RU2172528C2 - Поглощающий элемент для управляющего стержня атомного реактора на быстрых нейтронах - Google Patents
Поглощающий элемент для управляющего стержня атомного реактора на быстрых нейтронах Download PDFInfo
- Publication number
- RU2172528C2 RU2172528C2 RU96121886/06A RU96121886A RU2172528C2 RU 2172528 C2 RU2172528 C2 RU 2172528C2 RU 96121886/06 A RU96121886/06 A RU 96121886/06A RU 96121886 A RU96121886 A RU 96121886A RU 2172528 C2 RU2172528 C2 RU 2172528C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tablets
- density
- group
- concentration
- absorbing
- Prior art date
Links
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims abstract description 9
- 229910052580 B4C Inorganic materials 0.000 claims description 25
- INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N boron carbide Chemical compound B12B3B4C32B41 INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 25
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 25
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 claims description 9
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 claims description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 6
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 claims description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 10
- 239000008188 pellet Substances 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 8
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- ZOXJGFHDIHLPTG-BJUDXGSMSA-N Boron-10 Chemical compound [10B] ZOXJGFHDIHLPTG-BJUDXGSMSA-N 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 5
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 4
- 206010000060 Abdominal distension Diseases 0.000 description 3
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 3
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 3
- 208000024330 bloating Diseases 0.000 description 3
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 2
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 2
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000233805 Phoenix Species 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-IGMARMGPSA-N boron-11 atom Chemical compound [11B] ZOXJGFHDIHLPTG-IGMARMGPSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000004992 fission Effects 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C7/00—Control of nuclear reaction
- G21C7/06—Control of nuclear reaction by application of neutron-absorbing material, i.e. material with absorption cross-section very much in excess of reflection cross-section
- G21C7/08—Control of nuclear reaction by application of neutron-absorbing material, i.e. material with absorption cross-section very much in excess of reflection cross-section by displacement of solid control elements, e.g. control rods
- G21C7/10—Construction of control elements
- G21C7/103—Control assemblies containing one or more absorbants as well as other elements, e.g. fuel or moderator elements
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
- Radiation-Therapy Devices (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Изобретение относится к поглощающему элементу, предназначенному для использования в управляющем стержне атомного реактора на быстрых нейтронах, охлаждаемого жидким металлом. Поглощающий элемент для управляющего стержня атомного реактора на быстрых нейтронах содержит по меньшей мере две группы различных таблеток. При этом плотность и, предпочтительно, концентрация изотопа с большим эффективным сечением поглощения нейтронов таблеток нижней группы меньшей плотности и концентрации таблеток верхней группы. Таким образом, плотности таблеток могут составлять приблизительно 84 и 96% максимальной теоретической плотности, в то время как концентрация изотопа с большим эффективным сечением может составлять приблизительно 55 и 90%. Технический результат: обеспечивается увеличение срока службы без ухудшения эффективности работы при одновременном снижений стоимости изготовления. 2 з.п.ф-лы, 1 табл., 5 ил.
Description
Изобретение относится к поглощающему элементу, предназначенному для использования в управляющем стержне атомного реактора на быстрых нейтронах, охлаждаемого жидким металлом.
В атомных реакторах управление и остановка реакции деления, которая происходит в активной зоне реактора, осуществляются с помощью управляющих стержней, называемых также поглощающими стержнями.
В частном случае атомных реакторов на быстрых нейтронах управляющие стержни распределены между топливными сборками, которые образуют активную зону реактора, в виде поглощающих сборок.
Как описано, в частности, в патенте Франции A-2 570 214, каждая из поглощающих сборок, устанавливаемых в атомный реактор на быстрых нейтронах, содержит вертикальный неподвижный чехол, в котором может перемещаться подвижный узел, состоящий, в основном, из поглощающих элементов. Каждый из поглощающих элементов содержит удлиненную металлическую оболочку, в которой устанавливается с большим радиальным зазором столбик пластинок (таблеток) из материала, поглощающего нейтроны. Обычно этот материал состоит из карбида бора, обогащенного IOB. Благодаря тому, что карбид бора является керамикой, таблетки производят обжигом под нагрузкой при высокой температуре (более 2000oC) тонких порошков (с размеров зерен менее 5 мм).
При работе атомных реакторов в нормальных условиях карбид бора увеличивается в объеме и растрескивается из-за поглощения нейтронов вследствие высоких создаваемых при этом механических напряжений (высокий термический градиент, образование гелия, вызывающего значительное вспучивание). Это явление учитывается при конструировании поглощающих элементов и поэтому между таблетками и металлической оболочкой предусматривается большой радиальный зазор. Заполнение этого зазора является критерием конца срока службы управляющих стержней, так как сильное механическое взаимодействие таблеток с оболочкой вызывает разрыв последней. Однако вспучивание таблеток является фактором, который ограничивает срок службы управляющих стержней, так как их необходимо заменять в момент, когда израсходовано только 30% IOB, содержащегося в карбиде бора.
Для устранения этого недостатка в патенте Франции FR-A-2 570 214 было предложено выполнять стопку таблеток в виде двух отдельных, установленных встык таблеток. Принимая во внимание, что при работе нижняя часть поглощающих элементов чаще всего располагается в средней части активной зоны таким образом, что она подвергается воздействию наиболее сильного потока нейтронов и разрушается быстрее, поэтому изготавливают таблетки нижней группы из карбида бора с концентрацией IOB, которая меньше, чем соответствующая концентрация для таблеток верхней группы. Таким образом, обогащение IOB карбида бора, который образует таблетки нижней группы составляет, например, только 48%, в то время как для таблеток, образующих верхнюю группу, оно достигает приблизительно 90%.
Однако в патенте FR-A-2 570 214 было предложено уменьшить диаметр таблеток, образующих нижнюю группу, и установить эти таблетки в конце металлической трубы, которая может удерживать осколки таблеток, образовавшиеся в результате разрушения.
По сравнению с поглощающими элементами, содержащими таблетки, которые все полностью имеют обогащение IOB, приблизительно равное 90%, выполненные таким образом таблетки позволяют значительно увеличить срок службы управляющих стержней, что обеспечивает более высокую экономичность.
Однако, несмотря на то, что используются таблетки поглощающего элемента одного типа или двух различных типов, все они имеют всегда одну и ту же плотность, составляющую приблизительно 96% максимальной теоретической плотности. Изготовление всех таблеток, помещаемых в элементы посредством обжига, должно осуществляться обязательно под нагрузкой, что значительно повышает затраты на изготовление.
Задачей изобретения является создание поглощающего элемента, конструкция которого обеспечивает срок службы и эффективность работы, по меньшей мере равные сроку и эффективности элемента, описанного в патенте FR-A-2 570 214, но стоимость изготовления которого ниже при увеличении срока службы.
Согласно изобретению этот результат достигается с помощью поглощающего элемента для управляющего стержня атомного реактора на быстрых нейтронах, содержащего металлическую оболочку и столбик таблеток из поглощающего нейтроны материала, причем столбик включает по меньшей мере две группы различных таблеток, установленных встык в оболочке с заранее заданным радиальным зазором, отличающегося тем, что плотность материала, образующего таблетки в верхней группе таблеток, выше плотности материала таблеток в нижней группе таблеток.
Изобретение основано на результатах исследований, проведенных заявителем, согласно которым уменьшение плотности карбида углерода способствует значительному увеличению срока службы, при котором начинается вспучивание таблеток, при этом без значительного изменения скорости вспучивания. Благодаря этому, стоимость изготовления таблеток с низкой плотностью значительно меньше стоимости изготовления таблеток с высокой плотностью (температурные условия ниже и, следовательно, процесс дешевле); таким образом, срок службы управляющих стержней увеличивается, а стоимость их изготовления уменьшается без снижения эффективности их работы.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения плотность материала, образующего таблетки нижней группы, находится в пределах от приблизительно 80% до приблизительно 90% максимальной теоретической плотности этого материала и предпочтительно 84% этой максимальной теоретической плотности. Напротив, плотность материала, образующего таблетки верхней группы, превышает 90% этой максимальной теоретической плотности и, предпочтительно, равна приблизительно 96% этой максимальной теоретической плотности.
Выгодно, чтобы характеристики изобретения были объединены с характеристиками, описанными в патенте FK-A-2 570 214. Таким образом, в верхней группе материал, образующий таблетки, имеет концентрацию изотопа с большим эффективным сечением поглощения нейтронов, чем материал в нижней группе.
Более точно, материал, образующий таблетки нижней группы, имеет, предпочтительно, концентрацию, равную приблизительно 55% изотопа с большим эффективным сечением поглощения нейтронов, в то время как материал, образующий таблетки верхней группы, имеет концентрацию, равную приблизительно 90% этого изотопа.
В этом последнем случае столбик таблеток может также включать промежуточную группу, образованную таблетками, которые изготовлены из материала, плотность и концентрация которого являются промежуточными по сравнению с плотностью и концентрацией материалов нижней и верхней групп.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения в качестве материала, поглощающего нейтроны, использован карбид бора, обогащенный IOB, с большим эффективным сечением нейтронов.
В качестве неограничивающих примеров будут описаны два предпочтительных варианта выполнения изобретения со ссылками на чертежи, на которых представлено следующее:
фиг. 1 - вид в продольном частичном разрезе, на котором схематично изображен поглощающий элемент согласно первому варианту выполнения изобретения;
фиг. 2 - вид в продольном разрезе, подобный представленному на фиг. 1, изображающий второй вариант выполнения изобретения;
фиг. 3 - объемное вспучивание (%) карбида бора в зависимости от коэффициента (числа) захвата нейтронов (1020 захватов/см3) в случае карбида бора, плотность которого равна 96% максимальной теоретической плотности (прерывистые линии), и в случае карбида бора, плотность которого составляет 84% максимальной теоретической плотности (сплошная линия);
фиг. 4 - изменение коэффициента (числа) захватов (1020 захватов/см3) в зависимости от размера по высоте (см), измеренного от нижнего конца поглощающего элемента, в случае, когда элемент содержит только один тип таблеток (пунктирная кривая 1), в случае, когда элемент сравним с элементом, описанным в патенте FR-A-2 570 214 (штрих-пунктирная линия, кривая II), и в случае элементов, изображенных на фиг. 1 (сплошная линия, кривая III) и 2 (удлиненные тире, кривая IV); и
фиг. 5 - для тех же обозначений изменение объемного вспучивания (%) таблеток в зависимости от размера (см), измеренного от нижнего конца поглощающего элемента в четырех случаях, рассмотренных на фиг. 4.
фиг. 1 - вид в продольном частичном разрезе, на котором схематично изображен поглощающий элемент согласно первому варианту выполнения изобретения;
фиг. 2 - вид в продольном разрезе, подобный представленному на фиг. 1, изображающий второй вариант выполнения изобретения;
фиг. 3 - объемное вспучивание (%) карбида бора в зависимости от коэффициента (числа) захвата нейтронов (1020 захватов/см3) в случае карбида бора, плотность которого равна 96% максимальной теоретической плотности (прерывистые линии), и в случае карбида бора, плотность которого составляет 84% максимальной теоретической плотности (сплошная линия);
фиг. 4 - изменение коэффициента (числа) захватов (1020 захватов/см3) в зависимости от размера по высоте (см), измеренного от нижнего конца поглощающего элемента, в случае, когда элемент содержит только один тип таблеток (пунктирная кривая 1), в случае, когда элемент сравним с элементом, описанным в патенте FR-A-2 570 214 (штрих-пунктирная линия, кривая II), и в случае элементов, изображенных на фиг. 1 (сплошная линия, кривая III) и 2 (удлиненные тире, кривая IV); и
фиг. 5 - для тех же обозначений изменение объемного вспучивания (%) таблеток в зависимости от размера (см), измеренного от нижнего конца поглощающего элемента в четырех случаях, рассмотренных на фиг. 4.
Детальное описание двух вариантов выполнения
Согласно обоим вариантам выполнения, изображенным соответственно на фиг. 1 и 2, поглощающий элемент согласно изобретению содержит металлическую удлиненную оболочку 10, изготовленную, например, из стали. Концы (не изображены на чертеже) оболочки 10 снабжены пористыми вентиляционными отверстиями, которые позволяют, с одной стороны, осуществлять циркуляцию жидкого металла, охлаждающего сердечник в оболочке, и с другой стороны, отвод выделенных поглощающим материалом газов (гелия, в случае карбида бора) и продуктов реакций захватов нейтронов.
Согласно обоим вариантам выполнения, изображенным соответственно на фиг. 1 и 2, поглощающий элемент согласно изобретению содержит металлическую удлиненную оболочку 10, изготовленную, например, из стали. Концы (не изображены на чертеже) оболочки 10 снабжены пористыми вентиляционными отверстиями, которые позволяют, с одной стороны, осуществлять циркуляцию жидкого металла, охлаждающего сердечник в оболочке, и с другой стороны, отвод выделенных поглощающим материалом газов (гелия, в случае карбида бора) и продуктов реакций захватов нейтронов.
Активная часть каждого поглощающего элемента состоит из столбика таблеток 12, установленного с заранее определенным зазором внутри оболочки 10. Эти таблетки 12 изготавливаются из поглощающего нейтроны материала, состоящего обычно из карбида бора.
Ввиду того, что бор, содержащийся в карбиде бора, состоит из двух изотопов, из бора 10 и бора 11, но только первый элемент является элементом, поглощающим нейтроны, поэтому необходимо обогащать карбид бора бором 10, так как его содержание в натуральном боре равно приблизительно 20%.
Однако ввиду того, что карбид бора является керамикой, то таблетки изготавливаются, как уже указывали, обжигом тонкого порошка (размер зерен менее 5 мм) при высокой температуре (более 2000oC). Следует отметить, что простое изменение условий обжига (температуры и давления) позволяет получить материалы с различной плотностью от 70% и приблизительно до 100% максимальной теоретической плотности. Следует отметить, что процесс обжига не позволяет получить полностью плотное тело при реальных затратах. Следовательно, всегда существует остаточная пористость, приблизительно равная 4% в обычно применяемых материалах.
На фиг. 1 и 2 каждый столбик таблеток 12 установлен в трубчатую рубашку (кожух) 14 с отверстиями или без отверстий. При изготовлении элементов зазор между таблетками 12 и трубчатой рубашкой должен быть достаточным для того, чтобы обеспечить установку таблеток. Напротив, между рубашкой 14 и оболочкой 10 имеется радиальный зазор 13, заполнение которого предопределяет срок службы контрольного стержня, к которому относится поглощающий элемент. Рубашка предназначена, главным образом, для удержания кусочков карбида бора в случае разрушения таблеток 12.
В предусмотренном в верхней части пространстве установлена пружина, обеспечивающая удержание столбика таблеток при резких перемещениях (падение стержней, например, в случае срочных остановок).
Согласно изобретению таблетки 12 включают по меньшей мере две группы различных таблеток, установленных встык внутри оболочки 10. Кроме того, таблетки различных групп отличаются друг от друга по меньшей мере тем, что плотность таблеток нижней группы меньше плотности таблеток верхней группы.
Таким образом, согласно первому варианту выполнения изобретения, представленному на фиг. 1, столбик таблеток 12 включает две группы таблеток, образующих верхнюю группу 16 и нижнюю группу 18. Верхняя группа 16 образована одинаковыми таблетками 12a, обогащение и плотность которых являются обычными. Более точно, эти таблетки 12a выполнены из карбида бора, обогащенного приблизительно до 90% бором 10, а их плотность превышает 90% максимальной теоретической плотности.
Напротив, нижняя группа 18 образована одинаковыми таблетками 12b, обогащение и плотность которых меньше обогащения и плотности таблеток 12a. Точнее говоря, таблетки 12b нижней группы 18 изготовлены из карбида бора, который обогащен приблизительно до 55% бором 10 и плотность которого находится в пределах от приблизительно 80% до приблизительно 90% максимальной теоретической плотности. В качестве примера плотность этих таблеток 12b составляет приблизительно 84% максимальной теоретической плотности.
Согласно варианту выполнения, изображенному на фиг. 2, столбик таблеток 12 содержит три различные группы таблеток, которые включают верхнюю группу 16, нижнюю группу 18 и промежуточную группу 20. В каждой из этих трех групп таблетки одинаковые. Однако таблетки одной группы отличаются от таблеток другой группы.
Согласно второму варианту выполнения изобретения верхняя группа 16 и нижняя группа 18 образованы таблетками 12a и 12b, которые идентичны таблеткам 12a и 12b групп, обозначенных теми же позициями, как и в первом варианте выполнения. Промежуточная группа 20 образована таблетками 12c карбида бора, обогащение бором 10 которого составляет приблизительно 76%, а плотность находится в пределах от 80% до 90% максимальной теоретической плотности. Плотность таблеток 12c может быть существенно равна 84% максимальной теоретической плотности, как плотность таблеток 12b нижней группы 18.
Согласно изобретению снижение плотности материала, образующего таблетки 12b (и в случае необходимости 12c), расположенные в нижней части поглощающего элемента, позволяет увеличить при одинаковой степени радиации срок службы элемента, задерживая начало вздутия в нижней части элемента, которая находится под воздействием более интенсивной радиации. Это увеличение срока службы сопровождается также снижением стоимости изготовления, так как изготовление таблеток с низкой плотностью обходится значительно дешевле. Кроме того, следует отметить, что общая эффективность работы элемента остается при этом неизменной.
Что касается эффекта уменьшения твердости таблеток на вздутие под воздействием радиации, то обратимся к фиг. 3.
На этой фиг. 3 кривая A (прерывистая линия) показывает развитие объемного вздутия карбида бора, плотность которого равна приблизительно 96% максимальной теоретической плотности в зависимости от захватов нейтронов (в 1020 захватов/см3). Кривая B (сплошная линия) представляет изменение объемного вздутия карбида бора, плотность которого равна приблизительно 84% максимальной теоретической плотности в зависимости от количества захватов нейтронов (1020 захватов/см3). Сравнение кривых A и B на фиг. 3 ясно показывает, что вздутие карбида бора замедляется в случае уменьшения плотности. Точнее говоря, заметное вспучивание карбида бора с плотностью, равной 84%, начинается только при количествах захватов, превышающих приблизительно 5 • 1021 захватов/см3. При более высоком значении его скорость вспучивания аналогична скорости вспучивания карбида бора с плотностью, равной 96%. В обоих случаях эта скорость вздутия равна приблизительно 0,16 об.% на 1020 захватов/см3.
На основании этих результатов было осуществлено моделирование для сравнения поведения элементов, выполненных согласно изобретению, которые были описаны выше со ссылками на фиг. 1 и 2, с поведением известных элементов для определения общей эффективности работы и их срока службы. Моделирование было осуществлено для четырех типов поглощающих элементов, характеристики которых приведены в таблице.
Элементы I-го типа образованы из одного типа таблеток, обеспечивающих максимальную эффективность.
Элементы II-го типа могут быть сравнимы с элементами, описанными в патенте FR-A-2 570 214. Они образованы из двух типов таблеток, которые имеют одинаковую относительную плотность.
Элементы III-го типа соответствуют ранее описанному со ссылками на фиг. 1.
Наконец, элементы IV-го типа соответствуют элементам, описанным со ссылками на фиг. 2.
На фиг. 4 и 5 приведены результаты моделирования, выполненные на четырех типах поглощающих элементов для условной продолжительности облучения, равной приблизительно 350 джепп в атомном реакторе с быстрыми нейтронами, таком как экспериментальный французский реактор Феникс.
На фиг. 4 представлено количество захватов нейтронов (1020 захватов/см3) для вышеуказанной длительности радиации в зависимости от размера элемента (см), измеренного от нижней части этого элемента. Кривые I, II, III и IV соответствуют случаям элементов I-го типа, II-го типа, III-го типа и IV-го типа.
В случае элементов I типа осевой профиль количества захватов уменьшается приблизительно экспоненциально, по мере того как удаляются от нижней части.
В случае элементов II типа возникает нарушение сплошности при размере 35 см, которое возникает в результате изменения обогащения при этом размере. Следует отметить, что уменьшение эффективности в нижней части гарантирует, несмотря ни на что, управление остановкой реактора.
С точки зрения эффективности, проиллюстрированной на фиг. 4, элементы III типа не отличаются от элементов II типа, это объясняется тем, что они были созданы с учетом той же локальной эффективности поглощения нейтронов.
Напротив, элементы IV типа имеют два нарушения сплошности при размерах 20 см и 48 см таким образом, что их локальная эффективность поглощения нейтронов отличается от нарушения сплошности элементов II типа и III типа в их центральной части. Однако общая эффективность элемента такая же, как эффективность элементов II и III типа.
На фиг. 5 изображено объемное вспучивание (в %) всегда для одной и той же условной длительности радиации в зависимости от размера элемента (в см), измеренного от нижней части. Так же как и на фиг. 4, позиции I, II, III и IV обозначают соответственно кривые, полученные моделированием, т.е. предусматриваемое вспучивание для элементов I типа, II типа, III типа и IV типа.
В случае элементов I типа вспучивание в нижней части поглощающего стержня очень высокое (приблизительно 40 об.%). Такое вспучивание превышает заполнение зазора между таблетками и оболочкой и, следовательно, выходит за пределы конца срока службы.
В случае элементов согласно изобретению (III тип и IV тип) достигаются характеристики, превышающие характеристики элементов II типа. Таким образом, вспучивание элемента III типа ограничивается в нижней части по крайней мере на 15%. В случае элементов IV типа вспучивание также уменьшено по меньшей мере на 18% по всей длине элемента.
Результаты моделирования, проиллюстрированные кривыми на фиг. 4 и 5, подтверждают, следовательно, что элементы, выполненные согласно изобретению, позволяют увеличить срок службы поглощающих стержней без уменьшения эффективности работы.
Claims (3)
1. Поглощающий элемент для управляющего стержня атомного реактора на быстрых нейтронах, содержащий металлическую оболочку и столбик таблеток из поглощающего нейтроны материала, включающего, по меньшей мере, две группы (16,18,20) различных таблеток (12а, 12b, 12с), которые размещены встык в оболочке с заранее заданным радиальным зазором, который имеет концентрацию изотопов с большим эффективным сечением поглощения нейтронов в верхней группе (16), которая превышает концентрацию в нижней группе (18), отличающийся тем, что плотность материала, образующего таблетки (12) в верхней группе (16) таблеток, выше плотности материала таблеток в нижней группе (18) таблеток, находящейся в пределах от 80 до 90% максимальной теоретической плотности этого материала, в то время как плотность материала, образующего таблетки (12а) верхней группы (16) выше 90% этой максимальной теоретической плотности, причем материал, образующий таблетки (12b) нижней группы (18), имеет концентрацию, равную 55% изотопа с большим эффективным сечением поглощения нейтронов, в то время как материал, образующий таблетки (12а) верхней группы (16), имеет концентрацию, равную 90% этого изотопа.
2. Поглощающий элемент по п.1, отличающийся тем, что столбик таблеток (12) содержит промежуточную группу (20), образованную таблетками (12с), которые изготовлены из материала, плотность и концентрация которого являются промежуточными по сравнению с плотностью и концентрацией материалов нижней и верхней групп.
3. Поглощающий элемент по п.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве материала, поглощающего нейтроны, выбран карбид бора, обогащенный 10в с большим эффективным сечением поглощения нейтронов.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9513532 | 1995-11-15 | ||
| FR9513532A FR2741186B1 (fr) | 1995-11-15 | 1995-11-15 | Aiguille absorbante pour barre de controle de reacteur nucleaire a neutrons rapides |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU96121886A RU96121886A (ru) | 1999-01-20 |
| RU2172528C2 true RU2172528C2 (ru) | 2001-08-20 |
Family
ID=9484588
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU96121886/06A RU2172528C2 (ru) | 1995-11-15 | 1996-11-14 | Поглощающий элемент для управляющего стержня атомного реактора на быстрых нейтронах |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09166682A (ru) |
| FR (1) | FR2741186B1 (ru) |
| RU (1) | RU2172528C2 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003102967A1 (fr) * | 2002-05-30 | 2003-12-11 | Rafael Gazetov | Procede de commande de reacteur et dispositif permettant sa mise en oeuvre (trois variantes) |
| RU2567874C2 (ru) * | 2010-06-16 | 2015-11-10 | Коммиссариат А Л'Энержи Атомик Э О Энержи Альтернатив | Твердая промежуточная прокладка с открытой пористостью для ядерного управляющего стержня |
| RU2573582C2 (ru) * | 2011-01-06 | 2016-01-20 | Вестингхаус Электрик Компани Ллс | Узел пружины камеры повышенного давления и топливного стержня |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2468453C1 (ru) * | 2011-07-07 | 2012-11-27 | Открытое акционерное общество "Государственный научный центр Научно-исследовательский институт атомных реакторов" | Стержень управления и защиты ядерного реактора |
| FR3045199B1 (fr) * | 2015-12-15 | 2018-01-26 | Areva Np | Grappe absorbante et crayon absorbant pour reacteur nucleaire |
| KR20230151801A (ko) * | 2022-04-26 | 2023-11-02 | 한국원자력연구원 | 원자로용 중성자 흡수체 및 중성자 흡수 제어봉 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2041723A1 (en) * | 1969-05-13 | 1971-02-05 | Commissariat Energie Atomique | Control rod for nuclear reactor |
| JPS5442588A (en) * | 1977-09-09 | 1979-04-04 | Hitachi Ltd | Fuel assembly |
| JPS57199988A (en) * | 1981-06-02 | 1982-12-08 | Hitachi Ltd | Fast breeder reactor |
| JPS6046488A (ja) * | 1983-08-24 | 1985-03-13 | 株式会社日立製作所 | 原子炉制御棒 |
| US4624827A (en) * | 1984-07-23 | 1986-11-25 | Westinghouse Electric Corp. | Nuclear reactor control rod having a reduced worth tip |
| FR2570214B1 (fr) * | 1984-09-13 | 1986-11-14 | Commissariat Energie Atomique | Aiguille absorbante pour assemblage absorbant de reacteur nucleaire a neutrons rapides |
-
1995
- 1995-11-15 FR FR9513532A patent/FR2741186B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-10-29 JP JP8287160A patent/JPH09166682A/ja not_active Withdrawn
- 1996-11-14 RU RU96121886/06A patent/RU2172528C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003102967A1 (fr) * | 2002-05-30 | 2003-12-11 | Rafael Gazetov | Procede de commande de reacteur et dispositif permettant sa mise en oeuvre (trois variantes) |
| RU2567874C2 (ru) * | 2010-06-16 | 2015-11-10 | Коммиссариат А Л'Энержи Атомик Э О Энержи Альтернатив | Твердая промежуточная прокладка с открытой пористостью для ядерного управляющего стержня |
| RU2573582C2 (ru) * | 2011-01-06 | 2016-01-20 | Вестингхаус Электрик Компани Ллс | Узел пружины камеры повышенного давления и топливного стержня |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2741186B1 (fr) | 1997-12-05 |
| JPH09166682A (ja) | 1997-06-24 |
| FR2741186A1 (fr) | 1997-05-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0456969B1 (en) | Boiling water reactor core | |
| US4636352A (en) | Nuclear fuel rod with burnable plate and pellet-clad interaction fix | |
| US4777016A (en) | Fuel assembly | |
| JPS6337290A (ja) | 燃料集合体および沸騰水型原子炉 | |
| RU2172528C2 (ru) | Поглощающий элемент для управляющего стержня атомного реактора на быстрых нейтронах | |
| RU2170956C1 (ru) | Твэл ядерного реактора | |
| US4683113A (en) | Nuclear fuel assembly | |
| RU2691628C1 (ru) | Твэл ядерного реактора | |
| JP2000019280A (ja) | 軽水冷却型原子炉の炉心および同原子炉の運転方法 | |
| EP0086427B1 (en) | Fuel assembly for boiling water reactor | |
| US5299244A (en) | Fuel assembly | |
| JP2823055B2 (ja) | 可燃性吸収材被覆核燃料 | |
| US6298108B1 (en) | Nuclear fuel rod with upward-shifted pellet stack and a device to realize same | |
| RU2124767C1 (ru) | Твэл ядерного реактора | |
| US5440598A (en) | Fuel bundle design for enhanced usage of plutonium fuel | |
| JP2003533683A (ja) | 一体鋳造型燃料要素と前記要素を用いた高速スペクトル沸騰水型原子炉 | |
| RU2088981C1 (ru) | Ядерный реактор на быстрых нейтронах с жидкометаллическим теплоносителем | |
| US3268410A (en) | Radiation reactor | |
| EP0613152A1 (en) | Mid-enrichment axial blanket for a nuclear reactor fuel rod | |
| US4462958A (en) | LMFBR fuel assembly design for HCDA fuel dispersal | |
| RU198493U1 (ru) | Стержень выгорающего поглотителя ядерного реактора | |
| RU2119199C1 (ru) | Поглощающий сердечник органа регулирования атомного реактора | |
| RU2120672C1 (ru) | Топливная сборка ядерного реактора | |
| JPH041593A (ja) | 燃料集合体 | |
| JPS6110239Y2 (ru) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20031115 |