RO129195B1

RO129195B1 - Combustibil nuclear conţinând un absorbant de neutroni

Info

Publication number: RO129195B1
Application number: ROA201300360A
Authority: RO
Inventors: Mustapha Boubcher; Sermet Kuran; Cathy Cottrell; Robert R. Bodner
Original assignee: Atomic Energy Of Canada Limited
Priority date: 2010-11-15
Filing date: 2011-11-15
Publication date: 2019-08-30
Also published as: CN107068210A; KR20170052701A; US20130301780A1; KR102046452B1; KR20130140786A; CA2817767A1; RO129195A2; US10176898B2; KR20190002758A; WO2012065249A1; CN107068210B; CA2817767C; CN103329207A

Description

Invenția se referă la un fascicul de combustibil pentru un reactor nuclear, și la o metodă de punere în funcțiune a unui reactor nuclear cu apă grea sub presiune.

Reactoarele nucleare generează energie dintr-o reacție nucleară în lanț (de exemplu, fisiune nucleară), în care un neutron liber este absorbit de nucleul unui atom fisionabil, cum ar fi Uraniu-235 (²³⁵U). Când neutronul liber este absorbit, atomul fisionabil se scindează în atomi mai ușori, și eliberează mai mulți neutroni liberi care se absorb de către alți atomi fisionabili, rezultând o reacție nucleară în lanț, după cum este bine cunoscut din stadiul tehnicii. Energia termică eliberată din reacția nucleară în lanț este convertită în energie electrică printr-un număr de alte procese, de asemenea, cunoscute specialiștilorîn domeniu.

Apariția reactoarelor cu putere nucleară adaptate să ardă combustibil nuclear cu nivel de conținut fisionabil scăzut (de exemplu, atât de scăzut cât cel al uraniului natural) a generat multe noi surse de combustibil nuclear inflamabil. Aceste surse includ deșeuri de uraniu sau uraniu reciclat din alte reactoare. Acest lucru nu este numai atractiv din punct de vedere al costurilor, ci și din punct de vedere al capacității de a recicla, în esență, uraniul uzat înapoi în ciclul combustibilului. Reciclarea combustibilului nuclear uzat reprezintă un contrast puternic față de stocarea în instalații valoroase și cu contaminare limitată cu deșeuri nucleare.

Pentru aceste motive, precum și pentru orice alte motive, combustibilul nuclear și tehnologiile de procesare a combustibilului nuclear care susțin practicile de reciclare a combustibilului nuclear și de ardere a respectivului combustibil în reactoare nucleare continuă să reprezinte o dezvoltare binevenită a stadiului tehnicii.

în unele exemple de realizare a prezentei invenții se asigură un fascicul de combustibil pentru un reactor nuclear, care cuprinde o multitudine de elemente de combustibil, fiecare incluzând o primă componentă de combustibil de uraniu reciclat, și o a doua componentă de combustibil din cel puțin unul dintre uraniu sărăcit și uraniu natural, amestecate cu prima componentă de combustibil, în care prima și cea de a doua componentă amestecate au un prim conținut fisionabil de mai puțin de 1,2% în greutate de ²³⁵U.

Unele exemple de realizare a prezentei invenții asigură un fascicul de combustibil pentru un reactor nuclear, în care fasciculul de combustibil cuprinde un prim element de combustibil care include uraniu reciclat, primul element de combustibil având un prim conținut fisionabil de nu mai puțin de 0,72% în greutate de ²³⁵U, și un al doilea element de combustibil, care include cel puțin unul dintre uraniu sărăcit și uraniu natural, cel de-al doilea element de combustibil având un al doilea conținut fisionabil nu mai mare de 0,71% în greutate de ²³⁵U.

Unele exemple de realizare a prezentei invenții asigură un combustibil nuclear pentru un reactor nuclearîn care combustibilul nuclear cuprinde elemente de combustibil având un conținut fisionabil de ²³⁵U, și fiecare dintre elementele de combustibil are un conținut fisionabil de ²³⁵U între aproximativ 0,9% în greutate de ²³⁵U și 5,0% în greutate ²³⁵U. Mai mult decât atât, cel puțin unul dintre elementele de combustibil este un element de combustibil cu uraniu slab îmbogățit, otrăvit, care include o otravă de neutroni într-o concentrație mai mare de aproximativ 5,0 vol%.

Anumite exemple de realizare a prezentei invenții asigură o metodă de operare a unui reactor cu apă grea sub presiune, în care este prevăzut un prim fascicul de combustibil ce este realizat dintr-o multitudine de elemente de combustibil, fiecare având un conținut fisionabil de ²³⁵U între aproximativ 0,9% în greutate ²³⁵U și 5,0% în greutate ²³⁵U, cel puțin unul dintre elementele de combustibil fiind un element de combustibil cu uraniu slab îmbogățit, otrăvit, incluzând o otravă de neutroni într-o concentrație mai mare de aproximativ 5,0 vol%. Primul fascicul de combustibil este inserat într-un tub de presiune al reactorului nuclear cu apă grea sub presiune. Reactorul nuclear cu apă grea sub presiune funcționează

RO 129195 Β1 pentru a arde elementele de combustibil, producând o putere utilă cel puțin la fel de mare 1 ca un fascicul de combustibil din uraniu natural, în timp ce produce un coeficient negativ de temperatură al combustibilului (FTC), un coeficient negativ de putere (PC) și un coeficient 3 de vid al agentului de răcire (CVR) care este mai mic decât acela dat de funcționarea reactorului nuclear cu apă grea sub presiune, cu combustibil de uraniu natural. 5 în unele exemple de realizare sunt utilizate oricare dintre fasciculele de combustibil și metodele descrise anterior într-un reactor cu apă grea sub presiune, în care fasciculele 7 de combustibil sunt localizate într-unul sau mai multe tuburi cu apă sub presiune, care trece peste fasciculele de combustibil, absorb căldura din fasciculele de combustibil și 9 funcționează în aval de fasciculele de combustibil.

Alte aspecte ale prezentei invenții vor deveni evidente prin analiza descrierii detaliate 11 și a desenelor însoțitoare.

Desenele reprezintă: 13

- fig. 1, o vedere în secțiune transversală a unui prim exemplu de realizare a unui fascicul nuclear conform invenției, care prezintă un număr de posibile aranjamente de 15 combustibil în fasciculul de combustibil;

- fig. 2, o vedere în secțiune transversală a unui al doilea exemplu de realizare a unui 17 fascicul nuclear conform invenției, care, de asemenea, prezintă un număr de posibile aranjamente de combustibil în fasciculul de combustibil; 19

- fig. 3, o vedere în secțiune transversală a unui al treilea exemplu de realizare a unui fascicul nuclear conform invenției, care, de asemenea, prezintă un număr de posibile 21 aranjamente de combustibil în fasciculul de combustibil;

- fig. 4, o vedere în secțiune transversală a unui al patrulea exemplu de realizare a 23 unui fascicul nuclear conform invenției, de asemenea, care prezintă un număr de posibile aranjamente de combustibil în fasciculul de combustibil; 25

- fig. 5, o diagramă schematică a unui reactor nuclear care utilizează oricare dintre fasciculele de combustibil din fig. 1...4. 27 înainte ca fiecare dintre exemplele de realizare a invenției să fie explicate în detaliu, trebuie să se înțeleagă că invenția nu este limitată în aplicarea sa la detaliile modului de 29 realizare și a aranjamentelor prezentate în descrierea următoare, sau ilustrate în desenele însoțitoare. Sunt posibile și alte moduri de realizare a invenției, aceasta putând fi pusă în 31 practică sau realizată în diferite feluri.

în prezenta invenție este dezvăluit un număr de combustibili nucleari conform 33 diferitelor moduri de realizare a prezentei invenții. Acești combustibili pot fi utilizați într-o varietate de reactoare nucleare, și sunt descriși aici prin referință la reactoarele cu apă grea 35 sub presiune. Astfel de reactoare pot avea, spre exemplu, tuburi orizontale sau verticale sub presiune, în care este poziționat combustibilul. Un exemplu de un astfel de reactor este un 37 reactor nuclear Canadian Deuterium Uranium (CANDU), a cărui porțiune este prezentată schematic în fig. 5. Alte tipuri de reactoare pot avea tuburi orizontale sau verticale 39 nepresurizate, cu găuri în ele.

Reactoarele nucleare cu apă grea sub presiune sunt doar un tip de reactoare 41 nucleare în care se pot arde diferiții combustibili nucleari ai prezentei invenții. Astfel de reactoare sunt descrise aici doar pentru exemplificare, înțelegându-se că diferiții combustibili 43 ai prezentei invenții pot fi arși în alte tipuri de reactoare nucleare.

în mod similar, diferiții combustibili ai prezentei invenții descrise aici pot fi poziționați 45 în orice formă într-un reactor nuclear, pentru a fi arși. Doar pentru exemplificare, combustibilul poate fi încărcat în tuburi, sau poate fi conținut în alte forme alungite (fiecare dintre 47 acestea fiind în mod obișnuit denumită ca „piciorușe sau „elemente, la care se face referire

RO 129195 Β1 în prezenta, pentru simplicitate, doar ca „elemente). Exemplele de elemente utilizate în unele moduri de realizare a prezentei invenții sunt indicate cu reperul 22 în fig. 1 ...4, și sunt descrise în detaliu mai jos. în cazul combustibilului conținut în tuburi, tuburile pot fi realizate din, sau pot include zirconiu, un aliaj de zirconiu sau un alt material convenabil, sau o combinație de materiale care, în unele cazuri, este caracterizată prin absorbție joasă de neutroni.

împreună, o multitudine de elemente pot defini un fascicul de combustibil într-un reactor nuclear. Astfel de fascicule de combustibil sunt indicate schematic la reperul 14 în fig. 5. Elementele fiecărui fasciculul 14 se pot întinde paralel unul cu altul în fascicul. Dacă reactorul include o multitudine de fascicule 14 de combustibil, fasciculele 14 pot fi plasate cap la cap în interiorul unui tub 18 de presiune. în alte tipuri de reactoare, fasciculele 14 de combustibil pot fi aranjate în alte moduri, după cum se dorește.

Făcând referire în continuare la fig. 5, când reactorul 10 este în funcțiune, peste fasciculele 14 de combustibil curge un agent de răcire 14 de tip apă grea, pentru a răci elementele de combustibil și pentru a îndepărta căldura din procesul defisiune. Combustibilii nucleari ai prezentei invenții pot fi, de asemenea, aplicați și reactoarelor cu tuburi sub presiune cu diferite combinații de lichide/gaze în sistemele lor de moderare și transport de căldură. în orice caz, agentul de răcire 26 care absoarbe căldura combustibilul nuclear poate transfera căldura către echipamentul din aval (de exemplu, un generator 30 de abur), pentru a acționa un motor primar (de exemplu, o turbină 34), pentru a produce energie electrică.

Cererea de brevet de invenție canadiană, nr. 2174983, depusă pe 25 aprilie 1996, descrie exemple de fascicule de combustibil pentru un reactor nuclear care pot cuprinde oricare dintre combustibilii nucleari descriși aici. Conținutul cererii de brevet de invenție canadiene nr. 2174983 este încorporat aici prin referință.

Diferiții combustibili nucleari ai prezentei invenții pot fi utilizați (de exemplu, amestecați) în combinație cu unul sau mai multe alte materiale. Fie că sunt utilizați singuri sau în combinație cu alte materiale, combustibilii nucleari pot fi sub formă de pelete, sub formă de pulbere sau în oricare altă formă convenabilă, sau într-o combinație de forme; în alte moduri de realizare, combustibilii prezentei invenții iau forma unei tije, cum ar fi o tijă de combustibil presată în forma dorită, o tijă de combustibil conținută într-o matrice a unui alt material și altele. De asemenea, elementele de combustibil realizate din combustibilii conform prezentei invenții pot include o combinație de tuburi și tije și/sau alte tipuri de elemente.

După cum este descris în detaliu, în continuare, combustibilii conform diferitelor exemple de realizare a prezentei invenții pot include diferite combinații de combustibili nucleari, cum ar fi uraniu sărăcit (DU), uraniu natural (NU) și uraniu reprocesat sau reciclat (RU). Așa cum se utilizează aici și în revendicările anexate, referirile la „procente de componente constituente de material incluse în combustibilul nuclear se referă la procente în greutate, dacă nu este specificat altfel. De asemenea, după cum se definește aici, DU are un conținut fisionabil de la aproximativ 0,2% în greutate la aproximativ 0,5% în greutate de ²³⁵U (incluzând aproximativ 0,2% în greutate și aproximativ 0,5% în greutate), NU are un conținut fisionabil de aproximativ de 0,71% în greutate ²³⁵U, și RU are un conținut fisionabil de aproximativ de la 0,72% în greutate la aproximativ 1,2% în greutate ²³⁵U (incluzând aproximativ 0,72% în greutate și aproximativ 1,2% în greutate).

RO 129195 Β1

Uraniu Reciclat 1

Uraniul reprocesat sau reciclat (RU) este fabricat din combustibil uzat, creat din producerea de putere nucleară, utilizând reactoare cu apă ușoară (LWRs). O fracție de 3 combustibil uzat este fabricată din uraniu. De aceea, o reprocesare chimică a combustibilului uzat lasă în urmă uraniu separat, la care se face referire în industrie ca uraniu reprocesat 5 sau reciclat. Uraniul natural (NU) conține trei izotopi: ²³⁴U, ²³⁵U și ²³⁸U. Cu toate acestea, după iradiere într-un LWR și răcire, RU rezultat are o compoziție izotopică diferită de aceea 7 a uraniului natural. în special, RU include patru tipuri suplimentare de izotopi de uraniu care nu sunt prezenți în uraniul natural: ²³⁶U și ²³²U, ²³³U și ²³⁷U (în general considerate impurități). 9 Astfel, prezența acestor patru tipuri suplimentare de izotopi poate fi considerată ca semnătură pentru RU. 11

De asemenea, trebuie înțeles faptul că această compoziție de izotopi a RU depinde de mulți factori, cum ar fi conținutul inițial de ²³⁵U în combustibil dinainte de iradiere (de 13 exemplu, combustibil proaspăt), originea(ile) combustibilului, tipul reactorului în care a fost ars combustibilul, istoricul iradierii combustibilului în reactor (de exemplu, incluzând 15 consumul) și perioadele de răcire și stocare a combustibilului după iradiere. Spre exemplu, combustibilii cei mai iradiați sunt răciți timp de cel puțin cinci ani în bazine special proiectate 17 pentru a asigura siguranța radiologică. însă perioada de răcire poate fi extinsă la 10 sau 15 ani, sau mai mult. 19

RU include adesea impurități chimice (de exemplu, gadoliniu) cauzate de placarea combustibilului, doparea combustibilului și metodele de separare și purificare utilizate pe RU. 21

Aceste impurități chimice pot include cantități foarte mici de izotopi transuranici, cum ar fi plutoniu-238 (²³⁸Pu), ²³⁹Pu, ²⁴⁰Pu, ²⁴¹ Pu, ²⁴²Pu, neptuniu-237 (²³⁷Np), americiu-241 (²⁴¹Am), 23 curiu-242 (²⁴²Cm), și produși de fisiune, cum ar fi zirconiu-95/niobiu-95 (⁹⁵Zr/ ⁹⁵Nb), ruteniu-103 (¹⁰³Ru), ¹⁰⁶Ru, cesiu-134 (¹³⁴Cs), ¹³⁷Cs și technețiu-99 (⁹⁹Tc). Alte impurități 25 prezente adesea în RU includ: aluminiu (Al), bor (B), cadmiu (Cd), calciu (Ca), carbon (C), clor (CI), crom (Cr), cupru (Cu), disprosiu (Dy), fluor (F), fier (Fe), magneziu (Mg), mangan 27 (Mn), molibden (Mo), nichel (Ni), azot (N), fosfor (P), potasiu (K), siliciu (Si), sodiu (Na), sulf (S) și toriu (Th). 29

Uraniu sărăcit

Așa cum s-a arătat mai sus, uraniul sărăcit (DU) are un conținut fisionabil de la 31 aproximativ 0,2% în greutate la aproximativ 0,5% în greutate de ²³⁵U (incluzând aproximativ 0,2% în greutate și aproximativ 0,5% în greutate). DU este uraniu compus în principal din 33 izotopi de uraniu-238 (²³⁸U) și uraniu-235 (²³⁵U). Prin comparație, uraniul natural (NU) este aproximativ 99,28% în greutate ²³⁸U, aproximativ 0,71% în greutate ²³⁵U și aproximativ 35 0,0054% în greutate ²³⁴U. DU este un produs secundar al îmbogățirii uraniului, și conține, în general, mai puțin de o treime de ²³⁵U și ²³⁴U față de uraniul natural. DU include, de 37 asemenea, diferite impurități, cum ar fi: aluminiu (Al), bor (B), cadmiu (Cd), calciu (Ca), carbon (C), clor (CI), crom (Cr), cupru (Cu), disprosiu (Dy), fluor (F), gadoliniu (Gd), fier (Fe), 39 magneziu (Mg), mangan (Mn), molibden (Mo), nichel (Ni), azot (N), fosfor (P), potasiu (K), siliciu (Si), sodiu (Na), sulf (S) și toriu (Th). 41

Combustibil amestecat

Se va aprecia că, în multe aplicații, conținutul de uraniu al multor combustibili nucleari 43 este prea mare sau prea scăzut pentru a permite acestor combustibili să fie arși într-un număr de reactoare nucleare. în mod asemănător, componentele constituente ale RU (²³⁴U, 45 ²³⁵U, ²³⁶U și ²³⁸U), precum și impuritățile descrise mai sus (²³²U, ²³³U și ²³⁷U), care se găsesc în mod obișnuit în RU, pot împiedica RU să devină un combustibil viabil în multe reactoare. 47

RO 129195 Β1

Cu toate acestea, inventatorii au descoperit că, prin amestecarea RU cu DU, conținutul fisionabil de ²³⁵U în combustibilul nuclear rezultat poate fi adus într-un domeniu care este acceptabil pentru a fi ars ca și combustibil proaspăt în multe reactoare nucleare, incluzând fără limitare reactoarele nucleare cu apă grea sub presiune (de exemplu, reactoare nucleare cu apă grea sub presiune având tuburi de combustibil orizontale, cum ar fi cele din reactoarele CANDU). Rezultate similare pot fi obținute prin amestecarea RU cu NU pentru a reduce conținutul fisionabil de ²³⁵U în combustibilul nuclear rezultat, la un domeniu acceptabil pentru a fi ars ca și combustibil proaspăt.

Fie că este amestecat cu DU sau cu NU, RU poate fi amestecat folosind orice metodă cunoscută în domeniu, cum arfi, darfără a se limita la aceasta, utilizarea unei soluții acide sau amestecarea uscată.

în unele moduri de realizare, combustibilul pentru reactorul nuclear al prezentei invenții include o primă componentă de combustibil de RU și o a doua componentă de combustibil de DU care au fost amestecate pentru a avea un conținut fisionabil combinat de mai puțin de 1,2% în greutate de ²³⁵U. în astfel de combustibili, RU poate avea un conținut fisionabil de la aproximativ 0,72% în greutate ²³⁵U la aproximativ 1,2% în greutate ²³⁵U. în alte moduri de realizare, RU în astfel de combustibili au un conținut fisionabil de la aproximativ 0,8% în greutate ²³⁵U la aproximativ 1,1% în greutate ²³⁵U. în alte moduri de realizare, RU în astfel de combustibili poate avea un conținut fisionabil de la aproximativ 0,9% în greutate ²³⁵U la aproximativ 1,0% în greutate ²³⁵U. Și în alte moduri de realizare, RU în astfel de combustibili poate avea un conținut fisionabil de aproximativ 0,9% în greutate ²³⁵U. în fiecare din aceste moduri de realizare, DU al unor astfel de combustibili poate avea un conținut fisionabil de la aproximativ 0,2% în greutate ²³⁵U la aproximativ 0,5% în greutate ²³⁵U.

Prin urmare, în unele moduri de realizare, prin amestecarea DU cu conținut fisionabil de ²³⁵U mai scăzut cu RU cu conținut fisionabil de ²³⁵U mai ridicat, combustibilul nuclear RU/DU amestecat rezultat poate avea un conținut fisionabil de mai puțin de 1,0% în greutate ²³⁵U. în alte moduri de realizare, combustibilul nuclear RU/DU amestecat rezultat poate avea un conținut fisionabil de mai puțin de 0,8% în greutate ²³⁵U. în alte moduri de realizare, combustibilul nuclear RU/DU rezultat poate avea un conținutfisionabil de mai puțin de 0,72% în greutate ²³⁵U. De asemenea, în alte moduri de realizare, combustibilul nuclear RU/DU rezultat poate avea un conținut fisionabil de aproximativ 0,71% în greutate ²³⁵U, rezultând astfel un combustibil echivalent cu uraniul natural, generat prin amestecarea RU cu DU.

în unele moduri de realizare, combustibilul pentru reactorul nuclear al prezentei invenții include o primă componentă de combustibil de RU și o a doua componentă de combustibil de NU care au fost amestecate pentru a avea un conținutfisionabil combinat de mai puțin de 1,2% în greutate ²³⁵U. în astfel de combustibili, RU poate avea un conținut fisionabil de la aproximativ 0,72% în greutate ²³⁵U până la aproximativ 1,2% în greutate ²³⁵U. în alte moduri de realizare, RU în acești combustibili poate avea un conținut fisionabil de la aproximativ 0,8% în greutate ²³⁵U până la aproximativ 1,1% în greutate ²³⁵U. în alte moduri de realizare, RU în astfel de combustibili poate avea un conținutfisionabil de la aproximativ 0,9% în greutate ²³⁵U până la aproximativ 1,0% în greutate ²³⁵U. în alte moduri de realizare, RU în astfel de combustibili poate avea un conținutfisionabil de aproximativ 0,9% în greutate de ²³⁵U.

Prin urmare, prin amestecarea NU cu conținutfisionabil de ²³⁵U mai scăzut cu RU cu conținut fisionabil de ²³⁵U mai ridicat, în unele moduri de realizare, combustibilul nuclear RU/NU amestecat rezultat poate avea un conținutfisionabil mai mic de 1,0% în greutate ²³⁵U. în alte moduri de realizare, combustibilul nuclear RU/NU amestecat rezultat poate avea un conținut fisionabil de mai puțin de 0,8% în greutate ²³⁵U. în alte moduri de realizare,

RO 129195 Β1 combustibilul nuclear RU/NU rezultat poate avea un conținut fisionabil de mai puțin de 0,72% 1 în greutate ²³⁵U. De asemenea, în anumite moduri de realizare, combustibilul nuclear RU/NU rezultat poate avea un conținut fisionabil de aproximativ 0,71% în greutate de ²³⁵U, rezultând, 3 așadar, într-un combustibil echivalent cu uraniul natural generat prin amestecarea RU și NU.

în anumite moduri de realizare, RU se amestecă atât cu DU, cât și cu NU, pentru a 5 produce combustibili având aceleași conținuturi sau intervale de conținut fisionabile de ²³⁵U cu cele descrise mai sus, în legătură cu combustibilii nucleari RU/DU amestecat și cu RU/NU 7 amestecat. în astfel de cazuri, conținuturile și intervalele de conținut fisionabil de ²³⁵U ale RU și conținuturile și intervalele de conținut fisionabil de ²³⁵U ale DU pot fi aceleași cu cele 9 descrise mai sus.

Combustibilii nucleari, potrivit diferitelor moduri de realizare a prezentei invenții, pot 11 include o otravă inflamabilă (BP). De exemplu, oricare dintre combustibilii nucleari descriși în prezenta invenție poate include un amestec de RU și DU cu o otravă inflamabilă (BP), sau 13 un amestec de RU și NU cu o otravă inflamabilă (BP). Otrava inflamabilă se poate amesteca și cu diferite amestecuri de RU/DU, amestecuri de RU/NU, precum și cu amestecurile de 15 RU/DU/NU descrise în prezenta invenție.

Construirea fasciculului de combustibil 17

Amestecarea combustibilului nuclear (potrivit celor descrise mai sus) este o modalitate puternică de a produce combustibili nucleari proaspeți din RU, de altfel, 19 neutilizabil. Cu toate acestea, o astfel de amestecare reprezintă doar o tehnică prin care RU se poate utiliza pentru ardere în multe tipuri de reactoare, incluzând reactoare cu apă grea 21 sub presiune. în multe moduri de realizare, combustibilii RU amestecați, descriși aici, pot fi utilizați într-un mod extrem de eficient, în fascicule de combustibil, în funcție, cel puțin parțial, 23 de locațiile respectivilor combustibili amestecați din fasciculele de combustibil. De asemenea, RU poate fi utilizat chiar cu succes în fascicule de combustibil fără a fi în mod necesar 25 amestecat potrivit celor descrise mai sus. în schimb, atunci când RU este inclus în anumite locații într-un fascicul de combustibil, are anumite conținuturi fisionabile de ²³⁵U, și/sau este 27 utilizat cu combinațiile vizate de DU și/sau NU, fasciculul de combustibil rezultat prezintă caracteristicile dorite. Aceste caracteristici includ un mai mare control la arderea 29 combustibilului, și un coeficient de vid al agentului de răcire mai scăzut (descris mai jos).

Fig. 1...4 ilustrează diferite exemple de realizare a unui fascicul de combustibil 31 nuclear pentru utilizarea într-un reactor nuclear, precum reactorul 10 cu apă grea sub presiune, evidențiat schematic în fig. 5. în special, fiecare dintre fig. 1 ...4 ilustrează o vedere 33 în secțiune transversală a unui număr de moduri de realizare a unui fascicul 14 de combustibil poziționat într-un tub 18 sub presiune. Aranjamentele de combustibil ilustrate în 35 fiecare dintre fig. 1...4 sunt furnizate ca exemplu, înțelegându-se că alte aranjamente de combustibil în fasciculele de combustibil din fig. 1 ...4 sunt posibile, și sunt în spiritul și în aria 37 de protecție a prezentei invenții. De reținut, de asemenea, că sunt furnizate mai sus acele caracteristici (incluzând conținuturile fisionabile de ²³⁵U și intervalele de conținut fisionabil de 39 ²³⁵U) ale diferiților combustibili descriși în raport cu fig. 1...4 de mai jos (RU, DU, NU, amestecuri RU/DU, amestecuri RU/NU și amestecuri RU/DU/NU). 41

Agentul de răcire 26, de tip apă grea, este conținut în tubul 18 de presiune, și ocupă subcanalele dintre elementele 22 de combustibil ale fasciculului 14 de combustibil. 43 Elementele 22 de combustibil pot include un element central 38, o primă multitudine de elemente 42 poziționate radial către exterior față de elementul central 38, o a doua 45 multitudine de elemente 46 poziționate radial către exterior față de prima multitudine de elemente 42, și o a treia multitudine de elemente 50 poziționate radial către exterior față de 47

RO 129195 Β1 a doua multitudine de elemente 46. Se înțelege că, în alte moduri de realizare, fasciculul 14 de combustibil poate include mai puține sau mai multe elemente, și poate include și elemente în alte configurații decât acelea ilustrate în fig. 1 ...4. Spre exemplu, elementele 22 de combustibil pot fi poziționate în paralel unul cu celălalt într-unul sau mai multe planuri, elemente aranjate într-o matrice sau serie având formă bloc sau orice altă formă în secțiune transversală, și elemente în orice alt model sau configurație fără model. Tubul 18 de presiune, fasciculul 14 de combustibil și/sau elementele 22 de combustibil pot fi, de asemenea, configurate în diferite forme sau mărimi. Spre exemplu, tuburile 18 de presiune, fasciculele 14 de combustibil și elementele 22 de combustibil pot avea orice forme în secțiune transversală (altele decât formele rotunde arătate în fig. 1 ...5) și mărimi, după cum se dorește. Ca un alt exemplu, elementele 22 de combustibil în fiecare dintre fasciculele 14 de combustibil pot avea orice dimensiuni relative (altele decât dimensiunea uniformă sau versiunile cu două dimensiuni ale elementelor 22 de combustibil arătate în fig. 1 ...4).

în exemplele de realizare din fig. 1 și 2 este ilustrat un fascicul de combustibil cu 37 de elemente, în care toate elementele 22 de combustibil au o dimensiune uniformă în secțiune transversală (sau diametru, în cazul elementelor având o formă rotundă în secțiune transversală). Prima multitudine de elemente 42 din fiecare dintre fig. 1 și 2 include șase elemente dispuse paralel unele față de altele, într-un model în general circular. A doua multitudine de elemente 46 din fiecare dintre fig. 1 și 2 include douăsprezece elemente, de asemenea, aranjate paralel unele față de altele într-un model, în general, circular. A treia multitudine de elemente 50 din fiecare dintre fig. 1 și 2 include 18 elemente, de asemenea, aranjate paralel unele cu altele într-un model, în general, circular. Elementul central 38, prima multitudine de elemente 42, a doua multitudine de elemente 46, și a treia multitudine de elemente 50 sunt aranjate concentric, astfel încât toate elementele 22 sunt dispuse paralel unele cu altele. De asemenea, trebuie să se înțeleagă că liniile incluse în fig. 1 ...2, indicând poziția general circulară a elementelor 22, sunt date doar în scop exemplificativ, și că acestea nu indică, în mod necesar, că elementele 22 sunt legate împreună sau sunt altfel cuplate într-un aranjament special.

în modul de realizare din fig. 3 și 4 este ilustrat un fascicul 14 de combustibil cu 43 de elemente. Prima multitudine de elemente 42 din fiecare dintre fig. 3 și 4 include șapte elemente aranjate în paralel unele cu altele într-un model, în general, circular. A doua multitudine de elemente 46 din fiecare dintre fig. 3 și 4 include 14 elemente aranjate în paralel unele cu altele, într-un model în general circular. A treia multitudine de elemente 50 din fiecare dintre fig. 3 și 4 include 21 de elemente dispuse paralel unele cu altele, într-un model, în general, circular. Elementul 38 central, prima multitudine de elemente 42, a doua multitudine de elemente 46 și a treia multitudine de elemente 50 sunt aranjate concentric, astfel încât toate elementele 22 sunt paralele unele cu altele. Elementul central 38 și fiecare dintre prima multitudine de elemente 42 au o primă dimensiune în secțiune transversală (sau un diametru, în cazul elementelor având o formă rotundă în secțiune transversală), și fiecare dintre a doua multitudine 46 și a treia multitudine 50 de elemente au o a doua dimensiune în secțiune transversală (sau un diametru, în cazul elementelor având o formă rotundă în secțiune transversală) diferită de prima dimensiune transversală. în special, prima dimensiune în secțiune transversală este mai mare decât a doua dimensiune în secțiune transversală. în acest sens, termenul formă în secțiune transversală face referire la forma în secțiune transversală generată de un plan care trece prin corpul raportat la o orientare care este perpendiculară pe o axă longitudinală a corpului. De asemenea, trebuie să se înțeleagă că liniile incluse în fig. 3 și 4, indicând poziția general circulară a elementelor 22, sunt date doarîn scop exemplificativ, și că acestea nu indică, în mod necesar, că elementele sunt legate împreună sau sunt altfel cuplate într-un aranjament special.

RO 129195 Β1 în anumite moduri de realizare, fiecare dintre elementele 22 de combustibil din fig. 1 1...4 include un tub umplut cu combustibil nuclear. Tubul poate fi realizat din sau poate include zirconiu, un aliaj de zirconiu sau alt material convenabil, sau o combinație de 3 materiale, fiind în anumite cazuri caracterizat prin absorbție mică de neutroni. Tubul poate să fie umplut cu unul sau mai multe materiale, cum ar fi combustibil nuclear simplu sau în 5 combinație cu alte materiale. Materialul(ele) poate(pot)fi sub formă de pelete, sub formă de pulbere sau sub altă formă convenabilă sau combinații de forme. în alte exemple de 7 realizare, fiecare dintre elementele 22 de combustibil include o tijă formată dintr-unul sau mai multe materiale (de exemplu, combustibil nuclear simplu sau în combinație cu alte materiale), 9 cum arfi combustibil nuclearconținutîn matricea unui alt material. De asemenea, în anumite forme de realizare, elementele 22 de combustibil dintr-un fascicul 14 pot include o 11 combinație de tuburi sau tije și/sau alte elemente conținând combustibil, și elementele 22 de combustibil pot lua alte configurații potrivite unei aplicații speciale. 13

După cum este arătat în fig. 1 ...4, elementele 22 de combustibil pot include diverse combinații de combustibili nucleari, cum arfi uraniu sărăcit (DU), uraniu natural (NU), uraniu 15 reprocesat sau reciclat (RU). Făcând mai întâi referire la fig. 1, fasciculul 14 de combustibil ilustrat în aceasta include cele 37 de elemente. Elementul central 38 din fig. 1 include un 17 amestec de RU și DU având un prim conținut fisionabil (adică (RU/DU)¹) și/sau un amestec de DU și o otravă inflamabilă (BP) și/ sau DU. Potrivit celor descrise mai sus, un amestec 19 (desemnat, în general, în prezenta prin utilizarea unei bare 7) de materiale se poate crea cu ajutorul unei metode cunoscute în stadiul tehnicii, cum arfi, darfără a se limita la acestea, 21 utilizarea unei soluții acide, sau amestecarea uscată a materialelor care fac obiectul prezentei invenții. întorcându-ne la fig. 1, prima multitudine de elemente 42 include un 23 amestec de RU și DU având un al doilea conținut fisionabil (adică (RU/DU)²). A doua multitudine de elemente 46 include un amestec de RU și DU având un al treilea conținut 25 fisionabil (adică (RU/DU)³) și/sau NU având un prim conținut fisionabil (adică NU¹). A treia multitudine de elemente 50 include un amestec de RU și DU având un al patrulea conținut 27 fisionabil (adică (RU/DU)⁴) și/sau NU având un al doilea conținut fisionabil (adică NU²).

în modurile de realizare ilustrate în fig. 1, precum și cele ale celorlalte figuri din 29 prezenta cerere, se face referire la materialele care au fost amestecate cu bara “/. Cu toate acestea, în fiecare dintre astfel de cazuri, aranjamente alternative de combustibil pentru 31 astfel de elemente includ utilizarea elementelor 22 de combustibil, fiecare având doar unul dintre combustibilii menționați, dar utilizați în combinație cu elementele 22 de combustibil 33 având celălalt combustibil menționat. Utilizarea unor astfel de elemente 22 de diferite tipuri de combustibil (de exemplu, în același inel de elemente 22) poate fi asigurată în locul sau 35 în plus față de elementele 22 având un amestec de tipuri de combustibil potrivit celor descrise mai sus. 37

De exemplu, inelul de elemente 22 (RU/DU)² din fig. 1 indică faptul că fiecare element ilustrat din prima multitudine de 36 de elemente este un amestec de RU și DU. Totuși, 39 alternativ sau în plus, prima multitudine de 36 de elemente poate include, în schimb, unul sau mai multe elemente de RU și unul sau mai multe elemente de DU. Elementele 22 de 41 combustibil rezultate care conțin RU sau DU pot fi aranjate în diferite configurații, ca într-un aranjament alternativ, cu o poziție radială care se modifică în funcție de fasciculele de 43 combustibil 14.

în anumite moduri de realizare, conținutul fisionabil de ²³⁵U al amestecurilor RU/DU 45 incluse în fasciculul de combustibil 14 din fig. 1 este aproximativ aceleași (de la inel la inel, sau cu modificarea distanței radiale de la centrul fasciculului 14 de combustibil). 47

RO 129195 Β1 în alte moduri de realizare, conținutul fisionabil de ²³⁵U al amestecurilor RU/DU incluse în fasciculul 14 de combustibil se modifică de la inel la inel, sau cu modificarea distanței radiale de la centrul fasciculului 14 de combustibil. De exemplu, amestecul RU/DU inclus în cel puțin unul dintre elementul central 38, prima multitudine de elemente 42, a doua multitudine de elemente 46 și a treia multitudine de elemente 50 din fig. 1 poate avea un conținut fisionabil diferit de un conținut fisionabil al unui amestec inclus într-unul sau mai multe dintre celelalte elemente. în anumite moduri de realizare, un amestec (RU/DU)¹ inclus în elementul central 38 din fig. 1 conține, în general, un procent mai scăzut de ²³⁵U decât amestecul (RU/DU)²inclus în prima multitudine de elemente 42, amestecul de (RU/DU)² inclus în prima multitudine de elemente 42 conține în general un procent mai scăzut de ²³⁵U decât orice amestec (RU/DU)³ inclus în a doua multitudine de elemente 46, și orice amestec (RU/DU)³inclus în a doua multitudine de elemente 46 are, în general, un procent mai scăzut de ²³⁵U decât orice amestec (RU/DU)⁴ inclus în a treia multitudine de elemente 50. Prin urmare, conținutul fisionabil de ²³⁵U al combustibilului nuclear inclus în fasciculul 14 de combustibil poate crește într-o direcție radială către exterior, de la centrul fasciculului 14 de combustibil. Cu toate acestea, în alte moduri de realizare, conținutul fisionabil de ²³⁵U scade într-o direcție radială către exterior de la centrul fasciculului 14 de combustibil.

în același mod, conținutul fisionabil al oricărui NU utilizat în modurile de realizare din fig. 1 poate fi aproximativ același sau poate fi modificat prin schimbarea distanței de la centrul fasciculului 14 de combustibil. De exemplu, orice NU¹ inclus în a doua multitudine de elemente 46 poate avea, în general, un procent mai scăzut de ²³⁵U decât orice NU² inclus în a treia multitudine de elemente 50. Alternativ, orice NU² inclus în a treia multitudine de elemente 50 poate avea, în general, un procent mai scăzut de ²³⁵U decât orice NU¹ inclus în a doua multitudine de elemente 46.

în plus, în anumite moduri de realizare, conținutul fisionabil specific al unui element combustibil specific 22 se poate modifica prin una sau mai multe multitudini de elemente 42, 46 și 50 (de exemplu, într-o direcție radială din fasciculul 14 de combustibil) sau de-a lungul lungimii longitudinale a fasciculului 14 de combustibil. De asemenea, o BP poate fi inclusă în oricare dintre sau în toate elementele 22 de combustibil din fig. 1, precum în elementul central 38, așa cum a fost ilustrat.

Următoarele aranjamente de fascicul de combustibil se bazează pe exemplele de realizare a fasciculului de combustibil ilustrat în fig. 1, și sunt prezentate ca exemple de fascicule de combustibil având caracteristici care sunt, în mod special, dorite, dar nu trebuie avute în vedere ca limitând scopul prezentei invenții sau celelalte moduri de realizare posibile avute în vedere în fig. 1. Potrivit utilizării de aici, termenul inel include doar un element central.

Exemplul 1
Elementul central:	RU/DU
Primul inel de elemente 42:	RU/DU
Al doilea inel de elemente 46:	RU/DU
Al treilea inel de elemente 50:	RU/DU
Exemplul 2
Elementul central:	(RU/DU)¹
Primul inel de elemente 42:	(RU/DU)²
Al doilea inel de elemente 46:	(RU/DU)³
Al treilea inel de elemente 50:	(RU/DU)⁴

RO 129195 Β1 în care (RU/DU)² are un conținut fisionabil de ²³⁵U mai mare decât cel al (RU/DU)¹, (RU/DU)³ 1 are un conținut fisionabil de ²³⁵U mai mare decât cel al (RU/DU)¹ și/sau (RU/DU)², și/sau în care (RU/DU)⁴ are un conținut fisionabil de ²³⁵U mai mare decât cel al (RU/DU)¹, (RU/DU)², 3 și/sau (RU/DU)³.

Exemplul 35

Elementul central: (RU/DU)¹

Primul inel de elemente 42: (RU/DU)²7

Al doilea inel de elemente 46: (RU/DU)³

Al treilea inel de elemente 50: NU,9 în care (RU/DU)² are un conținut fisionabil de ²³⁵U mai mare decât cel al (RU/DU)¹, și în care (RU/DU)³ are un conținut fisionabil de ²³⁵U mai mare decât cel al (RU/DU)¹ și/sau (RU/DU)².11

Exemplul 4

Elementul central: (RU/DU)¹13

Primul inel de elemente 42: (RU/DU)²

Al doilea inel de elemente 46: NU15

Al treilea inel de elemente 50: (RU/DU)³, în care (RU/DU)² are un conținut fisionabil de ²³⁵U mai mare decât cel al (RU/DU)¹, și în care 17 (RU/DU)³ are un conținut fisionabil de ²³⁵U mai mare decât al (RU/DU)¹ și/sau (RU/DU)².

Exemplul 519

Elementul central: (RU/DU)¹

Primul inel de elemente 42: (RU/DU)²21

Al 2-lea inel de elemente 46:NU

Al 3-lea inel de elemente 50: NU,23 în care (RU/DU)² are un conținut fisionabil de ²³⁵U mai mare decât cel al (RU/DU)¹.

Fig. 2 ilustrează o altă realizare a unui fascicul 14 de combustibil cu cele 37 de 25 elemente. Elementul central 38 din fig. 2 include RU având un prim conținut fisionabil (adică RU¹) și/sau DU având un prim conținut fisionabil (adică DU¹). Prima multitudine de elemente 27 42 din fig. 2 include RU având un al doilea conținut fisionabil (adică RU²) și/sau DU având un al doilea conținut fisionabil (adică DU²). A doua multitudine de elemente 46 include RU 29 având un al treilea conținut fisionabil (adică RU³). A treia multitudine de elemente 50 include RU având un al patrulea conținut fisionabil (adică RU⁴). 31

Conținuturile fisionabile de ²³⁵U ale RU incluse în fiecare element 22 de combustibil pot fi aproximativ aceleași și/sau se pot modifica. în acele exemple de realizare în care 33 conținutul fisionabil de ²³⁵U al RU din fig. 2 se modifică, această modificare poate apărea cu distanța radială de la centrul fasciculului de combustibil și/sau o poziție circulară în fasciculul 35 14 de combustibil, și poate exista între oricare sau toate inelele din fig. 2, și/ sau între oricare dintre sau toate pozițiile circulare ale oricărui inel. De exemplu, în anumite exemple de 37 realizare, RU¹ inclus în elementul central 38 are, în general, un procent mai scăzut de ²³⁵U decât RU² inclus în prima multitudine de elemente 42, amestecul RU² inclus în prima 39 multitudine de elemente 42 are, în general, un procent mai scăzut de ²³⁵U decât RU³ inclus în a doua multitudine de elemente 46, și/ sau RU³ inclus în a doua multitudine de elemente 41 46 are, în general, un procent mai scăzut de ²³⁵U decât RU⁴ inclus în a treia multitudine de elemente 50. Prin urmare, în anumite moduri de realizare, conținutul fisionabil de ²³⁵U al 43 combustibilului nuclear al fasciculului 14 de combustibil crește într-o direcție radială către exterior de la centrul fasciculului 14 de combustibil. Cu toate acestea, în alte moduri de 45 realizare, conținutul fisionabil de ²³⁵U scade într-o direcție radială către exterior de la centrul fasciculului 14 de combustibil. 47

RO 129195 Β1

Se înțelege că, și atunci când conținutul fisionabil al RU inclus în fasciculul 14 de combustibil din fig. 2 este modificat în oricare dintre modalitățile descrise mai sus, fiecare element 22 de combustibil încă are un conținut fisionabil de ²³⁵U situat în general între și incluzând aproximativ de la 0,72% până la aproximativ 1,2% de ²³⁵U. Doar ca exemplu, conținutul fisionabil de RU¹ inclus în elementul central 38 este ales din intervalul definit mai sus pentru RU, iar conținutul fisionabil al RU² inclus în prima multitudine de elemente 42 este, de asemenea, ales din același interval definit, dar poate fi diferită de conținutul fisionabil ales pentru elementul central 38.

în mod similar, conținutul fisionabil al oricărui DU utilizat în modurile de realizare din fig. 2 poate fi aproximativ același sau variază - fie cu distanța radială de la centrul fasciculului 14 de combustibil, fie cu schimbarea poziției circulare în fasciculul 14 de combustibil. Din nou, doar pentru exemplificare, orice DU¹ inclus în elementul 38 central poate avea, în general, un procent mai scăzut de ²³⁵U decât orice DU² inclus în cea de a doua multitudine de elemente 42. Alternativ, orice DU² inclus în cea de a doua multitudine de elemente 42 poate avea, în general, un procent mai scăzut de ²³⁵U decât orice DU¹ inclus în elementul 38 central.

Mai mult, în unele moduri de realizare, conținutul fisionabil special al unui anumit element 22 de combustibil poate varia de-a lungul unuia sau mai multora din multitudinea de elemente 42,46 și 50 (de exemplu, într-o direcție circulară în fasciculul 14 de combustibil) sau de-a lungul lungimii longitudinale a fasciculului 14 de combustibil. De asemenea, o BP poate fi inclusă în oricare sau toate elementele 22 de combustibil din fig. 2.

Următorul aranjament al fasciculului 14 de combustibil se bazează pe modurile de realizare a fasciculului de combustibil ilustrate în fig. 2, și este prezentat ca un exemplu de fascicul 14 de combustibil având caracteristici deosebit de dorite, dar nu este considerat ca limitând scopul prezentei invenții sau celelalte moduri de realizare posibile, avute în vedere în fig. 2. Așa cum se utilizează aici, termenul „inel include un singur element central.

Exemplul 6
Elementul central:	DU¹
Primul inel de elemente 42:	DU²
Al doilea inel de elemente 46:	RU¹
Al treilea inel de elemente 50:	RU²

în care DU² are un conținut fisionabil de ²³⁵U mai mare decât cel al DU¹, și în care RU² are un conținut fisionabil de ²³⁵U mai mare decât cel al RU¹.

Exemplele de realizare din fig. 3 sunt semnificativ similare cu exemplele de realizare din fig. 1 descrise mai sus, cu excepția faptului că fasciculul 14 de combustibil este un fascicul de combustibil cu 43 de elemente și are elementele 22 de combustibil neuniforme, așa cum s-a descris anterior. Dat fiind că distribuirea combustibilului nuclear în elementul central, prima, a doua și a treia multitudine de elemente 38, 42, 46 și, respectiv, 50 este similară cu fig. 1, prin prezenta se face referire la descrierea care însoțește fig. 1 de mai sus, pentru detalii suplimentare privind exemplele de realizare (și posibilele alternative la acestea) evidențiate în fig. 3.

Următoarele aranjamente de fascicul de combustibil se bazează pe modurile de realizare a fasciculului de combustibil ilustrate în fig. 3, și sunt prezentate ca exemple de fascicule de combustibil având caracteristici care sunt, în mod special, dorite, dar nu trebuie considerate ca limitând obiectul prezentei invenții sau celelalte moduri de realizare posibile avute în vedere în fig. 3. Potrivit utilizării de aici, termenul inel include doar un element central.

RO 129195 Β1

Exemplul 71

Elementul central:RU/DU

Primul inel de elemente 42: RU/DU3

Al doilea inel de elemente 46:RU/DU

Al treilea inel de elemente 50: RU/DU5

Exemplul 8

Elementul central: RU/DU7

Primul inel de elemente 42:RU/DU

Al doilea inel de elemente 46: RU/DU9

Al treilea inel de elemente 50:NU

Exemplul 911

Elementul central:RU/DU

Primul inel de elemente 42: RU/DU13

Al doilea inel de elemente 46:NU

Al treilea inel de elemente 50: RU/DU15

Exemplul 10

Elementul central: DU/BP17

Primul inel de elemente 42: (RU/DU)¹

Al doilea inel de elemente 46: (RU/DU)²19

Al treilea inel de elemente 50: (RU/DU)³, în care (RU/DU)² are un conținut fisionabil de ²³⁵U mai mare decât cel al (RU/DU)¹, și în care 21 (RU/DU)³ are un conținut fisionabil de ²³⁵U mai mare decât al (RU/DU)² și/sau (RU/DU)¹.

Exemplul 1123

Elementul central:DU

Primul inel de elemente 42: (RU/DU)¹25

Al doilea inel de elemente 46: (RU/DU)²

Al treilea inel de elemente 50: (RU/DU)³,27 în care (RU/DU)² are un conținut fisionabil de ²³⁵U mai mare decât cel al (RU/DU)¹, și în care (RU/DU)³ are un conținut fisionabil de ²³⁵U mai mare decât al (RU/DU)² și/sau (RU/DU)¹.29

Exemplul 12

Elementul central: DU/BP31

Primul inel de elemente 42: (RU/DU)¹

Al doilea inel de elemente 46: (RU/DU)²33

Al treilea inel de elemente 50:NU, în care (RU/DU)² are un conținut fisionabil de ²³⁵U mai mare decât cel al (RU/DU)¹.35

Exemplul 13

Elementul central: DU/BP37

Primul inel de elemente 42: (RU/DU)¹

Al doilea inel de elemente 46: NU39

Al treilea inel de elemente 50: (RU/DU)², în care (RU/DU)² are un conținut fisionabil de ²³⁵U mai mare decât cel al (RU/DU)¹.41

Exemplele de realizare din fig. 4 sunt semnificativ similare cu modurile de realizare din fig. 2 descrise anterior, cu excepția faptului că fasciculul 14 de combustibil este un 43 fascicul de combustibil cu 43 de elemente și are elementele 22 de combustibil neuniforme, așa cum s-a descris anterior. Dat fiind că distribuirea combustibilului nuclear în elementul 45 central, în prima, a doua și a treia multitudine de elemente 38, 42, 46 și, respectiv, 50 este similară cu fig. 2, prin prezenta se face referire la descrierea care însoțește fig. 2 de mai sus, 47 pentru detalii suplimentare privind exemplele de realizare (și posibilele alternative la acestea) evidențiate în fig. 4. 49

RO 129195 Β1

Următoarele aranjamente de fascicul de combustibil se bazează pe exemplele de realizare a fasciculului de combustibil ilustrat în fig. 4, și sunt prezentate ca exemple de fascicule de combustibil având caracteristici care sunt, în mod special, dorite, dar nu trebuie avute considerate ca limitând obiectul prezentei invenții sau celelalte moduri de realizare posibile, avute în vedere în fig. 4. Potrivit utilizării de aici, termenul inel include doar un element central.

Exemplul 14
Elementul central:	DU/BP
Primul inel de elemente 42:	RU
Al doilea inel de elemente 46:	RU
Al treilea inel de elemente 50:	RU
Exemplul 15
Elementul central:	DU
Primul inel de elemente 42:	RU
Al doilea inel de elemente 46:	RU
Al treilea inel de elemente 50:	RU
Exemplul 16
Elementul central:	DU
Primul inel de elemente 42:	DU
Al doilea inel de elemente 46:	RU
Al treilea inel de elemente 50:	RU
Exemplele de realizare din fig.	3 și 4 prezintă exemple ale modurilor în care, la un

anumit număr de elemente de combustibil, aranjarea elementului de combustibil (de exemplu, inele de elemente în exemplele de realizare ilustrate), dimensiunile elementului de combustibil și dimensiunile relative ale elementului de combustibil se pot schimba în timp ce pot, totuși, să întruchipeze prezenta invenție. în unele exemple de realizare, conținutul fisionabil de ²³⁵U al combustibilului nuclear scade într-o direcție radială către exterior dinspre centrul fasciculului 14 de combustibil. în alte exemple de realizare, conținutul fisionabil de ²³⁵U crește într-o direcție radială către exterior dinspre centrul fasciculului 14 de combustibil.

în reactoarele răcite cu apă grea, viteza de multiplicare a neutronilor crește când apar goluri in agentul de răcire. Goluri în agentul de răcire apar, spre exemplu, când agentul de răcire începe să fiarbă. Coeficientul de vid al reactivității agentului de răcire este o măsură a abilității unui reactor de a multiplica neutronii. Acest fenomen este datorat coeficientului de vid pozitiv al reactivității agentului de răcire, și se poate produce în toate reactoarele, pentru diferite situații. Prezenta invenție poate asigura o reducere semnificativă a coeficientului de vid al reactivității agentului de răcire, și poate, de asemenea, asigura un coeficient de temperatură negativ al combustibilului și/sau un coeficient negativ de putere.

Exemplele de realizare descrise mai sus și ilustrate în figuri sunt prezentate doar în scopul exemplificării, și nu sunt prevăzute ca o limitare a conceptelor și a principiilor prezentei invenții. Astfel, se va aprecia de un specialist în domeniu că diferite schimbări ale elementelor și ale configurațiilor acestora sunt posibile fără a se îndepărta de la spiritul și scopul prezentei invenții. Spre exemplu, în diferite exemple de realizare descrise și/sau ilustrate în prezenta, amestecurile de RU și DU mai sunt amestecate cu diferite tipuri de combustibil nuclear sau cu alte materiale pentru a produce combustibili nucleari având conținutul fisionabil dorit. De exemplu, RU și DU se pot amesteca (separat sau ca un amestec RU/DU) cu un uraniu ușor îmbogățit (SEU) și cu un uraniu slab îmbogățit (LEU).

RO 129195 Β1

Potrivit definiției din prezenta invenție, SEU are un conținut fisionabil de la aproximativ 0,9% 1 până la aproximativ 3% în greutate de ²³⁵U (incluzând aproximativ 0,9% în greutate și aproximativ 3% în greutate), și LEU are un conținut fisionabil de la aproximativ 3% în 3 greutate până la aproximativ 20% în greutate de U (incluzând aproximativ 3% în greutate și aproximativ 20% în greutate). 5

De asemenea, modurile de realizare descrise în prezenta invenție pot fi utilizate cu tuburi de presiune mai mari sau mai mici decât cele utilizate în reactoarele actuale cu tuburi 7 sub presiune, și pot fi, de asemenea, utilizate pentru viitoare reactoare cu tuburi sub presiune. în plus, prezenta invenție poate fi utilizată în fascicule de combustibil având un 9 numărși un aranjament diferit al elementelor, și nu se limitează la modelele și aranjamentele fasciculului de combustibil cu 43 și 37 de elemente, precum cele ilustrate cu titlu de exemplu 11 în fig. 1 ...4. De exemplu, deși modurile de realizare din fig. 3 și 4 utilizează două dimensiuni diferite ale elementelor în fasciculele 14 de combustibil ilustrate, pe când modurile de 13 realizare din fig. 1 și 2 utilizează dimensiuni uniforme ale elementelor de-a lungul fasciculelor 14 de combustibil ilustrate, se va aprecia că oricare dintre fasciculele de combustibil descrise 15 în prezenta invenție pot avea elemente de aceeași dimensiune sau elemente de dimensiuni diferite în diferite inele și/ sau diferite poziții circulare din cadrul fasciculelor de combustibil, 17 fără a se îndepărta de la spiritul și scopul prezentei invenții. Ca alt exemplu, elementele de dimensiuni mai mare nu trebuie să fie, în mod necesar, situate doar în primul și/sau în al 19 doilea inel al unui fascicul 14 de combustibil. în alte moduri de realizare, aceste dimensiuni ale elementelor relativ mai mari sunt situate în inelele exterioare radiale ale fasciculului 14 21 de combustibil (de exemplu, inel situat radial către exterior și/sau inel adiacent acestuia).

Construcția fasciculului de combustibil pentru CVR redus sau negativ 23

Așa cum s-a descris mai sus, se dorește să se scadă coeficientul de vid al agentului de răcire (CVR), și chiar să se obțină un CVR negativ, într-un reactor nuclear cu apă grea 25 sub presiune, cum arfi reactorul Canadian Deuterium Uranium (CANDU). Cererea de brevet de invenție canadiană nr. 2097412, al cărei conținut este încorporat prin referință în prezenta 27 invenție, oferă cunoștințe generale utile în ceea ce privește știința reducere coeficientului de vid al agentului de răcire, în special în reactoarele CANDU. Un absorbant de neutroni sau 29 „otravă poate să fie inclus împreună cu conținutul fisionabil într-un fascicul de combustibil, pentru a reduce sau pentru a aduce la valori complet negative valorile pozitive ale CVR. Spre 31 exemplu, se poate amesteca o otravă cu unul sau mai multe tipuri de uraniu în unul sau mai multe dintre elementele 22 ale oricăror dintre fasciculele 14 de combustibil (incluzând 33 fasciculul de combustibil cu 37 de elemente, din fig. 1 și 2, și fasciculul de combustibil cu 43 de elemente, din fig. 3 și 4). Otrava poate fi o otravă inflamabilă, cum ar fi disprosiu ori 35 gadoliniu, sau, alternativ, poate să fie o otravă neinflamabilă, cum ar fi hafniu. Pentru a compensa efectul absorbției de neutroni al otrăvii, este necesară o creștere a materialului 37 fisionabil în comparație cu un uraniu natural neotrăvit, folosit în mod obișnuit într-un reactor CANDU. Pentru a atinge o anumită țintă a arderii combustibilului și un anumit CVR, se poate 39 folosi o schemă de îmbogățire gradată în crearea fasciculului 14 de combustibil.

într-o construcție, se asigură un fascicul de combustibil cu 37 de elemente, așa cum 41 este arătat în fig. 1 și 2, în care fiecare dintre elementele 22 de combustibil are un conținut fisionabil de ²³⁵U între aproximativ 0,9% în greutate ²³⁵U și 5,0% în greutate ²³⁵U, și cel puțin 43 unul dintre elementele 22 de combustibil este un element de combustibil din uraniu ușor îmbogățit otrăvit, incluzând o otravă de neutroni într-o concentrație mai mare de aproximativ 45 5,0 vol%. Cu alte cuvinte, toate elementele 22 de combustibil se califică fiind „ușor-îmbogățite, și se pot califica drept sau pot conține uraniu „slab-îmbogățit. 47

RO 129195 Β1 în anumite construcții, conținutul fisionabil cel puțin al unui element de combustibil din uraniu slab-îmbogățit otrăvit este de cel puțin aproximativ 3,0% în greutate ²³⁵U, și, în special, poate fi între aproximativ 3,0% în greutate ²³⁵U și aproximativ 3,5% în greutate ²³⁵U. Conținutul de otravă de neutroni cel puțin al unui element de combustibil din uraniu slab-îmbogățit otrăvit poate fi cuprins între aproximativ 5,0% volumetrice și aproximativ 8,0% volumetrice. într-un exemplu special, conținutul fisionabil cel puțin al unui element de combustibil din uraniu slab-îmbogățit otrăvit este de aproximativ 3,21% în greutate ²³⁵U, și concentrația de otravă de neutroni în cel puțin unul dintre elementele de combustibil din uraniu slab-îmbogățit este de aproximativ 6,82% volumetrice. Otrava de neutroni în acest exemplu special poate fi disprosiu. Otrava de neutroni poate, de asemenea, să fie un amestec de disprosiu și o altă otravă inflamabilă, cum ar fi gadoliniu.

în exemplele de mai sus, printre alte configurații din sfera de protecție a invenției, cel puțin unul dintre elementele de combustibil din uraniu slab îmbogățit al fasciculului 14 de combustibil include elementul 38 central al fasciculului, și fiecare dintre elementele de combustibil al primei multitudini 42 care înconjoară în imediata apropiere elementul 38 central. Elementele 22 de combustibil rămase ale fasciculului 14 de combustibil (adică elementele de combustibil ale celei de a doua și ale celei de a treia multitudini 46, 50) sunt elemente de combustibil neotrăvite, dispuse radial în afara elementelor 38,42 de combustibil din uraniu slab îmbogățit, otrăvite. Fiecare dintre elementele 46,50 de combustibil neotrăvite are un conținut fisionabil de ²³⁵U ce nu depășește conținutul fisionabil al elementelor 38, 42 de combustibil din uraniu slab îmbogățit, otrăvit, și cel puțin unele dintre elementele 46, 50 de combustibil neotrăvite au un conținut fisionabil de ²³⁵U care este mai mic decât conținutul fisionabil al elementelor 38, 42 de combustibil din uraniu slab îmbogățit, otrăvit.

în anumite construcții, elementele de combustibil ale celei de a doua multitudini 46 au un conținut fisionabil mai mare decât acela al elementelor de combustibil din cea de a treia multitudine 50. Spre exemplu, elementele de combustibil ale celei de a doua multitudini 46 pot avea un conținut fisionabil între aproximativ 3,0% în greutate și aproximativ 3,5% în greutate ²³⁵U, și elementele de combustibil din cea de a treia multitudine 50 au un conținut fisionabil mai mic decât aproximativ 2,0% în greutate ²³⁵U. Mai special, elementele de combustibil ale celei de a doua multitudini 46 pot avea un conținut fisionabil de aproximativ 3,18% în greutate ²³⁵U, și elementele de combustibil din cea de a treia multitudine 50 pot avea un conținut fisionabil de aproximativ 1,73% în greutate ²³⁵U.

în alte construcții, conținutul fisionabil al elementelor 22 de combustibil poate fi tot același cu cel al elementelor de combustibil din uraniu slab îmbogățit, otrăvit, sau cel puțin poate să fie mai mare decât nivelurile din exemplul special de mai sus. Pentru a menține un CVR scăzut (adică mai mic decât cel al unui fascicul de combustibil din uraniu natural) și, în anumite cazuri, CVR negativ, cu niveluri ale conținutului fisionabil mai mari decât cele exprimate în exemplul special de mai sus, elementele 38, 42 de combustibil din uraniu slab îmbogățit, otrăvit, pot avea un conținut de otravă mai mare decât 6,82% volumetrice. Spre exemplu, conținutul de otravă al elementelor 38,42 de combustibil din uraniu slab îmbogățit, otrăvit, poate crește până la 20% volumetrice în raport cu conținutul fisionabil.

Deși materialul pentru elementele de combustibil descrise mai sus poate fi produs prin îmbogățirea uraniului natural, pentru a atinge conținutul fisionabil dorit, surse alternative pot furniza flexibilitate în alimentare. Pentru a limita volumul de îmbogățire cerut pentru a produce un conținut fisionabil predeterminat de ²³⁵U într-un element 22 special de combustibil, și pentru a se utiliza surse alternative de uraniu, se poate amesteca o cantitate de uraniu slab îmbogățit cu o cantitate din oricare dintre uraniu natural, uraniu reciclat și

RO 129195 Β1 uraniu sărăcit. Spre exemplu, pentru a produce un element de combustibil din uraniu slab 1 îmbogățit, otrăvit, având un conținut fisionabil de 3,21% în greutate ²³⁵U, se poate amesteca o cantitate mică de uraniu slab îmbogățit, având un conținut fisionabil mai mare de 3,21% 3 în greutate ²³⁵U, cu uraniu reciclat (ce are un conținut fisionabil cuprins între aproximativ 0,72% în greutate ²³⁵U și 1,2% în greutate ²³⁵U). Dacă este prezent suficient ²³⁵U în uraniul 5 slab îmbogățit, amestecul poate include uraniu reciclat și/sau cel puțin unul dintre uraniu natural și uraniu sărăcit. 7

Un fascicul de combustibil cum ar fi acela descris mai sus asigură un coeficient de vid al agentului de răcire (CVR) și un coeficient de temperatură a combustibilului (FTC) mai 9 mici decât CVR și FTC corespunzătoare ale unui fascicul de combustibil echivalent din uraniu natural, fără o reducere a puterii utile, când se folosește drept combustibil într-un 11 reactor nuclear cu apă grea sub presiune. Un astfel de fascicul de combustibil poate asigura un CVR negativ, un FTC negativ și un coeficient negativ de putere (PC). CVR pentru acest 13 tip de fascicul de combustibil nu este foarte sensibil la consumul combustibilului. Spre exemplu, un fascicul de combustibil, așa cum s-a descris mai sus, poate conduce la valori 15 ale CVR de -3 mk la un consum mediu.

Pentru a utiliza un fascicul de combustibil incluzând elemente de combustibil din 17 uraniu slab îmbogățit, otrăvit, un fascicul de combustibil (sau fascicule de combustibil similare multiple) având caracteristicile descrise mai sus este inserat într-unul dintre tuburile 19 18 de presiune ale unui reactor nuclear cu apă grea sub presiune, și se pune în funcțiune reactorul, pentru a arde combustibilul. Când este ars în reactor, fasciculul de combustibil 21 produce o putere cel puțin la fel de mare ca aceea produsă de un fascicul de combustibil din uraniu natural, în timp ce, însă, asigură un coeficient de vid negativ al agentului de răcire 23 (CVR), un coeficient negativ de temperatură a combustibilului (FTC), și un coeficient negativ de putere (PC). De aceea, după golirea agentului de răcire în interiorul tubului de presiune, 25 reactivitatea fasciculului de combustibil de fapt scade. Un reactor construit pentru a arde combustibil din uraniu natural poate fi alimentat prin înlocuirea unuia sau mai multora dintre 27 fasciculele de combustibil din uraniu natural cu fasciculele de combustibil incluzând elemente de combustibil din uraniu slab îmbogățit, otrăvit. Reactorul poate funcționa fără discriminare 29 cu tipul de fascicule de combustibil care sunt încărcate, astfel încât nu este necesară o reconfigurare a reactorului pentru combustibilul diferit. Fasciculele de combustibil de31 înlocuire, incluzând elemente de combustibil din uraniu slab îmbogățit, otrăvit, asigură performanțe similare cu acelea ale uraniului natural, cu un factor de siguranță crescut.33

Fasciculele de combustibil de înlocuire pot, de asemenea, să reducă dependența de proviziile de uraniu natural proaspăt, profitând de uraniul reciclat și/sau uraniul sărăcit.35 în anumite construcții, unul sau mai multe tuburi 18 de presiune sunt umplute cu fascicule de combustibil similare cu fasciculul de combustibil descris mai sus. Spre exemplu, 37 fiecare tub 18 de presiune primește 12 fascicule de combustibil dintr-odată. Deoarece rețeaua k-infinit a fasciculului de combustibil având uraniu slab îmbogățit și otravă de 39 neutroni este mai mare decât un fascicul de combustibil similar, din uraniu natural, nu se poate folosi o schemă convențională de alimentare cu un schimb de 8 fascicule. în schimb, 41 se poate folosi o schemă de schimbare a combustibilului cu 4 sau cu 2 fascicule. Mai mult, se poate folosi o combinație de schimbare a fasciculelor, cum ar fi un schimb mixt de 2 și 4 43 fascicule, sau un schimb mixt de 4 și 8 fascicule. Realimentarea tubului(lor) 18 de presiune se face cu una dintre aceste scheme, în timpul funcționării reactorului nuclear (adică fără 45 oprirea reactorului).

Claims

Revendicări

1. Fascicul de combustibil pentru un reactor nuclear, caracterizat prin aceea că va cuprinde:

- elemente de combustibil cu un conținut fisionabil de ²³⁵U, în care fiecare dintre elementele de combustibil ale fasciculului de combustibil are un conținut fisionabil de ²³⁵U între aproximativ 0,9% în greutate ²³⁵U și 5,0% în greutate ²³⁵U, și în care cel puțin unul dintre elementele de combustibil este un element de combustibil din uraniu slab îmbogățit, otrăvit, incluzând o otravă de neutroni într-o concentrație mai mare de aproximativ 5,0% volumetrice;

-fascicul de combustibil care asigură un coeficient de vid al agentului de răcire (CVR) și un coeficient de temperatură al combustibilului (FTC) mai mici decât CVR și FTC ale unui fascicul de combustibil echivalent, din uraniu natural, fără o scădere a puterii utile, când este folosit drept combustibil într-un reactor nuclear cu apă grea sub presiune.
2. Fascicul de combustibil conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că acest conținut fisionabil cel puțin al unui element de combustibil din uraniu slab îmbogățit, otrăvit, este de cel puțin aproximativ 3,0% în greutate ²³⁵U.
3. Fascicul de combustibil conform revendicării 2, caracterizat prin aceea că acest conținut fisionabil cel puțin al unui element de combustibil din uraniu slab îmbogățit, otrăvit, este între aproximativ 3,0% în greutate ²³⁵U și aproximativ 3,5% în greutate ²³⁵U.
4. Fascicul de combustibil conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că respectiva concentrație de otravă de neutroni în cel puțin un element de combustibil din uraniu slab îmbogățit, otrăvit, este între aproximativ 5,0% volumetrice și aproximativ 8,0% volumetrice.
5. Fascicul de combustibil conform revendicării 4, caracterizat prin aceea că acest conținutul fisionabil cel puțin al unui element de combustibil din uraniu slab îmbogățit, otrăvit, este de aproximativ 3,21% în greutate ²³⁵U, și concentrația de otravă de neutroni în cel puțin un element de combustibil din uraniu slab îmbogățit este de aproximativ 6,82% volumetrice, și prin aceea că otrava de neutroni este disprosiu.
6. Fascicul de combustibil conform oricăreia dintre revendicările 1...5, caracterizat prin aceea că cel puțin un element de combustibil din uraniu slab îmbogățit, otrăvit, include un element de combustibil central care se extinde de-a lungul unei axe a fasciculului de combustibil și o primă multitudine de elemente de combustibil care înconjoară, în imediata apropiere, elementul de combustibil central, și prin aceea că restul elementelor de combustibil ale fasciculului de combustibil sunt elemente de combustibil neotrăvite, dispuse radial, în afara elementelor de combustibil din uraniu slab îmbogățit, otrăvit.
7. Fascicul de combustibil conform revendicării 6, caracterizat prin aceea că fiecare dintre elementele de combustibil neotrăvit are un conținut fisionabil de ²³⁵U care nu depășește conținutul fisionabil al elementelor de combustibil din uraniu slab îmbogățit, otrăvit, și cel puțin unele dintre elementele de combustibil neotrăvit au un conținut fisionabil de ²³⁵U care este mai mic decât conținutul fisionabil al uraniului slab îmbogățit, otrăvit.
8. Fascicul de combustibil conform revendicării 7, caracterizat prin aceea că elementele de combustibil neotrăvit sunt aranjate pentru a include o a doua multitudine de elemente de combustibil care înconjoară, în imediata apropiere, prima multitudine de elemente de combustibil, și o a treia multitudine de elemente de combustibil care înconjoară, în imediata apropiere, a doua multitudine de elemente de combustibil, și prin aceea că elementele de combustibil ale celei de a doua multitudini au un conținut fisionabil mai mare față de elementele de combustibil ale celei de a treia multitudini.

RO 129195 Β1
9. Fascicul de combustibil conform revendicării 8, caracterizat prin aceea că 1 elementele de combustibil ale celei de a doua multitudini au un conținut fisionabil între aproximativ 3,0% în greutate și aproximativ 3,5% în greutate ²³⁵U, și elementele de 3 combustibil ale celei de a treia multitudini au un conținut fisionabil mai mic, de aproximativ 2,0% în greutate ²³⁵U. 5
10. Fascicul de combustibil conform revendicării 9, caracterizat prin aceea că elementele de combustibil ale celei de a doua multitudini au un conținut fisionabil de 7 aproximativ 3,18% în greutate ²³⁵U, și elementele de combustibil ale celei de a treia multitudini au un conținut fisionabil de aproximativ 1,73% în greutate ²³⁵U. 9
11. Fascicul de combustibil conform oricăreia dintre revendicările 1... 10, caracterizat prin aceea că cel puțin un element de combustibil din uraniu slab îmbogățit, otrăvit, include 11 un amestec de uraniu slab îmbogățit, și cel puțin unul dintre: uraniu natural, uraniu reciclat și uraniu sărăcit pentru a atinge conținutul fisionabil dorit, predeterminat de ²³⁵U. 13
12. Fascicul de combustibil conform oricăreia dintre revendicările 1 ...11, caracterizat prin aceea că fiecare dintre elementele de combustibil include cel puțin unul dintre uraniu 15 ușor îmbogățit și uraniu slab îmbogățit, amestecate cu cel puțin unul dintre: uraniu natural, uraniu reciclat și uraniu sărăcit, pentru a atinge conținutul fisionabil dorit, predeterminat 17 de²³⁵U.
13. Fascicul de combustibil conform oricăreia dintre revendicările 1... 12, caracterizat 19 prin aceea că fasciculul de combustibil include 37 de elemente de combustibil în total, având dimensiune substanțial uniformă. 21
14. Fascicul de combustibil conform oricăreia dintre revendicările 1 ...12, caracterizat prin aceea că fasciculul de combustibil include 43 de elemente de combustibil în total, și 23 prin aceea că cel puțin un element de combustibil slab îmbogățit, otrăvit, include 8 elemente de combustibil mari, poziționate în centru. 25
15. Fascicul de combustibil conform oricăreia dintre revendicările 1...14, caracterizat prin aceea că otrava de neutroni include cel puțin o otravă de neutroni inflamabilă.27
16. Fascicul de combustibil conform revendicării 15, caracterizat prin aceea că otrava de neutroni include disprosiu.29
17. Fascicul de combustibil conform revendicării 15, caracterizat prin aceea că otrava de neutroni include gadoliniu.31
18. Fascicul de combustibil conform oricăreia dintre revendicările 1... 14, caracterizat prin aceea că otrava de neutroni este o otravă de neutroni neinflamabilă.33
19. Fascicul de combustibil conform revendicării 19, caracterizat prin aceea că fasciculul de combustibil asigură un CVR negativ, un FTC negativ și un coeficient negativ de 35 putere (PC).
20. Metodă pentru punerea în funcțiune unui reactor nuclear cu apă grea sub 37 presiune, caracterizată prin aceea că va cuprinde:

- asigurarea cu un prim fascicul de combustibil realizat dintr-o multitudine de 39 elemente de combustibil, fiecare având un conținut fisionabil de ²³⁵U între aproximativ 0,9% în greutate ²³⁵U și 5,0% în greutate ²³⁵U, cel puțin unul dintre elementele de combustibil fiind 41 un element de combustibil din uraniu slab îmbogățit, otrăvit, incluzând o otravă de neutroni într-o concentrație mai mare de aproximativ 5,0% volumetrice; 43

- inserarea primului fascicul de combustibil într-un tub de presiune al reactorului nuclear cu apă grea sub presiune; 45

RO 129195 Β1

- punerea în funcțiune a unui reactor nuclear cu apă grea sub presiune, pentru a arde elementele de combustibil, producând o putere utilă cel puțin la fel de mare ca un fascicul de combustibil din uraniu natural, în timp ce asigură un coeficient negativ de temperatură (FTC), un coeficient negativ de putere (PC) și un coeficient de vid al agentului de răcire (CVR) care este mai mic decât cel asigurat prin funcționarea unui reactor nuclear cu apă grea sub presiune, cu combustibil din uraniu natural.
21. Metodă conform revendicării 20, caracterizată prin aceea că primul fascicul de combustibil este inserat pentru a înlocui fasciculul de combustibil din uraniu natural.
22. Metodă conform oricăreia dintre revendicările 20 sau 21, care mai cuprinde umplerea tubului (12) de presiune cu fascicule de combustibil similare cu primul fascicul de combustibil.
23. Metodă conform revendicării 22, care mai cuprinde realimentarea tubului de presiune în timpul funcționării reactorului nuclear cu un schimb de 4 fascicule.
24. Metodă conform revendicării 23, care mai cuprinde realimentarea tubului de presiune în timpul funcționării reactorului nuclear cu un schimb de 2 fascicule.
25. Metodă conform revendicării 23, care mai cuprinde realimentarea tubului de presiune în timpul funcționării reactorului nuclear cu un schimb mixt de 2 și 4 fascicule.
26. Metodă conform revendicării 23, care mai cuprinde realimentarea tubului de presiune în timpul funcționării reactorului nuclear cu un schimb mixt de 4 și 8 fascicule.