RU2197023C2 - Имитатор тепловыделяющего элемента - Google Patents

Имитатор тепловыделяющего элемента Download PDF

Info

Publication number
RU2197023C2
RU2197023C2 RU2001100150/06A RU2001100150A RU2197023C2 RU 2197023 C2 RU2197023 C2 RU 2197023C2 RU 2001100150/06 A RU2001100150/06 A RU 2001100150/06A RU 2001100150 A RU2001100150 A RU 2001100150A RU 2197023 C2 RU2197023 C2 RU 2197023C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
core
nuclear
simulator
fuel element
rods
Prior art date
Application number
RU2001100150/06A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2001100150A (ru
Inventor
В.В. Рожков
Н.К. Абиралов
И.Г. Чапаев
А.М. Лузин
А.А. Кислицкий
А.А. Енин
М.В. Полозов
В.А. Казаченко
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов" filed Critical Открытое акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов"
Priority to RU2001100150/06A priority Critical patent/RU2197023C2/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2197023C2 publication Critical patent/RU2197023C2/ru
Publication of RU2001100150A publication Critical patent/RU2001100150A/ru

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

Изобретение относится к атомной энергетике, в частности к элементам активной зоны ядерного реактора. Имитатор тепловыделяющего элемента представляет собой герметичную оболочку с геометрическими размерами, соответствующими размерам оболочки тепловыделяющего элемента. Внутри оболочки находится сердечник. Сердечник выполнен из ядерно-безопасного материала составным в виде цилиндрических стержней. Высота сердечника, по крайней мере, не меньше высоты столба ядерного топлива в тепловыделяющем элементе. Сердечник установлен с зазором по радиальному и осевому направлениям. Стержни сердечника по цилиндрической части или полностью заключены в рубашку из материала с более высокими термомеханическими свойствами, чем материал стержней. Стержни сердечника выполнены из свинца. Технический результат: создание устройства, обеспечивающего ядерно-безопасные предварительные испытания энергоблоков атомных станций при пуске их в работу, и получение объективной информации о готовности оборудования атомных станций к физическому пуску. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Изобретение относится к атомной энергетике и, в частности, к элементам активной зоны ядерного реактора.
В период проведения пусконаладочных работ на вновь вводимых в промышленную эксплуатацию блоках атомных электростанций (АЭС), например, типа ВВЭР в соответствии с установленными регламентами требуется проведение специальных проверок работоспособности внутриреакторного оборудования, оборудования машинного зала, определения гидродинамических характеристик 1-го контура реактора. Для этих целей в реактор в это время загружаются имитационные тепловыделяющие сборки (ТВС), через которые осуществляют прокачку горячего теплоносителя с температурой и с режимами, близкими к эксплуатационным. Одновременно этот процесс используется также для промывки 1-го контура реактора и отработки транспортно-технологических операций по загрузке топлива. Для получения объективной и достоверной информации о работе оборудования и гидродинамических процессах имитационные сборки должны максимально соответствовать по своим весовым, гидродинамическим, механическим характеристикам рабочим ТВС. В то же время в целях безопасности применение в них делящихся материалов недопустимо.
Известны самовыгорающие поглотители (СВП), по форме и габаритным размерам повторяющие тепловыделяющие элементы и используемые в тепловыделяющих сборках одновременно с ними (см. Разработка, производство и эксплуатация тепловыделяющих элементов энергетических реакторов. Кн.1. М.: Энергоатомиздат, 1995, с. 184-185). Под оболочкой СВП находится ядерно-безопасный материал. Однако весовые характеристики этого материала существенно отличаются от весовых характеристик тепловыделяющего элемента, что делает невозможным использование его в качестве имитатора.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является имитатор тепловыделяющего элемента, состоящий из вольфрамового стержня, окруженного таблетками сердечника и оболочкой из нержавеющей стали. На концах имитатора таблетки ограничены заглушками из асбоцемента. В качестве материала сердечника выбран диоксид хрома. Между стержнем и сердечником, сердечником и оболочкой существуют зазоры (Усынин Г.Б. и др. Модельное изучение процессов, возникающих при перегреве твэлов. Атомная энергия, 1986, т. 61, вып.5, с.347-350).
Технической задачей изобретения является создание устройства, обеспечивающего ядерно-безопасное проведение предварительных испытаний энергоблоков атомных станций при пуске их в работу и получение объективной информации о готовности оборудования атомных станций к физическому пуску при относительно небольших затратах для его реализации.
Решение технической задачи достигается тем, что имитатор тепловыделяющего элемента, представляющий собой герметичную оболочку с геометрическими размерами, соответствующими размерам оболочки тепловыделяющего элемента, внутри которой находится сердечник, согласно изобретению сердечник выполнен из ядерно-безопасного материала составным в виде цилиндрических стержней и высотой, по крайней мере, не меньше высоты столба ядерного топлива в тепловыделяющем элементе и установлен в оболочку с зазором по радиальному и осевому направлениям. Стержни сердечника по цилиндрической поверхности или полностью заключены в рубашку из материала с более высокими термомеханическими свойствами, чем материал стержней, например свинец, контактирующий со стороны нижнего конца имитатора непосредственно со сварным швом.
Представленная совокупность признаков является новой, неизвестна из уровня техники и позволяет решить поставленную задачу.
Свинец является самым доступным и дешевым материалом, обеспечивающим выполнение требований по весу и ядерной безопасности. Однако в связи с ползучестью этого материала при длительном воздействии повышенных температур с течением времени уменьшается высота сердечника, особенно в нижней части имитатора, сердечник вступает в силовой контакт с оболочкой, что изменяет жесткость имитатора и имитационной тепловыделяющей сборки в целом. Поэтому в случае использования в качестве материала стержней сердечника свинца или подобного ему материала диаметр стержней сердечника определяется экспериментально в зависимости от условий испытаний, их длительности и термомеханических свойств материала. Для кратковременных, разовых испытаний обеспечить гарантированный зазор между сердечником и оболочкой можно за счет уменьшения диаметра сердечника с учетом его изменения в процессе испытаний из-за ползучести. Уменьшение веса в этом случае компенсируется увеличением высоты топливного столба с учетом его осадки в процессе испытаний за счет уменьшения газосборника в верхнем конце имитатора и посадки нижнего торца сердечника непосредственно на сварной шов. Увеличение высоты сердечника возможно вплоть до верхнего конца оболочки с учетом необходимости установки фиксатора и компенсации на температурное расширение. Уменьшение объема газосборника не принципиально для условий и безопасности испытаний, так как в процесс их проведения процесс газовыделения под оболочкой не происходит, а на изменение жесткости имитатора это влияния практически не оказывает. Отсутствие под оболочкой имитатора активных по отношению к материалу оболочки веществ, избыточного давления и в целом радиационного воздействия на сварные соединения позволяет осуществлять упор столба непосредственно в сварной шов. При необходимости многократного использования имитационных кассет стержни сердечника имитатора заключаются в оболочку с более высокими термомеханическими свойствами, например стальную. Наличие такой оболочки исключает увеличение диаметра сердечника за счет ползучести и его взаимодействие с оболочкой. Конкретное выполнение сердечника в виде оного стержня или набора отдельных, например, цилиндрических элементов зависит от имеющихся технологических возможностей.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг.1 показан имитатор тепловыделяющего элемента.
На фиг. 2, 3 изображены варианты исполнения имитатора тепловыделяющего элемента.
Имитатор тепловыделяющего элемента состоит из оболочки 1, загерметизированной заглушками 2 и 3 сварными швами 4, 5. Под оболочкой находится сердечник 6 из ядерно-безопасного материала, свинца, в виде сплошного стержня или в виде отдельных цилиндрических стержней, которые, как вариант, полностью или частично покрыты рубашкой из материала с более высокими термомеханическими характеристиками 7, чем материал сердечника 6. Со стороны верхнего конца сердечник 6 упирается в фиксатор 8, а в нижней части он контактирует либо с посадочным местом 9 заглушки 3 (фиг.2), либо непосредственно со сварным швом 5 (фиг.1, 3).
Имитатор работает следующим образом.
После загрузки имитационных сборок в реактор через них осуществляется прокачка горячего теплоносителя. Разогрев имитатора приводит к увеличению длины его сердечника 6. Изменению длины сердечника 6 препятствует фиксатор 8, вызывая осевые нагрузки на материал сердечника 6. Величина осевых нагрузок определяется также весом сердечника 6 и его трением о внутреннюю поверхность оболочки 1 при температурном расширении имитатора. Однако заклинивание сердечника 6 в оболочке не происходит, так как между сердечником 6 и оболочкой 1 всегда присутствует зазор. Это обеспечивает оболочке 1 имитатора продольную устойчивость, такую же, как и в реальном тепловыделяющем элементе, что дает возможность оценить поведение реального тепловыделяющего элемента в рабочем режиме. При использовании сердечника 6, покрытого рубашкой из материала с более высокими термомеханическими характеристиками 7, его радиальное расширение воспринимается этой рубашкой, которая ограничивает ползучесть материала сердечника 6 в радиальном направлении и не дает выбрать зазор с оболочкой 1. Нижний сварной шов 5 (фиг.1, 3), контактирующий непосредственно с сердечником 6, воспринимают только осевые усилия, величина которых не лимитирует его работоспособность.
Применение предложенного имитатора тепловыделяющего элемента обеспечивает ядерно-безопасное проведение предварительных испытаний тепловыделяющих сборок в энергоблоках ядерных реакторов и позволяет получить объективную информацию о готовности оборудования атомных электростанций к физическому пуску при относительно небольших затратах на реализацию.

Claims (3)

1. Имитатор тепловыделяющего элемента, представляющий собой герметичную оболочку с геометрическими размерами, соответствующими размерам оболочки тепловыделяющего элемента, внутри которой находится сердечник, отличающийся тем, что сердечник выполнен из ядерно-безопасного материала составным в виде цилиндрических стержней и высотой, по крайней мере, не меньшей высоты столба ядерного топлива в тепловыделяющем элементе и установлен с зазором по радиальному и осевому направлениям.
2. Имитатор по п. 1, отличающийся тем, что стержни сердечника по цилиндрической поверхности или полностью заключены в рубашку из материала с более высокими термомеханическими свойствами, чем материал стержней.
3. Имитатор по п. 1, отличающийся тем, что стержни сердечника выполнены из свинца.
RU2001100150/06A 2001-01-03 2001-01-03 Имитатор тепловыделяющего элемента RU2197023C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001100150/06A RU2197023C2 (ru) 2001-01-03 2001-01-03 Имитатор тепловыделяющего элемента

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001100150/06A RU2197023C2 (ru) 2001-01-03 2001-01-03 Имитатор тепловыделяющего элемента

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2197023C2 true RU2197023C2 (ru) 2003-01-20
RU2001100150A RU2001100150A (ru) 2003-01-20

Family

ID=20244341

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001100150/06A RU2197023C2 (ru) 2001-01-03 2001-01-03 Имитатор тепловыделяющего элемента

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2197023C2 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU215110U1 (ru) * 2022-03-02 2022-11-29 Акционерное общество "Электрогорский научно-исследовательский центр по безопасности и атомных электростанций" Имитатор тепловыделяющего элемента с двухсторонним теплосъемом

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
УСЫНИН Г.Б. и др. Модельное изучение процессов, возникающих при перегреве твэлов. Т.61, вып.5. - М.: Атомная энергия. 1986, с. 347-350. БАЛАШОВ С.М. и др. Имитатор твэла для исследования аварийных теплогидравлических процессов водоводяных реакторов. Т.73, вып.6.- М.: Атомная энергия. 1992. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU215110U1 (ru) * 2022-03-02 2022-11-29 Акционерное общество "Электрогорский научно-исследовательский центр по безопасности и атомных электростанций" Имитатор тепловыделяющего элемента с двухсторонним теплосъемом

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Crawford et al. Fuels for sodium-cooled fast reactors: US perspective
US4057466A (en) Conditioning of nuclear reactor fuel
US4131511A (en) Nuclear fuel element
RU2197023C2 (ru) Имитатор тепловыделяющего элемента
US3677894A (en) Internally pressurized fuel element
Kambe et al. RAPID-L operator-free fast reactor concept without any control rods
Lemes et al. Simulation of nuclear fuel behavior in accident conditions with the DIONISIO code
Liu et al. Behavior of EBR-II Mk-V-type fuel elements in simulated loss-of-flow tests
EP4141889A1 (en) Fuel rod of a water-cooled water-moderated nuclear reactor
Wright et al. Thermal bonding of light water reactor fuel using nonalkaline liquid-metal alloy
RU2244347C2 (ru) Стержневой тепловыделяющий элемент водоводяного энергетического реактора
Asmolov et al. The Russian RIA research program: Motivation, definition, execution, and results
Walters et al. Observations of dilation and bowing in Experimental Breeder Reactor II ducts and cladding
Vasiliev et al. Application of thermal hydraulic and severe accident code SOCRAT/V3 to bottom water reflood experiment QUENCH-LOCA-1
Pahl et al. Irradiation experience with HT9-clad metallic fuel
Rolstad et al. Studies of fuel-clad mechanical interaction and the resulting interaction failure mechanism
Prasad et al. In-calandria retention of corium in PHWR: experimental investigation and remaining issues
Faidy et al. Status of French flaw evaluation procedures
Crawford et al. Safety consequences of local initiating events in an LMFBR
RU2143142C1 (ru) Стержневой тепловыделяющий элемент водо-водяного энергетического реактора
Franklin et al. Performance of niobia-doped fuel in power-ramp tests
RU2273063C1 (ru) Имитатор тепловыделяющего элемента (варианты)
Zhu et al. CAP1400 Fuel Assembly Development and PWR Fuel Assembly Technology Progress in China
Kambe RAPID-A fast reactor concept without any control rods
Rolstad et al. Overpower-to-failure experiment on a high burnup fuel rod

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090104