RU2198439C2 - Тепловыделяющая сборка для ядерного энергетического реактора с водяным теплоносителем под давлением - Google Patents
Тепловыделяющая сборка для ядерного энергетического реактора с водяным теплоносителем под давлением Download PDFInfo
- Publication number
- RU2198439C2 RU2198439C2 RU2000132536/06A RU2000132536A RU2198439C2 RU 2198439 C2 RU2198439 C2 RU 2198439C2 RU 2000132536/06 A RU2000132536/06 A RU 2000132536/06A RU 2000132536 A RU2000132536 A RU 2000132536A RU 2198439 C2 RU2198439 C2 RU 2198439C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fuel
- compensation volume
- fuel assembly
- bundle
- pressurizer
- 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 ядерной технике, в частности к конструкции тепловыделяющих сборок, используемых в водо-водяных ядерных энергетических реакторах с водой под давлением. Тепловыделяющая сборка для ядерного энергетического реактора с водяным теплоносителем под давлением содержит собранные в пучок стержневые тепловыделяющие элементы. Твэлы выполнены с компенсационным объемом между торцом топливного столба и одной из заглушек. В компенсационном объеме расположена фиксирующая пружина. Часть твэлов располагается в тепловыделяющей сборке с компенсационным объемом в верхней части пучка, а часть - с компенсационным объемом в нижней части пучка. Длина активной части пучка увеличивается на длину компенсационного объема. В результате реализации изобретения по концам пучка стержневых тепловыделяющих элементов в верхней и нижней частях создаются зоны с повышенным водоурановым отношением. 3 з. п.ф-лы, 3 ил.
Description
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к ядерной технике, в частности к конструкции тепловыделяющих сборок, используемых в водо-водяных ядерных энергических реакторах с водой под давлением, и может быть применено в разрабатываемых конструкциях, а также при модернизации активных зон действующих реакторов.
Изобретение относится к ядерной технике, в частности к конструкции тепловыделяющих сборок, используемых в водо-водяных ядерных энергических реакторах с водой под давлением, и может быть применено в разрабатываемых конструкциях, а также при модернизации активных зон действующих реакторов.
Уровень техники
Проблема увеличения удельной энерговыработки с единицы массы ядерного горючего и снижения энергонапряженности тепловыделяющих элементов действующих и вновь проектируемых АЭС с водо-водяными энергетическими реакторами имеет различные пути решения. В настоящее время данная задача решается, в основном, за счет снижения неравномерности энерговыделения по сечению пучка твэл (установка в пучок вместо части твэл трубок, заполненных замедлителем нейтронов или выгорающим поглотителем, установка в пучок твэл с разным обогащением топлива по урану-235, установка в пучок части твэл с топливом, содержащим выгорающий поглотитель), как в конструкциях [1], взятых за прототип. Однако в таких конструкциях тепловыделяющих сборок на расстоянии ~ 240 мм от концов топливного столба твэл происходит неполное использование урана-235 для выработки теплоэнергии.
Проблема увеличения удельной энерговыработки с единицы массы ядерного горючего и снижения энергонапряженности тепловыделяющих элементов действующих и вновь проектируемых АЭС с водо-водяными энергетическими реакторами имеет различные пути решения. В настоящее время данная задача решается, в основном, за счет снижения неравномерности энерговыделения по сечению пучка твэл (установка в пучок вместо части твэл трубок, заполненных замедлителем нейтронов или выгорающим поглотителем, установка в пучок твэл с разным обогащением топлива по урану-235, установка в пучок части твэл с топливом, содержащим выгорающий поглотитель), как в конструкциях [1], взятых за прототип. Однако в таких конструкциях тепловыделяющих сборок на расстоянии ~ 240 мм от концов топливного столба твэл происходит неполное использование урана-235 для выработки теплоэнергии.
С целью улучшения энерговыделения в верхней части тепловыделяющей сборки предлагается использовать несколько групп твэлов различной длины и с различным количеством топлива [2] по высоте твэла. Однако и в таких конструкциях имеются недостатки:
- снижение массы урана в активной части тепловыделяющих элементов, снижение поверхности теплоотдачи, возрастание энергонапряженности твэл.
- снижение массы урана в активной части тепловыделяющих элементов, снижение поверхности теплоотдачи, возрастание энергонапряженности твэл.
Сущность изобретения
Задачей настоящего изобретения является создание тепловыделяющих сборок, обеспечивающих увеличение удельной энерговыработки с единицы массы ядерного горючего, снижение энергонапряженности тепловыделяющих элементов. В результате решения данной задачи при реализации изобретения может быть получен новый технический результат, заключающийся в создании по концам пучка стержневых тепловыделяющих элементов в верхней и нижней части зон с повышенным водо-урановым отношением.
Задачей настоящего изобретения является создание тепловыделяющих сборок, обеспечивающих увеличение удельной энерговыработки с единицы массы ядерного горючего, снижение энергонапряженности тепловыделяющих элементов. В результате решения данной задачи при реализации изобретения может быть получен новый технический результат, заключающийся в создании по концам пучка стержневых тепловыделяющих элементов в верхней и нижней части зон с повышенным водо-урановым отношением.
Данный технический результат достигается тем, что в тепловыделяющей сборке для энергетического ядерного реактора с водяным теплоносителем под давлением, содержащей собранные в пучок дистанционированные между собой стержневые тепловыделяющие элементы, выполненные с компенсационным объемом между торцом топливного столба и одной из заглушек, с расположенной в нем спиральной пружиной, часть тепловыделяющих элементов расположена с компенсационным объемом в верхней части пучка, а часть - с компенсационным объемом в нижней части пучка, при этом длина активной части пучка увеличивается на длину компенсационного объема.
Отличительной особенностью описываемого изобретения является расположение части тепловыделяющих элементов с компенсационным объемом в верхней части пучка твэлов, а части - с компенсационным объемом в нижней части пучка, при этом длина активной части пучка увеличивается на длину компенсационного объема.
В результате:
- увеличивается длина активной зоны сборки с 2420 мм до 2505 мм, что позволяет снизить энергонапряженность тепловыделяющих элементов;
- на расстоянии 75...90 см от концов активной зоны в верхней и нижней частях пучка твэлов повышается водоурановое отношение с 1,67 до 3,34, при этом по концам активной зоны снижается отношение сечений захвата и деления ядер плутония-239 и плутония -241 (за счет дополнительного замедления нейтронов водой и смягчения спектра нейтронов), в результате чего на расстоянии около 240 мм от концов активной зоны удельная энерговыработка возрастает в 1,5-2 раза, т.е. снижается неравномерность энерговыделения по высоте активной зоны тепловыделяющей сборки.
- увеличивается длина активной зоны сборки с 2420 мм до 2505 мм, что позволяет снизить энергонапряженность тепловыделяющих элементов;
- на расстоянии 75...90 см от концов активной зоны в верхней и нижней частях пучка твэлов повышается водоурановое отношение с 1,67 до 3,34, при этом по концам активной зоны снижается отношение сечений захвата и деления ядер плутония-239 и плутония -241 (за счет дополнительного замедления нейтронов водой и смягчения спектра нейтронов), в результате чего на расстоянии около 240 мм от концов активной зоны удельная энерговыработка возрастает в 1,5-2 раза, т.е. снижается неравномерность энерговыделения по высоте активной зоны тепловыделяющей сборки.
Целесообразно твэлы с компенсационным объемом в верхней части и твэлы с компенсационным объемом в нижней части располагать в пучке в 120o-ной плоскости симметрии через один ряд. Целесообразно также соотношение части твэл с компенсационным отделом в верхней части пучка к части твэл с компенсационным объемом в нижней части пучка выбрать 50:50.
Кроме того, целесообразно на одном из вариантов тепловыделяющих элементов, например, с компенсационным объемом в верхней части на верхней заглушке выполнить лунку, что позволит идентифицировать тепловыделяющие элементы и предотвратить перепутывание при сборке.
На фиг. 1 показан продольный разрез сборки стержневых тепловыделяющих элементов для ядерного энергетического реактора с водяным теплоносителем под давлением;
На фиг. 2 показаны тепловыделяющие элементы с компенсационным объемом в верхней и нижней части;
На фиг.3 показан план расположения тепловыделяющих элементов в тепловыделяющей сборке с 120o-ной симметрией. Пронумерованы физически симметричные твэлы с расположением компенсационного объема в верхней части.
На фиг. 2 показаны тепловыделяющие элементы с компенсационным объемом в верхней и нижней части;
На фиг.3 показан план расположения тепловыделяющих элементов в тепловыделяющей сборке с 120o-ной симметрией. Пронумерованы физически симметричные твэлы с расположением компенсационного объема в верхней части.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения.
Описываемая тепловыделяющая сборка содержит головную 1 и хвостовую 2 части, чехол 3, внутри которого расположен пучок дистанционированных между собой решетками 4 тепловыделяющих элементов 5, состоящих из столба топливных таблеток 6, компенсационного объема 7 между торцом топливного столба и одной из заглушек 8, и расположенной в нем фиксирующей спиральной пружины 9.
Данное изобретение позволит повысить по концам пучка твэл (на расстоянии ~ 240 мм от каждого конца) водоурановое отношение с 1,67 до 3,34 и увеличить удельную энерговыработку в 1,5-2 раза, что позволит сэкономить, например, 6 тепловыделяющих сборок с массовой долей урана-235 в уране 3,6% в год на 1 блок атомной электростанции с реакторными установками типа ВВЭР-440.
Предполагается международное патентование.
Источники информации
1. Овчинников Ф.Я. и др., Эксплуатация реакторных установок Ново-Воронежской АЭС, Москва, Атомиздат, 1972, с.9-18.
1. Овчинников Ф.Я. и др., Эксплуатация реакторных установок Ново-Воронежской АЭС, Москва, Атомиздат, 1972, с.9-18.
2. Патент США 4968479, опубликован 06.11.1990.
Claims (4)
1. Тепловыделяющая сборка для ядерного энергетического реактора с водяным теплоносителем под давлением, содержащая собранные в пучок дистанционированные между собой стержневые тепловыделяющие элементы, выполненные с компенсационным объемом между торцом топливного столба и одной из заглушек, с расположенной в нем фиксирующей пружиной, отличающаяся тем, что часть тепловыделяющих элементов расположена с компенсационным объемом в верхней части пучка, а часть - с компенсационным объемом в нижней части пучка, при этом длина активной части пучка увеличивается на длину компенсационного объема.
2. Тепловыделяющая сборка по п.1, отличающаяся тем, что тепловыделяющие элементы с компенсационным объемом в верхней части и тепловыделяющие элементы с компенсационным объемом в нижней части располагаются в пучке в 120o-ной плоскости симметрии через один ряд.
3. Тепловыделяющая сборка по п.2, отличающаяся тем, что соотношение части твэл с компенсационным объемом в верхней части пучка к части твэл с компенсационным объемом в нижней части пучка составляет 50:50.
4. Тепловыделяющая сборка по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что на тепловыделяющих элементах, расположенных с компенсационным объемом в верхней части, на верхней заглушке выполнена лунка.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000132536/06A RU2198439C2 (ru) | 2000-12-26 | 2000-12-26 | Тепловыделяющая сборка для ядерного энергетического реактора с водяным теплоносителем под давлением |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000132536/06A RU2198439C2 (ru) | 2000-12-26 | 2000-12-26 | Тепловыделяющая сборка для ядерного энергетического реактора с водяным теплоносителем под давлением |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2000132536A RU2000132536A (ru) | 2002-11-20 |
| RU2198439C2 true RU2198439C2 (ru) | 2003-02-10 |
Family
ID=20243959
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000132536/06A RU2198439C2 (ru) | 2000-12-26 | 2000-12-26 | Тепловыделяющая сборка для ядерного энергетического реактора с водяным теплоносителем под давлением |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2198439C2 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2728894C1 (ru) * | 2020-01-22 | 2020-08-03 | Акционерное Общество "Твэл" | Тепловыделяющая сборка ядерного реактора (варианты) |
-
2000
- 2000-12-26 RU RU2000132536/06A patent/RU2198439C2/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ОВЧИННИКОВ Ф.Я. и др. Эксплуатация реакторных установок Ново-Воронежской АЭС. - М.: Атомиздат, 1972, с.9-18. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2728894C1 (ru) * | 2020-01-22 | 2020-08-03 | Акционерное Общество "Твэл" | Тепловыделяющая сборка ядерного реактора (варианты) |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6512805B1 (en) | Light water reactor core and fuel assembly | |
| US4357298A (en) | Nuclear fuel assembly space arrangement | |
| EP0204288B1 (en) | Fuel assembly | |
| EP3622535B1 (en) | Annular nuclear fuel pellets with discrete burnable absorber pins | |
| US7139360B2 (en) | Use of boron or enriched boron 10 in UO2 | |
| JPH058797B2 (ru) | ||
| US4273616A (en) | High burnup nuclear fuel rod | |
| JPS6327673B2 (ru) | ||
| US5878100A (en) | Fuel assembly for a boiling water reactor | |
| RU2198439C2 (ru) | Тепловыделяющая сборка для ядерного энергетического реактора с водяным теплоносителем под давлением | |
| JP3788045B2 (ja) | 燃料集合体 | |
| US5610959A (en) | Hafnium doped replacement rod for nuclear fuel reconstitution | |
| JPS61230081A (ja) | 原小炉用の可燃性吸収棒 | |
| US4148687A (en) | Method for savings in nuclear reactors by using beryllium rods in fuel bundles | |
| JP4558477B2 (ja) | 沸騰水型原子炉の燃料集合体 | |
| US20200194132A1 (en) | Fuel Loading Method and Reactor Core | |
| JP4040888B2 (ja) | 燃料集合体 | |
| JPH0231191A (ja) | 燃料集合体 | |
| Saji et al. | Feasibility studies on high conversion pressurized water reactors with semitight core configurations | |
| JPS6039194B2 (ja) | 核燃料集合体 | |
| JPH07311291A (ja) | 燃料集合体 | |
| JP2019178896A (ja) | 燃料集合体 | |
| JP3036129B2 (ja) | 燃料集合体 | |
| JP3031644B2 (ja) | 燃料集合体及び炉心 | |
| JP4800659B2 (ja) | 増殖炉になり得る高転換比のａｂｗｒ炉心 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171227 |