RU2263981C1 - Nuclear reactor fuel element - Google Patents
Nuclear reactor fuel element Download PDFInfo
- Publication number
- RU2263981C1 RU2263981C1 RU2004109289/06A RU2004109289A RU2263981C1 RU 2263981 C1 RU2263981 C1 RU 2263981C1 RU 2004109289/06 A RU2004109289/06 A RU 2004109289/06A RU 2004109289 A RU2004109289 A RU 2004109289A RU 2263981 C1 RU2263981 C1 RU 2263981C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fuel element
- fissile material
- shell
- plutonium
- tablets
- Prior art date
Links
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
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к ядерной энергетике, в частности к активной зоне ядерного реактора.The invention relates to nuclear energy, in particular to the core of a nuclear reactor.
Известен тепловыделяющий элемент ядерного реактора, содержащий таблетки из расщепляющегося материала, помещенные в металлическую оболочку, концевые детали и компенсационный объем, заполненный инертным газом [Г.Н.Ушаков. Технологические каналы и тепловыделяющие элементы ядерных реакторов, -М.: Энергоиздат, 1981, с.29, рис.1.6].Known fuel element of a nuclear reactor containing tablets of fissile material placed in a metal shell, end parts and a compensation volume filled with an inert gas [G.N. Ushakov. Technological channels and fuel elements of nuclear reactors, -M.: Energoizdat, 1981, p.29, Fig. 1.6].
Наиболее близким предлагаемому устройству является тепловыделяющий элемент ядерного реактора атомной электростанции, который представляет собой оболочку с размещенными в ней топливными таблетками. Оболочка с обоих концов герметично заглушена концевыми элементами [А.С.Монахов. Атомные электрические станции и их технологическое оборудование, Москва, Энергоатомиздат, 1986, с.89].The closest to the proposed device is a fuel element of a nuclear reactor of a nuclear power plant, which is a shell with fuel pellets placed therein. The shell at both ends is hermetically sealed with end elements [A.S. Monakhov. Nuclear power plants and their technological equipment, Moscow, Energoatomizdat, 1986, p. 89].
Недостатками обоих типов устройств являются:The disadvantages of both types of devices are:
- относительно высокая вероятность попадания осколков деления под оболочку тепловыделяющего элемента в результате деформации таблеток ядерного топлива в процессе их облучения;- a relatively high probability of fission fragments falling under the shell of the fuel element as a result of deformation of the nuclear fuel pellets during their irradiation;
- относительно высокий градиент температур между боковой поверхностью таблетки и внутренней поверхностью оболочки тепловыделяющего элемента;- a relatively high temperature gradient between the side surface of the tablet and the inner surface of the shell of the fuel element;
- невозможность обеспечения при изготовлении и в процессе эксплуатации равномерности зазора между боковой поверхностью таблеток и внутренней поверхностью оболочки тепловыделяющего элемента.- the inability to ensure during manufacture and during operation of the uniformity of the gap between the side surface of the tablets and the inner surface of the shell of the fuel element.
Для исключения указанных недостатков в тепловыделяющем элементе ядерного реактора, состоящем из оболочки с концевыми деталями, внутри которой расположены таблетки из расщепляющегося материала, выгорающий поглотитель, имеющий компенсационный объем, предлагается:To eliminate these drawbacks in the fuel element of a nuclear reactor, consisting of a shell with end parts, inside of which are tablets of fissile material, a burnable absorber having a compensation volume, it is proposed:
- зазор между внутренней поверхностью оболочки и боковой поверхностью таблеток из расщепляющегося материала заполнить виброуплотненной крупкой, изготовленной из выгорающего поглотителя, например из оксида гадолиния.- fill the gap between the inner surface of the shell and the lateral surface of the tablets of fissile material with vibro-compacted grains made of a burnable absorber, for example, gadolinium oxide.
В частных случаях выполнения тепловыделяющего элемента предлагается:In special cases, the implementation of the fuel element is proposed:
- использовать фракции крупки не более 30% от ширины зазора между боковой поверхностью таблеток из расщепляющегося материала и внутренней поверхностью оболочки;- use fractions of grains of not more than 30% of the width of the gap between the lateral surface of the tablets of fissile material and the inner surface of the shell;
- виброуплотненную крупку из выгорающего поглотителя пропитать материалом с высокой теплопроводностью;- impregnate vibrated compacted grains from a burnable absorber with a material with high thermal conductivity;
- в качестве расщепляющегося материала таблеток использовать оксид плутония;- use plutonium oxide as the fissile material of the tablets;
- в качестве расщепляющегося материала таблеток использовать карбид плутония;- use plutonium carbide as the fissile material of the tablets;
- в качестве расщепляющегося материала таблеток использовать нитрид плутония;- use plutonium nitride as the fissile material of the tablets;
- в качестве расщепляющегося материала таблеток использовать оксид урана;- use uranium oxide as the fissile material of the tablets;
- в качестве расщепляющегося материала таблеток использовать карбид урана;- use uranium carbide as the fissile material of the tablets;
- в качестве расщепляющегося материала таблеток использовать нитрид урана.- use uranium nitride as the fissile material of the tablets.
Использование изобретения позволяет:Using the invention allows:
- исключить возможность попадания осколков деления под оболочку тепловыделяющего элемента в процессе облучения;- exclude the possibility of fission fragments falling under the shell of the fuel element during irradiation;
- снизить градиент температур на участке боковая поверхность таблетки из расщепляющегося материала - внутренняя поверхность оболочки;- reduce the temperature gradient in the area of the lateral surface of the tablet made of fissile material - the inner surface of the shell;
- обеспечить при изготовлении и в процессе эксплуатации равномерность зазора между боковой поверхностью таблеток из расщепляющегося материала и внутренней поверхностью оболочки.- to ensure during manufacture and during operation, the uniformity of the gap between the lateral surface of the tablets of fissile material and the inner surface of the shell.
Устройство выполнено следующим образом. Тепловыделяющий элемент ядерного реактора состоит из оболочки с концевыми деталями. Внутри оболочки расположены таблетки из расщепляющегося материала и выгорающий поглотитель. В тепловыделяющем элементе имеется компенсационный объем, расположенный в верхней части оболочки.The device is as follows. The fuel element of a nuclear reactor consists of a shell with end parts. Inside the shell are tablets of fissile material and a burnable absorber. In the fuel element there is a compensation volume located in the upper part of the shell.
Зазор между внутренней поверхностью оболочки и боковой поверхностью таблеток из расщепляющегося материала заполнен виброуплотненной крупкой из выгорающего поглотителя, например оксида гадолиния. Размер фракций виброуплотненной крупки составляет не более 30% от ширины зазора между внутренней поверхностью оболочки тепловыделяющего элемента и боковой поверхностью таблеток из расщепляющегося материала.The gap between the inner surface of the shell and the lateral surface of the tablets made of fissile material is filled with vibro-compacted grains from a burnable absorber, for example gadolinium oxide. The size of the fractions of the vibrated compacted grains is not more than 30% of the width of the gap between the inner surface of the shell of the fuel element and the side surface of the tablets made of fissile material.
Виброуплотненная крупка из выгорающего поглотителя пропитана материалом с высокой теплопроводностью, например натрием.Vibro-compacted grains from a burnable absorber are impregnated with a material with high thermal conductivity, for example, sodium.
В качестве расщепляющегося материала таблеток используют оксид плутония, карбид плутония, нитрид плутония, оксид урана, карбид урана, нитрид урана.Plutonium oxide, plutonium carbide, plutonium nitride, uranium oxide, uranium carbide, uranium nitride are used as the fissile material of the tablets.
Пример конкретного выполнения тепловыделяющего элемента.An example of a specific implementation of the fuel element.
Оболочка тепловыделяющего элемента выполнена в виде трубки длиной 450 мм, наружным диаметром 8,4 мм, у которой толщина стенки составляет 0,4 мм. В качестве материала трубки используют сталь ЧС-68. Оболочка заполнена топливными таблетками из оксида урана. Таблетки имеют диаметр 6,4 мм и высоту 10 мм. В кольцевом зазоре между топливными таблетками и оболочкой равномерно размещена виброуплотненная крупка из оксида гадолиния.The shell of the fuel element is made in the form of a tube 450 mm long, with an outer diameter of 8.4 mm, in which the wall thickness is 0.4 mm. The material of the tube is steel ChS-68. The shell is filled with uranium oxide fuel pellets. The tablets have a diameter of 6.4 mm and a height of 10 mm. In the annular gap between the fuel pellets and the casing, a vibrationally compacted gadolinium oxide pellet is evenly placed.
Размер частиц крупки находится в пределах 200-300 мкм. Вес виброуплотненной крупки, размещенной внутри оболочки, составляет 23,86 г. При этом относительная пористость заполнения кольцевого зазора виброуплотненной крупкой составляет 52%. Контроль равномерности заполнения зазора виброуплотненной крупкой осуществляют с помощью рентгенографии. Оболочка с обоих концов герметизирована с помощью концевых элементов.The size of the grains is in the range of 200-300 microns. The weight of the vibro-compacted grains placed inside the shell is 23.86 g. The relative porosity of filling the annular gap with the vibro-compacted grains is 52%. Monitoring the uniformity of filling the gap with vibro-compacted grains is carried out using x-ray. The shell at both ends is sealed with end elements.
Устройство работает следующим образом. Благодаря тому, что виброуплотненная крупка из выгорающего поглотителя расположена в кольцевом зазоре между внутренней поверхностью оболочки и боковой поверхностью таблеток из расщепляющегося материала, это позволяет исключить непосредственный механический контакт между боковой поверхностью таблеток из расщепляющегося материала и внутренней поверхностью оболочки. Натрий, которым пропитана виброуплотненная крупка, обеспечивает снижение градиента температур в кольцевом зазоре между боковой поверхностью таблеток из расщепляющегося материала и внутренней поверхностью оболочки. При деформациях таблеток из расщепляющегося материала в процессе эксплуатации реактора виброуплотненная крупка играет роль буфера, тем самым, снижая механическую нагрузку на оболочку со стороны таблеток из расщепляющегося материала.The device operates as follows. Due to the fact that the vibro-compacted grains from the burnable absorber are located in the annular gap between the inner surface of the shell and the side surface of the tablets made of fissile material, this eliminates direct mechanical contact between the side surface of the tablets made of fissile material and the inner surface of the shell. Sodium, which is impregnated with vibro-compacted grains, provides a decrease in the temperature gradient in the annular gap between the lateral surface of the tablets made of fissile material and the inner surface of the shell. In the case of deformations of tablets from fissile material during operation of the reactor, vibro-compacted grains play the role of a buffer, thereby reducing the mechanical load on the shell from the side of tablets made of fissile material.
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004109289/06A RU2263981C1 (en) | 2004-03-29 | 2004-03-29 | Nuclear reactor fuel element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004109289/06A RU2263981C1 (en) | 2004-03-29 | 2004-03-29 | Nuclear reactor fuel element |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2004109289A RU2004109289A (en) | 2005-09-20 |
| RU2263981C1 true RU2263981C1 (en) | 2005-11-10 |
Family
ID=35848785
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004109289/06A RU2263981C1 (en) | 2004-03-29 | 2004-03-29 | Nuclear reactor fuel element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2263981C1 (en) |
-
2004
- 2004-03-29 RU RU2004109289/06A patent/RU2263981C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| МОНАХОВ А.С. Атомные электрические станции и их технологическое оборудование. М.: Энергоатомиздат, 1986, с. 86. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2004109289A (en) | 2005-09-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9620248B2 (en) | Dispersion ceramic micro-encapsulated (DCM) nuclear fuel and related methods | |
| US4636352A (en) | Nuclear fuel rod with burnable plate and pellet-clad interaction fix | |
| US11456083B2 (en) | Nuclear fuel pellet, a fuel rod, and a fuel assembly | |
| WO2011101208A1 (en) | Nuclear fuel, nuclear fuel element, nuclear fuel assembly and a method manufacturing nuclear fuel | |
| EA037931B1 (en) | Nuclear reactor core | |
| US20200027583A1 (en) | Annular metal nuclear fuel and methods of manufacturing the same | |
| CN114068043A (en) | Particulate dense fuel element | |
| US5225151A (en) | Control rod for nuclear reactors | |
| RU2170956C1 (en) | Nuclear reactor fuel element | |
| US3118819A (en) | Nuclear fuel cartridge | |
| RU2263981C1 (en) | Nuclear reactor fuel element | |
| US3350274A (en) | Matrix-type nuclear fuel element including fission product retentive materials | |
| RU2408941C1 (en) | Fuel element of nuclear reactor | |
| US4696793A (en) | Burnable poison rod for use in a nuclear reactor | |
| RU2101788C1 (en) | Control rod of water-cooled pressurized-vessel reactor | |
| RU56048U1 (en) | REACTOR-CONVERTER ON THERMAL NEUTRONS | |
| GB877418A (en) | Improvements in fuel arrangements for use in nuclear reactors having vertical channels | |
| US3252868A (en) | Fuel element for use in nuclear reactors | |
| RU2126181C1 (en) | Absorbing element of nuclear reactor control rod | |
| US20050135547A1 (en) | Control element for a nuclear reactor | |
| JP2002006074A (en) | Sodium cooling fast reactor | |
| RU2119199C1 (en) | Absorbing core of nuclear reactor control element | |
| RU2468453C1 (en) | Nuclear reactor control and protection method | |
| JPS58142293A (en) | Nuclear fuel rod | |
| RU2424588C1 (en) | Fuel pellet of fuel element |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20160315 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190330 |