RU2178595C2 - Топливная сборка ядерного реактора - Google Patents
Топливная сборка ядерного реактора Download PDFInfo
- Publication number
- RU2178595C2 RU2178595C2 RU2000105096/06A RU2000105096A RU2178595C2 RU 2178595 C2 RU2178595 C2 RU 2178595C2 RU 2000105096/06 A RU2000105096/06 A RU 2000105096/06A RU 2000105096 A RU2000105096 A RU 2000105096A RU 2178595 C2 RU2178595 C2 RU 2178595C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bushing
- channels
- fuel
- slug
- fuel assembly
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- 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
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Abstract
Изобретение относится к атомной энергетике и может быть использовано в ядерных реакторах, например, канальных уран-графитового типа. Топливная сборка ядерного реактора содержит установленный на опоре в вертикальной технологической трубе столб втулочных блоков. В центральной полости столба втулочных блоков размещен стержень - поглотитель нейтронов. Стержень выполнен на основе изотопов бора, лития или тория. В теле втулочного блока выполнены равноудаленные от наружной и внутренней поверхностей втулочного блока вертикальные каналы. В каналы помещены топливные таблетки с делящимся материалом, в том числе с выгорающим поглотителем. Отношение ширины кольца втулочного блока к диаметру таблетки составляет 1,01-5,45. В теле втулочного блока дополнительно выполнены газосборные каналы, сообщающиеся с каналами для топлива. Используют таблетки в оболочке из алюминия, циркония или нержавеющей стали. Технический результат: создание конструкции топливной сборки, обеспечивающей требуемую продолжительность кампании реактора при сохранении отрицательного парового эффекта реактивности в течение всей кампании и необходимой величины подкритичности реактора при его заглушении. 5 з. п. ф-лы, 4 ил.
Description
Изобретение относится к атомной энергетике и предназначено для использования в ядерных реакторах, например, канальных уран-графитового типа.
Известна топливная сборка ядерного реактора, содержащая установленный на опоре в вертикальной технологической трубе столб втулочных блоков с размещенным в центральной полости стержнем - поглотителем нейтронов, осаждаемая теплоносителем. Акц. заявка Великобритании N 1283195, кл. G 21 C 3/30, опубл. 26.07.72 [1] .
Недостатком такой сборки является то, что при вскипании теплоносителя, например, в результате аварийной разгерметизации напорной части первого контура, высвобождается положительная реактивность, которая приводит к росту энерговыделения в реакторе и усугублению последствий аварии.
Также известна топливная сборка ядерного реактора, выбранная в качестве прототипа, патент RU N 2120672 от 20.10.98 [2] , содержащая установленный на опоре в вертикальной технологической трубе столб втулочных блоков с размещенным в центральной полости стержнем - поглотителем нейтронов, выполненным на основе изотопов бора, лития или тория, охлаждаемая теплоносителем.
Недостатком прототипа является то, что делящийся материал внутри втулочного блока размещен гомогенно. Это приводит к тому, что выгорание делящегося материала идет значительно быстрее выгорания поглотителя, что вызывает потерю реактивности и перевод реактора в подкритическое состояние при полном извлечении всех поглощающих стержней системы управления и защиты. Кроме того, гомогенное размещение делящегося материала внутри втулочного блока имеет ограничение массы всех изотопов делящегося материала, превышение которой способно повлечь выход из строя втулочного блока. Поэтому для увеличения размножающей способности блока в прототипе (при сохранении массы делящихся изотопов) необходимо было бы увеличивать обогащение изотопов делящихся материалов с нечетными атомными числами. Однако это снижает критмассовую безопасность топлива и увеличивает затраты на его изготовление. При этом для обеспечения необходимой величины подкритичности реактора при полностью погруженных стержнях системы управления и защиты на остановленном реакторе потребуется постановка дополнительных твердых поглотителей в активную зону, либо добавка борной кислоты в теплоноситель.
Задачей изобретения является создание конструкции топливной сборки, обеспечивающей требуемую продолжительность кампании реактора при сохранении отрицательного парового эффекта реактивности в течение всей кампании и необходимой величины подкритичности реактора при его заглушении.
Поставленная задача решается тем, что в топливной сборке ядерного реактора, взятой за прототип, содержащей установленный на опоре в вертикальной технологической трубе столб втулочных блоков с размещенным в центральной полости стержнем - поглотителем нейтронов, выполненным на основе изотопов бора, лития или тория, охлаждаемой теплоносителем, в теле втулочного блока выполнены равноудаленные от наружной и внутренней поверхностей втулочного блока вертикальные каналы, в которые помещены топливные таблетки с делящимся материалом, в том числе с выгорающим поглотителем, при этом отношение кольца втулочного блока к диаметру таблетки составляет 1,01 - 5,45. В теле втулочного блока дополнительно выполнены газосборные каналы для сбора газообразных продуктов деления, при этом по торцам каналов выполняют сужения или устанавливают прокладки из материала с высоким термическим сопротивлением, например из оксида алюминия для снижения температуры торцов блоков.
Для ускорения технологии сборки данных втулочных блоков таблетки предварительно могут быть помещены в оболочку из алюминия, циркония или нержавеющей стали. Кроме того, втулочные блоки также могут быть помещены в оболочку из алюминия, циркония или нержавеющей стали для лучшей герметичности.
С целью облегчения замены поглощающих стержней на внутренней поверхности втулочных топливных блоков могут быть выполнены дистанционирующие выступы в отличие от прототипа, где дистанционирующие ребра выполнены на стержне.
Конструкция топливной сборки ядерного реактора представлена на фиг. 1 - 4.
На фиг. 1 показано поперечное сечение сборки и технологическом канале. Втулочный блок 1 помещен в технологическую трубу 2 и омывается теплоносителем 3. Во втулочном блоке выполнены вертикальные каналы, в которые помещены топливные таблетки 4. В центральной полости втулочного блока размещен поглощающий стержень на основе поглощающего материала 5 в оболочке 6.
На фиг. 2 изображен вариант топливной сборки в поперечном сечении с размещением таблеток в оболочке 7 из алюминия, циркония или нержавеющей стали.
На фиг. 3 представлен вариант с газосборными полостями 8 и дистанционирующими выступами 9.
На фиг. 4 представлен продольный разрез сборки. Сужения 10 предназначены для снижения температуры торцов блоков и сбора продуктов деления. Каналы с топливными таблетками закрыты пробками 11.
Гетерогенное размещение топливных таблеток во втулочном блоке позволяет снизить обогащение топлива, увеличив тем самым содержание четных изотопов делящихся материалов. Это позволяет повысить подкритичность реактора при его заглушении. При этом втулочные блоки играют роль вытеснителя воды, позволяя тем самым обеспечивать отрицательный паровой эффект реактивности, что в конечном итоге позволяет обеспечить более экономичную и безопасную эксплуатацию реактора.
Claims (6)
1. Топливная сборка ядерного реактора, содержащая установленный на опоре в вертикальной технологической трубе столб втулочных блоков с размещенным в центральной полости стержнем - поглотителем нейтронов, выполненным на основе изотопов бора, лития или тория, охлаждаемая теплоносителем, отличающаяся тем, что в теле втулочного блока выполнены равноудаленные от наружной и внутренней поверхностей втулочного блока вертикальные каналы, в которые помещены топливные таблетки с делящимся материалом, в том числе с выгорающим поглотителем, при этом отношение ширины кольца втулочного блока к диаметру таблетки составляет 1,01-5,45.
2. Топливная сборка по п. 1, отличающаяся тем, что по торцам каналов выполнены сужения или установлены прокладки из оксида алюминия.
3. Топливная сборка по п. 1, отличающаяся тем, что в теле втулочного блока дополнительно выполнены газосборные каналы, сообщающиеся с каналами для топлива.
4. Топливная сборка по п. 1, отличающаяся тем, что в ней использованы топливные таблетки в оболочке из алюминия, циркония или нержавеющей стали.
5. Топливная сборка по п. 1, отличающаяся тем, что втулочный блок помещен в оболочку из алюминия, циркония или нержавеющей стали.
6. Топливная сборка по п. 1, отличающаяся тем, что втулочный блок имеет на внутренней поверхности дистанционирующие выступы.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000105096/06A RU2178595C2 (ru) | 2000-03-01 | 2000-03-01 | Топливная сборка ядерного реактора |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000105096/06A RU2178595C2 (ru) | 2000-03-01 | 2000-03-01 | Топливная сборка ядерного реактора |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2178595C2 true RU2178595C2 (ru) | 2002-01-20 |
RU2000105096A RU2000105096A (ru) | 2002-01-27 |
Family
ID=20231294
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2000105096/06A RU2178595C2 (ru) | 2000-03-01 | 2000-03-01 | Топливная сборка ядерного реактора |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2178595C2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2482556C2 (ru) * | 2010-06-25 | 2013-05-20 | Прэтт & Уитни Рокетдайн, Инк. | Композиция ядерного топлива, ядерный реактор, способ получения композиции ядерного топлива (варианты) и способ придания ядерному топливу подкритичности |
-
2000
- 2000-03-01 RU RU2000105096/06A patent/RU2178595C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2482556C2 (ru) * | 2010-06-25 | 2013-05-20 | Прэтт & Уитни Рокетдайн, Инк. | Композиция ядерного топлива, ядерный реактор, способ получения композиции ядерного топлива (варианты) и способ придания ядерному топливу подкритичности |
US8755483B2 (en) | 2010-06-25 | 2014-06-17 | Aerojet Rocketdyne Of De, Inc. | Nuclear fuel |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2647012B1 (en) | Fully ceramic nuclear fuel and related methods | |
US20040052326A1 (en) | Nuclear fuel assembly for a reactor cooled by light water comprising a nuclear fuel material in particle form | |
JP4559957B2 (ja) | 燃料集合体及び炉心にこの燃料集合体が装荷された原子炉 | |
RU2170956C1 (ru) | Твэл ядерного реактора | |
WO2015195115A1 (en) | Triso-isotropic (triso) based light water reactor fuel | |
CN109801717B (zh) | 一种减小pci效应的液态铅铋冷却小型反应堆用燃料棒 | |
CN111276265B (zh) | 一种采用铀-氢化钇燃料的棒型燃料元件 | |
RU2524681C2 (ru) | Твэл ядерного реактора | |
RU2178595C2 (ru) | Топливная сборка ядерного реактора | |
US3297540A (en) | Nuclear reactor fuel element assemblies | |
JPS58135989A (ja) | 沸騰水型原子炉燃料集合体 | |
Sundaram et al. | Nuclear fuels and development of nuclear fuel elements | |
CN209822287U (zh) | 一种减小pci效应的液态铅铋冷却小型反应堆用燃料棒 | |
KR100912679B1 (ko) | 열린 환형구조 소결체를 포함하는 환형 핵연료봉 | |
CN113130099A (zh) | 一种结构紧凑的高通量小型多用途铅冷快堆 | |
US3378457A (en) | Cermet and ceramic fuel element | |
RU2088981C1 (ru) | Ядерный реактор на быстрых нейтронах с жидкометаллическим теплоносителем | |
RU2468453C1 (ru) | Стержень управления и защиты ядерного реактора | |
CN215265592U (zh) | 一种结构紧凑的高通量小型多用途铅冷快堆 | |
RU2347289C1 (ru) | Твэл ядерного реактора | |
RU2120672C1 (ru) | Топливная сборка ядерного реактора | |
RU2214633C2 (ru) | Тепловыделяющая сборка, активная зона и способ эксплуатации водо-водяного энергетического реактора | |
JP2774828B2 (ja) | 高速炉用燃料集合体及び高速炉の炉心並びに高速炉用燃料棒 | |
RU2236712C2 (ru) | Регулирующая тепловыделяющая сборка водо-водяного энергетического реактора | |
RU2242810C2 (ru) | Тепловыделяющая сборка водо-водяного энергетического реактора |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050302 |