RU2078383C1

RU2078383C1 - Heat-release assembly for nuclear plant

Info

Publication number: RU2078383C1
Application number: RU9696105356A
Authority: RU
Inventors: Валерий Павлович Горбатых; Владислав Дмитриевич Байбаков; Шарифлу Насер Мансур; Никита Валентинович Федичкин
Original assignee: Валерий Павлович Горбатых; Владислав Дмитриевич Байбаков; Шарифлу Насер Мансур; Никита Валентинович Федичкин
Priority date: 1996-03-28
Filing date: 1996-03-28
Publication date: 1997-04-27

Abstract

FIELD: nuclear energy engineering. SUBSTANCE: heat-release fuel assembly is made asymmetrical by fuel type heat-release member distribution and nuclides concentration in fuel rods. Fuel rods are placed so to form with respect to plate including central longitudinal axis of assembly two parts having different volume-averaged concentration of nuclides in fuel and fuel rods can be made identical with respect to fuel chemical components, or a part of fuel rods can include burnable poison at least. EFFECT: more effective heat release. 3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к ядерной энергетике и может быть использовано в любых ядерных реакторах с тепловыделяющими сборками, например, водо-водяных энергетических реакторах типа ВВЭР-440 или ВВЭР-1000. The invention relates to nuclear energy and can be used in any nuclear reactors with fuel assemblies, for example, pressurized water reactors of the type VVER-440 or VVER-1000.

Из уровня техники известны тепловыделяющие сборки ядерного реактора, в которых для снижения неравномерности энерговыделения предусматривается профилирование свойств тепловыделяющих элементов по сечению сборки за счет размещения в периферийном ряду и в угловых местах ТВЭЛов с ядерным топливом пониженного обогащения [1] Однако эффективность снижения неравномерности распределения тепловыделения в реакторе при использовании таких тепловыделяющих сборок недостаточно высока. From the prior art, fuel assemblies of a nuclear reactor are known in which profiling the properties of the fuel elements over the assembly cross section is provided by lowering enriched fuel elements in the peripheral row and in the corner places of fuel elements to reduce unevenness [1] However, the efficiency of reducing the uneven distribution of heat in the reactor when using such fuel assemblies is not high enough.

Наиболее близкой к изобретению является тепловыделяющая сборка, содержащая разнотипные тепловыделяющие элементы с несимметричным распределением топлива [2] При этом в каждом ТВЭЛе имеет место несимметричное размещение различного по химическому составу топлива относительно поперечной плоскости сборки, причем в сборке ТВЭЛы установлены так, что у одних значение концентраций нуклидов в ядерном топливе в верхней по высоте части от поперечной плоскости сборки больше, чем в нижней, а у других наоборот, что снижает аксиальную неравномерность тепловыделения, но не оказывает существенного влияния на радиальное распределение энерговыделения по активной зоне. Closest to the invention is a fuel assembly containing heterogeneous fuel elements with an asymmetric fuel distribution [2] At the same time, in each fuel element there is an asymmetric placement of a different chemical composition of fuel relative to the transverse plane of the assembly, and in the assembly of the fuel elements installed so that the concentration there are more nuclides in nuclear fuel in the upper part from the transverse plane of the assembly than in the lower one, and vice versa for others, which reduces axial unevenness l heat, but does not significantly affect the radial distribution of energy release in the core.

Изобретение направлено на создание тепловыделяющей сборки, обеспечивающей повышение эффективности использования ядерного топлива и выравнивание радиального распределения тепловой мощности по активной зоне реактора, что приводит к улучшению экономических показателей и повышению надежности работы реактора в целом. The invention is directed to the creation of a fuel assembly that provides increased efficiency in the use of nuclear fuel and equalization of the radial distribution of thermal power over the reactor core, which leads to improved economic indicators and increased reliability of the reactor as a whole.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в тепловыделяющей сборке ядерного реактора с несимметричным распределением топлива, содержащей разнотипные тепловыделяющие элементы, последние выполнены с различными концентрациями нуклидов в ядерном топливе и расположены с образованием относительно плоскости, проходящей через центральную продольную ось сборки, двух зон с разными значениями усредненных по объему ядерного топлива концентраций нуклидов в ядерном топливе. The solution to this problem is ensured by the fact that in a fuel assembly of a nuclear reactor with an asymmetric fuel distribution containing heterogeneous fuel elements, the latter are made with different concentrations of nuclides in nuclear fuel and are arranged with respect to the plane passing through the central longitudinal axis of the assembly, two zones with different values concentrations of nuclides in nuclear fuel averaged over the volume of nuclear fuel.

Предпочтительно выполнение тепловыделяющих элементов с одинаковым по химическому составу ядерным топливом. It is preferable to perform fuel elements with the same chemical composition of nuclear fuel.

Кроме того, по крайней мере часть тепловыделяющих элементов может содержать топливо с выгорающим поглотителем. In addition, at least part of the fuel elements may contain fuel with a burnable absorber.

Наличие в тепловыделяющей сборке двух характерных зон с разными значениями усредненных по объему ядерного топлива концентраций нуклидов в ядерном топливе, которые образуются за счет соответствующего размещения разнотипных ТВЭЛов, отличающихся друг от друга концентрациями нуклидов, в ядерном топливе создает несимметричное в плане распределение энерговыделения, что при соответствующей ориентации сборок в реакторе компенсирует влияние утечки нейтронов через боковую поверхность активной зоны и уменьшает результирующую неравномерность радиального распределения энерговыделения, создает дополнительные возможности для уменьшения утечки нейтронов, осуществляемого по известным принципам и в результате приводит к повышению эффективности использования ядерного топлива и надежности работы реактора. The presence in the fuel assembly of two characteristic zones with different values of the concentration of nuclides in the nuclear fuel averaged over the volume of nuclear fuel, which are formed due to the corresponding placement of different types of fuel elements that differ from each other in the concentration of nuclides in the nuclear fuel, creates an asymmetric distribution of energy release, which, with the corresponding the orientation of the assemblies in the reactor compensates for the effect of neutron leakage through the side surface of the core and reduces the resulting unevenness The radial distribution of energy release creates additional opportunities for reducing neutron leakage carried out according to well-known principles and as a result leads to an increase in the efficiency of use of nuclear fuel and the reliability of the reactor.

На чертеже схематично представлен общий вид тепловыделяющей сборки в плане. The drawing schematically shows a General view of the fuel assembly in plan.

Тепловыделяющая сборка содержит размещенные в регулярной решетке разнотипные тепловыделяющие элементы по крайней мере двух типов 1 и 2, которые заполнены одинаковым по химическому составу ядерным топливом (например, диоксидом урана), но различаются концентрациями нуклидов (например, при использовании диоксида урана для ТВЭЛов 1 начальное обогащение урана составляет 2,4% а для ТВЭЛов 2 3,6%). При этом разнотипные ТВЭЛы 1 и 2 распределены в сборке так, что относительно плоскости А-А, проходящей через центральную продольную ось сборки, образуются две характерные зоны I и II с существенно разными значениями усредненных по объему ядерного топлива концентраций нуклидов в ядерном топливе. При этом для локального уменьшения потока нейтронов, направленного на выравнивание распределения энерговыделения, по крайней мере часть тепловыделяющих элементов 1 или 2 может содержать выгорающий поглотитель (например, быть выполнена с уран-гадолиниевым топливом). The fuel assembly contains heterogeneous fuel elements of at least two types 1 and 2 that are placed in the regular grid and are filled with the same chemical composition of nuclear fuel (for example, uranium dioxide), but differ in the concentration of nuclides (for example, when using uranium dioxide for fuel elements 1 initial enrichment Uranium is 2.4% and for fuel elements 2 3.6%). In this case, heterogeneous fuel elements 1 and 2 are distributed in the assembly so that relative to the plane AA passing through the central longitudinal axis of the assembly, two characteristic zones I and II are formed with significantly different values of the concentration of nuclides in the nuclear fuel averaged over the volume of nuclear fuel. Moreover, to locally reduce the neutron flux, aimed at equalizing the distribution of energy release, at least part of the fuel elements 1 or 2 may contain a burnable absorber (for example, be made with uranium-gadolinium fuel).

Тепловыделяющие сборки с заявленным несимметричным в плане распределением топлива при их соответствующей ориентации в активной зоне ядерного реактора в процессе работы (за счет перераспределения мощности между зонами I и II) формируют локальное несимметричное распределение энерговыделения, которое в сочетании с распределением, формируемым утечками нейтронов, обусловливает более равномерное результирующее распределение энерговыделения по активной зоне реактора. Fuel assemblies with the declared fuel distribution asymmetrical in terms of their corresponding orientation in the core of the nuclear reactor during operation (due to power redistribution between zones I and II) form a local asymmetric energy distribution, which, combined with the distribution generated by neutron leakages, causes more uniform resulting distribution of energy release over the reactor core.

Claims

1. The fuel assembly of a nuclear reactor with an asymmetric distribution of fuel, containing heterogeneous fuel elements, characterized in that the fuel elements are made with different concentrations of nuclides in nuclear fuel and are arranged with respect to the plane passing through the central longitudinal axis of the assembly, two zones with different values of averaged by volume of nuclear fuel concentrations of nuclides in nuclear fuel.

2. The assembly according to claim 1, characterized in that the fuel elements are made of the same nuclear fuel in chemical composition.

3. The assembly according to claim 1, characterized in that at least a portion of the fuel elements contains fuel with a burnable absorber.