RU2269831C1 - Nuclear reactor control element - Google Patents
Nuclear reactor control element Download PDFInfo
- Publication number
- RU2269831C1 RU2269831C1 RU2004114699/06A RU2004114699A RU2269831C1 RU 2269831 C1 RU2269831 C1 RU 2269831C1 RU 2004114699/06 A RU2004114699/06 A RU 2004114699/06A RU 2004114699 A RU2004114699 A RU 2004114699A RU 2269831 C1 RU2269831 C1 RU 2269831C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- absorbing elements
- absorbing
- tip
- nuclear reactor
- fixed
- 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
-
- 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)
- Vibration Dampers (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к ядерной технике и предназначено для использования при управлении работой ядерного реактора, например реактора с водяным охлаждением с топливными кассетами квадратного или шестигранного сечения.The invention relates to nuclear engineering and is intended for use in controlling the operation of a nuclear reactor, for example, a water-cooled reactor with square or hexagonal fuel cartridges.
В центре внимания новых проектов реакторов стоят вопросы эксплутационных характеристик поглощающих материалов, оболочек, а также конструкций органов регулирования, применяемых в реакторах, с учетом факторов, влияющих на работоспособность и ограничивающих срок службы органов регулирования и тем самым их экономическую жизнеспособность. Геометрическую конфигурацию органов регулирования ядерного реактора, их размеры, количество принимают, исходя из конструкции ядерного реактора, а также механической схемы активной зоны. А именно, существуют технические решения конструкций органов регулирования с различной геометрической конфигурацией: круглого или шестигранного сечения; крестообразного сечения; квадратного сечения, которые включают в себя поглощающие материалы в виде изделий следующих типов: порошковые поглотители; таблеточные поглотители; пластинчатые поглотители. Порошковые и таблеточные поглотители применяются в конструкциях органов регулирования, которые содержат корпус из конструкционного материала, а поглотитель размещен во внутренней полости корпуса. Пластинчатые поглотители, в зависимости от механических свойств материала поглотителя, применяются как в оболочечных конструкциях органов регулирования, так в конструкциях, в которых материал поглотителя непосредственно контактирует с теплоносителем ядерного реактора.The focus of new reactor designs is on the operational characteristics of absorbing materials, shells, and the designs of regulatory bodies used in reactors, taking into account factors affecting the performance and limiting the life of regulatory bodies and thereby their economic viability. The geometric configuration of the regulatory bodies of a nuclear reactor, their size, quantity is taken based on the design of the nuclear reactor, as well as the mechanical circuit of the core. Namely, there are technical solutions for the designs of regulatory bodies with various geometric configurations: round or hexagonal section; cross section; square section, which include absorbing materials in the form of products of the following types: powder absorbers; tablet absorbers; plate absorbers. Powder and tablet absorbers are used in the construction of regulatory bodies, which contain a housing made of structural material, and the absorber is located in the inner cavity of the housing. Plate absorbers, depending on the mechanical properties of the material of the absorber, are used both in the shell structures of regulatory bodies and in designs in which the material of the absorber is directly in contact with the coolant of a nuclear reactor.
В сборнике статей "Control assembly materials for water reactors: Experience, performance and perspectives. Proceedings of a Technical Committee meeting held in Vienna, 12-15 October 1998" IAEA-TECDOC-1132, Vienna, February 2000, среди опубликованных описаний органов регулирования ядерного реактора существуют технические решения конструкций для реакторов с водой под давлением и кипящих реакторов. В конструкциях органов регулирования для реакторов с водой под давлением, устанавливаемых на энергоблоках со стандартными топливными решетками 14×14 или 17×17, используются типовые стержни-поглотители большого диаметра. Такие органы регулирования состоят из нескольких поглощающих элементов, верхняя часть которых крепится к центральной ступице или крестовине с помощью разъемного соединения. Все поглощающие элементы содержат оболочку круглого сечения и снабжены концевыми заглушками. Между оболочкой и поглотителем имеется газовый зазор в целях обеспечения радиационного распухания поглотителя. Конструкции органов регулирования кипящих реакторов имеют в сечении крестообразную форму. Четыре плоских поглощающих элемента органа регулирования размещаются между ТВС реактора при эксплуатации. В кипящих реакторах используются органы регулирования четырех типов:In the collection of articles "Control assembly materials for water reactors: Experience, performance and perspectives. Proceedings of a Technical Committee meeting held in Vienna, 12-15 October 1998" IAEA-TECDOC-1132, Vienna, February 2000, among published descriptions of nuclear regulatory authorities Reactors There are technical designs for pressurized water reactors and boiling water reactors. The designs of regulatory bodies for pressurized water reactors installed on power units with standard 14 × 14 or 17 × 17 fuel grids use standard large-diameter absorber rods. Such regulatory bodies consist of several absorbing elements, the upper part of which is attached to the central hub or crosspiece using a detachable connection. All absorbing elements contain a shell of circular cross section and are equipped with end caps. There is a gas gap between the shell and the absorber in order to ensure radiation swelling of the absorber. Designs of regulating bodies of boiling reactors are cross-shaped in cross section. Four flat absorbing elements of the regulatory body are placed between the fuel assemblies of the reactor during operation. In boiling reactors, four types of regulators are used:
- каждое из 4-х поглощающих элементов содержит несколько трубок, заполненных виброуплотненным порошком поглотителя, загерметизированных заглушками и закрепленных с помощью U-образного кожуха из коррозионно-стойкой стали. Кожухи поглощающих элементов крепятся к центральному стержню с помощью сварки;- each of the 4 absorbing elements contains several tubes filled with vibration-absorbed absorber powder, sealed with plugs and secured with a U-shaped casing of stainless steel. The casing of the absorbing elements are attached to the Central rod by welding;
- каждое из 4-х поглощающих элементов представляет собой пластины из коррозионно-стойкой стали с просверленными горизонтальными отверстиями, заполненными виброуплотненным порошком поглотителя и загерметизированными заглушками;- each of the 4 absorbing elements is a plate of corrosion-resistant steel with horizontal drilled holes filled with vibration-absorbed absorber powder and sealed plugs;
- в каждом из 4-х поглощающих элементов с двух сторон закреплены гафниевые пластины. Пластины-поглотители прикреплены к чехлу штифтами из коррозионно-стойкой стали, обеспечивающими также разделение пластин водяным зазором;- in each of the 4 absorbing elements, hafnium plates are fixed on both sides. The absorber plates are attached to the case with pins made of corrosion-resistant steel, which also ensure separation of the plates with a water gap;
- каждое из 4-х поглощающих элементов содержит несколько стержневых поглотителей, собранных с помощью U-образного кожуха из коррозионно-стойкой стали, который закреплен с помощью сварки к центральному стержню. Стержни-поглотители имеют незакрепленный нижний край и подвешены в верхней части поглощающего элемента.- each of the 4 absorbing elements contains several rod absorbers assembled using a U-shaped casing made of corrosion-resistant steel, which is fixed by welding to the central rod. Absorber rods have a loose bottom edge and are suspended in the upper part of the absorbent element.
Существующие конструкции органов регулирования, наряду с четким выполнением энергетическими фирмами жестких требований к их безопасной эксплуатации, контролю и замене, постоянно совершенствуются. Вместе с тем, механические процессы (фреттинг и износ), динамические процессы, в частности устойчивость режима регулирования и поддержания заданного уровня мощности реактора (ударные нагрузки и вибрации элементов конструкции, создаваемых потоком теплоносителя), механизмы радиационного повреждения (высокая степень ползучести и радиационного роста), недостаточная эффективность охлаждения поглотителя при его нагреве вследствие энерговыделения не позволяют достичь безупречного поведения материалов регулирующих сборок и тем самым влияют на обеспечение надежности работы и ресурса реактора. Более того, далеко не идеальное поведение ограничивает срок службы материалов, используемых в системах регулирования реакторов, приводя к экономическим потерям, что является сильной мотивацией для создания более надежных материалов и конструкций, позволяющих приблизиться к идеальному сроку службы и надежной работы органов регулирования, который должен зависеть только от нейтронно-физических характеристик выбранного поглотителя. Для ядерных реакторов с топливными сборками квадратного сечения, в зависимости от механической схемы активной зоны, принципа действия приводного механизма, принципа соединения органа регулирования с транспортным механизмом наиболее эффективными вариантами конструкций органов регулирования являются конструкции, имеющие в сечении крестообразную форму или форму квадратного сечения. При использовании в ядерных реакторах органов регулирования квадратного сечения наиболее целесообразным принципом их соединения с транспортным механизмом и с приводным механизмом или с топливной сборкой является принцип вращения одного относительно другого с приложением крутящего момента, относительно продольной оси и фиксацией положения.The existing designs of regulatory bodies, along with the strict implementation by energy companies of the strict requirements for their safe operation, monitoring and replacement, are constantly being improved. At the same time, mechanical processes (fretting and wear), dynamic processes, in particular stability of the control mode and maintaining a given level of reactor power (shock loads and vibrations of structural elements created by the coolant flow), radiation damage mechanisms (high degree of creep and radiation growth) , insufficient cooling efficiency of the absorber when it is heated due to energy release does not allow to achieve the perfect behavior of materials of regulatory assemblies and thereby ie to ensure the reliability and life of the reactor. Moreover, far from ideal behavior limits the service life of materials used in reactor control systems, leading to economic losses, which is a strong motivation for creating more reliable materials and structures that allow approaching the ideal service life and reliable operation of regulatory bodies, which should depend only from the neutron-physical characteristics of the selected absorber. For nuclear reactors with fuel assemblies of a square section, depending on the mechanical scheme of the core, the principle of operation of the drive mechanism, the principle of connecting the regulatory body to the transport mechanism, the most effective design options for regulatory bodies are structures that have a cross-sectional shape or a square shape in cross section. When using square-section regulating organs in nuclear reactors, the most expedient principle of their connection with the transport mechanism and with the drive mechanism or with the fuel assembly is the principle of rotation of one relative to the other with the application of torque, relative to the longitudinal axis and fixing the position.
Для повышения надежности работы и увеличения ресурса эксплуатации органа регулирования конструкция органа регулирования ядерного реактора должна удовлетворять взаимно противоречивым требованиям:To increase the reliability of operation and increase the operating life of the regulatory body, the design of the regulatory body of a nuclear reactor must satisfy mutually conflicting requirements:
- для того чтобы повысить эффективность охлаждения поглощающих элементов, конструкция органа регулирования должна иметь вырезы в корпусе для обеспечения контакта поверхностей поглощающих элементов и теплоносителя. Для того чтобы воспринимать крутящий момент, корпус органа регулирования не должен иметь вырезов;- in order to increase the cooling efficiency of the absorbing elements, the design of the regulatory body should have cutouts in the housing to ensure contact between the surfaces of the absorbing elements and the coolant. In order to perceive the torque, the body of the regulatory body should not have cutouts;
- для того чтобы обеспечить устойчивый режим работы органа регулирования реактора без вибраций, пластических деформаций и износа, поглощающий элемент должен быть жестко закреплен относительно корпуса. Для того чтобы обеспечить линейное удлинение поглощающего элемента вследствие температурного расширения и радиационного роста поглотителя в процессе эксплуатации, поглощающий элемент не должен быть жестко закреплен относительно корпуса;- in order to ensure a stable mode of operation of the regulatory body of the reactor without vibration, plastic deformation and wear, the absorbing element must be rigidly fixed relative to the housing. In order to ensure linear elongation of the absorbing element due to thermal expansion and radiation growth of the absorber during operation, the absorbing element should not be rigidly fixed relative to the housing;
- для обеспечения равномерного распределения температуры в поглотителе должна быть увеличена скорость теплоносителя. Скорость теплоносителя определяется конструкцией реактора, и воздействовать на увеличение скорости теплоносителя в данном случае невозможно.- to ensure uniform temperature distribution in the absorber, the speed of the coolant must be increased. The speed of the coolant is determined by the design of the reactor, and it is impossible to influence the increase in the speed of the coolant in this case.
Наиболее близким аналогом, совпадающим с заявляемым изобретением по наибольшему количеству существенных признаков, является орган регулирования ядерного реактора, патент РФ №2187850, кл. 7 G 21 C 7/10, опубликованный 20.08.2002 Бюл. №23.The closest analogue, coinciding with the claimed invention for the largest number of essential features, is the regulatory authority of a nuclear reactor, RF patent No. 2187850, class. 7 G 21 C 7/10, published 08/20/2002 Bull. Number 23.
Это устройство выполнено в виде двух частей - поглощающей и несущей, поглощающая часть выполнена в виде открытого сверху каркаса квадратного или шестигранного сечения, состоящего из внутренней и внешней оболочек с окнами, соединенных между собой и снабженных полочками внизу, в который между оболочками размещают поглощающие элементы, а несущая часть выполнена в виде нижней и верхней траверс, размещенных на центральной несущей штанге таким образом, что одна из них жестко закреплена на штанге, а другая закрепляется на ней с помощью разъемного соединения, а поглощающая часть фиксируется между ними и относительно центральной несущей штанги.This device is made in the form of two parts - absorbing and bearing, the absorbing part is made in the form of a square or hexagonal cross-section open from above, consisting of inner and outer shells with windows, interconnected and provided with shelves below, in which absorbing elements are placed between the shells, and the bearing part is made in the form of lower and upper traverses placed on the central bearing rod in such a way that one of them is rigidly fixed to the rod, and the other is fixed on it with the help of detachable th connection, and the absorbing part is fixed between them and relative to the central bearing rod.
Устройство позволяет обеспечивать регулирование и поддержание заданного уровня мощности работы реактора с водяным охлаждением и топливными кассетами квадратного или шестигранного сечения.The device allows for the regulation and maintenance of a given level of power of the reactor with water cooling and fuel cassettes of square or hexagonal cross-section.
В описанном устройстве каркас с помещенными в него поглощающими элементами, как единая конструкция, размещается на несущей конструкции, содержащей поддерживающую каркас нижнюю траверсу, ограничивающую перемещение каркаса и содержащихся в нем поглощающих элементов, верхнюю траверсу и центральную несущую штангу. Траверсы снабжены окнами для протока теплоносителя через внутреннюю полость органа регулирования, образованную внутренней оболочкой каркаса с поглощающими элементами. Одна из траверс жестко фиксируется на центральной штанге, а другая имеет возможность надеваться и сниматься с нее и фиксируется с помощью штифта или другим известным способом, обеспечивающим сборку-разборку устройства. В этой конструкции поглощающие элементы не связаны жестко с элементами конструкции органа регулирования и между собой. Конструкция может быть изготовлена разборной и позволяет снимать каркас с поглощающими элементами, производить его ремонт или замену, заменять или переставлять поглощающие элементы.In the described device, the frame with absorbing elements placed in it, as a single structure, is placed on the supporting structure containing the lower beam supporting the frame, restricting the movement of the frame and the absorbing elements contained therein, the upper beam and the central supporting rod. The traverses are provided with windows for the flow of coolant through the internal cavity of the regulatory body formed by the inner shell of the frame with absorbing elements. One of the traverses is rigidly fixed on the central rod, and the other has the ability to put on and take off from it and is fixed with a pin or other known method that provides for the assembly-disassembly of the device. In this design, the absorbing elements are not rigidly connected with the structural elements of the regulatory body and with each other. The design can be made collapsible and allows you to remove the frame with absorbing elements, repair or replace it, replace or rearrange the absorbing elements.
Недостатками прототипа являются:The disadvantages of the prototype are:
1. Область использования ограничена малой жесткостью конструкции каркаса поглощающей части, непозволяющей использовать ее в реакторах, в которых применяется способ соединения с транспортным механизмом и с приводным механизмом или с топливной сборкой путем вращения с приложением крутящего момента, относительно продольной оси и фиксацией положения.1. The scope of use is limited by the low rigidity of the frame structure of the absorbing part, which does not allow it to be used in reactors that use the method of connection with the transport mechanism and with the drive mechanism or with the fuel assembly by rotation with application of a torque relative to the longitudinal axis and fixing the position.
2. Низкая надежность работы при эксплуатации вследствие:2. Low reliability during operation due to:
- наличия остаточных напряжений в каркасе поглощающей части, которые впоследствии, в результате релаксации напряжений, приведут к деформации конструкции и, следовательно, к изменениям допустимых геометрических параметров формы и расположения поверхностей органа регулирования;- the presence of residual stresses in the frame of the absorbing part, which subsequently, as a result of stress relaxation, will lead to deformation of the structure and, consequently, to changes in the allowable geometric parameters of the shape and location of the surfaces of the regulatory body;
- конструкция каркаса не обладает способностью легко поддаваться механической обработке до точно заданных геометрических параметров формы и расположения поверхностей органа регулирования.- the frame structure does not have the ability to easily be machined to precisely specified geometric parameters of the shape and location of the surfaces of the regulatory body.
- возможных пластических деформаций поглощающих элементов от неравномерного распределения температуры в них.- possible plastic deformations of the absorbing elements from the uneven distribution of temperature in them.
3. Ресурс ограничен вследствие:3. The resource is limited due to:
- пластических деформаций поглощающих элементов, износа сопрягаемых с каркасом поверхностей поглощающих элементов, попаданием частиц поглотителя в теплоноситель реактора от ударных нагрузок и вибрации поглощающих элементов под воздействием потока теплоносителя и перемещения органа регулирования в канале реактора;- plastic deformation of the absorbing elements, wear of the surfaces of the absorbing elements mating with the frame, hit of the absorber particles in the reactor coolant from shock loads and vibration of the absorbing elements under the influence of the coolant flow and movement of the regulator in the reactor channel;
- возможного кипения теплоносителя реактора, контактирующего с поглощающим элементом в зазорах между участками каркаса поглощающей части и поглощающим элементом;- possible boiling of the reactor coolant in contact with the absorbing element in the gaps between the sections of the frame of the absorbing part and the absorbing element;
- низкой эффективности охлаждения поглощающих элементов и возможности кипения теплоносителя реактора, контактирующего с поглощающим элементом в области края, где происходит максимальное энерговыделение, который расположен в активной зоне в процессе эксплуатации органа регулирования при управлении мощностью работы реактора.- low cooling efficiency of the absorbing elements and the possibility of boiling the coolant of the reactor in contact with the absorbing element in the region of the region where the maximum energy release occurs, which is located in the active zone during operation of the regulatory body when controlling the reactor operation power.
4. Неустойчивый режим регулирования и поддержания заданного уровня мощности реактора при возможном перемещении поглощающего элемента относительно каркаса поглощающей части в осевом направлении в зазоре, между каркасом поглощающей части и поглощающим элементом, предназначенным для обеспечения удлинения поглощающего элемента, вследствие радиационного роста, а следовательно, изменение степени реактивности при работе реактора, что вызывает включение привода перемещения стержня до восстановления заданной степени реактивности.4. An unstable mode of regulation and maintenance of a given level of reactor power when the absorbing element can be moved relative to the frame of the absorbing part in the axial direction in the gap, between the frame of the absorbing part and the absorbing element, designed to provide elongation of the absorbing element due to radiation growth, and consequently, a change in the degree reactivity during operation of the reactor, which causes the inclusion of a drive to move the rod to restore a given degree of reactivity.
Указанные недостатки обусловлены:These shortcomings are due to:
- конструкцией каркаса поглощающей части, состоящей из внутренней и внешней оболочек с окнами, которые не обладают достаточной жесткостью под воздействием нагрузки от крутящего момента, относительно продольной оси, а также выполнение которых возможно из листового материала путем либо гибки, либо штамповки, либо сварки с последующим закреплением между собой, то есть затрудняющей изготовление органа регулирования с точно заданными геометрическими параметрами формы и расположения поверхностей органа регулирования;- the design of the frame of the absorbing part, consisting of inner and outer shells with windows that do not have sufficient rigidity under the influence of the load from the torque, relative to the longitudinal axis, as well as the implementation of which is possible from sheet material by either bending, or stamping, or welding, followed by fixing between themselves, that is, making it difficult to manufacture a regulatory body with precisely defined geometric parameters of the shape and location of the surfaces of the regulatory body;
- отсутствием фиксации поглощающих элементов, размещенных между внутренней и внешней оболочками каркаса поглощающей части;- the lack of fixation of the absorbing elements located between the inner and outer shells of the frame of the absorbing part;
- наличием зазоров между участками оболочек каркаса поглощающей части и поглощающим элементом;- the presence of gaps between the sections of the shells of the frame of the absorbing part and the absorbing element;
- конструкцией каркаса поглощающей части, выполненной в виде открытого сверху каркаса квадратного или шестигранного сечения, в котором вдоль всей поверхности поглощающего элемента движется ламинарный поток теплоносителя реактора, имеющий пограничный слой, обладающий низкой скоростью движения, а значит, низкой эффективностью охлаждения.- the structure of the frame of the absorbing part, made in the form of a square or hexagonal cross-section open on top of the frame, in which along the entire surface of the absorbing element a laminar flow of the reactor coolant moves, having a boundary layer having a low speed of movement, and hence low cooling efficiency.
Заявляемое техническое решение позволяет повысить устойчивость режима регулирования и поддержания заданного уровня мощности реактора, а также повысить надежность работы и увеличить ресурс эксплуатации органа регулирования при расширении области использования.The claimed technical solution allows to increase the stability of the control mode and maintain a given level of reactor power, as well as increase the reliability and increase the operating life of the regulatory body while expanding the scope of use.
Поставленная цель достигается тем, что орган регулирования ядерного реактора включает центральную штангу, поглощающие элементы, верхний и нижний наконечники. Причем центральная штанга представляет собой стержень со сквозным осевым отверстием, концы которого неподвижно соединены с наконечниками. Поглощающие элементы выполнены в виде пластин из поглощающего материала, нижние края которых неподвижно закреплены на опорных поверхностях нижнего наконечника, при этом пластины расположены с зазором к внешней боковой поверхности центральной штанги. На боковых сторонах верхнего наконечника выполнены пазы, грани которых расположены параллельно продольной оси и являются направляющими поверхностями для перемещения планок, неподвижно закрепленных к верхней части поглощающих элементов. Также в наконечниках выполнены сквозные осевые и поперечные отверстия, образующие зазоры с поглощающими элементами. Кроме того, по крайней мере, в одном поперечном сечении органа регулирования ядерного реактора установлены опорные кронштейны, которые закреплены к поглощающим элементам неподвижно, а к опорным кронштейнам смежных поглощающих элементов - с возможностью перемещения только в направлении, параллельном продольной оси. В верхней торцевой части верхнего наконечника с внешней стороны имеется кольцевой буртик с расположенными на нем дистанционирующими выступами, к которому с зазором установлены торцы поглощающих элементов. В нижней торцевой части нижнего наконечника с внешней стороны имеется кольцевой буртик с расположенными на нем дистанционирующими выступами, к которому в упор установлены торцы поглощающих элементов. Упругие стыковочные фиксаторы закреплены к нижнему наконечнику, направляющие стыковочные штыри закреплены к нижнему торцу нижнего наконечника, а в кольцевом буртике верхнего наконечника имеются стыковочные отверстия и пазы. Термины "верхний" и "нижний" наконечники выбраны условно, определяются положением органа регулирования в ядерном реакторе.This goal is achieved in that the regulatory body of a nuclear reactor includes a central rod, absorbing elements, upper and lower tips. Moreover, the central rod is a rod with a through axial hole, the ends of which are motionlessly connected to the tips. The absorbing elements are made in the form of plates of absorbing material, the lower edges of which are fixedly mounted on the supporting surfaces of the lower tip, while the plates are located with a gap to the outer side surface of the central rod. Grooves are made on the sides of the upper tip, the edges of which are parallel to the longitudinal axis and are guide surfaces for moving the slats fixed to the upper part of the absorbing elements. Also, through tips made through axial and transverse holes, forming gaps with absorbing elements. In addition, in at least one cross-section of the regulatory body of the nuclear reactor, support brackets are mounted that are fixed to the absorbing elements fixedly, and to the support brackets of adjacent absorbing elements with the ability to move only in a direction parallel to the longitudinal axis. In the upper end part of the upper tip from the outside there is an annular bead with spacing protrusions located on it, to which the ends of the absorbing elements are installed with a gap. In the lower end part of the lower tip from the outside there is an annular bead with spacing protrusions located on it, to which the ends of the absorbing elements are mounted in an emphasis. Elastic docking latches are fixed to the lower tip, guide docking pins are fixed to the lower end of the lower tip, and there are docking holes and grooves in the annular collar of the upper tip. The terms "upper" and "lower" tips are conditionally selected, determined by the position of the regulatory authority in a nuclear reactor.
Наличие центральной штанги, представляющей собой стержень со сквозным осевым отверстием, концы которого неподвижно соединены с наконечниками, позволяет разделить поток теплоносителя, проходящий через орган регулирования ядерного реактора, на два потока, обладающие разными параметрами скорости и температуры: со стороны внутренней поверхности центральной штанги и со стороны внешней ее поверхности, и направить их в нижний наконечник для соединения этих потоков с выравниванием скорости и понижением температуры теплоносителя, контактирующего с поглощающими элементами, при этом повышается эффективность охлаждения поглощающих элементов в области края, где происходит максимальное энерговыделение, который расположен в активной зоне в процессе эксплуатации органа регулирования при управлении мощностью работы реактора. Также позволяет использовать орган регулирования в реакторах, в которых применяется способ соединения с перегрузочным оборудованием и с приводным механизмом или с топливной сборкой путем вращения с приложением крутящего момента, относительно продольной оси; легко поддается механической обработке до точно заданных геометрических параметров формы и расположения поверхностей органа регулирования; позволяет избежать остаточных напряжений в конструкции.The presence of a central rod, which is a rod with a through axial hole, the ends of which are fixedly connected to the tips, allows you to divide the flow of coolant passing through the regulatory body of the nuclear reactor into two streams with different speed and temperature parameters: from the side of the inner surface of the central rod and sides of its outer surface, and direct them to the lower tip to connect these flows with speed equalization and lowering the temperature of the coolant, contact guide with absorbing elements, the cooling efficiency is increased absorbing elements in the edge where the maximum energy release, which is located in the core during operation of the regulator when the power control of the reactor. It also allows you to use the regulatory body in reactors that use the method of connection with loading equipment and with a drive mechanism or with a fuel assembly by rotation with the application of torque relative to the longitudinal axis; easily machined to precisely specified geometric parameters of the shape and location of the surfaces of the regulatory body; avoids residual stresses in the structure.
Наличие поглощающих элементов, выполненных в виде пластин из поглощающего материала, нижние края которых неподвижно закреплены на опорных поверхностях нижнего наконечника, а верхние края посредством планки подвижно закреплены к верхнему наконечнику, и расположенных с зазором к внешней боковой поверхности центральной штанги, позволяет увеличить эффективность теплоотдачи теплоносителю от поверхности поглощающих элементов, а также эксплуатировать орган регулирования без ударных нагрузок и вибрации поглощающих элементов под воздействием потока теплоносителя и перемещения органа регулирования в канале реактора; выровнить распределение температуры в поглощающих элементах; повысить устойчивость режима регулирования и поддержания заданного уровня мощности реактора.The presence of absorbent elements made in the form of plates of absorbent material, the lower edges of which are fixedly mounted on the supporting surfaces of the lower tip, and the upper edges are movably fixed to the upper tip by means of a bar, and located with a gap to the outer lateral surface of the central rod, which makes it possible to increase the heat transfer efficiency of the heat carrier from the surface of the absorbing elements, and also to operate the control body without shock loads and vibration of the absorbing elements under the influence a flow of the coolant and the movement of the regulatory body in the reactor channel; align the temperature distribution in the absorbing elements; to increase the stability of the regulation mode and maintaining a given level of reactor power.
Наличие верхнего наконечника, имеющего на боковых сторонах пазы, грани которых являются направляющими поверхностями, расположенные параллельно продольной оси, а также сквозные осевые и поперечные отверстия, образующие зазоры с поглощающими элементами, и содержащего в верхней торцевой части с внешней стороны кольцевой буртик с расположенными на нем дистанционирующими выступами, к которому с зазором установлены торцы поглощающих элементов, позволяет распределить поток теплоносителя, входящий в осевое отверстие органа регулирования ядерного реактора, на два потока, обладающие разными параметрами скорости и температуры и направить их со стороны внутренней поверхности центральной штанги и со стороны внешней ее поверхности для повышения эффективности охлаждения поглощающих элементов в области края, где происходит максимальное энерговыделение, который расположен в активной зоне в процессе эксплуатации органа регулирования при управлении мощностью работы реактора. Также позволяет закрепить верхние части поглощающих элементов с возможностью продольного перемещения для обеспечения удлинения неподвижно закрепленных поглощающих элементов вследствие радиационного роста. Кроме этого, такая конструкция легко поддается механической обработке до точно заданных геометрических параметров формы и расположения поверхностей органа регулирования, а также позволяет избежать остаточных напряжений в конструкции.The presence of an upper tip having grooves on the sides, the edges of which are guide surfaces located parallel to the longitudinal axis, as well as through axial and transverse holes forming gaps with absorbing elements, and containing in the upper end part of the outer side an annular collar with located on it spacers, to which the ends of the absorbing elements are installed with a gap, allows you to distribute the flow of coolant entering the axial hole of the regulator nuclear reactor, into two streams having different parameters of speed and temperature and direct them from the side of the inner surface of the central rod and from the side of its outer surface in order to increase the cooling efficiency of the absorbing elements in the region of the edge where the maximum energy release occurs, which is located in the core in the process operation of the regulatory body in controlling the reactor power. It also allows you to fix the upper parts of the absorbing elements with the possibility of longitudinal movement to ensure elongation of the stationary fixed absorbing elements due to radiation growth. In addition, this design can be easily machined to precisely specified geometric parameters of the shape and location of the surfaces of the regulatory body, and also avoids residual stresses in the structure.
Наличие нижнего наконечника с опорными поверхностями для неподвижного крепления поглощающих элементов и сквозными осевыми и поперечными отверстиями, образующими зазоры с поглощающими элементами, и содержащего в нижней торцевой части с внешней стороны кольцевой буртик с расположенными на нем дистанционирующими выступами, к которому в упор установлены торцы поглощающих элементов, позволяет соединить два потока теплоносителя, обладающие разными параметрами скорости и температуры, направленных со стороны внутренней поверхности центральной штанги и со стороны внешней ее поверхности, и тем самым выровнять скорости и понизить температуру теплоносителя, контактирующего с поглощающими элементами, при этом повысить эффективность охлаждения поглощающих элементов в области края, где происходит максимальное энерговыделение, который расположен в активной зоне в процессе эксплуатации органа регулирования при управлении мощностью работы реактора. Также позволяет неподвижно закрепить нижние части поглощающих элементов. Кроме этого, такая конструкция легко поддается механической обработке до точно заданных геометрических параметров формы и расположения поверхностей органа регулирования, а также позволяет избежать остаточных напряжений в конструкции.The presence of a lower tip with supporting surfaces for fixed mounting of the absorbing elements and through axial and transverse holes forming gaps with the absorbing elements, and containing in the lower end part of the outer side an annular bead with spacing protrusions located on it, to which the ends of the absorbing elements are mounted in the stop , allows you to connect two coolant flows with different parameters of speed and temperature, directed from the side of the inner surface of the center flax rod and from the side of its outer surface, and thereby equalize the speed and lower the temperature of the coolant in contact with the absorbing elements, while increasing the cooling efficiency of the absorbing elements in the region of the edge where the maximum energy release occurs, which is located in the active zone during operation of the regulatory body when controlling the power of the reactor. It also allows you to still fix the lower parts of the absorbing elements. In addition, this design can be easily machined to precisely specified geometric parameters of the shape and location of the surfaces of the regulatory body, and also avoids residual stresses in the structure.
Наличие направляющих планок, которые закреплены к верхней части поглощающих элементов неподвижно, а к верхнему наконечнику - с возможностью перемещения только в направлении, параллельном продольной оси поглощающих элементов, позволяет обеспечивать перемещение верхней части поглощающих элементов в связи с удлинением поглощающего элемента от радиационного воздействия.The presence of guide strips, which are fixed to the upper part of the absorbing elements motionlessly, and to the upper tip with the ability to move only in the direction parallel to the longitudinal axis of the absorbing elements, allows for the movement of the upper part of the absorbing elements in connection with the lengthening of the absorbing element from radiation exposure.
Наличие опорных кронштейнов, каждый из которых закреплен к поглощающему элементу неподвижно, а к опорным кронштейнам смежных поглощающих элементов - с возможностью перемещения только в направлении, параллельном продольной оси поглощающих элементов, позволяет повысить величину собственных резонансных частот поглощающих элементов и тем самым исключить возможность возникновения вибрации поглощающих элементов под воздействием потока теплоносителя и перемещения органа регулирования в канале реактора.The presence of support brackets, each of which is fixed to the absorbing element motionlessly, and to the support brackets of adjacent absorbing elements - with the ability to move only in the direction parallel to the longitudinal axis of the absorbing elements, allows you to increase the value of the natural resonant frequencies of the absorbing elements and thereby eliminate the possibility of vibration absorbing elements under the influence of the coolant flow and the movement of the regulatory body in the reactor channel.
Наличие упругих стыковочных фиксаторов, которые закреплены к нижнему наконечнику, позволяет использовать орган регулирования в реакторах, в которых применяется способ соединения с приводным механизмом или с топливной сборкой путем вращения с приложением крутящего момента относительно продольной оси и фиксации положения.The presence of elastic docking latches, which are fixed to the lower tip, allows you to use the regulatory body in reactors that use the method of connection to the drive mechanism or to the fuel assembly by rotation with the application of torque relative to the longitudinal axis and fixing the position.
Наличие направляющих стыковочных штырей, которые закреплены к торцу нижнего наконечника, позволяет использовать орган регулирования в реакторах, в которых применяется способ соединения с приводным механизмом или с топливной сборкой путем вращения с приложением крутящего момента относительно продольной оси.The presence of guiding docking pins, which are fixed to the end face of the lower tip, allows the use of a regulator in reactors that use the method of connection to the drive mechanism or to the fuel assembly by rotation with the application of torque relative to the longitudinal axis.
Наличие стыковочных отверстий и пазов, которые расположены в кольцевом буртике верхнего наконечника, позволяет использовать орган регулирования в реакторах, в которых применяется способ соединения с перегрузочным оборудованием путем вращения с приложением крутящего момента относительно продольной оси.The presence of docking holes and grooves, which are located in the annular flange of the upper tip, allows you to use the regulatory authority in reactors that use the method of connection with loading equipment by rotation with the application of torque relative to the longitudinal axis.
Предложенная конструкция позволяет повысить устойчивость режима регулирования и поддержания заданного уровня мощности реактора, а также повысить надежность работы и увеличить ресурс эксплуатации органа регулирования, расширить область использования.The proposed design allows to increase the stability of the control mode and maintain a given level of reactor power, as well as increase the reliability and increase the operating life of the regulatory body, expand the scope of use.
Новыми существенными признаками являются форма исполнения узлов и деталей устройства и их взаимное расположение:New significant features are the form of execution of the nodes and parts of the device and their relative position:
- центральная штанга представляет собой стержень со сквозным осевым отверстием, концы которого неподвижно соединены с наконечниками;- the central rod is a rod with a through axial hole, the ends of which are motionlessly connected to the tips;
- поглощающие элементы выполнены в виде пластин из поглощающего материала, нижние края которых неподвижно закреплены на опорных поверхностях нижнего наконечника и расположены с зазором к внешней боковой поверхности центральной штанги;- the absorbing elements are made in the form of plates of absorbing material, the lower edges of which are fixedly mounted on the supporting surfaces of the lower tip and are located with a gap to the outer side surface of the central rod;
- верхний наконечник содержит сквозные осевые и поперечные отверстия, образующие зазоры с поглощающими элементами, а на боковых сторонах выполнены пазы, грани которых являются направляющими поверхностями, расположенными параллельно продольной оси, а также в верхней торцевой части с внешней стороны имеется кольцевой буртик с расположенными на нем дистанционирующими выступами, к которому с зазором установлены торцы поглощающих элементов;- the upper tip contains through axial and transverse openings forming gaps with absorbing elements, and grooves are made on the sides, the edges of which are guide surfaces parallel to the longitudinal axis, and there is also an annular bead with an outer flange on the upper end part located on it spacers, to which the ends of the absorbing elements are installed with a gap;
- нижний наконечник содержит опорные поверхности для неподвижного крепления поглощающих элементов и сквозные осевые и поперечные отверстия, образующие зазоры с поглощающими элементами, а также в нижней торцевой части с внешней стороны имеется кольцевой буртик с расположенными на нем дистанционирующими выступами, к которому в упор установлены торцы поглощающих элементов;- the lower tip contains supporting surfaces for fixed mounting of the absorbing elements and through axial and transverse holes forming gaps with the absorbing elements, and also in the lower end part from the outside there is an annular bead with spacing protrusions located on it, to which the ends of the absorbing are mounted elements;
- направляющие планки, которые закреплены к верхней части поглощающих элементов неподвижно, а к верхнему наконечнику - с возможностью перемещения вдоль направляющих поверхностей;- guide strips, which are fixed to the upper part of the absorbing elements motionlessly, and to the upper tip - with the ability to move along the guide surfaces;
- опорные кронштейны, каждый из которых закреплен к поглощающему элементу неподвижно, а к опорным кронштейнам смежных поглощающих элементов - с возможностью перемещения только в направлении параллельном продольной оси;- supporting brackets, each of which is fixed to the absorbing element motionlessly, and to supporting brackets of adjacent absorbing elements - with the ability to move only in the direction parallel to the longitudinal axis;
- упругие стыковочные фиксаторы, которые закреплены к нижнему наконечнику;- elastic docking latches, which are fixed to the lower tip;
- направляющие стыковочные штыри, которые закреплены к нижнему торцу нижнего наконечника;- guide docking pins that are attached to the lower end of the lower tip;
- стыковочные отверстия и пазы, которые расположены в кольцевом буртике верхнего наконечника.- docking holes and grooves that are located in the annular flange of the upper tip.
Это позволяет сделать вывод, что заявляемое решение обладает новизной.This allows us to conclude that the claimed solution has novelty.
Новые существенные признаки заявляемого решения в научной и технической литературе не обнаружены, предложенное решение не следует явным образом из уровня техники, совокупность признаков обеспечивает новые свойства, что позволяет сделать вывод, что заявляемое решение соответствует критерию изобретательский уровень.No significant new features of the proposed solution in the scientific and technical literature were found, the proposed solution does not follow explicitly from the prior art, the combination of features provides new properties, which allows us to conclude that the proposed solution meets the criterion of inventive step.
На чертеже изображена конструкция органа регулирования ядерного реактора. Фронтально-расположенные поглощающие элементы и опорные кронштейны условно не показаны.The drawing shows the design of the regulatory body of a nuclear reactor. Frontally located absorbing elements and support brackets are not conventionally shown.
Орган регулирования ядерного реактора содержит центральную штангу 1, поглощающие элементы 2, верхний наконечник 3, нижний наконечник 4. Причем центральная штанга 1 представляет собой стержень со сквозным осевым отверстием, концы которого неподвижно соединены с верхним наконечником 3 и с нижним наконечником 4. Поглощающие элементы 2 выполнены в виде пластин из поглощающего материала, нижние края которых неподвижно закреплены на опорных поверхностях нижнего наконечника 4 и расположены с зазором к внешней боковой поверхности центральной штанги 1. Верхние края поглощающих элементов 2 неподвижно закреплены к направляющим планкам 5, которые крепятся в пазах верхнего наконечника 3 с возможностью перемещения только в направлении, параллельном продольной оси. Также к поглощающим элементам 2 неподвижно закреплены опорные кронштейны 6, каждый из которых крепится к опорным кронштейнам 6 смежных поглощающих элементов 2 с возможностью перемещения только в направлении, параллельном продольной оси. Верхний наконечник 3 содержит сквозные осевые и поперечные отверстия, образующие зазоры с поглощающими элементами 2, а на боковых сторонах выполнены пазы, грани которых являются направляющими поверхностями, расположенные параллельно продольной оси. Кроме того, в верхней торцевой части с внешней стороны имеется кольцевой буртик 7 с расположенными на нем дистанционирующими выступами, к которому с зазором установлены торцы поглощающих элементов 2. Нижний наконечник 4 содержит опорные поверхности для неподвижного крепления поглощающих элементов 2 и сквозные осевые и поперечные отверстия, образующие зазоры с поглощающими элементами 2. Также в нижней торцевой части с внешней стороны имеется кольцевой буртик 8 с расположенными на нем дистанционирующими выступами, к которому в упор установлены торцы поглощающих элементов 2. Кроме того, орган регулирования ядерного реактора может содержать упругие стыковочные фиксаторы 9, которые неподвижно закреплены к нижнему наконечнику 4, а к его нижнему торцу могут быть закреплены направляющие стыковочные штыри 10. Кроме этого, в кольцевом буртике 7 верхнего наконечника 3 могут быть выполнены стыковочные отверстия и пазы для крепления и монтажа в реакторе органа регулирования.The regulatory body of the nuclear reactor contains a central rod 1, absorbing elements 2, an upper tip 3, a lower tip 4. Moreover, the central rod 1 is a rod with a through axial hole, the ends of which are motionlessly connected to the upper tip 3 and to the lower tip 4. Absorbing elements 2 made in the form of plates of absorbent material, the lower edges of which are fixedly mounted on the supporting surfaces of the lower tip 4 and are located with a gap to the outer side surface of the central headquarters rod 1. The upper edges of the absorbent element 2 are fixedly attached to the guide strips 5, which are mounted in the slots of the upper nozzle 3 is movable only in a direction parallel to the longitudinal axis. Also, the supporting brackets 6 are fixedly fixed to the absorbing elements 2, each of which is attached to the supporting brackets 6 of the adjacent absorbing elements 2 with the possibility of moving only in a direction parallel to the longitudinal axis. The upper tip 3 contains through axial and transverse holes forming gaps with absorbing elements 2, and grooves are made on the sides, the edges of which are guide surfaces located parallel to the longitudinal axis. In addition, in the upper end part from the outside there is an annular bead 7 with spacing protrusions located on it, to which the ends of the absorbing elements 2 are mounted with a gap. The lower tip 4 contains supporting surfaces for fixedly fastening the absorbing elements 2 and through axial and transverse holes, forming gaps with absorbing elements 2. Also in the lower end part from the outside there is an annular bead 8 with spacing protrusions located on it, to which the stop is set the ends of the absorbing elements 2. In addition, the regulatory authority of the nuclear reactor may contain elastic docking latches 9, which are fixedly fixed to the lower tip 4, and guide docking pins 10 can be fixed to its lower end. In addition, in the annular collar 7 of the upper tip 3, docking holes and slots may be provided for fastening and mounting the regulatory body in the reactor.
Орган регулирования ядерного реактора работает следующим образом. Загрузка в направляющий канал реактора органа регулирования и соединение с приводным механизмом или с топливной сборкой производится транспортным механизмом путем вращения с приложением крутящего момента, относительно продольной оси и фиксацией положения. Причем соединение и фиксация положения с приводным механизмом или с топливной сборкой обеспечивается с помощью направляющих стыковочных штырей 10 и упругих стыковочных фиксаторов 9, закрепленных к нижнему наконечнику 4. Соединение с транспортным механизмом обеспечивается с помощью стыковочных отверстий и пазов в кольцевом буртике 7 верхнего наконечника 3. В рабочем положении органа регулирования поглощающие элементы 2 поглощают нейтроны, тем самым воздействуют на распределение нейтронного потока активной зоны. При работе реактора в поглощающих элементах 2 происходит выделение тепла. Выделение тепла по длине поглощающих элементов 2 увеличивается к краю, расположенному в активной зоне реактора. Охлаждение поглощающих элементов 2 производится потоком теплоносителя в направляющем канале реактора. Поток теплоносителя при входе в верхний наконечник 3 разделяется, образуя внешний кольцевой поток, заключенный между поверхностью направляющего канала и наружной поверхностью поглощающих элементов 2. Другой поток, в нижней части верхнего наконечника 3, через сквозные осевые и поперечные отверстия, образующие зазоры с поглощающими элементами 2, разделяется на два потока: центральный, заключенный в осевом отверстии центральной штанги 1, и внутренний кольцевой, заключенный между внутренней поверхностью поглощающих элементов 2 и наружной поверхностью центральной штанги 1. Съем тепла от наружной поверхности поглощающих элементов 2 производится внешним кольцевым потоком теплоносителя. Съем тепла от внутренней поверхности поглощающих элементов 2 производится внутренним кольцевым потоком теплоносителя. В верхней части нижнего наконечника 4, через сквозные осевые и поперечные отверстия, образующие зазоры с поглощающими элементами 2, происходит соединение и активное перемешивание двух потоков теплоносителя внутреннего кольцевого и центрального, обладающих разными параметрами скорости и температуры. И тем самым происходит выравнивание скорости и понижение температуры теплоносителя, контактирующего с поглощающими элементами 2, при этом повышается эффективность охлаждения поглощающих элементов 2 в области края, где происходит максимальное энерговыделение, который расположен в активной зоне в процессе эксплуатации органа регулирования при управлении мощностью работы реактора. Конструкция крепления поглощающих элементов 2 в органе регулирования ядерного реактора обеспечивает удлинение поглощающих элементов 2 вследствие радиационного роста материала поглотителя в процессе эксплуатации органа регулирования. Так как нижняя сторона поглощающего элемента 2 неподвижно закреплена к нижнему наконечнику 4, а к верхней стороне поглощающего элемента 2 неподвижно крепится направляющая планка 5, содержащая с двух сторон шлицы, которые обеспечивают ее перемещение в направляющих поверхностях паза верхнего наконечника 3 только в продольном направлении и ограничивают перемещение в поперечных направлениях, то при увеличении линейных размеров поглощающего элемента 2 направляющая планка 5 перемещается в продольном направлении, относительно направляющих поверхностей паза верхнего наконечника 3. Кроме того, по крайней мере, в одном поперечном сечении органа регулирования ядерного реактора к поглощающим элементам 2 неподвижно закреплены опорные кронштейны 6, которые соединены с опорными кронштейнами 6 смежных поглощающих элементов 2 с возможностью перемещения только в направлении, параллельном продольной оси. При этом взаимное расположение опорных кронштейнов 6 обеспечивает перемещение поглощающих элементов 2 только в направлении продольной оси и ограничивает перемещение во всех других направлениях. Такая конструкция обеспечивает устойчивый режим регулирования и поддержания заданного уровня мощности реактора, а также исключает возникновение вибрации в поглощающих элементах 2 и действие ударных нагрузок на поглощающие элементы 2 под воздействием потока теплоносителя и перемещения органа регулирования в канале реактора.The regulatory body of a nuclear reactor operates as follows. Loading into the guide channel of the reactor of the regulatory body and connection to the drive mechanism or to the fuel assembly is carried out by the transport mechanism by rotation with the application of torque relative to the longitudinal axis and fixing the position. Moreover, the connection and fixation of the position with the drive mechanism or with the fuel assembly is provided using the guide docking pins 10 and elastic docking latches 9, fixed to the lower tip 4. Connection to the transport mechanism is provided using docking holes and grooves in the annular collar 7 of the upper tip 3. In the working position of the regulatory body, the absorbing elements 2 absorb neutrons, thereby affecting the distribution of the neutron flux of the active zone. When the reactor is operating in the absorbing elements 2, heat is generated. The heat generation along the length of the absorbing elements 2 increases towards the edge located in the reactor core. The cooling of the absorbing elements 2 is carried out by the flow of coolant in the guide channel of the reactor. The coolant flow at the entrance to the upper tip 3 is divided, forming an external annular flow, enclosed between the surface of the guide channel and the outer surface of the absorbing elements 2. Another flow, in the lower part of the upper tip 3, through axial and transverse openings forming gaps with the absorbing elements 2 is divided into two streams: the central one, enclosed in the axial hole of the central rod 1, and the inner annular, enclosed between the inner surface of the absorbing elements 2 and the outer by the surface of the central rod 1. Heat is removed from the outer surface of the absorbing elements 2 by an external annular flow of coolant. Heat is removed from the inner surface of the absorbing elements 2 by an internal annular flow of coolant. In the upper part of the lower tip 4, through the through axial and transverse openings, forming gaps with absorbing elements 2, there is a connection and active mixing of two flows of the coolant inner ring and central, with different parameters of speed and temperature. And thus, the speed is equalized and the temperature of the coolant in contact with the absorbing elements 2 decreases, and the cooling efficiency of the absorbing elements 2 in the region of the edge, where the maximum energy release occurs, is located in the active zone during operation of the regulator when controlling the reactor operation power. The fastening structure of the absorbing elements 2 in the regulatory body of a nuclear reactor ensures the elongation of the absorbing elements 2 due to the radiation growth of the material of the absorber during operation of the regulatory body. Since the lower side of the absorbent element 2 is fixedly fixed to the lower tip 4, and the guide bar 5 is fixedly fixed to the upper side of the absorbent element 2, containing slots on both sides that allow it to move in the guide surfaces of the groove of the upper tip 3 only in the longitudinal direction and limit moving in the transverse directions, then with increasing linear dimensions of the absorbing element 2, the guide bar 5 moves in the longitudinal direction relative to the guides along the grooves of the upper tip 3. In addition, in at least one cross-section of the regulatory body of the nuclear reactor, the support brackets 6 are fixedly fixed to the absorbing elements 2, which are connected to the support brackets 6 of the adjacent absorbing elements 2 with the possibility of moving only in a direction parallel to the longitudinal axis. In this case, the relative position of the support brackets 6 ensures the movement of the absorbing elements 2 only in the direction of the longitudinal axis and limits the movement in all other directions. This design provides a stable mode of regulation and maintenance of a given level of reactor power, and also eliminates the occurrence of vibration in the absorbing elements 2 and the action of shock loads on the absorbing elements 2 under the influence of the coolant flow and movement of the regulator in the reactor channel.
Орган регулирования ядерного реактора позволяет повысить устойчивость режима регулирования и поддержания заданного уровня мощности реактора. Кроме этого, позволяет использовать его в реакторах, в которых применяется способ соединения с транспортным механизмом и с приводным механизмом или с топливной сборкой путем вращения с приложением крутящего момента, относительно продольной оси и фиксации положения. Также позволяет повысить эффективность охлаждения поглощающих элементов в области края, где происходит максимальное энерговыделение, который расположен в активной зоне в процессе эксплуатации органа регулирования при управлении мощностью работы реактора. То есть, позволяет расширить область использования и повысить устойчивость режима регулирования и поддержания заданного уровня мощности реактора, а также повысить надежность работы и увеличить ресурс эксплуатации.The regulatory body of a nuclear reactor can improve the stability of the regulatory regime and maintain a given level of reactor power. In addition, it can be used in reactors that use the method of connection with a transport mechanism and with a drive mechanism or with a fuel assembly by rotation with the application of torque relative to the longitudinal axis and fixing the position. It also improves the efficiency of cooling the absorbing elements in the region of the region where the maximum energy release occurs, which is located in the active zone during operation of the regulatory body when controlling the reactor operation power. That is, it allows to expand the scope of use and increase the stability of the control mode and maintain a given level of reactor power, as well as increase the reliability and increase the service life.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004114699/06A RU2269831C1 (en) | 2004-05-17 | 2004-05-17 | Nuclear reactor control element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004114699/06A RU2269831C1 (en) | 2004-05-17 | 2004-05-17 | Nuclear reactor control element |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2004114699A RU2004114699A (en) | 2005-10-27 |
| RU2269831C1 true RU2269831C1 (en) | 2006-02-10 |
Family
ID=35863970
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004114699/06A RU2269831C1 (en) | 2004-05-17 | 2004-05-17 | Nuclear reactor control element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2269831C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2654530C1 (en) * | 2017-05-23 | 2018-05-21 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Jacketless regulating fuel assembly of liquid metal nuclear reactor |
| RU182708U1 (en) * | 2017-03-28 | 2018-08-29 | Андрей Александрович Виноградов | BALL ABSORBING ELEMENT |
-
2004
- 2004-05-17 RU RU2004114699/06A patent/RU2269831C1/en active IP Right Revival
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU182708U1 (en) * | 2017-03-28 | 2018-08-29 | Андрей Александрович Виноградов | BALL ABSORBING ELEMENT |
| RU2654530C1 (en) * | 2017-05-23 | 2018-05-21 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Jacketless regulating fuel assembly of liquid metal nuclear reactor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2004114699A (en) | 2005-10-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101109970B1 (en) | Nuclear reactor fuel assemblies | |
| EP1736996B1 (en) | Nuclear fuel assembly with spacer grids and eccentric support of fuel rods | |
| RU2269831C1 (en) | Nuclear reactor control element | |
| KR20230133890A (en) | Microreactor core mechanical support | |
| US7577229B2 (en) | Method for limiting the maintenance loads applied to a fuel assembly of a nuclear reactor and fuel assembly | |
| US20190326025A1 (en) | Nuclear fuel assembly support feature | |
| JPH04232895A (en) | Guide-tube inserted-material assembly in in-pile structure assembly | |
| WO2012108238A1 (en) | Nuclear reactor and power generation facility | |
| RU2246142C1 (en) | Nuclear reactor fuel assembly (alternatives) | |
| KR20110100146A (en) | A protective grid attachment | |
| JP2017026388A (en) | Reinforcement structure of fuel storage rack | |
| US5057272A (en) | Nuclear fuel assembly top nozzle with improved arrangement of hold-down leaf spring assemblies | |
| EP2661751B1 (en) | Nuclear fuel rod plenum spring assembly | |
| RU2177650C2 (en) | Fuel assembly of water-moderated water-cooled power reactor | |
| JPS5945113B2 (en) | Reactor | |
| RU2216056C2 (en) | Fuel assembly and core of water-cooled nuclear reactor | |
| JP2017516997A (en) | Control rod guide tube with stretchable intermediate guide assembly | |
| RU2093906C1 (en) | Nuclear reactor fuel assembly | |
| KR102415913B1 (en) | Bottom spacer grid of a nuclear fuel assembly | |
| RU2138861C1 (en) | Spacer grid of nuclear reactor fuel assembly | |
| WO2009131482A1 (en) | Fuel assembly for a nuclear reactor | |
| RU2137223C1 (en) | Nuclear reactor fuel assembly | |
| RU2506657C1 (en) | Nuclear reactor fuel assembly | |
| KR20130069423A (en) | Pull-up shackle for integrated head assembly | |
| US20150325317A1 (en) | Nuclear reactor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060518 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060518 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20070720 |
|
| HK4A | Changes in a published invention | ||
| RZ4A | Other changes in the information about an invention |