RU198282U1 - Шестигранные трубы для стеллажей бассейнов выдержки отработавшего ядерного топлива водо-водяных энергетических реакторов - Google Patents
Шестигранные трубы для стеллажей бассейнов выдержки отработавшего ядерного топлива водо-водяных энергетических реакторов Download PDFInfo
- Publication number
- RU198282U1 RU198282U1 RU2020102140U RU2020102140U RU198282U1 RU 198282 U1 RU198282 U1 RU 198282U1 RU 2020102140 U RU2020102140 U RU 2020102140U RU 2020102140 U RU2020102140 U RU 2020102140U RU 198282 U1 RU198282 U1 RU 198282U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- nuclear fuel
- fuel
- storing
- pools
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C19/00—Arrangements for treating, for handling, or for facilitating the handling of, fuel or other materials which are used within the reactor, e.g. within its pressure vessel
- G21C19/02—Details of handling arrangements
- G21C19/06—Magazines for holding fuel elements or control elements
- G21C19/07—Storage racks; Storage pools
-
- 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)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к ядерной технике, в частности к шестигранным трубам для стеллажей, предназначенным для хранения отработавшего ядерного топлива, а более конкретно - для хранения тепловыделяющих сборок (ТВС) со свежим или отработавшим топливом реакторов ВВЭР 1000/1200. Конструкции шестигранной трубы выполнена из нержавеющей стали с нанесенным методом холодного газодинамического напыления покрытия алюминиево-матричным композитом, армированным карбидом бора. Техническим результатом является повышение эффективности радиационной защиты, улучшение прочностных характеристик, улучшении эксплуатационных характеристик чехла для хранения ядерных отходов. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Полезная модель относится к ядерной технике, в частности, к шестигранным трубам для стеллажей бассейнов, предназначенных для хранения отработавшего ядерного топлива, а более конкретно - для хранения тепловыделяющих сборок (ТВС) со свежим или отработавшим топливом реакторов ВВЭР.
Операции с отработавшим ядерным топливом (ОЯТ) требуют создания конструкций и материалов, обеспечивающих, в первую очередь, ядерную и радиационную безопасность. Обеспечение ядерной безопасности достигается, в том числе, использованием в средствах обращения материалов, содержащих 10В (10В имеет наибольшее из всех элементов сечение поглощения нейтронов). У нас в стране пошли по пути создания борсодержащих сталей. В природном боре содержится 20% 10В и 80% 11В, поэтому для необходимого количества 10В в стали общее количество бора должно быть в четыре раза больше.
Из уровня техники известны следующие варианты изготовления труб для стеллажей хранения отработавшего ядерного топлива.
Известно проектное техническое решение, согласно которому шестигранная труба формируется посредством сложной технологии сварки между собой шести листов из нержавеющей стали с добавкой бора (http://www.skoda-js.cz/ru/products-and-services/spent-nuclear-fuel-storage/compact-spent-fuel-storage-racks.shtml). Поскольку технология сварки применима только при относительно низких содержаниях бора (около 1,0% вес.), то это также является препятствием для использования новых видов топлива.
Кроме этого, из описания к патенту США №4746487 (дата публикации 24.05.1988) известен стеллаж для хранения отработавших ядерных топливных стержней, имеющий множество параллельных трубок шестигранной формы, на которые нанесено напылением покрытие.
Также известна шестигранная труба для задержки нейтронных потоков, устанавливаемая в чехле контейнера для транспортирования и хранения отработавших тепловыделяющих сборок. Труба выполнена цельной из нержавеющей стали. Поверх трубы надеты шестигранные кольца из борсодержащего композиционного материала на основе алюминия. На внутренней стороне обечайки трубы размещены изготовленные из борсодержащего композиционного материала на основе алюминия и набранные из сегментов круглые нейтронопоглощающие кольца (патент РФ №2707871, опубликован 02.12.2019). Однако данная труба не предназначена для хранения отработавшего ядерного топлива в бассейнах выдержки.
Наиболее близким аналогом к патентуемому решению является конструкция многогранных труб для стеллажа уплотненного хранения отработавших тепловыделяющих сборок ядерных реакторов, каждая из которых собрана из прокатанных и механически обработанных пластин бористой стали, скрепленных друг с другом без зазоров посредством крепежных средств, при этом пластины с внешней стороны соединены с помощью крепежных элементов, а в верхней и нижней частях каждой пластины расположены дистанционирующие элементы, толщина которых равна половине зазора между трубами (патент РФ №163187, опубликован 10.07.2016).
Недостатками аналога являются трудоемкость изготовления труб, а также их относительно низкая прочность.
Техническим результатом патентуемого решения является сокращение трудозатрат на изготовление труб с одновременным повышением эффективности радиационной защиты, улучшением прочностных и эксплуатационных характеристик трубы для хранения ядерных отходов.
Заявленный технический результат достигается за счет использования конструкции шестигранной трубы для стеллажей бассейнов, предназначенных для хранения отработавшего ядерного топлива реакторов ВВЭР, выполненной из нержавеющей стали с нанесенным методом холодного газодинамического напыления алюминиевоматричным композитом, армированным карбидом бора (В4С/Al).
Использование шестигранной формы трубы является обязательной для стеллажей бассейнов выдержки и обусловлено формой тепловыделяющих сборок.
Использование в качестве покрытия алюминиевоматричного композита, армированного карбидом бора и нанесенного методом холодного газодинамического напыления на трубы, изготовленные из коммерчески недорогих сплавов позволит производить лучшие по критерию эффективность-стоимость изделия с повышенной эффективностью радиационной защиты. В этом случае получается синергия - совместная работа субстрата (изделия, служащего подложкой) и покрытия. А именно, субстрат, обладая лучшими механическими свойствами, в том числе более высокой ударной вязкостью, по сравнению с материалом аналога, задает пространственную структуру изделия, в то время как покрытие играет функциональную роль - обеспечивает нейтронную защиту.
Способ нанесения В4С/Al на поверхность чехла - низкотемпературное газодинамическое напыление (НТГДН) (иначе - холодное газодинамическое напыление (ХГН)). В процессе ХГН покрытие формируется в результате пластических деформаций частиц, с высокой скоростью соударяющихся с подложкой. ХГН не требует сильного нагрева напыляемых частиц, и температура процесса не достигает точки плавления исходного порошка, что объясняет многие преимущества метода, что позволяет обеспечить толстослойное B4C/Al композитного покрытия, защищающего от нейтронов. Толщина покрытия может изменяться от 0,6 до 3 мм. Оптимальное значение толщины покрытия для чехлов стеллажей бассейнов выдержки реакторов ВВЭВ 1000/1200 (при содержании в напыляемом материале 27% В4 и 73% Al) 0,9 мм.
В частности, труба может быть изготовлена из коррозионностойкой жаропрочной стали (типа 08Х18Н10Т), обладающей ударной вязкостью не менее 200 Дж/см2 при температуре 20°С.
Далее решение поясняется с помощью фигур, на которых изображено следующее.
На фигуре 1 - общий вид трубы;
На фигуре 2 - вид А-А по фигуре 1.
Труба 1 представляет собой шестигранную конструкцию из стали 08Х18Н10Т, собранную на специальном стенде из пластин, сваренных между собой лазерной сваркой с напыленным на них слоем 2. Напылению предшествует операция дробеструйной обработки внешней поверхности трубы. Средний размер частиц порошков Al и B4C соответственно 180 и 50 мкм. Режимы холодного напыления и параметры процесса приведены в таблице.
| Линия подачи порошка | Газ | Сжатый воздух |
| Давление | 2.30±0.05 МПа | |
| Температура | 25°C | |
| Интенсивность подачи | 15±5 г/мин | |
| Ускоряющая линия | Газ | Сжатый воздух |
| Давление | 2.20±0.05 МПа | |
| Температура | 300…350°C | |
| Сопло | Материал | Сталь |
| Впускное отверстие | 29 мм (круглое) | |
| горловина (поперечное сечение в самом узком месте) | 5×5 мм (квадратная) | |
| Выходное отверстие | 200×6мм(прямоугольник) | |
| Длина сходящегося участка | 120 мм | |
| Длина расходящегося участка | 300 мм | |
| Скорость перемещения (хода) по соплу | 0.05 мм/с | |
| Расстояние до подложки | 15 мм |
Таким образом, патентуемая конструкция трубы позволяет обеспечить ядерную безопасность при использовании новых видов топлива за счет улучшения геометрии труб, уменьшить металлоемкость стеллажа и уменьшить технологические отклонения элементов конструкции стеллажа.
Claims (2)
1. Шестигранная труба для стеллажей бассейнов хранения отработавшего ядерного топлива реакторов ВВЭР, отличающаяся тем, что выполнена из нержавеющей стали с нанесенным методом холодного газодинамического напыления покрытия алюминиево-матричным композитом, армированным карбидом бора.
2. Шестигранная труба для стеллажей бассейнов хранения отработавшего ядерного топлива реакторов ВВЭР по п.1, отличающаяся тем, что выполнена из нержавеющей стали 08Х18Н10Т.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020102140U RU198282U1 (ru) | 2020-01-20 | 2020-01-20 | Шестигранные трубы для стеллажей бассейнов выдержки отработавшего ядерного топлива водо-водяных энергетических реакторов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020102140U RU198282U1 (ru) | 2020-01-20 | 2020-01-20 | Шестигранные трубы для стеллажей бассейнов выдержки отработавшего ядерного топлива водо-водяных энергетических реакторов |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU198282U1 true RU198282U1 (ru) | 2020-06-30 |
Family
ID=71510736
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020102140U RU198282U1 (ru) | 2020-01-20 | 2020-01-20 | Шестигранные трубы для стеллажей бассейнов выдержки отработавшего ядерного топлива водо-водяных энергетических реакторов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU198282U1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101457329A (zh) * | 2008-09-28 | 2009-06-17 | 马鞍山钢铁股份有限公司 | 硼微合金化余热处理钢筋用钢 |
| RU2519064C1 (ru) * | 2013-01-22 | 2014-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Технологии энергетического машиностроения" (ООО "ТЭМ") | Коррозионно-стойкая легированная нейтронно-поглощающая сталь для изготовления шестигранных чехловых труб для уплотненного хранения в бассейнах выдержки и транспортировки ядерного топлива |
| RU150008U1 (ru) * | 2014-06-20 | 2015-01-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Технологии энергетического машиностроения" (ООО "ТЭМ") | Шестигранная труба из бористой стали |
| RU2642853C1 (ru) * | 2017-02-10 | 2018-01-29 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ") | Чехол контейнера для транспортирования и хранения отработавшего ядерного топлива |
| CN109985932A (zh) * | 2017-12-29 | 2019-07-09 | 中国核动力研究设计院 | 一种用于乏燃料贮运容器硼铝中子吸收屏蔽筒的制造方法 |
-
2020
- 2020-01-20 RU RU2020102140U patent/RU198282U1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101457329A (zh) * | 2008-09-28 | 2009-06-17 | 马鞍山钢铁股份有限公司 | 硼微合金化余热处理钢筋用钢 |
| RU2519064C1 (ru) * | 2013-01-22 | 2014-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Технологии энергетического машиностроения" (ООО "ТЭМ") | Коррозионно-стойкая легированная нейтронно-поглощающая сталь для изготовления шестигранных чехловых труб для уплотненного хранения в бассейнах выдержки и транспортировки ядерного топлива |
| RU150008U1 (ru) * | 2014-06-20 | 2015-01-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Технологии энергетического машиностроения" (ООО "ТЭМ") | Шестигранная труба из бористой стали |
| RU2642853C1 (ru) * | 2017-02-10 | 2018-01-29 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ") | Чехол контейнера для транспортирования и хранения отработавшего ядерного топлива |
| CN109985932A (zh) * | 2017-12-29 | 2019-07-09 | 中国核动力研究设计院 | 一种用于乏燃料贮运容器硼铝中子吸收屏蔽筒的制造方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Yeom et al. | Cold spray technology in nuclear energy applications: A review of recent advances | |
| Ševeček et al. | Development of Cr cold spray–coated fuel cladding with enhanced accident tolerance | |
| US10957456B2 (en) | Fuel rods with wear-inhibiting coatings | |
| CN101958155B (zh) | 一种乏燃料贮存格架 | |
| KR102573613B1 (ko) | 지르코늄 합금 클래딩 상의 내부식성 및 내마모성 피막 | |
| WO2007117279A2 (en) | Corrosion resistant neutron absorbing coatings | |
| CN103928063B (zh) | 带蓄水钢管柱的非能动双层安全壳 | |
| RU198282U1 (ru) | Шестигранные трубы для стеллажей бассейнов выдержки отработавшего ядерного топлива водо-водяных энергетических реакторов | |
| CN107316666B (zh) | 一种乏燃料贮存格架 | |
| JP2010096758A (ja) | ジルコニウムベース要素の放射線増大腐食の燃料棒アッセンブリ及び低減方法 | |
| CN106356107A (zh) | 一种增材制造的乏燃料贮存格架 | |
| CN114507795B (zh) | 一种耐硝酸腐蚀钛基中子吸收材料及其制备方法 | |
| CN206363771U (zh) | 一种增材制造的乏燃料贮存格架 | |
| CN110415853A (zh) | 后处理厂乏燃料组件贮运吊篮 | |
| US6426476B1 (en) | Laminated rare earth structure and method of making | |
| CN207681851U (zh) | 薄壁容器减小焊接变形的工装 | |
| JP2024522104A (ja) | ジルコニウム合金製核燃料クラッドへのカソードアークによるランダムな粒子構造コーティング | |
| Brager et al. | Effects of Radiation on Materials: 11th International Symposium | |
| Jones | Historical perspective-ODS alloy development | |
| Vatulin et al. | Development of fuel for research reactors | |
| Shan-liang et al. | Neutronics optimization of tritium breeding blanket for the FDS | |
| CN212355134U (zh) | 一种立式大型钢塑复合储罐 | |
| CN117187798A (zh) | 一种核用不锈钢表面复合原位制备耐钠冷腐蚀涂层的方法 | |
| Suzuki et al. | Recent activities related to the development of the plasma facing components for the ITER and fusion DEMO plant | |
| Meier et al. | Recent heavy-ion fusion power plant studies in the US |