HU218233B - Pálcaelrendezés nukleáris reaktorok működtetésére szolgáló üzemanyag kötegekhez - Google Patents

Pálcaelrendezés nukleáris reaktorok működtetésére szolgáló üzemanyag kötegekhez Download PDF

Info

Publication number
HU218233B
HU218233B HU9700282A HUP9700282A HU218233B HU 218233 B HU218233 B HU 218233B HU 9700282 A HU9700282 A HU 9700282A HU P9700282 A HUP9700282 A HU P9700282A HU 218233 B HU218233 B HU 218233B
Authority
HU
Hungary
Prior art keywords
fuel
rods
fuel rods
central zone
rod arrangement
Prior art date
Application number
HU9700282A
Other languages
English (en)
Inventor
Lajos Korpás
Imre Nemes
Szabó Sándor Patai
István Pós
Zsolt Szécsényi
Original Assignee
Paksi Atomerőmű Rt
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Paksi Atomerőmű Rt filed Critical Paksi Atomerőmű Rt
Priority to HU9700282A priority Critical patent/HU218233B/hu
Publication of HU9700282D0 publication Critical patent/HU9700282D0/hu
Priority to SK111-98A priority patent/SK284781B6/sk
Priority to BG102220A priority patent/BG63134B1/bg
Priority to CZ1998280A priority patent/CZ294723B6/cs
Publication of HUP9700282A2 publication Critical patent/HUP9700282A2/hu
Publication of HUP9700282A3 publication Critical patent/HUP9700282A3/hu
Publication of HU218233B publication Critical patent/HU218233B/hu

Links

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Sliding-Contact Bearings (AREA)

Abstract

A találmány tárgya pálcaelrendezés nukleáris reaktorok működtetéséreszolgáló üzemanyagkötegekhez, amely az üzemanyagköteget alkotóüzemanyagpálcákat összefogó támasztóvázat, a támasztóváz általhatárolt hordozótérben elhelyezkedő központi zónát és a központi zónakörül elrendezett üzemanyagpálcákat tartalmaz. A találmányjellegzetessége, hogy a hordozótérben (1b) három darab kiégőmérgespálca (3) van, a kiégőmérges pálcák (3) pedig a hordozótér (1b)központi zónájának (1c) környezetében, a hordozótér (1b)hossztengelyéből (1d) nézve egymáshoz képest 120°-os központi szögben(?) vannak elhelyezve. A találmány tárgyához tartozik még az azüzemanyagpálca-elrendezés nukleáris reaktorok működtetésére szolgálóüzemanyagkötegekhez, amelynél az előzőkön túlmenően az üzemanyagpálcákegy részét a kezdeti reaktivitást csökkentő adalékkal ellátottkiégőmérges pálcák alkotják. A megoldás sajátossága, hogy azüzemanyagpálcák együttese nagyobb dúsítású primer üzemanyagpálcák (2a)csoportjából és kisebb dúsítású szekunder üzemanyagpálcák (2b)csoportjából van összeállítva, a nagyobb dúsítású primerüzemanyagpálcák (2a) a hordozótérben (1b) elhelyezkedő központi zóna(1c) környezetében, míg a kisebb dúsítású szekunder üzemanyagpálcák(2b) a hordozótér (1b) külső részében vannak elhelyezve. ŕ

Description

A találmány tárgya pálca elrendezés nukleáris reaktorok működtetésére szolgáló üzemanyagkötegekhez, amely az üzemanyagköteget alkotó üzemanyagpálcákat összefogó támasztóvázat, a támasztóváz által határolt hordozótérben elhelyezkedő központi zónát és a központi zóna körül elrendezett üzemanyagpálcákat tartalmaz.
A találmány tárgyához tartozik még az az üzemanyagpálca-elrendezés nukleáris reaktorok működtetésére szolgáló üzemanyagkötegekhez, amelynél az előzőkön túlmenően a üzemanyagpálcák egy részét kezdeti reaktivitást csökkentő adalékkal ellátott kiégőmérges pálcák alkotják.
Az ipar, a mezőgazdaság, a kereskedelem és a lakossági fogyasztás folyamatos növekedése egyre nagyobb mértékben csökkenti a földön rendelkezésre álló természetes energiahordozó-készletek mennyiségét. Ezen probléma megoldására egyre több megújuló energiaforrást használnak. Ennek hatására az utóbbi évtizedekben számos nukleáris energiát hasznosító atomreaktor épült világszerte.
Az atomreaktorok működtetéséhez alkalmazott, a sugárzó anyagot tartalmazó üzemanyagkötegek tárolását és használatát - a sugárzásnak az élő szervezetre gyakorolt ismerten káros hatásai miatt - szigorú biztonsági előírások szabályozzák.
Az egyik ilyen alapvető követelmény, hogy a még nem használt úgynevezett „friss kötegek” tárolásuk során sem érhetik el a kritikus kezdeti reaktivitás értékét, azaz nem kerülhetnek olyan állapotba, hogy a láncreakció szabályozatlanul önfenntartóan beindulhasson. A tárolási szubkritikusság megvalósítására, valamint az üzemeltetés kezdetén a reaktivitás lekötésére is alkalmaznak az üzemanyagköteget körülvevő közegben, célszerűen vízben oldott bórsavat.
A bórsavas védelem hátránya azonban, hogy tárolás során a baleseti helyzetek feltételezésekor ez a bórsav-koncentráció nem vehető figyelembe, üzemeltetéskor pedig a magas bórsavszint a reaktor önszabályozó tulajdonságát kedvezőtlenül befolyásolja.
A különböző reaktortípusoknál elterjedten alkalmaznak viszont úgynevezett kiégőmérgeket. Az ilyen kiégőmérges üzemanyagpálcák lényege az, hogy a kiégőméreg az üzemanyagpálca kezdeti reaktivitását mérsékeli, és a tárolás során a kritikus szint alatt tartja, az üzemeltetés alatt viszont a kiégőméreg mennyiségének csökkenése következtében az üzemanyagpálca reaktivitása megemelkedik, és így a kinyerhető energia növekszik.
Az üzemanyagpálcákból összeállított kötegekben - a köteg alakját és ennek kapcsán a kötelező szimmetria betartásának feltételeit figyelembe véve - a kiégőméreggel csökkentett kezdeti reaktivitású pálcákat különbözőképpen helyezik el.
Ilyen elrendezést ismertet például T. Lefvert: „Improving fuel economy by optimised in-core fuel management” (1988. Kemtechnik 52. No 4., 228-233. oldal). A különböző elrendezések közös jellemzője, hogy a kiégőméreg-tartalmú üzemanyagpálcákat úgy helyezik el, hogy azok négyszögletes kötegkialakítás esetén a 90°-os, hatszög alakú elrendezés esetén pedig a ötfős középponti szög szerinti szimmetrikus helyzetet vegyenek föl.
A megfelelő elhelyezés érdekében - a szimmetriái kívánalmakat szem előtt tartva - a kiégőmérges pálcákai a köteg központi zónájától távolabb helyezik el. Hatszögletes elrendezésű köteg kialakítására vonatkozó megoldásra mutat példát J. Mikus, F. Hudec, J. Rocek., M Trgina, L. Vrba, K. Zálesky: „Gadolinium absorbers in WWER-1000 type fuel lattices” (IAEA-TECDOC-678, December 1992.) című munkája, amely a gadolinium kiégőmérget tartalmazó pálcák elrendezésével is foglalkozik.
A megoldások kétségtelen előnye, hogy a különböző kiégőmérget tartalmazó pálcák egyaránt lehetővé teszik az üzemanyagkötegek biztonságos tárolását és az üzemeltetés során a kívánalmakat kielégítő szabályozhat óságot.
Hátrányuk azonban, hogy a szimmetriakövetelményeket kielégítő elrendezéseknél a kiégőmérget tartalmazó pálcák száma nagy, és ez az üzemanyagkötegek jelentős költségemelkedését okozza.
A találmány szerinti megoldással célunk az ismert változatok hiányosságainak kiküszöbölése és olyan üzemanyagkötegpálca-elrendezés megvalósítása volt, amely a biztonsági követelmények szem előtt tartásával a kiégőmérges pálcák számának optimalizálásával együtt teremt lehetőséget a költségek csökkentésére. Célunk volt továbbá az is, hogy olyan pálcaelrendezést dolgozzunk ki, amelyben - az üzemanyagkötegek használati ciklusát figyelembe véve - az üzemanyagköltségek csökkenthetők.
A találmány szerinti elrendezéshez az a felismerés vezetett, hogy ha a kiégőmérget tartalmazó pálcákat az üzemanyagköteg központi részén helyezzük el, akkor a köteg szélső pálcáinak a központi zónától, illetve az ott elhelyezett kiégőmérges pálcától való távolsága olyan mértékű, hogy a szokásos szimmetriától eltérő kiégőmérges pálcaelrendezés azok viselkedését már nem befolyásolja, azaz ezen pálcaelrendezés a szimmetriaszabályt lényegében már nem sérti meg, így az elterjedten alkalmazottól eltérően mindössze három darab kiégőmérges pálca is alkalmazható, mivel az üzemanyagköteg ebben a sajátságos elrendezési formában gyakorlatilag megőrzi a 60°-os elforgatási szimmetriát.
A felismerés részét képezte még az is, hogy ha a kiégőmérget tartalmazó pálcákat az üzemanyagköteg központi zónájának közelében helyezzük el, és környezetükben nagyobb dúsítású üzemanyagpálcákat alkalmazunk, akkor a köteg külső részére kerülő pálcák dúsítását a szokásostól eltérően kisebbre választhatjuk meg, így az üzemanyagköteg pálcáinak telj esítményegyerőtlensége a kívánt határon belül tartható.
A kitűzött célnak megfelelően a találmány szerinti pálcaelrendezés nukleáris reaktorok működtetésére szolgáló üzemanyagkötegekhez - amely az üzemanyagköteget alkotó üzemanyagpálcákat összefogó támasztóvázat, a támasztó váz által határolt hordozótérben elhelyezkedő központi zónát, és a központi zóna körül elrendezett üzemanyagpálcákat tartalmaz, a üzemanyagpálcák egy részét pedig a kezdeti reaktivitást csökkentő adalék2
HU 218 233 Β kai ellátott kiégőmérges pálcák alkotják - oly módon van kialakítva, hogy a hordozótérben három darab kiégőmérges pálca van, a kiégőmérges pálcák pedig a hordozótér központi zónájának környezetében, a hordozótér hossztengelyéből nézve egymáshoz képest 120°-os központi szögben vannak elhelyezve.
A találmány szerinti pálcaelrendezés további ismérve lehet, hogy a kiégőmérges pálcák kezdeti reaktivitást csökkentő adaléka gadolíniumtartalmú.
Egy kedvező kiviteli alak esetén a támasztóváz külső falakkal határolt hatszögalapú egyenes hasábot formáló kazetta.
Szintén a kitűzött céllal összhangban a találmány szerinti pálcaelrendezés nukleáris reaktorok működtetésére szolgáló üzemanyagkötegekhez - amely az üzemanyagköteget alkotó üzemanyagpálcákat összefogó támasztóvázat, a támasztóváz által határolt hordozótérben elhelyezkedő központi zónát és a központi zóna körül elrendezett üzemanyagpálcákat tartalmaz - oly módon van kialakítva, hogy az üzemanyagpálcák együttese nagyobb dúsítású primer üzemanyagpálcák csoportjából és kisebb dúsítású szekunder üzemanyagpálcák csoportjából van összeállítva, a nagyobb dúsítású primer üzemanyagpálcák a hordozótérben elhelyezkedő központi zóna környezetében, míg a kisebb dúsítású szekunder üzemanyagpálcák a hordozótér külső részében vannak elhelyezve.
A pálcaelrendezés egy lehetséges megvalósításánál az üzemanyagpálcák legalább egy része kezdeti reaktivitást csökkentő adalékkal vannak ellátva.
A találmány szerinti pálcaelrendezések számos előnyös tulajdonsággal rendelkeznek. Legfontosabb ezek közül, hogy a kisszámú kiégőmérges pálca használata miatt az üzemanyagköteg költsége csökkenthető, amellett, hogy az üzemanyagköteg tárolása és szállítása során annak szubkritikussága minden nehézség nélkül biztosítható, és a szabályozhatóság lehetősége is javul.
További előnynek minősül, hogy a külső és belső pálcák dúsításának megfelelő megválasztásával az üzemanyagpálcák közti teljesítményegyenlőtlenség - amelyet a központi cső körül elhelyezett kiégőméreg kedvezőtlenül befolyásol - kedvezően alakítható.
Kedvező még az is, hogy mivel a csökkentett kezdeti reaktivitással rendelkező üzemanyagkötegek - az előírtnál kisebb szubkritikusság miatt - kielégítik a tárolási, valamint üzemeltetési feltételeket, nincs szükség a pihentető-, szállító- és tárolóegységek átalakítására.
Ugyancsak előnynek kell tekinteni, hogy a kiégőméreg felhasználásával csökkentett kezdeti reaktivitású, de nagyobb dúsítású üzemanyagkötegek elhelyezhetők a reaktor belső régiójában, amellyel csökkenthető a neutronkiszökés, javítva ezzel az üzemanyag-felhasználás gazdaságosságát, és csökkentve a reaktor tartályfalát érő neutronsugárzást.
A találmányt a továbbiakban kiviteli példa kapcsán, rajz alapján ismertetjük részletesebben. A rajzon az
1. ábra a találmány szerinti pálcaelrendezés egy lehetséges kiviteli alakja felülnézetben.
Az 1. ábrán egy szabályos hatszögletű formára hozott 10 köteg figyelhető meg. A 10 köteg az 1 támasztóvázat, az 1 támasztó vázban elhelyezett 2 üzemanyagpálcákat és 3 kiégőmérges pálcákat, valamint az 1 támasztóváz által befoglalt lb hordozótér közepén az 1 támasztóváz ld hossztengelyével koaxiális le központi zónát foglalja magában.
Az 1. ábrából megállapítható, hogy a 3 kiégőmérges pálcák száma - jelen kiviteli alaknál - három darab. A 3 kiégőmérges pálcák közvetlenül az le központi zóna mellett, az ld hossztengely felől nézve egymáshoz képest 120°-os „a” központi szögben helyezkednek el, míg a 2 üzemanyagpálcák a lb hordozótér 1 tartóvázának többi pozícióit töltik ki.
A 10 köteg 1 tartóváza - az 1. ábrán szemléltetett változatnál - az la külső fallal van határolva, amely megkönnyíti a 10 köteg kezelését, mozgatását, és fokozottabb védelmet nyújt az lb hordozótérben elhelyezkedő szélsőbb 2 üzemanyagpálcák számára.
Az 1. ábra mutatja azt is, hogy a 2 üzemanyagpálcák az le központi zóna környezetében elhelyezkedő 2a nagyobb dúsítású primer üzemanyagpálcákból, és az lb hordozótémek az le központi zónájától távolabb eső, előnyösen az la külső fal környezetében elhelyezkedő 2b kisebb dúsítású szekunder üzemanyagpálcákból vannak összeállítva.
Itt kell megemlíteni, hogy a 2a nagyobb dúsítású primer üzemanyagpálcák és a 2b kisebb dúsítású szekunder üzemanyagpálcák mennyiségét úgy célszerű megválasztani, hogy az eredő dúsítás végső soron a szokásosan alkalmazott dúsítási érték körül mozogjon. Ugyancsak lényeges megjegyezni, hogy a 2a nagyobb dúsítású primer üzemanyagpálcák és a 2b kisebb dúsítású szekunder üzemanyagpálcák elrendezésekor figyelembe kell venni a 10 kötegeknél általánosan elfogadott szimmetriakövetelményeket.
Az 1. ábrán bemutatott 10 köteg használata során az ábrán nem jelölt reaktorba helyezett 10 köteg a szokásos reaktorüzemeltetési feltételek között működik, így az itt nem részletezzük. Lényeges különbség azonban, hogy a mindössze három darab 3 kiégőmérges pálca újszerű pozicionálása, valamint a 2 üzemanyagpálcáknak a hagyományostól eltérő elrendezése miatt az üzemeltetés során a kezdeti szakaszban szokásos kampány eleji teljesítmény egyenlőtlensége csökkenthető, és az ilyen 10 kötegekkel rendelkező reaktorok szabályozása is kedvezőbben oldható meg.
A találmány szerinti pálcaelrendezések jól alkalmazhatók különböző reaktortípusok esetében, de különösen a VVER-440 reaktoroknál alkalmazott BNFL NOVA-E3, illetve NOVCA-E3 típusú kazettáknál.

Claims (5)

  1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK
    1. Pálcaelrendezés nukleáris reaktorok működtetésére szolgáló üzemanyagkötegekhez, amely az üzemanyagköteget alkotó üzemanyagpálcákat összefogó támasztóvázat, a támasztóváz által határolt hordozótérben elhelyezkedő központi zónát és a központi zóna körül elrendezett üzemanyagpálcákat tartalmaz, a üzemanyagpálcák egy részét pedig a kezdeti reaktivitást
    HU 218 233 Β csökkentő adalékkal ellátott kiégőmérges pálcák alkotják, azzal jellemezve, hogy a hordozótérben (lb) három darab kiégőmérges pálca (3) van, a kiégőmérges pálcák (3) pedig a hordozótér (lb) központi zónájának (le) környezetében, a hordozótér (lb) hossztengelyéből (ld) 5 nézve egymáshoz képest 120°-os központi szögben (a) vannak elhelyezve.
  2. 2. Az 1. igénypont szerinti pálcaelrendezés, azzal jellemezve, hogy a kiégőmérges pálcák (3) kezdeti reaktivitást csökkentő adaléka gadolíniumtartalmú.
  3. 3. Az 1. vagy a 2. igénypont szerinti pálcaelrendezés, azzal jellemezve, hogy a támasztó váz (1) külső falakkal (la) határolt, hatszögalapú, egyenes hasábot formáló kazetta.
  4. 4. Pálcaelrendezés nukleáris reaktorok működtetésére szolgáló üzemanyagkötegekhez, amely az üzemanyagköteget alkotó üzemanyagpálcákat összefogó támasztóvázat, a támasztóváz által határolt hordozótérben elhelyezkedő központi zónát és a központi zóna körül elrendezett üzemanyagpálcákat tartalmaz, azzal jellemezve, hogy az üzemanyagpálcák együttese nagyobb dúsítású primer üzemanyagpálcák (2a) csoportjából és kisebb dúsítású szekunder üzemanyagpálcák (2b) csoportjából van összeállítva, a nagyobb dúsítású primer üzemanyagpálcák (2a) a hordozótérben (lb) elhelyezkedő központi 10 zóna (le) környezetében, míg a kisebb dúsítású szekunder üzemanyagpálcák (2b) a hordozótér (lb) külső részében vannak elhelyezve.
  5. 5. A 4. igénypont szerinti pálcaelrendezés, azzal jellemezve, hogy az üzemanyagpálcák (2a, 2b) legalább 15 egy része a kezdeti reaktivitást csökkentő adalékkal van ellátva.
HU9700282A 1997-01-30 1997-01-30 Pálcaelrendezés nukleáris reaktorok működtetésére szolgáló üzemanyag kötegekhez HU218233B (hu)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
HU9700282A HU218233B (hu) 1997-01-30 1997-01-30 Pálcaelrendezés nukleáris reaktorok működtetésére szolgáló üzemanyag kötegekhez
SK111-98A SK284781B6 (sk) 1997-01-30 1998-01-27 Usporiadanie tyčí v palivových zväzkoch jadrových reaktorov
BG102220A BG63134B1 (bg) 1997-01-30 1998-01-29 Горивен елемент за атомен реактор
CZ1998280A CZ294723B6 (cs) 1997-01-30 1998-01-30 Uspořádání tyčí v palivových svazcích jaderných reaktorů

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
HU9700282A HU218233B (hu) 1997-01-30 1997-01-30 Pálcaelrendezés nukleáris reaktorok működtetésére szolgáló üzemanyag kötegekhez

Publications (4)

Publication Number Publication Date
HU9700282D0 HU9700282D0 (en) 1997-03-28
HUP9700282A2 HUP9700282A2 (hu) 1999-05-28
HUP9700282A3 HUP9700282A3 (en) 1999-06-28
HU218233B true HU218233B (hu) 2000-06-28

Family

ID=89994689

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
HU9700282A HU218233B (hu) 1997-01-30 1997-01-30 Pálcaelrendezés nukleáris reaktorok működtetésére szolgáló üzemanyag kötegekhez

Country Status (4)

Country Link
BG (1) BG63134B1 (hu)
CZ (1) CZ294723B6 (hu)
HU (1) HU218233B (hu)
SK (1) SK284781B6 (hu)

Also Published As

Publication number Publication date
HUP9700282A3 (en) 1999-06-28
HU9700282D0 (en) 1997-03-28
CZ294723B6 (cs) 2005-03-16
SK11198A3 (en) 1999-01-11
SK284781B6 (sk) 2005-11-03
HUP9700282A2 (hu) 1999-05-28
BG63134B1 (bg) 2001-04-30
CZ28098A3 (cs) 1998-10-14
BG102220A (en) 1998-10-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2823053B2 (ja) 原子炉燃料集合体用の燃料棒
US6026136A (en) Seed-blanket reactors
JP6010573B2 (ja) 新型初期炉心燃料集合体構成及びその構成方法
JPS6093990A (ja) 加圧水型原子炉用の燃料集合体
HU218233B (hu) Pálcaelrendezés nukleáris reaktorok működtetésére szolgáló üzemanyag kötegekhez
US5440598A (en) Fuel bundle design for enhanced usage of plutonium fuel
JPS61102586A (ja) ブランケツト燃料集合体
JP3895607B2 (ja) 熱中性子原子炉用mox燃料集合体
JP2001116875A (ja) 燃料集合体および原子炉
US5724398A (en) Nuclear fuel elements
JP4351798B2 (ja) 燃料集合体および原子炉
RU2172029C2 (ru) Компоновка стержней к топливным сборкам, применяемых при эксплуатации ядерных реакторов (варианты)
JP2003248079A (ja) 燃料集合体
JP2004361179A (ja) 沸騰水型原子炉の炉心および燃料集合体
JPH06273558A (ja) 燃料棒
JP2008145359A (ja) 沸騰水型原子炉の炉心および運転方法
JP3943624B2 (ja) 燃料集合体
JPH02187696A (ja) 燃料集合体とその製造方法
JPH10325890A (ja) 燃料集合体
KR20010028016A (ko) 저 기포반응도용 저 농축우라늄 핵연료
JPH04249794A (ja) 原子炉初装荷炉心の運転方法
JP2002148379A (ja) 原子炉第1炉心
JPH03229198A (ja) 使用済燃料の貯蔵方法
JPH09243773A (ja) 沸騰水型原子炉の炉心
JP2010145354A (ja) 長期連続運転用原子炉の炉心

Legal Events

Date Code Title Description
HC9A Change of name, address

Owner name: PAKSI ATOMEROEMUE ZRT., HU

Free format text: FORMER OWNER(S): PAKSI ATOMEROEMUE RT, HU

MM4A Lapse of definitive patent protection due to non-payment of fees