RU2355053C1 - Fuel assembly - Google Patents
Fuel assembly Download PDFInfo
- Publication number
- RU2355053C1 RU2355053C1 RU2007134998/06A RU2007134998A RU2355053C1 RU 2355053 C1 RU2355053 C1 RU 2355053C1 RU 2007134998/06 A RU2007134998/06 A RU 2007134998/06A RU 2007134998 A RU2007134998 A RU 2007134998A RU 2355053 C1 RU2355053 C1 RU 2355053C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- head
- fuel assembly
- elements
- cover
- fuel
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области атомной энергетики и может быть использовано в ядерных реакторах, охлаждаемых водой под давлением.The invention relates to the field of nuclear energy and can be used in nuclear reactors cooled by water under pressure.
Известна тепловыделяющая сборка, содержащая микротвэльные элементы, размещенные в перфорированном чехле, а также центральный коллектор для подвода теплоносителя и направляющие трубы для регулирующих стержней, продольно установленные внутри чехла, хвостовик и головку (см. FR 2807563 А1, МПК7 G21C 3/07, опубл. 12.10.2001).A fuel assembly is known that contains microfuel elements located in a perforated cover, as well as a central manifold for supplying coolant and guide tubes for control rods, longitudinally installed inside the cover, a shank and a head (see FR 2807563 A1, IPC 7 G21C 3/07, publ. 12.10.2001).
Недостатком известной тепловыделяющей сборки является наличие большой водяной полости в центральном коллекторе. Соответственно, вблизи коллектора имеет место сильный всплеск потока тепловых нейтронов, приводящий к неравномерной глубине выгорания микротвэльных элементов по радиусу тепловыделяющей сборки, что повышает затраты на топливо.A disadvantage of the known fuel assembly is the presence of a large water cavity in the central manifold. Accordingly, near the collector, there is a strong burst of thermal neutron flux, leading to an uneven burn-up of microfuel elements along the radius of the fuel assembly, which increases fuel costs.
К настоящему изобретению наиболее близким техническим решением из известных (прототипом) является тепловыделяющая сборка, содержащая микротвэльные элементы, размещенные в перфорированном стальном чехле, а также коллекторы для подвода теплоносителя и направляющие трубы для регулирующих стержней, продольно установленные внутри чехла, хвостовик и головку, к которым прикреплены чехол и коллекторы (Перспективы применения микротвэлов в ВВЭР / Пономарев-Степной Н.Н., Кухаркин Н.Е., Хрулев А.А., Дегальцев Ю.Г., Глушков Е.С., Филиппов Г.А., Гришанин Е.И., Фальковский Л.Н. // Атомная энергия. Т.86. Вып. 6. Июнь 1999. С.443-449).The closest technical solution known (prototype) to the present invention is a fuel assembly containing microfuel elements housed in a perforated steel case, as well as manifolds for supplying coolant and guide tubes for control rods, longitudinally mounted inside the case, shank and head to which a cover and collectors are attached (Prospects for the use of microtuel in VVER / Ponomarev-Stepnoy N.N., Kukharkin N.E., Khrulev A.A., Degaltsev Yu.G., Glushkov E.S., Filippov G.A., GrishaninE.I., Falkovsky L.N. // Atomic energy.T.86. Issue 6. June 1999. S.443-449).
В прототипе все детали конструкции сборки, кроме микротвэльных элементов, выполнены из нержавеющей стали. Это обеспечивает работоспособность тепловыделяющей сборки в режимах тяжелой аварии с нагревом ее металлоконструкций и наружных защитных покрытий микротвэлов до температуры ~1200°С. Между тем, коллекторы для подвода теплоносителя и направляющие трубы для регулирующих стержней даже при тяжелой аварии охлаждаются проходящим по ним входным потоком теплоносителя и поэтому всегда имеют относительно низкую температуру. Завышенное количество стали в тепловыделяющей сборке ухудшает в ней нейтронный баланс и понижает глубину выгорания микротвэльных элементов, что повышает затраты на топливо.In the prototype, all the details of the assembly structure, except for microfuel elements, are made of stainless steel. This ensures the operability of the fuel assembly in severe accident modes with heating of its metal structures and external protective coatings of microfuel to a temperature of ~ 1200 ° C. Meanwhile, collectors for supplying coolant and guide tubes for control rods, even in a severe accident, are cooled by the incoming coolant flow passing through them and therefore always have a relatively low temperature. An overestimated amount of steel in the fuel assembly worsens the neutron balance in it and lowers the burnup of microfuel elements, which increases fuel costs.
Таким образом, недостатком прототипа является пониженная глубина выгорания микротвэльных элементов из-за повышенного количества стали в тепловыделяющей сборке.Thus, the disadvantage of the prototype is the reduced burnup of microfuel elements due to the increased amount of steel in the fuel assembly.
Технической задачей изобретения является повышение глубины выгорания микротвэльных элементов путем снижения количества стали в тепловыделяющей сборке.An object of the invention is to increase the burnup depth of microfuel elements by reducing the amount of steel in the fuel assembly.
Техническая задача решается в тепловыделяющей сборке, содержащей микротвэльные элементы, размещенные в перфорированном стальном чехле, а также коллекторы для подвода теплоносителя и направляющие трубы для регулирующих стержней, продольно установленные внутри чехла, хвостовик и головку, причем коллекторы для подвода теплоносителя и трубы для регулирующих стержней выполнены из сплава циркония, а чехол выполнен подвижным в продольном направлении относительно головки.The technical problem is solved in a fuel assembly containing microfuel elements housed in a perforated steel cover, as well as collectors for supplying coolant and guide pipes for control rods longitudinally installed inside the cover, shank and head, and collectors for supplying coolant and pipes for control rods are made made of zirconium alloy, and the cover is made movable in the longitudinal direction relative to the head.
Кроме того, головка выполнена с радиальными штифтами, а чехол имеет продольные пазы, в которых установлены штифты головки.In addition, the head is made with radial pins, and the cover has longitudinal grooves in which the head pins are installed.
Выполнение коллекторов для подвода теплоносителя и труб для регулирующих стержней из сплава циркония снижает количество стали в тепловыделяющей сборке и повышает глубину выгорания микротвэльных элементов. При этом чехол обязательно должен быть выполнен подвижным в продольном направлении относительно головки. Объясняется это тем, что сплав циркония, из которого выполнены упомянутые коллекторы и трубы, имеет в 2 раза меньший коэффициент линейного расширения по сравнению с нержавеющей сталью, материалом чехла. К тому же рабочая температура, до которой разогревается чехол, существенно превышает температуру коллекторов и труб, охлаждаемых проходящими по ним входными потоками теплоносителя. Поэтому если чехол не выполнить подвижным в продольном направлении относительно головки, он разрушится, и поставленная техническая задача не будет решена.The implementation of the collectors for the supply of coolant and pipes for control rods of zirconium alloy reduces the amount of steel in the fuel assembly and increases the burnup of microfuel elements. In this case, the cover must be made movable in the longitudinal direction relative to the head. This is explained by the fact that the zirconium alloy, from which the mentioned collectors and pipes are made, has a 2 times lower coefficient of linear expansion compared to stainless steel, the material of the case. In addition, the working temperature to which the cover is heated significantly exceeds the temperature of the collectors and pipes cooled by the incoming coolant flows passing through them. Therefore, if the cover is not made movable in the longitudinal direction relative to the head, it will collapse, and the technical task will not be solved.
При возникновении тяжелых аварий работоспособность наружных защитных покрытий микротвэлов в контакте с конструкционными материалами тепловыделяющей сборки подтверждена экспериментально до температуры 1200°С.In the event of severe accidents, the performance of the outer protective coatings of microfuel in contact with the structural materials of the fuel assembly is confirmed experimentally to a temperature of 1200 ° C.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид тепловыделяющей сборки; на фиг.2 - узел I фиг.1.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a General view of a fuel assembly; figure 2 - node I of figure 1.
Тепловыделяющая сборка содержит микротвэльные элементы 1, размещенные в перфорированном стальном чехле 2, а также коллекторы 3 для подвода теплоносителя и направляющие трубы 4 для регулирующих стержней, продольно установленные внутри чехла 2 и выполненные из сплава циркония. Коллекторы 3 выполнены перфорированными по высоте и по радиусу и соединены с хвостовиком 5 и головкой 6. При этом чехол 2 соединен с хвостовиком 5 и выполнен подвижным в продольном направлении относительно головки 6. Для этого головка 6 выполнена с радиальными штифтами 7, а чехол 2 имеет продольные прорези 8, в которых расположены штифты 7.The fuel assembly contains microfuel elements 1 located in a perforated steel case 2, as well as collectors 3 for supplying a heat carrier and guide tubes 4 for control rods, longitudinally installed inside the case 2 and made of zirconium alloy. The collectors 3 are perforated in height and radius and are connected to the shank 5 and the head 6. In this case, the cover 2 is connected to the shank 5 and is made movable in the longitudinal direction relative to the head 6. For this, the head 6 is made with
Трубы 4 для регулирующих стержней установлены внутри коллекторов 3 для подвода теплоносителя. Однако возможен вариант выполнения тепловыделяющей сборки, в котором трубы 4 размещены в засыпке микротвэльных элементов 1 (на чертеже этот вариант условно не показан).Pipes 4 for control rods are installed inside the collectors 3 for the supply of coolant. However, a possible embodiment of the fuel assembly, in which the pipes 4 are placed in the backfill of the microfuel elements 1 (in the drawing, this option is conditionally not shown).
Неподвижность микротвэльных элементов 1 обеспечивается прижимной крышкой 9 и пружинами 10, установленными между засыпкой и головкой 6.The immobility of the microfuel elements 1 is provided by the clamping cover 9 and the springs 10 installed between the backfill and the head 6.
Несколько тепловыделяющих сборок, установленных с зазором относительно друг друга и параллельно включенных по теплоносителю, образуют активную зону ядерного реактора (на чертеже активная зона ядерного реактора условно не показана).Several fuel assemblies installed with a gap relative to each other and connected in parallel along the coolant form the active zone of a nuclear reactor (the active zone of a nuclear reactor is not shown conventionally in the drawing).
Тепловыделяющая сборка работает следующим образом.The fuel assembly operates as follows.
Теплоноситель подается через хвостовик 5 в перфорированные коллекторы 3, равномерно распределяется по засыпке микротвэльных элементов 1 и нагревается в ней. Нагретый теплоноситель через перфорацию чехла 2 выходит в полость между соседними тепловыделяющими сборками, и затем выводится из активной зоны ядерного реактора.The coolant is supplied through the shank 5 to the perforated collectors 3, is evenly distributed over the backfill of the microfuel elements 1 and is heated in it. The heated coolant through the perforation of the sheath 2 enters the cavity between adjacent heat-generating assemblies, and then is removed from the core of the nuclear reactor.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007134998/06A RU2355053C1 (en) | 2007-09-21 | 2007-09-21 | Fuel assembly |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007134998/06A RU2355053C1 (en) | 2007-09-21 | 2007-09-21 | Fuel assembly |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2355053C1 true RU2355053C1 (en) | 2009-05-10 |
Family
ID=41020109
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007134998/06A RU2355053C1 (en) | 2007-09-21 | 2007-09-21 | Fuel assembly |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2355053C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2473990C1 (en) * | 2011-07-13 | 2013-01-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" | Packet fuel assembly with ball fuel elements |
-
2007
- 2007-09-21 RU RU2007134998/06A patent/RU2355053C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ПОНОМАРЕВ-СТЕПНОЙ Н.Н. и др. Перспективы применения микротвэлов в ВВЭР. - Атомная энергия, июнь, 1999, т.86, вып.6, с.443-449, рис.2. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2473990C1 (en) * | 2011-07-13 | 2013-01-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" | Packet fuel assembly with ball fuel elements |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9362010B2 (en) | Passive reactivity control apparatus | |
| EP3622535B1 (en) | Annular nuclear fuel pellets with discrete burnable absorber pins | |
| US20060227924A1 (en) | High heat flux rate nuclear fuel cladding and other nuclear reactor components | |
| EP3335220B1 (en) | Corrosion and wear resistant coating on zirconium alloy cladding method for coating | |
| CN101911211A (en) | Nuclear reactor (optionally), be used for nuclear reactor (optionally) seed region-renewing zone sub-component fuel assembly and be used for the fuel element of fuel assembly | |
| EP3306618B1 (en) | Nuclear reactor | |
| MX2014015421A (en) | Nuclear reactor fluence reduction systems and methods. | |
| EP2850617B1 (en) | Fuel bundle for a liquid metal cooled nuclear reactor | |
| WO2012150699A1 (en) | Fuel assembly, reactor core and water-cooled nuclear reactor | |
| RU2355053C1 (en) | Fuel assembly | |
| KR101215115B1 (en) | Fuel assembly and core of fast nuclear reactor | |
| Chen et al. | Preliminary thermal-hydraulic design and analysis of china lead alloy cooled research reactor (CLEAR-I) | |
| US9543045B2 (en) | Nuclear reactor and power generation facility | |
| US9136025B2 (en) | Dual-cooled fuel rod's spacer grids with upper and lower cross-wavy-shape dimple | |
| US9053826B2 (en) | Protective grid attachment | |
| EP2973599B1 (en) | Rib-type roughness design for improved heat transfer in pwr rod bundles | |
| US10020078B2 (en) | Composite fuel rod cladding | |
| WO2003063177A1 (en) | Direct vessel injection system for emergency core cooling water using vertical injection pipe, sparger, internal spiral threaded injection pipe, and inclined injection pipe | |
| US20120263271A1 (en) | Nuclear fuel | |
| WO2013098079A1 (en) | A wrapper tube for a fuel subassembly of a nuclear reactor core and method for protecting fuel against overheating in case of coolant boiling | |
| RU2166214C1 (en) | Composite fuel assembly for power control system of nuclear reactor core | |
| Linna et al. | Fuel Assembly Design for Supercritical Water-Cooled Reactor | |
| RU2315373C1 (en) | Core of high-temperature thermal reactor using finely dispersed solid coolant | |
| JP2016176719A (en) | Square boiling-water reactor | |
| Shin et al. | The Design of Annular Fuel Array for a High-Power-Density PWR |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100922 |