termalizace neutronů v daném objemu chladivá.
Pokud je trubkové palivo použito v kanálovém reaktoru, kde je moderátor mimo vertikální kanály a palivo je umístěno v těchto kanálech, skrz které proudí chladivo, vyskytuje se zde ve většině případech kladný dutinový koeficient reaktivity. V případě ztráty těsnosti celého kanálu či více kanálů, může takto vnesená reaktivita představovat velký problém - hodnoty reaktivity mohou být až jednotky Beta efektivní.
Navrhované zařízení, tzv. vytěsnitel paliva, v sobě zadrží při ztrátě těsnosti palivového kanálu nezanedbatelné množství chladivá po několik minut, a tím snižuje reaktivitu, která je vnesena do celého reaktoru. Z trubky opatřené dnem chladivo sice vytéká kvůli malému otvoru v jejím dně, avšak v porovnání se situací, kdy dojde téměř k okamžitému vysušení kanálu, je vnos reaktivity
-1 CZ 308944 B6 velice pomalý. Doba výtoku veškerého chladívaje závislá na jeho rozměrech, celkovém objemu a průměru otvoru dna trubky, avšak pohybuje se v řádech minut, což je v případě LOCA havárie časový úsek, kdy už je reaktor bezpečně odstaven a vnos reaktivity již není problémem.
Výhodné je, pokud je celá dutá trubka společně se dnem vyrobena z materiálu, který má co nejnižší mikroskopický účinný průřez pro absorpci neutronu, a tedy do neutronové bilance reaktoru během normálního provozu zasahuje zcela minimálně či vůbec. Vhodné jsou materiály jako Al s minimálně 99,5 % čistotou, či sloučeniny s označením Zircaloy - minimálně 99 % Zr.
Výhodné je, pokud je mezi vněj ší stěnou trubky T a vnitřní stěnou trubkového palivového souboru PS mezera m o tloušťce minimálně 2 mm, reálná tloušťka však závisí na daném typu palivového souboru, jeho rozměrech a termohydraulických vlastnostech.
Objasnění výkresů
Na obr. 1 je schematicky znázorněn horní pohled na jednotrubkové provedení zařízení pro vytěsnění chiadiva a na obr. 2 je schematicky znázorněn boční řez zařízení pro vytěsnění chladivá.
Příklad uskutečnění vynálezu
Zařízení pro vytěsnění chladivá v aktivní zóně jaderného reaktoru se sestává z palivového kanálu K, který je uzpůsoben pro přívod P a vývod V chiadiva. V palivovém kanálu K je umístěn dutý trubkový palivový soubor PS obsahující štěpný materiál, nej častěji uranové palivo. V prostoru mezi vnitřními stěnami S trubkového palivového souboru PS je umístěna trubka T. Výška trubky T odpovídá výšce trubkového palivového souboru PS. K trubce T je zdola přivařeno dno D, které je opatřeno otvorem O o průměru přibližně 3 mm. Otvor Oje uzpůsoben k průchodu chiadiva pro zabezpečení minimálního průtoku chladivá skrze dno D trubky. Trubka T opatřená dnem D sestává z materiálu tvořeného přibližně 99 % hmotn. Zr, variantně je z levnějšího materiálu z přibližně 99,5 % hmotn. Al. Mezi vnější stěnou trubky T a vnitřní stěnou S trubkového palivového souboru PS je mezera m přibližně 2 mm, reálná tloušťka mezery m však závisí na daném typu palivového souboru PS, jeho rozměrech a termohydraulických vlastnostech a typu použitého chladivá. Trubka T je spojena s trubkovitým palivovým souborem PS šroubovým spojením či přímo svařením s horní a dolní paticí palivového souboru PS.
Při ztrátě těsnosti palivového kanálu K plněného chladivém z přívodu P v sobě zařízení vytěsnitele zadrží nezanedbatelné množství chladivá po několik minut a tím snižuje reaktivitu, která je vnesena do celého reaktoru. Z trubky T opatřené dnem D s otvorem O chladivo vytéká přes vývod V, avšak kvůli velice malému průměru otvoru O v jejím dně D je výtok chladivá pomalý a dochází k velice pozvolnému vnosu kladné reaktivity v porovnání se situací, kdy dojde téměř k okamžitému vysušení palivového kanálu K z důvodu netěsnosti kanálu K, kdy je kladný vnos reaktivity velice rychlý a dosahuje vysokých hodnot. Doba výtoku celého zařízení je závislá na jeho rozměrech kanálu K, a tím pádem i jeho celkovém objemu a průměru otvoru O, avšak pohybuje se v řádech minut, kdy už je reaktor bezpečně odstaven a vnos reaktivity již není závažným problémem.
Průmyslová využitelnost
Výše uvedené technické řešení lze implementovat na libovolné trubkové vertikální palivové soubory v konstrukci jaderných zařízení. Své uplatnění nachází především v kanálových reaktorech, kde je pozorován kladný dutinový koeficient reaktivity při ztrátě chladivá.
Claims (4)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Zařízení pro vytěsnění a zadržení chladivá v aktivní zóně jaderného reaktoru, který se sestává z palivových kanálů (K) uzpůsobených pro přívod (P) a vývod (V) chladivá, kde jsou v kanálech (K) umístěny palivové soubory (PS), vyznačující se tím, že uvnitř palivového kanálu (K) je umístěn dutý trubkový palivový soubor (PS), přičemž v prostoru mezi vnitřním stěnami (S) trubkového palivového souboru (PS) je umístěna trubka (T) opatřena na svém spodním konci dnem (D) opatřeným otvorem (O) uzpůsobeným k průchodu chiadiva pro zabezpečení minimálního průtoku chladivá skrze dno (D) trubky (T).
- 2. Zařízení pro vytěsnění a zadržení chladivá podle nároku 1, vyznačující se tím, že dutá trubka (T) opatřená dnem (D) sestává alespoň z 99,5 % hmota. AI.
- 3. Zařízení pro vytěsnění a zadržení chladivá podle nároku 1, vyznačující se tím, že dutá trubka (T) opatřená dnem (D) sestává alespoň z 99 % hmota. Zr.
- 4. Zařízení pro vytěsnění a zadržení chladivá podle nároku 1, 2 nebo 3, vyznačující se tím, že mezi vnější stěnou trubky (T) a vnitřní stěnou trubkového palivového souboru (PS) je mezera (m).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2020-498A CZ2020498A3 (cs) | 2020-09-08 | 2020-09-08 | Zařízení pro vytěsnění a zadržení chladiva |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2020-498A CZ2020498A3 (cs) | 2020-09-08 | 2020-09-08 | Zařízení pro vytěsnění a zadržení chladiva |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ308944B6 true CZ308944B6 (cs) | 2021-09-22 |
| CZ2020498A3 CZ2020498A3 (cs) | 2021-09-22 |
Family
ID=77920257
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2020-498A CZ2020498A3 (cs) | 2020-09-08 | 2020-09-08 | Zařízení pro vytěsnění a zadržení chladiva |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ2020498A3 (cs) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1295222A (cs) * | 1971-01-18 | 1972-11-08 | ||
| US4121973A (en) * | 1975-12-17 | 1978-10-24 | General Atomic Company | Nuclear reactor with fuel column coolant regulation |
| CS271457B2 (en) * | 1983-12-13 | 1990-10-12 | Siemens Ag | Liquid-cooled atomic reactor especially boiling reactor |
| CZ283837B6 (cs) * | 1992-06-24 | 1998-06-17 | Westinghouse Electric Corporation | Jaderný reaktor |
| CN202563900U (zh) * | 2012-05-04 | 2012-11-28 | 宋明富 | 铀、钚双燃料球床型反应堆 |
| DE102012007933A1 (de) * | 2012-04-17 | 2013-10-17 | Konrad Czerski | Dual Fluid Reaktor |
-
2020
- 2020-09-08 CZ CZ2020-498A patent/CZ2020498A3/cs unknown
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1295222A (cs) * | 1971-01-18 | 1972-11-08 | ||
| US4121973A (en) * | 1975-12-17 | 1978-10-24 | General Atomic Company | Nuclear reactor with fuel column coolant regulation |
| CS271457B2 (en) * | 1983-12-13 | 1990-10-12 | Siemens Ag | Liquid-cooled atomic reactor especially boiling reactor |
| CZ283837B6 (cs) * | 1992-06-24 | 1998-06-17 | Westinghouse Electric Corporation | Jaderný reaktor |
| DE102012007933A1 (de) * | 2012-04-17 | 2013-10-17 | Konrad Czerski | Dual Fluid Reaktor |
| CN202563900U (zh) * | 2012-05-04 | 2012-11-28 | 宋明富 | 铀、钚双燃料球床型反应堆 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ2020498A3 (cs) | 2021-09-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9318225B2 (en) | Reactor containment vessel and boiling water reactor power plant | |
| US20130010915A1 (en) | Reactor fuel elements and related methods | |
| CN105321583A (zh) | 用于核反应堆的控制棒组件中连接连接杆和控制棒的终端元件 | |
| DE4344825C2 (de) | Anordnung für einen Fusionsreaktor mit einem inneren Bestandteil | |
| JP3055820B2 (ja) | 燃料集合体と炉心 | |
| CN104094358B (zh) | 包括核燃料和用于触发和插入至少一个中子吸收元件和/或缓和元件的系统的用于核反应堆的组件 | |
| EP0629308B1 (de) | Sicherheitseinrichtung gegen überdruckversagen eines kernreaktor-druckbehälters | |
| US8279995B2 (en) | Guide thimble of dual tube type structure nuclear fuel assembly | |
| JP6615605B2 (ja) | 高速炉炉心および高速炉 | |
| CZ308944B6 (cs) | Zařízení pro vytěsnění a zadržení chladiva | |
| KR101549603B1 (ko) | 피동 안전장치 및 이를 구비한 핵연료집합체 | |
| ITMI20091173A1 (it) | Reattore nucleare a spegnimento intrinseco e relativo metodo di controllo | |
| DE19846057A1 (de) | Vorrichtung zum Kühlen und zum Schutz eines Reaktordruckbehälters bei Kernschmelzunfällen | |
| US2984612A (en) | Nuclear reactor refuelling devices | |
| CN106033686B (zh) | 一种可靠性高的核反应堆停堆装置 | |
| US3159549A (en) | Nuclear reactors | |
| US5053188A (en) | Reactor system | |
| US3507748A (en) | Control and safety device for nuclear reactors | |
| KR100556288B1 (ko) | 피동형 유량조절기구용 기체 누출 방지장치를 구비한차세대 안전주입탱크 | |
| US3375170A (en) | Floating absorber shutoff device for nuclear reactor | |
| RU2179751C1 (ru) | Тепловыделяющий элемент | |
| US3682771A (en) | Emergency nuclear reactor shutdown systems | |
| CN210606658U (zh) | 一种乏燃料水池及用于乏燃料水池管道破口事故的封堵装置 | |
| US4683116A (en) | Nuclear reactor | |
| US3912582A (en) | Hydraulic balancing of a control component within a nuclear reactor |