RU2513036C1 - Method to manufacture gas-filled fuel element - Google Patents
Method to manufacture gas-filled fuel element Download PDFInfo
- Publication number
- RU2513036C1 RU2513036C1 RU2013102566/07A RU2013102566A RU2513036C1 RU 2513036 C1 RU2513036 C1 RU 2513036C1 RU 2013102566/07 A RU2013102566/07 A RU 2013102566/07A RU 2013102566 A RU2013102566 A RU 2013102566A RU 2513036 C1 RU2513036 C1 RU 2513036C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fuel
- shell
- inert gas
- pellets
- heavy inert
- 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
- Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к ядерной энергетике, в частности к способам изготовления газонаполненных тепловыделяющих элементов (твэлов) с топливными сердечниками из нитрида или карбонитрида урана.The invention relates to nuclear energy, in particular to methods for the manufacture of gas-filled fuel elements (fuel elements) with fuel cores made of uranium nitride or carbonitride.
Известен способ изготовления газонаполненных твэлов, в соответствии с которым сначала изготавливают сборочную единицу «труба в сборе» - оболочка с приваренной первой заглушкой, затем формируют топливный сердечник путем снаряжения «трубы в сборе» топливными таблетками и осуществляют окончательную герметизацию. При окончательной герметизации твэла «трубу в сборе» с топливными таблетками вакуумируют, заполняют гелием и приваривают вторую заглушку (Решетников Ф.Г. и др. Разработка, производство и эксплуатация тепловыделяющих элементов энергетических реакторов. - М.: Энергоатомиздат, 1995, кн.2, с.159-160, с.192-193).A known method of manufacturing gas-filled fuel rods, in accordance with which the first assembled unit "pipe assembly" - a shell with a welded first plug, then form the fuel core by equipping the "pipe assembly" with fuel pellets and carry out the final sealing. At the final sealing of the fuel rod assembly with fuel pellets, vacuum, fill with helium and weld the second plug (Reshetnikov F.G. et al. Development, production and operation of fuel elements of power reactors. - M .: Energoatomizdat, 1995,
Из-за наличия глухих полостей под оболочкой твэла (в местах соединения, между топливными таблетками, между таблетками и оболочкой) не удается провести глубокое вакуумирование твэла, поэтому в этих местах воздух частично остается. Кроме того, известно, что карбидное, нитридное и карбонитридное топливо обладает химической активностью по отношению к кислороду и водяному пару. Это приводит к окислению таблеток и к снижению ресурса работы твэла. Применяемое при герметизации твэлов стыко-замковое соединение с расплавляемым буртиком нередко сопровождается образованием грата, выходящего за пределы диаметра оболочки, что требует дополнительной механической обработки. При изготовлении (герметизации) такого твэла для получения шва с большим или меньшим усилением и достаточной глубиной проплавления подбирают высоту буртиков, однако, это не исключает выход размеров шва за диаметр оболочки. (Решетников Ф.Г. и др. Разработка, производство и эксплуатация тепловыделяющих элементов энергетических реакторов. - М.; Энергоатомиздат, 1995, кн.2, сс.58, 91, 92, 176, 177, 185, 187, 189, с.191-194).Due to the presence of deaf cavities under the cladding of the fuel rod (at the junction points, between the fuel pellets, between the pellets and the cladding), it is not possible to carry out deep evacuation of the fuel rod, therefore, air partially remains in these places. In addition, it is known that carbide, nitride and carbonitride fuels have chemical activity with respect to oxygen and water vapor. This leads to the oxidation of the tablets and to a decrease in the resource of the fuel rod. The butt-lock connection with the molten bead used in the sealing of fuel rods is often accompanied by the formation of a burr beyond the diameter of the cladding, which requires additional machining. In the manufacture (sealing) of such a fuel rod to obtain a weld with a greater or lesser gain and a sufficient penetration depth, the height of the shoulders is selected, however, this does not exclude the appearance of the weld dimensions for the diameter of the sheath. (Reshetnikov F.G. et al. Development, production and operation of fuel elements of power reactors. - M .; Energoatomizdat, 1995,
Наиболее близким известным техническим решением, принятым за прототип, является способ изготовления газонаполненных твэлов, согласно которому изготавливают «трубу в сборе» путем герметичного соединения оболочки с одной из концевых заглушек, формируют топливный сердечник путем укладки в нее топливных таблеток, вакуумируют, заполняют ее внутренний объем гелием и окончательно герметизируют твэл приваркой второй концевой заглушки (патент RU №2 127 457, МПК G21C 3/10, опубл. 10.03.1999).The closest known technical solution adopted for the prototype is a method of manufacturing gas-filled fuel rods, according to which a “pipe assembly” is made by hermetically connecting the shell to one of the end caps, form a fuel core by stacking fuel pellets in it, vacuum, fill its internal volume helium and finally seal the fuel rod by welding the second end plug (patent RU No. 2 127 457, IPC
При известном способе изготовления твэла под его оболочкой также имеет место наличие глухих полостей, в которых после вакуумирования частично остается воздух, что при использовании таблеток из нитрида или карбонитрида урана приводит к окислению и последующему распуханию топливного сердечника и даже нарушению целостности оболочки и топливных таблеток. При формировании сварного шва не исключается попадание пылевидных топливных частичек в зону шва, что ухудшает его качество. Указанные недостатки приводят к снижению работоспособности твэлов.In the known method for manufacturing a fuel element, there are also blind cavities under its cladding, in which air partially remains after evacuation, which when using uranium nitride or uranium carbonitride tablets leads to oxidation and subsequent swelling of the fuel core and even violation of the integrity of the cladding and fuel tablets. When forming a weld, dusty fuel particles cannot be excluded from entering the weld zone, which impairs its quality. These shortcomings lead to a decrease in the performance of fuel rods.
Задача настоящего изобретения состоит в повышении надежности и ресурса работы газонаполненных твэлов с топливным сердечником из нитрида или карбонитрида урана.The objective of the present invention is to increase the reliability and service life of gas-filled fuel rods with a fuel core of uranium nitride or carbonitride.
Поставленная задача достигается тем, что в способе изготовления газонаполненного твэла, включающем изготовление «трубы в сборе» путем герметичного соединения оболочки с одной из концевых заглушек, формирование топливного сердечника путем укладки в «трубу в сборе» топливных таблеток, вакуумирование, заполнение ее внутреннего объема гелием и окончательную герметизацию твэла при помощи второй концевой заглушки, согласно изобретению перед укладкой топливных таблеток «трубу в сборе» предварительно вакуумируют и заполняют тяжелым инертным газом, а укладку таблеток осуществляют при помощи направленной под избыточным давлением струи упомянутого тяжелого инертного газа, после чего перед заполнением гелием проводят повторное вакуумирование твэла.The problem is achieved in that in the method of manufacturing a gas-filled fuel rod, including the manufacture of a “pipe assembly” by hermetically connecting the shell to one of the end caps, forming a fuel core by laying fuel pellets in a “pipe assembly”, evacuating, filling its internal volume with helium and the final sealing of the fuel rod with the second end plug, according to the invention, before laying the fuel pipe assembly, the vacuum tube is pre-evacuated and filled with heavy inert gas, and the stacking of the tablets is carried out using a jet of said heavy inert gas directed under excessive pressure, after which the fuel rod is again evacuated before filling with helium.
При заполнении «трубы в сборе» тяжелым инертным газом и при укладке топливных таблеток ее располагают вертикально, открытым концом вверх.When filling the “pipe assembly” with heavy inert gas and when stacking fuel pellets, it is placed vertically, with the open end up.
Заполнение «трубы в сборе» тяжелым инертным газом осуществляют при помощи направленной под избыточным давлением струи упомянутого тяжелого инертного газа.Filling the "pipe assembly" with a heavy inert gas is carried out using a jet of said heavy inert gas directed under excessive pressure.
Струю инертного газа под избыточным давлением создают при помощи трубчатого наконечника в виде сопла, снабженного осевыми и радиальными отверстиями, а в качестве тяжелого инертного газа используют аргон.A jet of inert gas under excessive pressure is created using a tubular tip in the form of a nozzle equipped with axial and radial holes, and argon is used as a heavy inert gas.
В качестве материала топливных таблеток используют нитрид или карбонитрид урана.Uranium nitride or carbonitride is used as the fuel pellet material.
Герметичное соединение оболочки с концевыми заглушками производят сваркой плавлением.The tight connection of the shell with the end caps is made by fusion welding.
В этом случае концевые заглушки в местах герметичного соединения с оболочкой снабжают буртиками шириной (1,2÷1,4)b и высотой (0,8÷1,1)b от посадочного диаметра концевой заглушки, где b - толщина стенки оболочки, при этом буртики снабжают фасками шириной (0,6÷0,9)b, выполненными со стороны торца оболочки под углом к нему (45÷60) градусов.In this case, the end caps at the places of tight connection with the shell are provided with collars with a width of (1.2 ÷ 1.4) b and a height (0.8 ÷ 1.1) b of the bore diameter of the end cap, where b is the shell wall thickness, at this collars provide chamfers with a width of (0.6 ÷ 0.9) b, made from the side of the shell end at an angle to it (45 ÷ 60) degrees.
При окончательной герметизации твэла длину посадочной части второй концевой заглушки выбирают больше длины посадочной части первой концевой заглушки в (1,5÷2).When the fuel rod is finally sealed, the length of the landing part of the second end plug is selected to be greater than the length of the landing part of the first end plug in (1.5 ÷ 2).
После укладки таблеток топливный сердечник поджимают при помощи винтовой пружины.After laying the tablets, the fuel core is pressed with a helical spring.
Заполнение «трубы в сборе» тяжелым инертным газом, например, таким как аргон, позволяет вытеснить из внутреннего объема оболочки воздух, в том числе содержащиеся в нем пары воды, которые впоследствии оказывают негативное влияние на материал таблеток, приводящее к распуханию топлива, особенно топлива на основе нитридов и карбонитридов урана. Наилучший результат достигается при использовании направленной под избыточным давлением струи инертного газа, которую создают при помощи трубчатого наконечника. Укладка топливных таблеток может производиться посредством этого же наконечника, концевая часть которого может быть выполнена в виде сопла с осевыми и радиальными отверстиями, что позволяет благодаря образованию газовой подушки обеспечить бесконтактное воздействие на топливные таблетки (как сплошные, так и с центральным отверстием). При этом в процессе укладки топливных таблеток происходит очистка внутренней поверхности твэла от пылевидных частичек топлива, что способствует в дальнейшем формированию более качественного сварного шва без посторонних включений. Кроме того, направленная под избыточным давлением струя тяжелого инертного газа позволяет вытеснить остатки воздуха из глухих полостей твэла, улучшить состав атмосферы под оболочкой, чтобы максимально исключить влияние остатков воздуха и водяных паров на материал таблеток.Filling the “tube assembly” with a heavy inert gas, such as argon, allows air to be displaced from the internal volume of the shell, including water vapor contained in it, which subsequently negatively affects the material of the tablets, leading to swelling of the fuel, especially fuel based on uranium nitrides and carbonitrides. The best result is achieved when using an inert gas jet directed under excess pressure, which is created using a tubular tip. Stacking of fuel pellets can be done using the same tip, the end of which can be made in the form of nozzles with axial and radial holes, which allows, thanks to the formation of a gas cushion, to provide a non-contact effect on fuel pellets (both solid and with a central hole). At the same time, during the laying of fuel pellets, the inner surface of the fuel element is cleaned of dusty fuel particles, which further contributes to the formation of a better weld without extraneous inclusions. In addition, a jet of heavy inert gas directed under excessive pressure allows the air to be displaced from the dead cavities of the fuel rod, to improve the atmosphere composition under the cladding in order to maximally eliminate the effect of air and water vapor on the tablet material.
Герметизация твэла может выполняться одним видом сварки, что упрощает его изготовление. Форма шва при выполнении сварки плавлением предложенных буртиков с фаской не требует дополнительной механической обработки. Для обеспечения теплоотвода при выполнении сварного шва, позволяющего исключить нагрев материала таблеток и отжиг фиксирующей винтовой пружины, размещенной в углублении заглушки, длину посадочной части второй концевой заглушки выбирают больше длины посадочной части первой концевой заглушки в (1,5-2) раза.The sealing of a fuel rod can be performed by one type of welding, which simplifies its manufacture. The shape of the seam when performing fusion welding of the proposed bevels with a chamfer does not require additional machining. To ensure heat dissipation when performing a weld, which eliminates the heating of the tablet material and annealing of a fixing coil spring located in the recess of the plug, the length of the mounting portion of the second end plug is selected (1.5-2) times longer than the length of the mounting portion of the first end plug.
Сущность данного технического решения иллюстрируется фигурами графических изображений.The essence of this technical solution is illustrated by figures of graphic images.
На фиг.1 приведена схема соединения оболочки с заглушкой и форма буртика.Figure 1 shows the connection diagram of the shell with the plug and the shape of the shoulder.
На фиг.2 приведена схема снаряжения «трубы в сборе».Figure 2 shows the equipment circuit "pipe assembly".
На фиг.3 приведена схема камеры для приварки второй заглушки и форма концевой части наконечника.Figure 3 shows a diagram of a chamber for welding the second plug and the shape of the end of the tip.
На фиг.4 приведена схема приварки второй заглушки.Figure 4 shows the welding circuit of the second plug.
На фиг.5 приведен внешний вид сварных швов.Figure 5 shows the appearance of the welds.
На фиг.6 приведен шлиф сварного шва, выполненного в соответствии с настоящим изобретением.Figure 6 shows a section of a weld made in accordance with the present invention.
На фиг.7 приведено изображение нарушения формы оболочки твэла.Figure 7 shows the image of the violation of the shape of the cladding of a fuel rod.
На фиг.8 приведено изображение формоизмененной от окисления таблетки.Fig. 8 shows an image of a tablet shaped from oxidation.
На фиг.9 приведено изображение окисленных торцов топливных таблеток.Figure 9 shows the image of the oxidized ends of the fuel pellets.
На фиг.10 приведено изображение топливных таблеток из твэла, изготовленного по предложенному способу.Figure 10 shows the image of the fuel pellets from a fuel rod made by the proposed method.
Изготовление твэла осуществляют следующим образом. Вначале подготавливают оболочку 1 (фиг.1) и концевые элементы 2 (фиг.1) и 3 (фиг.2) с буртиками 4 для сварки плавлением, например стыко-замковой газо-дуговой сварки. На буртике изготавливают фаску 5 со стороны торца оболочки под углом (45÷60) градусов на величину (0,6÷0,9) от толщины стенки оболочки b, высоту буртиков делают равной (0,8÷1,1)b, а ширину - (1,2÷1,4)b. Такая форма буртика, благодаря наличию фаски и упомянутому соотношению размеров, обеспечивает достаточную глубину проплавления сварного шва, улучшает условия дегазации в зоне стыка, исключает выход диаметра сварного шва за пределы диаметра оболочки. После изготовления трубы в сборе 7 (фиг.3) путем приварки концевой заглушки 2 к оболочке 1 (фиг.1) ее располагают вертикально, открытым концом вверх в камере для снаряжения топливом 8 (фиг.3). Камеру предварительно вакуумируют до уровня 10-1 мм рт.ст., а затем заполняют аргоном. Для достижения наилучшего результата перед укладкой топливных таблеток в «трубу в сборе» вводят трубчатый наконечник 9, через который подают аргон с избыточным давлением, что позволяет вытеснить из внутреннего объема оболочки воздух. Укладка топливных таблеток производится посредством этого же наконечника 9, концевая часть которого может быть выполнена в виде сопла с осевыми и радиальными отверстиями (фиг.3), формирующими направленную струю газа, что позволяет обеспечить бесконтактное воздействие на топливные таблетки (как сплошные, так и с центральным отверстием) и внутреннюю поверхность оболочки. При этом благодаря образованию газовой подушки в процессе укладки топливных таблеток ведется очистка внутренней поверхности твэла от пылевидных частичек топлива, что способствует формированию более качественного сварного шва без посторонних включений. По окончании укладки таблеток устанавливают временную герметизирующую заглушку. В таком виде твэл размещают горизонтально в камере 9 (фиг.4), где его повторно вакуумируют при снятой временной заглушке до уровня 10-3 мм рт.ст., заполняют гелием до 1,1 атм, устанавливают фиксирующую пружину 10 (фиг.2), вторую концевую заглушку 3 и в атмосфере гелия проводят приварку второй заглушки при помощи дуговой сварки вольфрамовым электродом 11, устанавливаемым посередине ширины буртика. При длине посадочной части первой заглушки ℓ (фиг.1) посадочную часть второй заглушки целесообразно выполнять длиной (1,5-2)ℓ (фиг.2) для уменьшения влияния нагрева в процессе сварки на фиксирующую пружину 10 и топливные таблетки 12. На фиг.5 приведен внешний вид сварных швов, а на фиг.6 - шлиф сварного шва. Из приведенных фигур видно, что шов ровный, не имеет грата и не выступает за пределы диаметра оболочки. Микроструктура сварного шва достаточно однородна, без трещин и пор, микротвердость шва и оболочки близки по значениям, что свидетельствует о пластичности шва. Форма и качество шва не требуют дополнительной механической обработки.The manufacture of a fuel rod is as follows. First, prepare the shell 1 (figure 1) and the end elements 2 (figure 1) and 3 (figure 2) with
Пример осуществления.An example implementation.
Для газонаполненного твэла с топливным сердечником из уран-циркониевого карбонитрида оболочку и концевые заглушки изготавливали из нержавеющей стали марки 06Х18Н10Т. Длина оболочки составляла 500 мм, диаметр - 12 мм, толщина стенки - 0,6 мм. Концевые заглушки изготавливали с буртиками высотой, равной толщине стенки оболочки - 0,6 мм. При толщине стенки оболочки (например, 0,8 мм) высоту буртика для швов, не выходящих за пределы диаметра оболочки, делают меньше, приблизительно 0,7 мм, т.е. в пределах (0,6÷0,9) от толщины стенки оболочки. Ширина буртика выбиралась в пределах (1,2÷1,4) толщины стенки оболочки. При толщине стенки оболочки 0,6 мм, ширина буртика - 0,8 мм. На буртиках выполняли фаски под углом (45÷60) градусов со стороны посадочного диаметра заглушки на величину (0,6÷0,9) от толщины стенки оболочки (фиг.1). При угле фаски 45 градусов глубину фаски выбрали 0,6 от ширины буртика, т.е. примерно 0,5 мм. При 60 градусах - 0,8 от ширины буртика. При таком исполнении буртика концевых заглушек обеспечивается достаточная глубина проплавления, а также невыход сварного шва за диаметр оболочки твэла (фиг.5, 6). Посадочную часть концевой заглушки 3 (фиг.2) делали длиной в 1,5 раза больше длины посадочной части концевой заглушки 2 (фиг.1) для обеспечения теплоотвода при выполнении сварного шва и исключения отжига фиксирующей пружины 10, размещенной в углублении заглушки 3 (фиг.2). Соединение концевой заглушки 2 с оболочкой 1 (фиг.1) производили аргонно-дуговой сваркой (применялся аппарат «ORBIMAT 165 SA»). Сварка происходила при орбитальном вращении неплавящимся электродом в локальной камере с подачей аргона при токе сварки 40А, обеспечивающим необходимую глубину проплавления - около 1,5 толщины оболочки (см. фиг.6). Далее «трубу в сборе» 6 размещали вертикально открытым концом вверх в камере 7 (фиг.3), которую предварительно вакуумировали и заполняли аргоном до давления (0,9÷1,1) атм. Цилиндрические топливные таблетки из уран-циркониевого карбонитрида укладывали в «трубу в сборе» 6 с использованием трубчатого наконечника 8 (фиг.3), через который подавали аргон с избыточным давлением (1,1÷1,2) атм, что упрощает процесс укладки при минимальном зазоре между внутренним диаметром оболочки и наружным диаметром топливной таблетки, и кроме того, одновременно происходит очистка внутреннего объема твэла от пылевидных частиц топлива, которые нередко имеют место при снаряжении топливного сердечника. Использование аргона позволяет вытеснить остатки воздуха из глухих полостей твэла и тем самым исключить его влияние на уран-циркониевый карбонитрид и, помимо того, обеспечивается бесконтактная укладка топливных таблеток. Наличие же воздуха приводит при работе твэла к окислению и распуханию уран-циркониевого карбонитрида и повреждению оболочки твэла, что иллюстрируется изображениями, приведенными на фиг.7, 8, 9.For a gas-filled fuel rod with a fuel core made of uranium-zirconium carbonitride, the shell and end caps were made of 06X18H10T stainless steel. The length of the shell was 500 mm, the diameter was 12 mm, and the wall thickness was 0.6 mm. End caps were made with beads with a height equal to the shell wall thickness of 0.6 mm. When the wall thickness of the shell (for example, 0.8 mm), the height of the shoulder for joints that do not extend beyond the diameter of the shell is made less than approximately 0.7 mm, i.e. within (0.6 ÷ 0.9) of the shell wall thickness. The width of the collar was selected within (1.2 ÷ 1.4) the thickness of the shell wall. With a shell wall thickness of 0.6 mm, the bead width is 0.8 mm. The bevels were chamfered at an angle of (45 ÷ 60) degrees from the side of the bore diameter of the plug by (0.6 ÷ 0.9) of the wall thickness of the shell (Fig. 1). When the angle of the bevel is 45 degrees, the depth of the bevel was chosen 0.6 of the width of the bead, i.e. approximately 0.5 mm. At 60 degrees - 0.8 of the width of the shoulder. With this design, the flange of the end caps provides a sufficient penetration depth, as well as the weld absenteeism for the diameter of the fuel rod cladding (Figs. 5, 6). The landing part of the end cap 3 (FIG. 2) was made 1.5 times longer than the length of the landing part of the end cap 2 (FIG. 1) to ensure heat removal during welding and to prevent annealing of the fixing
Заполненную топливными таблетками трубу в сборе герметизировали временной заглушкой. Изделие размещали горизонтально в другой камере 9 (фиг.4), где имелась аргонно-дуговая сварочная головка 13. Камера и расположенное в ней изделие вакуумировали при снятой временной заглушке до давления (2÷3)×10-3 мм рт.ст. Камеру с изделием заполняли гелием до давления (1,1÷1,2) атм. Вторую концевую заглушку 3 с поджимной винтовой пружиной 10 досылали в оболочку 2 (фиг.2), далее производили сварку в среде гелия при расположении электрода 13 посередине буртика концевой заглушки 3 (фиг.2). Сварка происходила при вращении твэла 5 об/мин. Делали (1,5÷2) оборота при токе сварки 20А, затем ток сварки уменьшали на (40÷50) % и делали еще (1÷1,5) оборота, что позволяло снизить послесварочные напряжения в шве. В процессе сварки буртик полностью расплавляется и формирует сварной шов. Далее изделие подвергалось контролю на герметичность на гелиевом течеискателе, ультразвуковому и рентгеновскому контролю сварных швов.The complete tube filled with fuel pellets was sealed with a temporary plug. The product was placed horizontally in another chamber 9 (Fig. 4), where there was an argon-arc welding head 13. The chamber and the product located in it were evacuated with a temporary plug removed to a pressure of (2 ÷ 3) × 10 -3 mm Hg. The chamber with the product was filled with helium to a pressure of (1.1 ÷ 1.2) atm. The
На фиг.7 показано, что окисление таблеток из уран-циркониевого карбонитрида приводит к нарушению формы оболочки твэла. На фиг.8 приведено изображение формоизмененной от окисления таблетки. На фиг.9 показано окисление торцов топливных таблеток из-за наличия глухой полости между ними. На фиг.10 приведено изображение топливных таблеток, также извлеченных из твэла, изготовленного по предложенному способу, после месячного хранения в одинаковых условиях с известными твэлами, из которого видно, что указанные выше недостатки отсутствуют.Figure 7 shows that the oxidation of tablets from uranium-zirconium carbonitride leads to disruption of the shape of the cladding of a fuel rod. Fig. 8 shows an image of a tablet shaped from oxidation. Figure 9 shows the oxidation of the ends of the fuel pellets due to the presence of a blind cavity between them. Figure 10 shows the image of fuel pellets, also extracted from a fuel rod manufactured by the proposed method, after a month of storage under the same conditions as the known fuel rods, from which it is clear that the above disadvantages are absent.
Таким образом, заполнение внутреннего объема твэла тяжелым инертным газом и последующая укладка топливных таблеток с применением направленной под избыточным давлением струи тяжелого инертного газа позволяет удалить пылевидные частички топлива в зазоре между таблетками и оболочкой и обеспечить бесконтактное воздействие на топливные таблетки, а также улучшить состав атмосферы под оболочкой. Это в свою очередь позволяет увеличить ресурс и надежность работы твэлов. Кроме того, при использовании предложенного технического решения герметизация твэла может выполняться одним видом сварки, что упрощает его изготовление. Заполнение внутреннего объема трубы в сборе аргоном позволяет вытеснить остатки воздуха. Такое выполнение газонаполненных твэлов целесообразно для экспериментальных твэлов с невысоким внутренним давлением газа в диапазоне от 1 кг/см2 до 2 кг/см2 и длиной до 1000 мм.Thus, filling the internal volume of a fuel rod with a heavy inert gas and subsequent stacking of fuel pellets using a jet of heavy inert gas directed under excessive pressure allows dust particles to be removed in the gap between the pellets and the cladding and to provide a non-contact effect on the fuel pellets and to improve the atmosphere composition under shell. This in turn allows you to increase the resource and reliability of the fuel rods. In addition, when using the proposed technical solution, the fuel rod can be sealed with one type of welding, which simplifies its manufacture. Filling the internal volume of the pipe assembly with argon allows the remaining air to be displaced. This embodiment of gas-filled fuel elements is appropriate for experimental fuel elements with a low internal gas pressure in the range from 1 kg / cm 2 to 2 kg / cm 2 and a length of up to 1000 mm.
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013102566/07A RU2513036C1 (en) | 2013-01-22 | 2013-01-22 | Method to manufacture gas-filled fuel element |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013102566/07A RU2513036C1 (en) | 2013-01-22 | 2013-01-22 | Method to manufacture gas-filled fuel element |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2513036C1 true RU2513036C1 (en) | 2014-04-20 |
Family
ID=50480603
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013102566/07A RU2513036C1 (en) | 2013-01-22 | 2013-01-22 | Method to manufacture gas-filled fuel element |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2513036C1 (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2397557C2 (en) * | 2008-07-24 | 2010-08-20 | Открытое акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов" | Process of manufacturing of fuel elements in nuclear reactor |
-
2013
- 2013-01-22 RU RU2013102566/07A patent/RU2513036C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2397557C2 (en) * | 2008-07-24 | 2010-08-20 | Открытое акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов" | Process of manufacturing of fuel elements in nuclear reactor |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
САМОЙЛОВ А.Г. и др., Тепловыделяющие элементы ядерных реакторов, Москва, Энергоатомиздат, 1996, с. 225-226, 243-244. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5158740A (en) | Fuel rod end plug welding method | |
CN112122865B (en) | Dissimilar steel beveled tube plate and heat exchange tube sealing welding process | |
KR101007848B1 (en) | Dual Cooled Fuel with a Ring-Shaped Plug And Manufacturing Method of the Same | |
CN106735828B (en) | A kind of horizontal rifle electro-beam welding method of large size spherical shell side seam | |
US4003788A (en) | Nuclear fuel elements sealed by electric welding | |
US3842238A (en) | Method of sealing nuclear fuel elements by electric welding | |
CN107052536B (en) | Automatic butt welding process for low alloy steel heat exchange tubes without filler | |
EP0154229B1 (en) | improved fuel rod assembly for a nuclear reactor | |
US3683148A (en) | Fabrication of nuclear fuel assemblies and resultant product | |
RU2513036C1 (en) | Method to manufacture gas-filled fuel element | |
CN101022913A (en) | Resistance welding method | |
PL227290B1 (en) | Method for automatic submerged arc welding on the cone of the insert of the nozzle of large size | |
CN102601487B (en) | Method for welding water outlet nozzles on nuclear power hanging basket | |
CN113953628B (en) | Helium-filled hole-blocking welding method for aluminum alloy cladding target piece | |
RU2533616C1 (en) | Arc welding method | |
US5674411A (en) | Method of welding control rod tube ends and end caps | |
JP3132875B2 (en) | Fuel rod manufacturing method and end plug used therefor | |
CN113664342A (en) | Process for welding through strength welding joint between heat exchange tube and tube plate of reactor or heat exchanger | |
US8419074B2 (en) | Joint structure | |
JP2931667B2 (en) | How to seal fuel rods by welding | |
JP2504458B2 (en) | Welding method of double structure pipe | |
RU2550745C2 (en) | Fuel element of nuclear power reactor and method of making same | |
JP4078314B2 (en) | End plug, nuclear fuel rod, nuclear fuel rod assembly | |
RU2127457C1 (en) | Fuel element of nuclear power reactor and its sealing process | |
JP2007206026A (en) | Repairing method for structure in inside of nuclear pressure vessel |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150123 |
|
BF4A | Cancelling a publication of earlier date [patents] |
Free format text: PUBLICATION IN JOURNAL SHOULD BE CANCELLED |