RU2479052C2 - Топливные стержни с концевыми деталями в качестве облучаемых мишеней - Google Patents

Топливные стержни с концевыми деталями в качестве облучаемых мишеней Download PDF

Info

Publication number
RU2479052C2
RU2479052C2 RU2008149969/07A RU2008149969A RU2479052C2 RU 2479052 C2 RU2479052 C2 RU 2479052C2 RU 2008149969/07 A RU2008149969/07 A RU 2008149969/07A RU 2008149969 A RU2008149969 A RU 2008149969A RU 2479052 C2 RU2479052 C2 RU 2479052C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fuel rod
exemplary embodiment
end piece
fuel
nuclear
Prior art date
Application number
RU2008149969/07A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2008149969A (ru
Inventor
Уилльям Эрл II РАССЕЛЛ
Дэвид Грей СМИТ
Original Assignee
ДжиИ-ХИТАЧИ НЬЮКЛИАР ЭНЕРДЖИ АМЕРИКАС ЭлЭлСи
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ДжиИ-ХИТАЧИ НЬЮКЛИАР ЭНЕРДЖИ АМЕРИКАС ЭлЭлСи filed Critical ДжиИ-ХИТАЧИ НЬЮКЛИАР ЭНЕРДЖИ АМЕРИКАС ЭлЭлСи
Publication of RU2008149969A publication Critical patent/RU2008149969A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2479052C2 publication Critical patent/RU2479052C2/ru

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21G—CONVERSION OF CHEMICAL ELEMENTS; RADIOACTIVE SOURCES
    • G21G1/00—Arrangements for converting chemical elements by electromagnetic radiation, corpuscular radiation or particle bombardment, e.g. producing radioactive isotopes
    • G21G1/02—Arrangements for converting chemical elements by electromagnetic radiation, corpuscular radiation or particle bombardment, e.g. producing radioactive isotopes in nuclear reactors
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C1/00—Reactor types
    • G21C1/30—Subcritical reactors ; Experimental reactors other than swimming-pool reactors or zero-energy reactors
    • G21C1/303—Experimental or irradiation arrangements inside the reactor
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
    • G21C3/02—Fuel elements
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
    • G21C3/02—Fuel elements
    • G21C3/04—Constructional details
    • G21C3/06—Casings; Jackets
    • G21C3/10—End closures ; Means for tight mounting therefor
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
    • G21C3/02—Fuel elements
    • G21C3/04—Constructional details
    • G21C3/16—Details of the construction within the casing
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
    • G21C3/30—Assemblies of a number of fuel elements in the form of a rigid unit
    • G21C3/32—Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements
    • G21C3/326—Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements comprising fuel elements of different composition; comprising, in addition to the fuel elements, other pin-, rod-, or tube-shaped elements, e.g. control rods, grid support rods, fertile rods, poison rods or dummy rods
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21G—CONVERSION OF CHEMICAL ELEMENTS; RADIOACTIVE SOURCES
    • G21G1/00—Arrangements for converting chemical elements by electromagnetic radiation, corpuscular radiation or particle bombardment, e.g. producing radioactive isotopes
    • 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

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
  • Radiation-Therapy Devices (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

Заявленные решения относятся к устройствам для получения радиоактивных изотопов в ядерных реакторах. Топливный стержень (100) имеет на каждом конце концевые детали (120/130), содержащие облучаемые мишени. Концевые детали (120/130) могут содержать материалы, которые могут быть преобразованы в желаемые изотопы при облучении потоком нейтронов, возникающим в положении концевых деталей (120/130). Концевые детали (120/130) могут быть изготовлены из этих материалов или, в другом случае, покрыты этими материалами. Концевые детали (120/130) могут сопрягаться с различными топливными стержнями 18 и 19 полной длины и/или частичной длины и могут функционировать как верхняя и/или нижняя концевые заглушки (120/130), сопрягая топливные стержни (100) с верхней и/или нижней направляющими пластинами (14/16). Технический результат - работа топливного стержня одновременно как для выработки энергии, так и для наработки желаемых изотопов. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Примерные варианты реализации в общем случае относятся к топливным системам и материалам, используемым в атомных электростанциях.
Описание известного уровня техники
В общем случае, атомные электростанции включают в себя ядерный реактор, снабженный топливной системой для вырабатывания энергии посредством ядерного деления. В американских атомных электростанциях обычная конструкция топливной системы состоит из множества топливных стержней, связанных в топливную сборку или топливный пучок, помещаемый в ядерный реактор. Эти топливные стержни обычно включают в себя несколько элементов, соединяющих топливные стержни с компонентами сборки в различных осевых положениях по всей сборке.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Примерные варианты реализации относятся к топливному стержню, имеющему концевые детали на каждом конце стержня, содержащие специальные мишени. Концевые детали примерного варианта реализации могут содержать материалы, которые могут быть преобразованы в желаемые изотопы при облучении их потоком нейтронов. Концевые детали примерного варианта реализации могут быть изготовлены из выбранного материала(-ов) для мишени или могут быть полыми и содержать материал(-ы) мишени. Концевые детали примерного варианта реализации могут сопрягаться с различными топливными стержнями примерного варианта реализации полной длины и/или частичной длины и могут функционировать как верхняя и/или нижняя концевые заглушки, сопрягая топливные стержни с верхней и/или нижней направляющими пластинами.
Топливные стержни примерного варианта реализации могут в другом случае содержать стандартные компоненты, включая ядерное топливо, и быть пригодными для использования в действующем ядерном реакторе. Топливные стержни примерного варианта реализации, имеющие концевые детали примерного варианта реализации, могут, таким образом, производить различные желаемые изотопы в их концевых деталях с облучаемой мишенью, одновременно функционируя как обычные топливные стержни, обеспечивающие энергию для активной зоны ядерного реактора.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Примерные варианты реализации станут вполне очевидными из подробного описания приложенных чертежей, на которых подобные элементы имеют подобные же цифровые обозначения и которые даны только с целью иллюстрации и, таким образом, никак не ограничивают примерные варианты реализации.
Фиг.1 изображает топливную сборку, имеющую концевые детали примерного варианта реализации, прикрепленные к топливным стержням.
Фиг.2A, 2B, и 2C - иллюстрации топливных стержней примерного варианта реализации, включая концевые детали примерного варианта реализации.
Фиг.3 - детальная иллюстрация концевой детали примерного варианта реализации.
Фиг.4 - детальная иллюстрация другой концевой детали примерного варианта реализации.
Фиг.5 - детальная иллюстрация другой концевой детали примерного варианта реализации.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Ниже для иллюстрации детально раскрываются воплощения примерного варианта реализации. Однако раскрытые здесь конкретные конструктивные и функциональные детали являются исключительно иллюстративными и служат для рассмотрения примерных вариантов реализации. Примерные варианты реализации могут, однако, быть воплощены во многих дополнительных формах и не должны рассматриваться как ограниченные только сформулированными здесь примерными вариантами реализации.
Следует понимать что, хотя термины первый, второй и т.д. могут использоваться здесь для описания различных элементов, эти элементы не должны быть ограничены этими терминами. Эти термины используются только для того, чтобы отличить один элемент от другого. Например, первый элемент можно было бы назвать вторым элементом и, аналогично, второй элемент можно было бы назвать первым элементом, не отступая от области притязаний примерных вариантов реализации. Используемый здесь термин "и/или" включает в себя любые и все комбинации одного или нескольких соответствующих перечисленных объектов.
Следует понимать, что когда элемент упоминается как "присоединенный", "связанный", "сопряженный", "прикрепленный" или "установленный" относительно другого элемента, он может быть непосредственно соединен или связан с другим элементом или могут присутствовать промежуточные элементы. И напротив, когда элемент упоминается как "непосредственно соединенный" или "непосредственно связанный" с другим элементом, то нет никаких промежуточных элементов. Другие выражения, используемые для описания соотношения между элементами должны интерпретироваться подобным же образом (например, "между" относительно "непосредственно между", "смежный" относительно "непосредственно смежный" и т.д.).
Используемая в данном случае терминология служит только для описания вариантов реализации и не предназначена для ограничения примерных вариантов реализации. Используемые выражения в единственном числе включают в себя также и множественное число, если иной смысл явно не оговаривается. Кроме того, следует понимать, что используемые термины "содержит", "содержащий", "включает в себя" и/или "включающий в себя" определяют наличие установленных признаков, целых значений, этапов, операций, элементов и/или компонентов, но не исключают наличие или добавление одного или нескольких других признаков, целых значений, этапов, операций, элементов, компонентов и/или групп из этого.
Следует также отметить, что в некоторых альтернативных вариантах реализации, отмеченные функции/действия могут встретиться вне порядка, отмеченного на чертежах. Например, два последовательно показанных чертежа могут фактически быть выполнены по существу одновременно или могут иногда выполняться в обратном порядке, в зависимости от конкретных функциональных возможностей/действий.
Как показано на Фиг.1, топливная сборка 10 ядерного реактора, например, реактора BWR, может включать в себя внешний канал 12, окружающий верхнюю направляющую пластину 14 и нижнюю направляющую пластину 16. Множество топливных стержней 18 полной длины и/или топливных стержней 19 частичной длины могут быть установлены в матрице в пределах топливной сборки 10 и могут проходить через множество разделителей 20. Верхняя концевая деталь 120 примерного варианта реализации и/или нижняя концевая деталь 130 могут присоединять топливные стержни 18 и 19 к верхней и нижней направляющим пластинам 14 и 16, но в случае стержней 19 частичной длины такое присоединение имеет место только для нижней концевой детали 130. Концевые детали 120 и 130 примерного варианта реализации могут сопрягаться с верхней и нижней направляющими пластинами 14 и 16, соответственно, а в случае направляющих стержней и проходить через них, и аксиально закреплять топливные стержни 18 или 19 на топливной сборке 10.
На Фиг.2A, 2B и 2C показан топливный стержень 18 полной длины примерного варианта реализации, топливный стержень 19 частичной длины и сегментированный стержень 100, соответственно, причем каждый имеет две концевые детали 120 и 130 топливного стержня примерного варианта реализации на обоих концах топливных стержней 18, 19 и 100 примерного варианта реализации. Кроме концевых деталей 120 и 130 примерного варианта реализации, топливные стержни 18 и 19 могут содержать обычные элементы, используемые в различных топливных стержнях, включая топливные элементы 22 и оболочку. Например, топливный стержень 18 примерного варианта реализации, показанный на Фиг.2A, может быть топливным стержнем полной длины, традиционно использующимся в топливной сборке BWR, за исключением концевых деталей 120 и 130 примерного варианта реализации. Топливный стержень 19 примерного варианта реализации, показанный на Фиг.2B, может быть топливным стержнем частичной длины, традиционно использующимся в топливной сборке BWR, за исключением концевых деталей 120 и 130 примерного варианта реализации. Топливный стержень 18 полной длины показан на Фиг.2B пунктирно, чтобы проиллюстрировать сокращенную длину топливного стержня 19 частичной длины. В топливном стержне 19 частичной длины, концевая деталь 130 примерного варианта реализации может присоединяться к нижней направляющей пластине (не показано), и концевая деталь 120 примерного варианта реализации может не присоединяться ни к чему, поскольку топливный стержень 19 частичной длины может завершать середину пучка. Концевая деталь 130 примерного варианта реализации может быть резьбовой или иметь другие дополнительные элементы сопряжения, чтобы скрепить топливный стержень 19 частичной длины с нижней направляющей пластиной, поскольку топливный стержень 19 частичной длины может не присоединять к сборке верхнюю концевую деталь 120 примерного варианта реализации. Топливный стержень 100 примерного варианта реализации, показанный на Фиг.2C, может быть сегментирован с несколькими сегментированными стержнями, обратимо присоединяющимися в соединительных точках 103, как описано в связи с заявкой 11/002677, поданной 28 ноября 2007 и озаглавленной КОНСТРУКЦИИ СЕГМЕНТИРОВАННОГО ТОПЛИВНОГО ПУЧКА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ФИКСИРОВАННЫХ РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫХ ПЛАСТИН, топливные стержни и сегменты которого, за исключением концевых заглушек таких топливных стержней и сегментов, включены сюда посредством ссылки. Альтернативно, топливные стержни, используемые в реакторах типа PWR или CANDU, могут использоваться с концевыми деталями 120 и 130 примерного варианта реализации.
Концевые детали 120 и 130 примерного варианта реализации могут быть изготовлены из изотопов или содержать изотопы, например, кадмия, кобальта, иридия, никеля, таллия и тулия, которые могут быть преобразованы в желаемые изотопы при облучении в активной зоне в рабочих режимах ядерного реактора.
Примерные изотопы имеют существенные сечения ядерной реакции и легче изменяются при наличии потока нейтронов, в противоположность обычным материалам, используемым для изготовления верхней и нижней концевых заглушек, которые могут быть выбраны из-за их инертности к потоку нейтронов. Например, концевые детали могут быть изготовлены из Иридия-191 и/или Кобальта-59, или такие изотопы могут быть помещены в примерные концевые детали 120 и 130. Нейтронный поток в пределах активной зоны ядерного реактора в положениях концевых деталей 120 и 130 примерного варианта реализации может преобразовать Иридий-191 в Иридий-192, который может распасться с образованием стабильного изотопа Платина-192 - относительно редкий и дорогой материал, полезный в разнообразных развивающихся технологиях. Аналогично, Кобальт-59 может преобразоваться в Кобальт-60, полезный и высоковостребованный для лечения рака, при тех же самых условиях.
В концевых деталях 120 и 130 примерного варианта реализации могут быть получены и некоторые другие изотопы. Кроме того, поскольку концевые детали 120 и/или 130 примерного варианта реализации могут быть помещены в положения в пределах активной зоны реактора с уникальными уровнями потока нейтронов, например, на краях активной зоны реактора с более низкими и более постоянными профилями потока, изотопы с более короткими периодами полураспада или более высокими сечениями реакции, могут быть облучены потоком таких уровней, которые больше подходят для получения желаемых материалов от этих изотопов.
Концевые заглушки 120 и 130 примерного варианта реализации показаны на Фиг.2A, 2B и 2C как верхняя и нижняя концевые заглушки, соответственно, которые могут соединяться с верхней и нижней направляющими пластинами. В этом примере, концевые детали 120 и 130 примерного варианта реализации могут заменить обычные верхнюю и нижнюю концевые заглушки в различных известных конструкциях топливных стержней. Концевые детали 120 и 130 примерного варианта реализации могут, вообще говоря, быть выполнены в конусообразной форме, чтобы сопрягаться с верхними и/или нижними направляющими пластинами и закреплять топливные стержни 18, 19 и 100 примерного варианта реализации на верхней и/или нижней направляющих пластинах.
Альтернативно, концевые детали 120 и 130 примерного варианта реализации могут быть выполнены как не суженные концевые заглушки, которые не соединяются с направляющими пластинами. Например, если топливный стержень примерного варианта реализации 100 представляет собой стержень частичной длины, верхняя концевая деталь 120 примерного варианта реализации может продолжаться от края топливного стержня частичной длины без соединения с чем-либо.
Концевые детали 120 и 130 примерного варианта реализации могут соединяться с топливным стержнем 100 примерного варианта реализации по-разному. Например, примерные концевые детали 120 и 130 могут быть непосредственно приварены к топливным стержням примерного варианта реализации или обратимо сопрягаться с топливными стержнями примерного варианта реализации посредством винта и резьбового отверстия, хвостовика и гнезда или другого эффективного элемента соединения. Примерные концевые детали 120 и 130 могут сопрягаться и/или могут быть приварены заподлицо с топливными стержнями примерного варианта реализации так, чтобы образовать единый внешний диаметр вдоль топливных стержней примерного варианта реализации и снизить или предотвратить захват продуктов износа между концевыми деталями примерного варианта реализации и примерными топливными стержнями.
Как показано на Фиг.3, концевая деталь 200 примерного варианта реализации может быть, вообще говоря, твердой и жесткой. Концевая деталь 200 примерного варианта реализации может включать в себя соединительный элемент 210. Соединительный элемент 2 10 показан как резьбовой участок на Фиг.3, который сопрягается с резьбовым отверстием в топливном стержне примерного варианта реализации для обратимого скрепления концевой детали 200 и топливного стержня. Концевая деталь 200 примерного варианта реализации может включать в себя хвостовик 220, сконфигурированный для подгонки к направляющей пластине, как рассмотрено выше. Хвостовик 200 может дополнительно быть сконфигурирован для приема расширяющейся пружины (не показана), которая находится между примерной концевой деталью 200 и направляющей пластиной и позволяет небольшое осевое расширение и сокращение топливных стержней примерного варианта реализации относительно направляющих пластин.
Концевая деталь 200 примерного варианта реализации может быть выполнена из материала мишени, который является твердым и жестким, так, что концевая деталь 200 является мишенью, но также функционирует и как концевая деталь для возможного соединения с верхней или нижней направляющими пластинами. Например, концевая деталь 200 может быть выполнена полностью из Иридия-191.
Альтернативно, концевая деталь 200 примерного варианта реализации может быть покрыта или обернута жестким, инертным покровным материалом 230, например, никелем. Концевая деталь 200 примерного варианта реализации может быть изготовлена из менее жесткого и/или не столь легко обрабатываемого материала, такого как Кобальт-59, например, если имеется покрывающий материал 230. Таким образом, покрывающий материал 230 может действовать как жесткая оболочка, например, концевой детали 200 варианта реализации.
Концевая деталь 200 примерного варианта реализации может дополнительно включать в себя ряд вырезов 250, которые образуют, например, гексагональное сечение в основании для облегчения обработки, соединения и демонтажа примерных концевых деталей.
Концевая деталь 200 примерного варианта реализации может дополнительно включать в себя знак 215, который идентифицирует концевую деталь 200 или имеющийся изотопный продукт. Знаки 215 могут быть отбиты непосредственно на примерной концевой детали 200 или могут быть иначе зафиксированы на концевой детали 200.
Концевая деталь 200 примерного варианта реализации может варьироваться различным образом. Например, примерная концевая деталь 200 может быть не сужена или не быть подогнанной по размеру для соответствия верхней или нижней направляющей пластине. Аналогично, концевая деталь 200 примерного варианта реализации может использоваться или на вершине, или в положении основания топливного стержня примерного варианта реализации, включая в себя примерную концевую деталь 200. Кроме того, соединительный элемент 210 может иметь различные формы, типа штифта, клинового стыка или приемного гнезда, для обратимого прикрепления концевой детали 200 примерного варианта реализации к топливным стержням возможных примерных вариантов реализации. Соединительный элемент 210 может альтернативно отсутствовать, и концевая деталь примерного варианта реализации может быть непосредственно приварена к топливным стержням примерного варианта реализации.
Другая концевая деталь 300 примерного варианта реализации показана подробно на Фиг.4. Концевая деталь примерного варианта реализации 300 может включать в себя некоторое количество элементов, таких же, что и для концевой детали 200 на Фиг.3 примерного варианта реализации, поэтому здесь их описание опускается. Концевая деталь 300 примерного варианта реализации может включать в себя резьбовой, не суженный конец 320, который длиннее суженного конца 220 концевой детали 200 примерного варианта реализации. Более длинный конец 320 может включать в себя резьбы или другие средства закрепления и может быть пригоден для жесткого присоединения концевой детали 300 примерного варианта реализации к верхней направляющей пластине (элемент 14 на Фиг.1). Из-за увеличенной длины, концевая деталь 300 примерного варианта реализации может проходить через верхнюю направляющую пластину и позволять топливному стержню примерного варианта реализации, к которому она присоединена, функционировать как направляющий стержень. Таким образом, резьбовой, более длинный конец 320, может позволить топливным стержням примерного варианта реализации, которые включают в себя его, функционировать и как направляющие стержни в обычных топливных сборках, позволяя доступ и обслуживание для примерных топливных сборок, содержащих направляющие стержни.
Другая концевая деталь 400 примерного варианта реализации показана подробно на Фиг.5. Как видно из Фиг.5, примерная концевая деталь 400 может включать в себя кожух 440, который является полым и может принимать и содержать одну или несколько облучаемых мишеней. Концевая деталь 400 примерного варианта реализации может быть изготовлена из жесткого, инертного материала, который по существу сохраняет свои ядерно-реакционные свойства при облучении в рабочих условиях ядерного реактора, включая в себя, например, сплав циркония и/или алюминия.
Кожух 440 может быть выполнен таким, чтобы вместить облучаемые мишени и сохранить жесткость для удержания примерной концевой детали 400. Твердая, жидкая или газовая облучаемые мишени могут быть помещены непосредственно в кожух 440 во время изготовления примерной концевой детали 400. Альтернативно, дополнительный контейнер 460 может поддерживать желаемые облучаемые мишени и может быть помещенным в пределах кожуха 440. Контейнер 460 может быть одним из контейнеров, описанных в Заявке 11/002677, удерживающая сборка из которого включена сюда посредством ссылки. Множественные контейнеры 460 могут быть помещены в пределах кожуха 440, чтобы использовать различные типы отдельно поддерживаемых облучаемых мишеней, не смешивая различные мишени. Каждый контейнер 460 может включать в себя контейнерный знак 461, который идентифицирует содержание отдельных контейнеров 460. Альтернативно, кожух 440 может включать в себя одну или несколько пластин или крышек 470, жестко прикрепленных к примерной концевой детали 400, которые разделяют кожух 440. Таким образом, множественные облучаемые мишени в пределах кожуха 440 могут быть отделены пластинами или крышками 470.
Концевая деталь 400 примерного варианта реализации может включать в себя вырезы (или гексагоны) 450, как в других вариантах реализации. Гексагоны 450 могут дополнительно помочь во время демонтажа примерной концевой детали 400 для сбора облучаемых мишеней, содержащихся в пределах кожуха 440, посредством предоставления нижнего предельного вращающего момента в определенных точках для получения доступа в кожух 440. Знаки 415 могут быть прикреплены или отбиты на внешней стороне концевых деталей 400 примерного варианта реализации и указывать, какая мишень(-и) содержится в кожухе 440.
Как показано на Фиг.5, концевая деталь примерного варианта реализации может включать в себя резьбовой конец 420, который может вворачиваться непосредственно в нижние направляющие пластины. Такие резьбовые концы 420 и концевые детали примерного варианта реализации, имеющие резьбовые концы, годны к употреблению в соединении с направляющими стержнями, используемыми для подъема и перемещения топливных пучков до их жесткого соединения. Хотя концевая деталь 400 примерного варианта реализации показана с концевой деталью 410 с гнездовой посадкой и резьбовым концом 420, отличным от других примерных вариантов реализации, ясно, что любой сопрягаемый элемент и/или концевая конфигурация, рассмотренная выше, может использоваться в комбинации с примерной концевой деталью 300.
Хотя концевые детали 200, 300 и 400 примерного варианта реализации были рассмотрены раздельно, следует понимать, что признаки одного примерного варианта реализации могут быть использованы в комбинации с другими примерными вариантами реализации. Например, оболочка, показанная на одном примерном варианте реализации, может использоваться на другом примерном варианте реализации, не имеющем оболочки, но имеющем кожух. Аналогично, конструкционные материалы и облучаемые мишени могут быть использованы в альтернативных комбинациях по всем примерным вариантам реализации. Аналогично, кожухи и оболочка могут быть использованы на концевых деталях примерного варианта реализации, используемых как верхняя и/или нижняя концевые детали. Кроме того, концевые детали примерного варианта реализации, имеющие резьбу, могут быть заменены другими элементами от концевых деталей примерного варианта реализации, имеющих хвостовики.
Поскольку концевые детали примерного варианта реализации и топливные стержни обеспечивают размещение облучаемой мишени в положениях, невозможных в обычных топливных стержнях, примерные варианты реализации могут позволить уникальное облучение и создание облучаемой мишени. Например, размещение облучаемых мишеней в областях более низкого и/или постоянного потока на концах активной зоны ядерного реактора может позволить успешное преобразование и сбор изотопов с более короткими периодами полураспада, или чья цепочка распадов включает в себя элементы с более высокими сечениями ядерной реакции, которые могут быть разрушены в местах с более интенсивным потоком.
Таким образом, специалистам в данной области техники должно быть ясно, что рассмотренные примерные варианты реализации могут варьироваться при обычном экспериментировании и без дополнительной изобретательской деятельности. При этом вариации не следует рассматривать как отклонение от существа и объема притязаний примерных вариантов реализации, и все такие модификации, как должно быть ясно специалистам в данной области техники, следует считать включенными в объем притязаний нижеследующей формулы изобретения.
Перечень позиций
10 тепловыделяющий пучок
12 внешний канал
14 верхняя направляющая пластина
20 разделитель
16 нижняя направляющая пластина
18 топливный стержень полной длины
22 топливный элемент
19 топливный стержень частичной длины
100 топливный стержень
101 топливный стержень
120 верхняя концевая деталь
130 нижняя концевая деталь
200 концевая деталь
210 соединительный элемент
220 хвостовик
230 покрывающий материал
250 вырез
300 концевая деталь
310 гнездовой соединитель
320 резьбовое окончание для использования с направляющим стержнем
340 кожух
350 вырезы, образующие гексагональное сечение
360 дополнительный контейнер
370 крышка

Claims (9)

1. Топливный стержень (100), содержащий:
по меньшей мере, один топливный элемент (22);
оболочку, содержащую, по меньшей мере, один топливный элемент (22); и,
по меньшей мере, одну концевую деталь (120/130), включающую в себя,
по меньшей мере, одну нерасщепляющуюся облучаемую мишень, имеющую ядерно-реакционные свойства, которые, по существу, изменяются при облучении потоком нейтронов в действующем ядерном реакторе,
соединительный элемент (210), сконфигурированный для присоединения, по меньшей мере, одной концевой детали (120/130) к осевому окончанию топливного стержня (100), и
материал, покрывающий концевую деталь (120/130) и обеспечивающий радиоактивную защитную оболочку для концевой детали (120/130).
2. Топливный стержень (100) по п.1, в котором соединительный элемент (210) сконфигурирован для обратимого присоединения, по меньшей мере, одной концевой детали (120/130) к осевому окончанию топливного стержня (100).
3. Топливный стержень (100) по п.1, в котором нерасщепляющаяся мишень представляет собой, по меньшей мере, мишень из кобальта 59 и иридия 191.
4. Топливный стержень по п.1, в котором, по меньшей мере, одна концевая деталь (400) дополнительно включает в себя кожух (440), содержащийся полностью в пределах, по меньшей мере, одной концевой детали (400), причем кожух (440), сконфигурированный для помещения и содержания, по меньшей мере, одной нерасщепляющейся облучаемой мишени.
5. Топливный стержень (100) по п.4, в котором кожух (440) включает в себя, по меньшей мере, одну конструкцию защитной оболочки в пределах кожуха (440), сконфигурированного для обеспечения в нем двойной защитной оболочки, по меньшей мере, одной нерасщепляющейся облучаемой мишени.
6. Топливный стержень (100) по п.4, в котором кожух (440) включает в себя, по меньшей мере, одну пластину (470), жестко прикрепленную к концевой детали (400) и разделяющую кожух (440).
7. Топливный стержень (100) по п.1, в котором, по меньшей мере, одна концевая деталь (120/130) дополнительно включает в себя хвостовик (220), сформированный для осевого сопряжения с таковым для верхней направляющей пластины (14) и нижней направляющей пластины (16) так, чтобы жестко соединить ядерный топливный стержень (100) с верхней и нижней направляющими пластинами (14) и (16), по меньшей мере, через одну концевую деталь (120/130).
8. Концевая деталь топливного стержня (120/130), содержащая:
по меньшей мере, одну нерасщепляющуюся облучаемую мишень, имеющую ядерно-реакционные свойства, которые существенно изменяются при облучении потоком нейтронов в действующем ядерном реакторе,
соединительный элемент (210), выполненный с возможностью присоединения концевой детали (120/130) к осевому окончанию ядерного топливного стержня (100), и
материал, покрывающий концевую деталь (120/130) и обеспечивающий радиоактивную защитную оболочку для концевой детали (120/130).
9. Топливный пучок, содержащий:
верхнюю направляющую пластину (14);
нижнюю направляющую пластину (16);
множество ядерных топливных стержней (100), аксиально расположенных между верхней и нижней направляющими пластинами (14) и (16); и
множество концевых деталей ядерного топливного стержня (120/130), причем каждая концевая деталь ядерного топливного стержня (120/130) содержит материал, покрывающий концевую деталь (120/130) и обеспечивающий радиоактивную защитную оболочку для концевой детали (120/130), и присоединяет ядерный топливный стержень множества ядерных топливных стержней к верхней и нижней направляющим пластинам (14) и (16), и изготовлена из материала, имеющего ядерно-реакционные свойства, которые существенно изменяются при облучении потоком нейтронов в действующем ядерном реакторе.
RU2008149969/07A 2007-12-18 2008-12-17 Топливные стержни с концевыми деталями в качестве облучаемых мишеней RU2479052C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/000,828 US8885791B2 (en) 2007-12-18 2007-12-18 Fuel rods having irradiation target end pieces
US12/000,828 2007-12-18

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008149969A RU2008149969A (ru) 2010-06-27
RU2479052C2 true RU2479052C2 (ru) 2013-04-10

Family

ID=40445299

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008149969/07A RU2479052C2 (ru) 2007-12-18 2008-12-17 Топливные стержни с концевыми деталями в качестве облучаемых мишеней

Country Status (8)

Country Link
US (1) US8885791B2 (ru)
EP (1) EP2073214B1 (ru)
JP (1) JP2009150881A (ru)
CN (1) CN101483072A (ru)
CA (1) CA2645836A1 (ru)
ES (1) ES2435546T3 (ru)
RU (1) RU2479052C2 (ru)
TW (1) TW200941503A (ru)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9165691B2 (en) * 2009-04-17 2015-10-20 Ge-Hitachi Nuclear Energy Americas Llc Burnable poison materials and apparatuses for nuclear reactors and methods of using the same
US9899107B2 (en) * 2010-09-10 2018-02-20 Ge-Hitachi Nuclear Energy Americas Llc Rod assembly for nuclear reactors
CN103035309B (zh) * 2013-01-06 2016-02-10 中国核动力研究设计院 一种使用研究堆辐照生产同位素的靶件的生产工艺
US9922737B1 (en) 2014-03-11 2018-03-20 Westinghouse Electric Company Llc Reactor internals sensor inserts
KR101502414B1 (ko) * 2014-06-24 2015-03-13 박윤원 중수로 원자로를 이용한 동위원소 제조방법
CA3187489A1 (en) * 2015-02-09 2016-08-18 Framatome Gmbh Radionuclide generation system
KR102561593B1 (ko) * 2015-02-09 2023-07-31 프라마톰 게엠베하 조사 타겟 처리 시스템
KR101887782B1 (ko) * 2016-11-29 2018-08-13 한국수력원자력 주식회사 코발트 다발의 노심장전방법
KR101882586B1 (ko) * 2016-11-29 2018-07-27 한국수력원자력 주식회사 코발트다발 설계 방법
CN111066095A (zh) 2017-08-02 2020-04-24 Bwxt同位素技术集团有限公司 全操作功率时的燃料通道同位素辐照
US20240006091A1 (en) 2020-12-23 2024-01-04 Framatome Gmbh Device for use in a fuel assembly of nuclear power plant, method for manufacturing a device and method for activating a material in a nuclear power plant

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4493813A (en) * 1981-09-30 1985-01-15 Commissariat A L'energie Atomique Neutron protection device
GB2144899A (en) * 1983-08-10 1985-03-13 Atomic Energy Authority Uk Nuclear fuel element

Family Cites Families (56)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3431170A (en) 1966-12-07 1969-03-04 Gen Electric Nuclear reactor fuel bundle
US3940318A (en) 1970-12-23 1976-02-24 Union Carbide Corporation Preparation of a primary target for the production of fission products in a nuclear reactor
US3998691A (en) 1971-09-29 1976-12-21 Japan Atomic Energy Research Institute Novel method of producing radioactive iodine
US4093756A (en) * 1976-10-04 1978-06-06 General Electric Company Process for electroless deposition of metals on zirconium materials
US4196047A (en) 1978-02-17 1980-04-01 The Babcock & Wilcox Company Irradiation surveillance specimen assembly
US4284472A (en) 1978-10-16 1981-08-18 General Electric Company Method for enhanced control of radioiodine in the production of fission product molybdenum 99
FR2481506B1 (fr) 1980-04-25 1986-08-29 Framatome Sa Dispositif de cloisonnement du coeur d'un reacteur nucleaire par des elements amovibles
US4663111A (en) 1982-11-24 1987-05-05 Electric Power Research Institute, Inc. System for and method of producing and retaining tritium
US4475948A (en) 1983-04-26 1984-10-09 The United States Of America As Represented By The Department Of Energy Lithium aluminate/zirconium material useful in the production of tritium
US4532102A (en) 1983-06-01 1985-07-30 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Producing tritium in a homogenous reactor
US4597936A (en) 1983-10-12 1986-07-01 Ga Technologies Inc. Lithium-containing neutron target particle
CS255601B1 (en) 1984-05-18 1988-03-15 Kristian Svoboda 99 mtc elution unit-built generator and method of its production
GB8422852D0 (en) 1984-09-11 1984-11-07 Atomic Energy Authority Uk Heat pipe stabilised specimen container
JPS61131696A (ja) 1984-11-30 1986-06-19 Canon Inc ホワイトバランス装置
JPS61131696U (ru) * 1985-02-01 1986-08-16
US4729903A (en) 1986-06-10 1988-03-08 Midi-Physics, Inc. Process for depositing I-125 onto a substrate used to manufacture I-125 sources
US4859431A (en) 1986-11-10 1989-08-22 The Curators Of The University Of Missouri Rhenium generator system and its preparation and use
JPH0283497U (ru) * 1988-08-18 1990-06-28
US4902467A (en) 1988-08-31 1990-02-20 General Electric Company Non-destructive testing of nuclear fuel rods
US5145636A (en) 1989-10-02 1992-09-08 Neorx Corporation Soluble irradiation targets and methods for the production of radiorhenium
US5053186A (en) 1989-10-02 1991-10-01 Neorx Corporation Soluble irradiation targets and methods for the production of radiorhenium
LU87684A1 (de) 1990-02-23 1991-10-08 Euratom Verfahren zur erzeugung von aktinium-225 und wismut-213
DE69119156T2 (de) 1990-08-03 1997-01-09 Toshiba Kawasaki Kk Die Transmutation transuranischer Elemente ermöglichender Reaktorkern, die Transmutation transuranischer Elemente ermöglichender Brennstab und die Transmutation transuranischer Elemente ermöglichendes Brennstabbündel
US5596611A (en) 1992-12-08 1997-01-21 The Babcock & Wilcox Company Medical isotope production reactor
GB2282478B (en) 1993-10-01 1997-08-13 Us Energy Method of fabricating 99Mo production targets using low enriched uranium
US5633900A (en) 1993-10-04 1997-05-27 Hassal; Scott B. Method and apparatus for production of radioactive iodine
US6490330B1 (en) 1994-04-12 2002-12-03 The Regents Of The University Of California Production of high specific activity copper -67
US5513226A (en) 1994-05-23 1996-04-30 General Atomics Destruction of plutonium
US5871708A (en) 1995-03-07 1999-02-16 Korea Atomic Energy Research Institute Radioactive patch/film and process for preparation thereof
JP3190005B2 (ja) 1996-03-05 2001-07-16 日本原子力研究所 放射化ベリリウムのリサイクル方法
US5682409A (en) 1996-08-16 1997-10-28 General Electric Company Neutron fluence surveillance capsule holder modification for boiling water reactor
US5910971A (en) 1998-02-23 1999-06-08 Tci Incorporated Method and apparatus for the production and extraction of molybdenum-99
JP3781331B2 (ja) 1998-06-05 2006-05-31 独立行政法人 日本原子力研究開発機構 血管再狭窄予防用キセノンー１３３の製造方法
US6233299B1 (en) 1998-10-02 2001-05-15 Japan Nuclear Cycle Development Institute Assembly for transmutation of a long-lived radioactive material
WO2001034196A2 (de) 1999-11-09 2001-05-17 Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh Seltene erden enthaltene mischung und deren verwendung
AUPQ641100A0 (en) 2000-03-23 2000-04-15 Australia Nuclear Science & Technology Organisation Methods of synthesis and use of radiolabelled platinum chemotherapeutic ag ents
US6456680B1 (en) 2000-03-29 2002-09-24 Tci Incorporated Method of strontium-89 radioisotope production
FR2811857B1 (fr) 2000-07-11 2003-01-17 Commissariat Energie Atomique Dispositif de spallation pour la production de neutrons
US6678344B2 (en) 2001-02-20 2004-01-13 Framatome Anp, Inc. Method and apparatus for producing radioisotopes
GB0104383D0 (en) 2001-02-22 2001-04-11 Psimedica Ltd Cancer Treatment
EP1402540A1 (en) 2001-06-25 2004-03-31 Umberto Di Caprio Process and apparatus for the production of clean nuclear energy
US20030179844A1 (en) 2001-10-05 2003-09-25 Claudio Filippone High-density power source (HDPS) utilizing decay heat and method thereof
DE60226642D1 (de) 2001-12-12 2008-06-26 Univ Of Alberta The Univ Of Br Radioaktives ion
US20040105520A1 (en) 2002-07-08 2004-06-03 Carter Gary Shelton Method and apparatus for the ex-core production of nuclear isotopes in commercial PWRs
US6751280B2 (en) 2002-08-12 2004-06-15 Ut-Battelle, Llc Method of preparing high specific activity platinum-195m
US6896716B1 (en) 2002-12-10 2005-05-24 Haselwood Enterprises, Inc. Process for producing ultra-pure plutonium-238
US20050105666A1 (en) 2003-09-15 2005-05-19 Saed Mirzadeh Production of thorium-229
KR20060025076A (ko) 2004-09-15 2006-03-20 동화약품공업주식회사 방사성필름의 제조방법
US20060062342A1 (en) 2004-09-17 2006-03-23 Cyclotron Partners, L.P. Method and apparatus for the production of radioisotopes
US7157061B2 (en) 2004-09-24 2007-01-02 Battelle Energy Alliance, Llc Process for radioisotope recovery and system for implementing same
WO2006035424A2 (en) 2004-09-28 2006-04-06 Soreq Nuclear Research Center Israel Atomic Energy Commission Method and system for production of radioisotopes, and radioisotopes produced thereby
US7526058B2 (en) 2004-12-03 2009-04-28 General Electric Company Rod assembly for nuclear reactors
US8953731B2 (en) 2004-12-03 2015-02-10 General Electric Company Method of producing isotopes in power nuclear reactors
KR100728703B1 (ko) 2004-12-21 2007-06-15 한국원자력연구원 Ｉ-125 생산을 위한 내부 순환식 중성자 조사 용기 및 이를 이용한 ｉ-125 생산방법
US7235216B2 (en) 2005-05-01 2007-06-26 Iba Molecular North America, Inc. Apparatus and method for producing radiopharmaceuticals
US20080076957A1 (en) 2006-09-26 2008-03-27 Stuart Lee Adelman Method of producing europium-152 and uses therefor

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4493813A (en) * 1981-09-30 1985-01-15 Commissariat A L'energie Atomique Neutron protection device
GB2144899A (en) * 1983-08-10 1985-03-13 Atomic Energy Authority Uk Nuclear fuel element

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Киселев Л.В. Технология получения радиоактивных нуклидов в ядерных реакторах. - М.: Энергоатомиздат, 1990, с.111-112. *

Also Published As

Publication number Publication date
CN101483072A (zh) 2009-07-15
TW200941503A (en) 2009-10-01
ES2435546T3 (es) 2013-12-20
EP2073214A3 (en) 2012-07-25
CA2645836A1 (en) 2009-06-18
US8885791B2 (en) 2014-11-11
EP2073214B1 (en) 2013-09-11
JP2009150881A (ja) 2009-07-09
RU2008149969A (ru) 2010-06-27
EP2073214A2 (en) 2009-06-24
US20140307844A1 (en) 2014-10-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2479052C2 (ru) Топливные стержни с концевыми деталями в качестве облучаемых мишеней
JP5755568B2 (ja) 軽水炉核燃料集合体および軽水炉
EP1667166B1 (en) Method for producing isotopes in power nuclear reactors
RU2503073C2 (ru) Уменьшающая поперечное сечение изотопная система
US11342086B2 (en) Fuel channel isotope irradiation at full operating power
EP2107573B1 (en) Radioisotope production structures, fuel assemblies having the same and methods of using the same
CA2643851A1 (en) Placement of target rods in bwr bundle
JP5675538B2 (ja) 原子炉用の燃料棒アセンブリ
EP2071579B1 (en) Fuel bundle assembly with reduced risk of damage
US20240127974A1 (en) Reactor design with controlled thermal neutron flux for enhanced neutron activation potential
US20240105354A1 (en) Modular radioisotope production capsules and related method
RU2428756C1 (ru) Бесчехловая тепловыделяющая сборка с гексагональной топливной решеткой водо-водяного энергетического реактора (варианты)
RU2428755C1 (ru) Бесчехловая тепловыделяющая сборка с гексагональной топливной решеткой водо-водяного энергетического реактора (варианты)
Pond et al. A neutronic feasibility study for LEU conversion of the High Flux Beam Reactor (HFBR)

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20151218