RU2219600C2 - Method for reducing nonuniformity of thermal resources distribution in fuel assemblies of nuclear reactor core (alternatives) - Google Patents

Method for reducing nonuniformity of thermal resources distribution in fuel assemblies of nuclear reactor core (alternatives) Download PDF

Info

Publication number
RU2219600C2
RU2219600C2 RU2001127049/06A RU2001127049A RU2219600C2 RU 2219600 C2 RU2219600 C2 RU 2219600C2 RU 2001127049/06 A RU2001127049/06 A RU 2001127049/06A RU 2001127049 A RU2001127049 A RU 2001127049A RU 2219600 C2 RU2219600 C2 RU 2219600C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fuel
enrichment
peripheral
reserves
rods
Prior art date
Application number
RU2001127049/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2001127049A (en
Inventor
Г.Л. Пономаренко
И.Н. Васильченко
А.К. Горохов
С.Н. Кобелев
В.И. Наумов
А.А. Енин
А.И. Кушманов
И.Г. Чапаев
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов"
Опытное Конструкторское Бюро "Гидропресс"
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", Опытное Конструкторское Бюро "Гидропресс" filed Critical Открытое акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов"
Priority to RU2001127049/06A priority Critical patent/RU2219600C2/en
Publication of RU2001127049A publication Critical patent/RU2001127049A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2219600C2 publication Critical patent/RU2219600C2/en

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

FIELD: cores of water-cooled thermal reactors. SUBSTANCE: method for reducing nonuniformity of thermal resources distribution in reactor core fuel assemblies incorporating fuel elements of main enrichment with respect to fissionable isotopes includes insertion of thermal resources having lower enrichment in high- nonuniformity fuel elements. Fuel placed in fuel elements in vicinity of higher thermal resources has higher enrichment than in vicinity of lower thermal resources. As one of alternatives of this method, fuel used in lower part of peripheral fuel elements is of higher enrichment than that in their upper part. As another alternative of proposed method, fuel disposed in lower parts of peripheral and pre- peripheral fuel elements is of higher enrichment than that in their upper parts. EFFECT: enhanced thermal reliability of fuel assemblies. 3 cl, 5 dwg

Description

Область техники
Изобретение относится к атомной энергетике, а более конкретно к активным зонам водо-водяных ядерных реакторов на тепловых нейтронах.
Technical field
The invention relates to nuclear energy, and more specifically to the active zones of water-cooled nuclear reactors with thermal neutrons.

Предшествующий уровень техники
Известен способ снижения радиальной неравномерности энерговыделения по ТВС путем радиального физического профилирования, заключающегося в полном по высоте снижении обогащения периферийных твэлов в ТВС [I]. Применение данного способа обеспечивает примерное равенство энерговыделений для твэлов периферийного ряда и твэлов внутри ТВС без учета всевозможных возмущений.
State of the art
A known method of reducing the radial unevenness of energy release by fuel assemblies by means of radial physical profiling, which consists in a complete height reduction of the enrichment of peripheral fuel elements in fuel assemblies [I]. The application of this method provides an approximate equality of energy release for the fuel rods of the peripheral row and the fuel rods inside the fuel assembly without taking into account all kinds of disturbances.

Недостатком известного способа является то, что он оставляет достаточно высокую степень неравномерности в распределении теплотехнических запасов в условиях реальной эксплуатации с учетом неопределенностей и возмущений параметров, в частности при искривлении ТВС в активной зоне, сопровождающемся отклонением величин межкассетных зазоров от номинального значения. The disadvantage of this method is that it leaves a rather high degree of unevenness in the distribution of heat reserves in real-life conditions, taking into account the uncertainties and perturbations of the parameters, in particular when the fuel assemblies are bent in the core, which is accompanied by a deviation of the values of the inter-cartridge gaps from the nominal value.

Известен также способ снижения аксиальной утечки нейтронов из активной зоны путем аксиального физического профилирования, заключающегося в снижении обогащения на торцах твэлов в ТВС [2], в частности в применении тонких аксиальных бланкетов из природного урана. Применение данного способа повышает экономическую эффективность использования ядерного топлива. There is also a method of reducing axial neutron leakage from the core by axial physical profiling, which consists in reducing the enrichment at the ends of the fuel rods in a fuel assembly [2], in particular in the use of thin axial blankets from natural uranium. The application of this method increases the economic efficiency of the use of nuclear fuel.

Недостатком известного способа является то, что он сопровождается увеличением неравномерности энерговыделения в активной зоне и снижением теплотехнических запасов. The disadvantage of this method is that it is accompanied by an increase in the unevenness of energy release in the core and a decrease in heat reserves.

Раскрытие изобретения
Целью изобретения является повышение безопасности ядерного реактора.
Disclosure of Invention
The aim of the invention is to increase the safety of a nuclear reactor.

Задачей изобретения является снижение неравномерности распределения теплотехнических запасов в тепловыделяющих сборках активной зоны ядерного реактора. The objective of the invention is to reduce the uneven distribution of heat reserves in the fuel assemblies of the active zone of a nuclear reactor.

Техническим результатом изобретения является повышение теплотехнической надежности тепловыделяющих сборок. The technical result of the invention is to increase the heat engineering reliability of fuel assemblies.

Поставленная задача решается тем, что способ снижения неравномерности распределения теплотехнических запасов в тепловыделяющих сборках активной зоны ядерного реактора, содержащих твэлы с топливом основного обогащения по делящимся изотопам, заключающийся в размещении в твэлах с повышенной неравномерностью теплотехнических запасов топлива более низкого обогащения по делящимся изотопам, отличается тем, что в твэлах с повышенной неравномерностью теплотехнических запасов, в зоне более высоких теплотехнических запасов размещено топливо более высокого обогащения по делящимся изотопам. The problem is solved in that the way to reduce the uneven distribution of heat reserves in the fuel assemblies of the active zone of a nuclear reactor containing fuel rods with primary enrichment fuel for fissile isotopes, which consists in the placement of fuel elements of higher enrichment in thermal fuels with higher unevenness of fuel for lower enrichment in fissile isotopes, is different in that in the fuel rods with increased unevenness of heat reserves, in the area of higher heat reserves there is fuel a higher concentration of fissionable isotopes.

Поставленная задача решается также тем, что способ снижения неравномерности распределения теплотехнических запасов в тепловыделяющих сборках активной зоны ядерного реактора, содержащих твэлы с топливом основного обогащения по делящимся изотопам, заключающийся в размещении в периферийных твэлах топлива более низкого обогащения по делящимся изотопам, отличается тем, что в нижней части периферийных твэлов размещено топливо более высокого обогащения по делящимся изотопам. The problem is also solved by the fact that the method of reducing the uneven distribution of heat reserves in the fuel assemblies of the active zone of a nuclear reactor containing fuel elements of the primary enrichment in fissile isotopes, which consists in placing lower enrichment fuel in the peripheral fuel elements in fissile isotopes, differs in The lower part of the peripheral fuel elements contains fuel of higher enrichment in fissile isotopes.

Поставленная задача решается также тем, что способ снижения неравномерности распределения теплотехнических запасов в тепловыделяющих сборках активной зоны ядерного реактора, содержащих твэлы с топливом основного обогащения по делящимся изотопам, заключающийся в размещении в периферийных и предпериферийных твэлах топлива более низких обогащений по делящимся изотопам, отличается тем, что в нижней части периферийных и предпериферийных твэлов размещено топливо более высоких обогащений по делящимся изотопам. The problem is also solved by the fact that the method of reducing the uneven distribution of heat reserves in the fuel assemblies of the active zone of a nuclear reactor containing fuel elements of the main enrichment for fissile isotopes, which consists in the placement of lower enrichment fuels for fissile isotopes in the peripheral and pre-peripheral fuel elements, that in the lower part of the peripheral and pre-peripheral fuel rods there is a fuel of higher enrichment for fissile isotopes.

Поставленная задача решается также тем, что способ снижения неравномерности распределения теплотехнических запасов в тепловыделяющих сборках активной зоны ядерного реактора, содержащих твэлы с топливом основного обогащения по делящимся изотопам, заключающийся в размещении в твэлах с повышенной неравномерностью теплотехнических запасов топлива более низкого обогащения по делящимся изотопам, отличается тем, что в твэлах с повышенной неравномерностью теплотехнических запасов, в зоне более высоких теплотехнических запасов, размещено топливо более высокого обогащения по делящимся изотопам, а в твэлах с топливом основного обогащения, в зоне более низких теплотехнических запасов размещено топливо более низкого обогащения по делящимся изотопам. The problem is also solved by the fact that the method for reducing the uneven distribution of heat reserves in the fuel assemblies of the active zone of a nuclear reactor containing fuel elements of the main enrichment for fissile isotopes, which consists in the placement of fuel elements with increased unevenness of the heat technical reserves of fuel of lower enrichment for fissile isotopes, differs the fact that in the fuel rods with increased unevenness of heat reserves, in the zone of higher heat reserves fuel of higher enrichment in fissile isotopes, and in fuel rods with fuel of the main enrichment, in the zone of lower heat reserves, fuel of lower enrichment in fissile isotopes is placed.

Предлагаемый способ является эффективным способом снижения неравномерности распределения теплотехнических запасов в тепловыделяющих сборках активной зоны ядерного реактора. The proposed method is an effective way to reduce the uneven distribution of heat reserves in the fuel assemblies of the active zone of a nuclear reactor.

Краткое описание чертежей
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых представлены:
фиг. 1 - схема радиального размещения профилированных твэлов (с топливом пониженного обогащения) в периферийном ряду тепловыделяющей сборки;
фиг. 2 - схема радиального размещения профилированных твэлов (с топливом пониженного обогащения) в двух периферийных рядах тепловыделяющей сборки;
фиг. 3 - схема аксиального размещения топлива основного и пониженного обогащения в профилированных твэлах в периферийном ряду тепловыделяющей сборки;
фиг. 4 - схема аксиального размещения топлива основного и пониженного обогащения в профилированных твэлах в двух периферийных рядах тепловыделяющей сборки;
фиг. 5 - диаграмма аксиальных профилей энерговыделения, отражающая распределения теплотехнических запасов по высоте активной части непрофилированных и профилированных твэлов.
Brief Description of the Drawings
The invention is illustrated by drawings, on which:
FIG. 1 is a diagram of the radial placement of profiled fuel rods (with low enrichment fuel) in the peripheral row of the fuel assembly;
FIG. 2 is a diagram of the radial placement of profiled fuel rods (with low enrichment fuel) in two peripheral rows of the fuel assembly;
FIG. 3 is a diagram of an axial distribution of primary and reduced enrichment fuel in profiled fuel rods in the peripheral row of a fuel assembly;
FIG. 4 is a diagram of an axial distribution of primary and reduced enrichment fuel in profiled fuel rods in two peripheral rows of a fuel assembly;
FIG. 5 is a diagram of axial energy release profiles, reflecting the distribution of heat reserves over the height of the active part of non-profiled and profiled fuel rods.

Варианты осуществления изобретения
Локальный теплотехнический запас приближенно оценивается запасом до предельного энерговыделения - отношением предельной величины энерговыделений для данной координаты по высоте твэла к фактическому значению энерговыделения в этой точке. Во многих случаях наблюдается значительное снижение локального теплотехнического запаса в верхней части твэлов 1 и 5, что и определяет высокую неравномерность теплотехнических запасов по высоте этих твэлов. А в некоторых случаях необходимость обеспечения локального теплотехнического запаса больше 1,0 вынуждает снижать энерговыделение в твэлах 1, 2 и 5 путем снижения интегральной мощности реактора. Чтобы избежать этого, существующий способ [1] обеспечивает снижение линейного энерговыделения в наиболее энергонапряженных твэлах 1 путем размещения в них по всей высоте топлива пониженного обогащения по делящимся изотопам. При этом снижается энерговыработка в тепловыделяющих сборках, содержащих профилированные таким образом твэлы 1.
Embodiments of the invention
The local heat supply is approximately estimated by the margin to the maximum energy release - the ratio of the maximum energy release for a given coordinate along the fuel rod height to the actual energy release at this point. In many cases, there is a significant decrease in the local heat supply in the upper part of fuel rods 1 and 5, which determines the high unevenness of the heat supply over the height of these fuel rods. And in some cases, the need to provide a local heat supply of more than 1.0 forces to reduce the energy release in the fuel rods 1, 2 and 5 by reducing the integral power of the reactor. To avoid this, the existing method [1] provides a decrease in linear energy release in the most energy-intense fuel rods 1 by placing in them the entire height of the fuel low enrichment for fissile isotopes. This reduces the energy production in the fuel assemblies containing thus profiled fuel rods 1.

Предлагаемый способ снижения неравномерности распределения теплотехнических запасов в тепловыделяющих сборках ядерного реактора предполагает дополнение существующей схемы радиального профилирования тепловыделяющих сборок, согласно которой среди твэлов (2) с основным обогащением по делящмся изотопам в зонах повышенных энерговыделений расположены твэлы (1) с топливом пониженного обогащения по делящимся изотопам [I], схемой аксиального профилирования периферийных твэлов (1). Такое суммарное применение схем профилирования приводит к тому, что в наиболее энергонапряженных твэлах (1) в нижней половине размещается топливо основного обогащения (3) по делящимся изотопам, а в верхней - топливо пониженного обогащения (4) по делящимся изотопам. В результате этого энерговыделение в этих твэлах перераспределяется таким образом, что в нижней половине оно возрастает, а в верхней половине уменьшается. Это, в свою очередь, приводит к соответствующему перераспределению локальных теплотехнических запасов по высоте твэлов. В нижней части (3) рассматриваемых твэлов (1) имевшиеся ранее большие теплотехнические запасы несколько снижаются, а в верхней части (4) малые запасы повышаются. Такое перераспределение теплотехнических запасов позволяет поддерживать требуемую мощность энерговыделений как в самих твэлах (1), так и в тепловыделяющей сборке в целом. А отсюда следует, что суммарная энерговыработка в твэлах и ТВС с предлагаемым профилированием выше, чем в твэлах и ТВС, профилированных по способу [I]. The proposed method to reduce the uneven distribution of heat reserves in the fuel assemblies of a nuclear reactor involves the addition of the existing radial profiling scheme of fuel assemblies, according to which among the fuel rods (2) with the main enrichment for fissile isotopes in the areas of increased energy release there are fuel rods (1) with low enrichment fuel for fissile isotopes [I], axial profiling of peripheral fuel elements (1). Such a total use of profiling schemes leads to the fact that in the most energy-intensive fuel rods (1) in the lower half fuel of the main enrichment (3) is located in fissile isotopes, and in the upper half - fuel of low enrichment (4) in fissile isotopes. As a result of this, the energy release in these fuel rods is redistributed in such a way that it increases in the lower half and decreases in the upper half. This, in turn, leads to a corresponding redistribution of local heat engineering reserves along the height of the fuel rods. In the lower part (3) of the fuel rods under consideration (1), the previously existing large thermal reserves are slightly reduced, and in the upper part (4), small reserves increase. Such a redistribution of heat reserves allows us to maintain the required power of energy release both in the fuel rods themselves (1) and in the fuel assembly as a whole. And it follows that the total energy production in the fuel rods and fuel assemblies with the proposed profiling is higher than in the fuel rods and fuel assemblies profiled by the method [I].

Повышение локальных теплотехнических запасов в верхней части в результате применения предлагаемого профилирования наиболее энергонапряженных твэлов 1 позволяет также компенсировать неблагоприятное влияние всплесков энерговыделений в зоне повышенных межкассетных зазоров на надежность охлаждения твэлов. Максимальное значение межкассетного зазора в активной зоне и его аксиальная форма обычно оценивается путем сложных термомеханических расчетов, погрешность которых довольно велика (до 40%); так для прогнозируемого значения максимального межкассетного зазора 13 мм диапазон фактических межкассетных зазоров с учетом погрешности может составить от 9 до 18 мм. Неопределенным также является местоположение максимальных межкассетных зазоров в активной зоне. Кроме того, как правило, прогнозируется одно - среднее значение межкассетного зазора вдоль каждой грани ТВС в плане, который в реальности непостоянен из-за "поворотных" деформаций, в результате чего локальный межкассетный зазор может оказаться вдвое больше среднего по грани. Отсюда вытекает требование оптимальности профилирования для широкого диапазона зазоров во всей активной зоне. Это невозможно обеспечить известным способом профилирования [I], увеличивая или уменьшая обогащение периферийных твэлов 1 по делящимся изотопам по всей высоте, поскольку при фактическом отклонении межкассетных зазоров в большую сторону от прогнозируемого максимального значения, в пределах расчетной погрешности существует опасность превышения предельно допустимой линии мощности энерговыделений 8, а при отклонении их в меньшую сторону возникает тенденция нежелательной недогруженности периферийного ряда твэлов 1 в тепловыделяющей сборке в сравнении с предпериферийным рядом 5 и внутренними твэлами 2. Кроме того, согласно расчетам [3-5], даже при условии более точного прогнозирования величины максимального межкассетного зазора в активной зоне с профилированием ТВС по схеме [1] будет иметься множество межкассетных зазоров с пониженной вплоть до нуля величиной, что также дает недогруженность массива периферийных твэлов 1. The increase in local heat reserves in the upper part as a result of the application of the proposed profiling of the most energy-intensive fuel elements 1 also allows you to compensate for the adverse effect of bursts of energy in the zone of increased cassette clearances on the reliability of cooling of the fuel elements. The maximum value of the cassette gap in the core and its axial shape are usually estimated by complex thermomechanical calculations, the error of which is quite large (up to 40%); So for the predicted value of the maximum inter-cartridge gap of 13 mm, the range of actual inter-cartridge gaps, taking into account the error, can be from 9 to 18 mm. The location of the maximum gap between the cassettes in the core is also uncertain. In addition, as a rule, one thing is predicted - the average value of the inter-cartridge gap along each face of the fuel assembly in the plan, which in reality is unstable due to "rotational" deformations, as a result of which the local inter-cartridge gap can be twice as large as the average along the face. This implies the requirement of optimality of profiling for a wide range of gaps in the entire core. This cannot be ensured by the known method of profiling [I], increasing or decreasing the enrichment of peripheral fuel rods 1 for fissile isotopes along the entire height, since when there is an actual deviation of the inter-cassette clearances from the predicted maximum value, there is a risk of exceeding the maximum permissible power release line within the calculated error 8, and when they are deviated to the smaller side, a tendency arises of an undesirable underload of the peripheral row of fuel rods 1 in the fuel failure in comparison with pre-peripheral row 5 and internal fuel rods 2. In addition, according to calculations [3-5], even with more accurate prediction of the maximum inter-cartridge gap in the core with fuel assembly profiling according to the scheme [1], there will be many inter-cartridge gaps with reduced down to zero value, which also gives an underload of the array of peripheral fuel elements 1.

Предлагается использовать комбинированное - радиально-аксиальное локальное профилирование, заключающееся в снижении обогащения топлива только в тех небольших областях активной зоны (областях "горячих пятен"), где реализуются минимальные теплотехнические запасы с учетом возмущения межкассетных зазоров в широком диапазоне, а также с учетом технологических неопределенностей и расчетных погрешностей, снижая степень неравномерности в распределении теплотехнических запасов и тем самым увеличивая данные запасы. Предлагаемый способ является эффективным способом компенсации неблагоприятного влияния повышенных межкассетных зазоров при искривлении тепловыделяющих сборок на теплотехнические запасы в условиях неполной определенности знания величин и местонахождения максимальных межкассетных зазоров в активной зоне. It is proposed to use combined - radial-axial local profiling, consisting in reducing fuel enrichment only in those small areas of the active zone (areas of "hot spots") where minimal heat reserves are realized taking into account perturbations of inter-cartridge gaps in a wide range, and also taking into account technological uncertainties and design errors, reducing the degree of unevenness in the distribution of heat reserves and thereby increasing these reserves. The proposed method is an effective way to compensate for the adverse effect of increased cassette clearances when the fuel assemblies are bent on heat reserves in conditions of incomplete knowledge of the magnitude and location of the maximum cassette clearances in the core.

Для выявления областей "горячих пятен" в активной зоне, что может быть корректно сделано только с учетом возмущения межкассетных зазоров, проводится анализ по специально разработанной методике (см. [3-5], с дальнейшим развитием данного подхода, позволяющей непосредственно оценить количественные показатели распределений энерговыделения в активной зоне с возмущенными межкассетными зазорами для различных групп твэлов, для различных топливных компоновок и моментов выгорания. Методика обеспечивает получение однозначной детализированной информации, с оценкой степени достоверности, в условиях неполной определенности знания величины и местонахождения максимального межкассетного зазора в активной зоне. Методика позволяет с достаточной чувствительностью анализировать эффективность различных радиальных и аксиальных схем профилирования тепловыделяющих сборок и формировать исходные данные для отдельного проведения теплогидравлических анализов безопасности, в которых количественно определяется повышение теплотехнических запасов. To identify areas of "hot spots" in the core, which can only be correctly done taking into account perturbations of inter-cassette gaps, an analysis is carried out according to a specially developed technique (see [3-5], with the further development of this approach, which allows one to directly evaluate the quantitative indicators of distributions energy release in the core with perturbed inter-cassette clearances for various fuel elements groups, for various fuel assemblies and burnup times. The technique provides an unambiguous detailed and formations, with an assessment of the degree of reliability, in conditions of incomplete certainty of knowledge of the magnitude and location of the maximum inter-cassette gap in the active zone.The technique allows with sufficient sensitivity to analyze the effectiveness of various radial and axial profiling profiles of fuel assemblies and generate initial data for a separate thermal-hydraulic safety analysis, in which quantitatively determined increase in heat reserves.

На фиг. 5 представлен типичный пример предельно реализующихся аксиальных распределений энерговыделения для традиционно используемой схемы профилирования (кривая 9) и по предлагаемому здесь способу локального комбинированного профилирования (кривая 10). Количественно запасы по безопасности оценочно выражаются в создании и повышении запаса до кризиса кипения (DNBR) с 1.28 и менее 1,0 - "кризиса" (кривая 9) до 1.38 и 1.05 (кривая 10), соответственно для нормальных условий эксплуатации и для режимов с нарушениями (полное обесточивание). In FIG. Figure 5 shows a typical example of extremely realizing axial energy distribution distributions for the traditionally used profiling scheme (curve 9) and the local combined profiling method proposed here (curve 10). Quantitatively, safety reserves are estimated in terms of creating and increasing the stock before the boiling crisis (DNBR) from 1.28 and less than 1.0 - the “crisis” (curve 9) to 1.38 and 1.05 (curve 10), respectively, for normal operating conditions and for modes with violations (complete blackout).

Желаемый эффект получается в условиях реальных возможностей и без существенных усложнений производственного технологического процесса. Так, на фиг. 5 представлен пример (кривая 10), в котором обогащение периферийных твэлов 1 снижено только в верхней части 4 на длине 40%. Нижние 60% длины этих твэлов 3 составлены из таблеток основного обогащения. Таким образом, для кривой 10, как и для кривой 9, в тепловыделяющих сборках имеется два типа топливных таблеток по обогащению делящимися изотопами. The desired effect is obtained in conditions of real possibilities and without significant complications of the production process. So in FIG. 5 shows an example (curve 10) in which the enrichment of peripheral fuel elements 1 is reduced only in the upper part 4 by a length of 40%. The lower 60% of the length of these fuel rods 3 is composed of primary enrichment tablets. Thus, for curve 10, as well as for curve 9, in fuel assemblies there are two types of fuel pellets for enrichment with fissile isotopes.

Основные варианты осуществления изобретения:
- снижение обогащения в верхней части 4 (на длине H1) периферийного ряда твэлов 1, тогда как в нижней части 3 этих твэлов обогащение снижено меньше или оставлено равным основному обогащению по делящимся изотопам (см. фиг. 1, 3);
- снижение обогащения в верхней части 4 (на длине H1) периферийного ряда твэлов и в верхней части 6 (на длине Н2) предпериферийного ряда твэлов 5, тогда как в нижней части этих твэлов обогащение снижено меньше или оставлено равным основному обогащению по делящимся изотопам (см. фиг. 2, 4).
The main embodiments of the invention:
- a decrease in enrichment in the upper part 4 (along the length H1) of the peripheral row of fuel elements 1, while in the lower part 3 of these fuel elements the enrichment is reduced less or remains equal to the main enrichment for fissile isotopes (see Figs. 1, 3);
- a decrease in enrichment in the upper part 4 (along the length H1) of the peripheral row of fuel rods and in the upper part 6 (along the length H2) of the pre-peripheral row of fuel rods 5, while in the lower part of these fuel rods the enrichment is reduced less or remains equal to the main enrichment for fissile isotopes (see Fig. 2, 4).

При этом должно быть обеспечено следующее: аксиальный профиль наихудшего распределения энерговыделения смещается в нижнюю часть активной зоны и лучше соответствует предельно допустимой линии мощности энерговыделений 8. In this case, the following should be ensured: the axial profile of the worst distribution of energy release is shifted to the lower part of the core and better corresponds to the maximum permissible power release line of energy 8.

Это обеспечивает создание или повышение запаса до предельного энерговыделения в верхней части активной зоны, тогда как в нижней части большой запас до предельного энерговыделения может быть уменьшен. Это также смещает полный усредненный по кампании реактора аксиальный офсет энерговыделения в активной зоне вниз, что повышает безопасность эксплуатации топлива. This ensures the creation or increase of the reserve to the maximum energy release in the upper part of the core, while in the lower part the large reserve to the maximum energy release can be reduced. This also shifts the total axial offset of energy release in the core zone averaged over the campaign of the reactor downward, which increases the safety of fuel operation.

Должно быть обеспечено создание запаса для периферийного 1 (см. фиг. 1, 3) или двух рядов (см. фиг. 2, 4) твэлов 1 и 5 в тепловыделяющих сборках для компенсации возможного увеличения межкассетных зазоров. A reserve should be provided for peripheral 1 (see Fig. 1, 3) or two rows (see Fig. 2, 4) of fuel elements 1 and 5 in fuel assemblies to compensate for a possible increase in cassette clearances.

Аксиальное профилирование одного или двух периферийных рядов твэлов в тепловыделяющих сборках, используемое как управляющее воздействие, осуществляется по специально разработанной методике. При правильном выборе управляющего воздействия достигаются его цели - компенсация возмущения межкассетных зазоров и повышение безопасности эксплуатации топлива. Axial profiling of one or two peripheral rows of fuel rods in fuel assemblies, used as a control action, is carried out according to a specially developed technique. With the right choice of control action, its goals are achieved - compensation of perturbations of inter-cartridge gaps and increasing the safety of fuel operation.

Таким образом получен способ для:
а) компенсации действия возмущений межкассетных зазоров;
б) снижения неравномерности распределения теплотехнических запасов;
в) снижения флюенса нейтронов на нижние участки поглощающих стержней системы управления и защиты ядерного реактора;
в активной зоне ядерного реактора, заключающийся в размещении топлива пониженного обогащения в твэлах одного или двух периферийных рядов тепловыделяющих сборок, отличающийся тем, что в верхней части этих твэлов размещено топливо более низкого обогащения, чем в нижней их части.
Thus, a method is obtained for:
a) compensation for the effect of disturbances of inter-cartridge gaps;
b) reduce the uneven distribution of heat reserves;
c) reducing the neutron fluence to the lower sections of the absorbing rods of the control and protection system of a nuclear reactor;
in the active zone of a nuclear reactor, which consists in placing low-enrichment fuel in the fuel rods of one or two peripheral rows of fuel assemblies, characterized in that fuel of lower enrichment is placed in the upper part of these fuel rods than in their lower part.

Промышленная применимость
Наиболее целесообразно предложенные решения использовать для эксплуатации на ядерных энергетических водо-водяных реакторах на тепловых нейтронах.
Industrial applicability
It is most expedient to use the proposed solutions for operation in nuclear power thermal-neutron water-cooled water reactors.

Источники информации
[1] Ф.Я. Овчинников, В.А. Вознесенский, В.В. Семенов и др. "Эксплуатационные режимы АЭС с ВВЭР-1000". Москва., Энергоатомиздат, 1992.
Sources of information
[1] F.Ya. Ovchinnikov, V.A. Voznesensky, V.V. Semenov et al. "Operational modes of nuclear power plants with VVER-1000". Moscow., Energoatomizdat, 1992.

[2] Атомная техника за рубежом,1987, 9, л. 17-19. [2] Nuclear technology abroad, 1987, 9, l. 17-19.

[3] Статья Г.Л. Пономаренко "Учет влияния искривления ТВС ВВЭР-1000 на мощность твэлов". В журнале "Атомная энергия", сентябрь 1999 г., т. 87, вып. 3, с. 210-213. [3] Article by G.L. Ponomarenko "Taking into account the influence of the warping of VVER-1000 fuel assemblies on the power of fuel elements." In the journal Atomic Energy, September 1999, vol. 87, no. 3, p. 210-213.

[4] Доклад Г.Л. Пономаренко "Профилирование обогащения кассет для компенсации действия возмущений межкассетных зазоров в активной зоне ВВЭР-1000", Научная сессия МИФИ-2001. Сборник трудов. Том 8. Ядерная энергетика. С. 142-143. [4] Report of G.L. Ponomarenko, "Profiling of cartridge enrichment to compensate for perturbations of inter-cassette clearances in the VVER-1000 core," MEPhI-2001 Scientific session. Collection of works. Volume 8. Nuclear power. S. 142-143.

[5] Статья Г.Л. Пономаренко, А.В. Воронкова, A.K.Горохова: "Вероятностный метод оценки влияния межкассетных зазоров на энерговыделение в активной зоне ВВЭР-1000". Направлена в журнал "Атомная энергия", исх. ОКБ "Гидропресс" 12-10/20 от 13.02.01. [5] Article G.L. Ponomarenko, A.V. Voronkova, A.K. Gorokhova: "A probabilistic method for assessing the influence of inter-cartridge gaps on energy release in the VVER-1000 core". Sent to the journal "Atomic Energy", ref. OKB Gidropress 12-10 / 20 from 13.02.01.

Claims (3)

1. Способ снижения неравномерности распределения теплотехнических запасов в тепловыделяющих сборках активной зоны ядерного реактора, содержащих твэлы (2) с топливом основного обогащения по делящимся изотопам, заключающийся в размещении в твэлах (1) с повышенной неравномерностью теплотехнических запасов топлива более низкого обогащения, отличающийся тем, что в твэлах(1) с повышенной неравномерностью теплотехнических запасов, в зоне более высоких теплотехнических запасов, размещено топливо более высокого обогащения (3), чем в зоне более низких теплотехнических запасов.1. A method of reducing the uneven distribution of heat reserves in fuel assemblies of the active zone of a nuclear reactor containing fuel rods (2) with primary enrichment fuel for fissile isotopes, which consists in placing fuel rods (1) with increased non-uniformity of heat reserves of lower enrichment fuel, characterized in that that in fuel rods (1) with increased unevenness of heat reserves, in the zone of higher heat reserves, fuel of higher enrichment is placed (3) than in the zone no Warm heat engineering stocks. 2. Способ снижения неравномерности распределения теплотехнических запасов в тепловыделяющих сборках активной зоны ядерного реактора, содержащих твэлы (2) с топливом основного обогащения по делящимся изотопам, заключающийся в размещении в периферийных твэлах (1) топлива более низкого обогащения (4), отличающийся тем, что в нижней части периферийных твэлов (1) размещено топливо более высокого обогащения (3), чем в их верхней части.2. A way to reduce the uneven distribution of heat reserves in the fuel assemblies of the nuclear reactor core containing fuel rods (2) with primary enrichment fuel for fissile isotopes, which consists in placing lower enrichment fuel (4) in peripheral fuel rods (1), characterized in that fuel of higher enrichment (3) is placed in the lower part of the peripheral fuel elements (1) than in their upper part. 3. Способ снижения неравномерности распределения теплотехнических запасов в тепловыделяющих сборках активной зоны ядерного реактора, содержащих твэлы (2) с топливом основного обогащения по делящимся изотопам, заключающийся в размещении в периферийных и предпериферийных твэлах (1) и (5) топлива более низких обогащений (4) и (6), отличающийся тем, что в нижних частях периферийных и предпериферийных твэлов (1) и (5) размещено топливо более высоких обогащений (3) и (7), чем в их верхних частях.3. A way to reduce the uneven distribution of heat reserves in the fuel assemblies of the nuclear reactor core containing fuel rods (2) with primary enrichment fuel for fissile isotopes, which consists in placing lower enrichment fuel in peripheral and pre-peripheral fuel rods (1) and (5) (4) ) and (6), characterized in that in the lower parts of the peripheral and pre-peripheral fuel elements (1) and (5) fuel of higher enrichments (3) and (7) is placed than in their upper parts.
RU2001127049/06A 2001-10-04 2001-10-04 Method for reducing nonuniformity of thermal resources distribution in fuel assemblies of nuclear reactor core (alternatives) RU2219600C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001127049/06A RU2219600C2 (en) 2001-10-04 2001-10-04 Method for reducing nonuniformity of thermal resources distribution in fuel assemblies of nuclear reactor core (alternatives)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001127049/06A RU2219600C2 (en) 2001-10-04 2001-10-04 Method for reducing nonuniformity of thermal resources distribution in fuel assemblies of nuclear reactor core (alternatives)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2001127049A RU2001127049A (en) 2003-06-10
RU2219600C2 true RU2219600C2 (en) 2003-12-20

Family

ID=32065561

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001127049/06A RU2219600C2 (en) 2001-10-04 2001-10-04 Method for reducing nonuniformity of thermal resources distribution in fuel assemblies of nuclear reactor core (alternatives)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2219600C2 (en)

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ОВЧИННИКОВ Ф.Я. СЕМЕНОВ В.В. Эксплуатационные режимы ВВЭР - М.: Энергоатомиздат, 1988, с.68-71. *
ПОНОМАРЕНКО Г.Л. и др. Вероятностный метод оценки влияния зазоров между ТВС на энерговыделение в активной зоне ВВЭР-100. - Атомная энергия, 2001, т.91, вып.1, с.8-13. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101086905B (en) Method for analysis of pellet-cladding interaction
Yahya et al. Burnable absorber-integrated Guide Thimble (BigT)–I: design concepts and neutronic characterization on the fuel assembly benchmarks
Nabila et al. Neutronic and fuel cycle performance of LEU fuel with different means of excess reactivity control: Impact of neutron leakage and refueling scheme
RU2219600C2 (en) Method for reducing nonuniformity of thermal resources distribution in fuel assemblies of nuclear reactor core (alternatives)
Wakabayashi Improvement of core performance by introduction of moderators in a blanket region of fast reactors
EP1658620B1 (en) A method for operating a nuclear reactor
Hoang et al. Feasibility of Sodium-Cooled Breed-and-Burn Reactor with Rotational Fuel Shuffling
US5610959A (en) Hafnium doped replacement rod for nuclear fuel reconstitution
Shahid et al. Control rod modeling and worth calculation for a typical 1100 MWe nuclear power plant using WIMS/D4 and CITATION
Ammirabile et al. Dynamic ballooning analysis of a generic PWR fuel assembly using the multi-rod coupled MATARE code
Afanasieva et al. The characteristics of the RBMK core
Worrall Core and fuel technologies in integral pressurized water reactors (iPWRs)
JP4354621B2 (en) Fuel assemblies for boiling water reactors
Yamaoka et al. Study on fast spectrum BWR core for actinide recycle
Boczar et al. Improved locations of reactivity devices in future CANDU reactors fuelled with natural uranium or enriched fuels
Shahid et al. Research Article Control Rod Modeling and Worth Calculation for a Typical 1100 MWe Nuclear Power Plant Using WIMS/D4 and CITATION
Do Leea et al. Design of Water-Cooled Small Modular Reactor Core with UO2 Caramel Fuel
Shen et al. Core design and neutronic analysis of a long-life LBE-cooled fast reactor NCLFR-Oil
Graves Jr et al. The Nuclear Design of the Yankee Core
Gauld Decay Heat Code Validation Activities at ORNL: Supporting Expansion of NRC Regulatory Guide 3.54
Cerbone Physics design of gas-cooled fast breeder reactors
Shaw et al. Criticality Safety Implications of Extended-Enrichment and Accident-Tolerant Fuel for Fresh Fuel Storage
Adomavicius et al. The studies of RBMK-1500 reactor core behavior during abnormal operation transients
Estavoyer et al. Evolution of French fast neutron reactor core design and performance
Hargitai Refueling strategy at the Budapest research Reactor

Legal Events

Date Code Title Description
HK4A Changes in a published invention
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20151005