RU2532083C2 - Method of fitting of fuel element cores with rod fuel cells - Google Patents
Method of fitting of fuel element cores with rod fuel cells Download PDFInfo
- Publication number
- RU2532083C2 RU2532083C2 RU2012139257/07A RU2012139257A RU2532083C2 RU 2532083 C2 RU2532083 C2 RU 2532083C2 RU 2012139257/07 A RU2012139257/07 A RU 2012139257/07A RU 2012139257 A RU2012139257 A RU 2012139257A RU 2532083 C2 RU2532083 C2 RU 2532083C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fuel
- length
- core
- rods
- elements
- 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)
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
Abstract
Description
Описание изобретенияDescription of the invention
1. Область техники, к которой относится изобретение.1. The technical field to which the invention relates.
Изобретение относится к области ядерной энергетики, в частности к технологии керметных тепловыделяющих элементов активных зон ядерных реакторов малой мощности, и может найти применение в автоматизированных и автоматических линиях на предприятиях изготовления твэлов.The invention relates to the field of nuclear energy, in particular to the technology of cermet fuel elements of the active zones of low-power nuclear reactors, and may find application in automated and automatic lines at fuel rod manufacturing enterprises.
2.Уровень техники2. The level of technology
Одним из направлений в ядерной энергетики является использование твэлов, в которых тепловыделяющие сердечники набраны из топливных элементов в виде керметных стержней (см., например, Гаврилин С.С., Денискин В.П. и др., Новое поколение твэлов на основе микротоплива для ВВЭР. Атомная энергия. - 2004. - №96, вып.4. - с.280; Пат. 2313142, Россия, МПК G21C 3/64, Керметный тепловыделяющий элемент водоводяного ядерного реактора / Гаврилин С.С., Денискин В.П. и др. - №2006109585/06; Заяв. 28.03.2006; Опубл. 20.12.2007. Бюл. №35).One of the areas in nuclear energy is the use of fuel rods in which fuel cores are drawn from fuel cells in the form of cermet rods (see, for example, Gavrilin S.S., Deniskin V.P. et al., A New Generation of Microfuel-Based Fuel Rods for VVER, Nuclear Energy. - 2004. - No. 96,
В отличие от твэлов, в которых сердечники набираются из топливных элементов в виде спрессованных таблеток относительно небольшой длины, керметные стержни представляют собой цилиндрическую циркониевую капсулу длиной около 50 мм с заключенным в ней ядерным топливом и матричным материалом (см.; например, Пат.2371789, Россия, МПК G21C 3/00, Способ изготовления керметного стержня топливного сердечника тепловыделяющего элемента ядерного реактора/ Гаврилин С.С., Денискин В.П. и др. - №2008117710/06; Заяв. 04.05.2008; Опубл. 27.10.2009. Бюл. №30). Следствием увеличенной длины топливного элемента сердечников таких твэлов является фиксированное количество стержней во всех сердечниках твэлов реактора, что усложняет подбор стержней, суммарная длина которых лежит в заданных на сердечник пределах.Unlike fuel rods, in which the cores are drawn from fuel cells in the form of compressed tablets of relatively short length, the cermet rods are a cylindrical zirconium capsule about 50 mm long with nuclear fuel and matrix material enclosed in it (see; e.g., Pat.2371789, Russia, IPC
Известен способ снаряжения сердечника твэла стержневыми топливными элементами, основанный на ручном наборе столба элементов с их многократным визуальным подбором до получения заданной длины сердечника (см., например, Патент США №3925965 от 16.12.1975). Такое решение очевидно характеризуется низкой производительностью и неприемлемо в условиях массового производства.There is a method of equipping a core of a fuel rod with rod fuel cells, based on the manual selection of a column of elements with their multiple visual selection to obtain a given core length (see, for example, US Patent No. 3925965 of 12.16.1975). Such a solution is obviously characterized by low productivity and is unacceptable in conditions of mass production.
Известен также способ снаряжения сердечника твэла стержневыми топливными элементами, в котором твэлы снаряжались с некоторым превышением заданной длины столба (см., например, Патент РФ №2070740 от 17.05.1994). Для твэлов, где сердечники набраны из таблеток относительно небольшой длины, такое решение может быть удовлетворительным. В случае же керметных стержней, длина которых значительна (около 50 мм), такое превышение в ряде применений, например, для малогабаритных реакторов, становится недопустимым вследствие роста неоднородности энерговыделения по длине активной зоны.There is also a method of equipping the core of a fuel rod with rod fuel elements, in which fuel elements were equipped with some excess of a given column length (see, for example, RF Patent No. 2070740 of 05.17.1994). For fuel rods where the cores are composed of relatively short length tablets, this solution may be satisfactory. In the case of cermet rods, the length of which is significant (about 50 mm), such an excess in a number of applications, for example, for small-sized reactors, becomes unacceptable due to an increase in the heterogeneity of energy release along the length of the active zone.
Известен способ снаряжения сердечника твэла стержневыми топливными элементами (см., например, Афанасьев В.Л., Рожков В.В. и др. Способ и устройство снаряжения таблетками оболочек стержневых тепловыделяющих элементов, Патент РФ №2156508 от 08.12.1998, опуб. 20.09.2000), заключающийся в том, что:There is a method of equipping a core of a fuel rod with rod fuel cells (see, for example, Afanasyev V.L., Rozhkov V.V. et al. Method and device for equipping tablets with shells of rod fuel elements, RF Patent No. 2156508 of 08.12.1998, publ. 20.09 .2000), which consists in the fact that:
- из партии элементов с известными статистическими характеристиками на первой позиции снаряжения набирают основной столб из случайно выбранных элементов, причем длину этого столба формируют заведомо меньше требуемой;- from a batch of elements with known statistical characteristics in the first position of the equipment, the main column is drawn from randomly selected elements, and the length of this column is obviously less than the required;
- на второй позиции снаряжения (позиции доснаряжения) для некоторого количества случайно выбранных из партии элементов определяются длины этих элементов и их пространственное расположение с сообщением этих параметров в банк данных электронной вычислительной машины (ЭВМ);- at the second position of the equipment (the position of the equipment) for a certain number of elements randomly selected from the batch, the lengths of these elements and their spatial location with the message of these parameters to the data bank of an electronic computer (computer) are determined;
- измеренный дефицит длины основного столба элементов сообщают ЭВМ, которая определяет пространственные координаты тех элементов позиции доснаряжения, добавление которых к основному столбу сформирует столб, длина которого находится в заданных пределах;- the measured deficit of the length of the main column of elements is reported to the computer, which determines the spatial coordinates of those elements of the position of the additional equipment, the addition of which to the main column will form a column whose length is within the specified limits;
- определенные ЭВМ элементы добавляют к основному столбу, измеряют длину полученного столба и, если измеренная длина столба лежит в заданных пределах, направляют его на снаряжение сердечника;- certain computer elements are added to the main column, the length of the obtained column is measured, and if the measured length of the column lies within specified limits, it is sent to the core equipment;
- из оставшихся элементов партии по такому же алгоритму набирают следующие столбы и далее цикл повторяют.- of the remaining batch elements, the following columns are collected using the same algorithm and the cycle is repeated.
Недостатком этого способа является сложность аппаратной реализации, и, применительно к малогабаритным реакторам, сердечники твэлов которых набраны из фиксированного количества керметных стержней, велика вероятность несобираемости сердечника заданной длины и, как следствие, появления невостребованных стержней, что удорожает производство.The disadvantage of this method is the complexity of the hardware implementation, and, as applied to small-sized reactors, fuel rod cores of which are drawn from a fixed number of cermet rods, there is a high probability of non-assembled core of a given length and, as a result, the appearance of unclaimed rods, which makes production more expensive.
С предлагаемым способом последний способ совпадает по следующим существенным признакам:With the proposed method, the latter method coincides with the following essential features:
- из партии топливных элементов с известными статистическими характеристиками случайным образом набирают столбы;- from a batch of fuel cells with known statistical characteristics, columns are randomly collected;
- измеряют длины столбов;- measure the length of the posts;
- направляют столбы на снаряжение сердечников, если их длины лежат в заданных пределах;- direct the poles to the equipment of the cores, if their lengths lie within specified limits;
- из оставшихся элементов партии снова случайным образом набирают столбы и далее цикл повторяют.- from the remaining elements of the party, poles are again randomly collected and then the cycle is repeated.
По совокупности существенных признаков последний способ наиболее близок к предлагаемому и выбран в качестве прототипа.In the aggregate of essential features, the latter method is closest to the proposed one and is selected as a prototype.
3. Раскрытие изобретения3. Disclosure of invention
Предлагаемый способ снаряжения сердечников твэлов стержневыми топливными элементами заключается в том, что из партии топливных элементов с известными статистическими характеристиками случайным образом набирают столбы, измеряют их длины и, если их длины лежат в заданных пределах, направляют столбы на снаряжение сердечников, а из оставшихся элементов партии снова случайным образом набирают столбы и далее цикл повторяют.The proposed method for equipping fuel rods cores with rod fuel elements consists in randomly picking up poles from a batch of fuel cells with known statistical characteristics, measuring their lengths and, if their lengths are within specified limits, sending poles to the core equipment, and from the remaining batch elements again randomly pick up the columns and then repeat the cycle.
От прототипа предлагаемый способ отличается тем, что количество топливных элементов во всех столбах одинаково и столбы направляют на снаряжение сердечников при выполнении условия nL0-d≤D≤nL0+d, From prototype inventive method is characterized in that the number of fuel elements in all columns and pillars equally directed to cores gear when the condition nL -d≤D≤nL 0 0 + d,
где D - длина столба;where D is the length of the column;
L0 - средняя длина топливных элементов в партии;L 0 - the average length of the fuel cells in the party;
n - количество топливных элементов в сердечнике;n is the number of fuel cells in the core;
d - меньшее значение из двух величин: h-(Н-nL0), h+(Н-nL0);d is the smaller of two values: h- (Н-nL 0 ), h + (Н-nL 0 );
h - половина поля допуска на длину сердечника;h - half of the tolerance field for the core length;
Н - номинальная длина сердечника.N is the nominal length of the core.
Смысл наложенного условия заключается в том, что столб направляют на снаряжение сердечника в том случае, если отклонение его длины от средней длины топливного элемента, умноженной на количество элементов в сердечнике, лежит в симметричном относительно этого произведения поле допуска, причем это поле не выходит за пределы заданного поля допуска на длину сердечника.The meaning of the imposed condition is that the column is sent to the core equipment if the deviation of its length from the average length of the fuel element multiplied by the number of elements in the core lies in the tolerance field symmetrical with respect to this product, and this field does not go beyond the specified tolerance field for the core length.
Следствием такого отличия является то, что при этом условии изъятие из партии элементов, ушедших на снаряжение сердечников, не связано с изменением нормального характера распределения элементов в партии, практически отсутствует дрейф максимума распределения, приводящий к появлению невостребованных элементов.The consequence of this difference is that under this condition, the removal of elements from the batch that left the equipment of the cores is not associated with a change in the normal distribution of elements in the batch, there is practically no drift in the distribution maximum, leading to the appearance of unclaimed elements.
Кроме того, при реализации предлагаемого способа исключается необходимость создания позиции доснаряжения и связанных с ней процессами и средствами поиска и индивидуального подбора необходимых элементов, что значительно упрощает решение задачи автоматизации технологии снаряжения сердечников твэлов.In addition, the implementation of the proposed method eliminates the need to create a position of additional equipment and related processes and means of search and individual selection of the necessary elements, which greatly simplifies the task of automating the technology of equipment of the core of fuel rods.
4. Сведения, подтверждающие возможность реализации изобретения.4. Information confirming the possibility of implementing the invention.
В качестве примера реализации предложенного способа рассмотрим процесс снаряжения сердечников из партии топливных элементов в виде стержней в количестве 10000 шт. Партия стержней характеризуется нормальным законом распределения стержней по длинам при среднем значении 50 мм и средним квадратичным отклонением 0,3 мм. Количество стержней в сердечнике примем равным 24 шт., тогда среднее значение длины столба из 24 стержней составит 1200 мм со средним квадратичным отклонением 0,3·240,5=1,47 мм. Пусть заданная конструкторской документацией длина сердечника составляет 1204,0±4,4 мм, т.е. среднее значение длины набора входит в заданное поле допуска. В соответствии с условием предлагаемого изобретения набор из 24 стержней направляется на снаряжение сердечника лишь при его длине, находящейся в пределах от 1199,6 мм до 1200,4 мм.As an example of the implementation of the proposed method, consider the process of equipping cores from a batch of fuel cells in the form of rods in the amount of 10,000 pcs. The batch of rods is characterized by the normal law of the distribution of rods along the lengths with an average value of 50 mm and a standard deviation of 0.3 mm. We take the number of rods in the core equal to 24 pcs. Then the average column length of 24 rods will be 1200 mm with a standard deviation of 0.3 · 24 0.5 = 1.47 mm. Let the core length specified by the design documentation be 1204.0 ± 4.4 mm, i.e. the average value of the dial length is included in the specified tolerance field. In accordance with the condition of the present invention, a set of 24 rods is sent to the core equipment only with its length ranging from 1199.6 mm to 1200.4 mm.
Поток стержней с участка финишной механической обработки поступает на сортирующий автомат, который производит группировку стержней в столбы по 24 шт. в каждом, измеряет длину столба и, в случае нахождения длины столба в указанных выше пределах, направляет столб на снаряжение сердечника, в противном случае стержни столба направляются в накопитель. После прохода всей партии стержней через сортирующий автомат, в него подаются стержни из накопителя и процесс повторяется до тех пор, пока выемка годных наборов стержней за один цикл сортировки становится ничтожной по сравнению с общим количеством снаряженных сердечников.The stream of rods from the finishing section is fed to a sorting machine, which groups the rods into columns of 24 pcs. in each, measures the length of the column and, if the length of the column is within the above limits, directs the column to the core equipment, otherwise the rods of the column are sent to the drive. After the entire batch of rods has passed through the sorting machine, the rods are fed into it from the accumulator and the process is repeated until the seizure of suitable sets of rods in one sorting cycle becomes negligible compared to the total number of equipped cores.
Математическое моделирование процесса снаряжения сердечников в условиях рассматриваемого примера показало следующее.Mathematical modeling of the process of equipment of the cores in the conditions of the considered example showed the following.
Фиг.1 поясняет взаимное расположение кривой 1 плотности распределения длин столбов из 24 стержней, заданного в документации поля допуска на длину сердечника - 2 и поля отбора столбов, направляемых на снаряжение сердечников - 3.Figure 1 explains the relative position of the
На фиг.2 приведена диаграмма, показывающая рост количества столбов, направляемых на снаряжение сердечников за первые пять циклов сортировки, а на фиг.3 - диаграмма для 100 циклов. Figure 2 is a diagram showing the increase in the number of columns sent to the core equipment for the first five sorting cycles, and Figure 3 is a diagram for 100 cycles.
Диаграмма фиг.3 показывает предельные возможности предлагаемого способа - практически полное использование изготовленных стержней (более 99%). Необходимо заметить, что при последовательных циклах не нарушается характер кривой распределения остающихся после каждого цикла стержней, что гарантирует их полное использование не только по мере роста количества циклов, но и просто при пополнении партии. The diagram of figure 3 shows the ultimate capabilities of the proposed method is the almost complete use of manufactured rods (more than 99%). It should be noted that during successive cycles, the nature of the distribution curve of the rods remaining after each cycle is not violated, which guarantees their full use not only as the number of cycles grows, but also simply when replenishing a batch.
На фиг.4 приведены соответствующие кривые для исходного распределения - 4 и после первых пяти циклов (5-9).Figure 4 shows the corresponding curves for the initial distribution - 4 and after the first five cycles (5-9).
На фиг.5 показана диаграмма отбора годных столбов из условия нахождения их длин в поле допуска, задаваемого документацией, при пяти циклах сортировки, на фиг.6 - при ста циклах. Видно, что на начальных циклах сортировки отбор годных столбов идет быстрее, чем в случае, иллюстрируемом на фиг.2, однако за счет преимущественной выборки стержней, длина которых больше среднего значения в партии, происходит дрейф максимума распределения стержней влево (фиг.7, где 10 - исходное распределение, 11 - распределение после 20 циклов), что приводит к невостребованности стержней - в условиях рассматриваемого примера их количество составит около 1300 шт.Figure 5 shows a diagram of the selection of suitable columns from the condition of finding their lengths in the tolerance field specified by the documentation, for five sorting cycles, figure 6 - for a hundred cycles. It is seen that in the initial sorting cycles, the selection of suitable posts is faster than in the case illustrated in figure 2, however, due to the preferential selection of the rods, the length of which is longer than the average value in the batch, the maximum distribution of the rods to the left drifts (Fig. 7, where 10 - initial distribution, 11 - distribution after 20 cycles), which leads to the lack of demand for the rods - under the conditions of the considered example, their number will be about 1300 pcs.
Claims (1)
D - длина столба;
L0 - средняя длина топливных элементов в партии;
n - количество топливных элементов в сердечнике;
d - меньшее значение из двух величин: h-(H-nL0), h+(H-nL0);
h - половина поля допуска на длину сердечника;
H - номинальная длина сердечника. A method of equipping fuel rod cores with rod fuel elements, which consists in randomly collecting poles from a batch of fuel cells with known statistical characteristics, measuring their lengths and, if their lengths are within specified limits, sending poles to the core equipment, and from the remaining batch elements again randomly recruited poles and then the cycle is repeated, characterized in that the poles directed to the cores gear when the condition nL -d≤D≤nL 0 0 + d, where
D is the length of the column;
L 0 - the average length of the fuel cells in the party;
n is the number of fuel cells in the core;
d is the smaller of the two values: h- (H-nL 0 ), h + (H-nL 0 );
h - half of the tolerance field for the core length;
H is the nominal core length.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012139257/07A RU2532083C2 (en) | 2012-09-13 | 2012-09-13 | Method of fitting of fuel element cores with rod fuel cells |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012139257/07A RU2532083C2 (en) | 2012-09-13 | 2012-09-13 | Method of fitting of fuel element cores with rod fuel cells |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012139257A RU2012139257A (en) | 2014-03-20 |
| RU2532083C2 true RU2532083C2 (en) | 2014-10-27 |
Family
ID=50280003
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012139257/07A RU2532083C2 (en) | 2012-09-13 | 2012-09-13 | Method of fitting of fuel element cores with rod fuel cells |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2532083C2 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3925965A (en) * | 1973-01-22 | 1975-12-16 | Exxon Nuclear Co Inc | Fuel rod pellet loading assembly |
| GB2303913A (en) * | 1994-06-20 | 1997-03-05 | Westinghouse Electric Corp | Length measurement using an optical position sensor |
| RU2156508C2 (en) * | 1998-12-08 | 2000-09-20 | Открытое акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов" | Method and device for charging fuel rod cans with fuel pellets |
| RU112484U1 (en) * | 2010-11-10 | 2012-01-10 | Открытое акционерное общество "Машиностроительный завод" | DEVICE FOR MEASURING THE LENGTH OF A PILLAR OF ROD HEAT-FUEL ELEMENTS AND THE FEEDING OF FUEL TABLETS TO THE SHELL |
-
2012
- 2012-09-13 RU RU2012139257/07A patent/RU2532083C2/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3925965A (en) * | 1973-01-22 | 1975-12-16 | Exxon Nuclear Co Inc | Fuel rod pellet loading assembly |
| GB2303913A (en) * | 1994-06-20 | 1997-03-05 | Westinghouse Electric Corp | Length measurement using an optical position sensor |
| RU2156508C2 (en) * | 1998-12-08 | 2000-09-20 | Открытое акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов" | Method and device for charging fuel rod cans with fuel pellets |
| RU112484U1 (en) * | 2010-11-10 | 2012-01-10 | Открытое акционерное общество "Машиностроительный завод" | DEVICE FOR MEASURING THE LENGTH OF A PILLAR OF ROD HEAT-FUEL ELEMENTS AND THE FEEDING OF FUEL TABLETS TO THE SHELL |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012139257A (en) | 2014-03-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ljungvall et al. | Shape coexistence in light Se isotopes: Evidence for oblate shapes | |
| Lieder et al. | Resolution of Chiral Conundrum in Ag 106: Doppler-Shift Lifetime Investigation | |
| Zhang et al. | Constraining the density slope of nuclear symmetry energy at subsaturation densities using electric dipole polarizability in Pb 208 | |
| Ren | Shape coexistence in even-even superheavy nuclei | |
| Paul et al. | Return of Collective Rotation in Er 157 and Er 158 at Ultrahigh Spin | |
| Chen et al. | Hadronic production of Ξ c c at a fixed-target experiment at the LHC | |
| CN104409779B (en) | The method for group matching of lithium ionic cell module | |
| CN109522569B (en) | Concrete fatigue life prediction method and device based on Weibull equation and residual deformation | |
| Ghitany et al. | On the existence and uniqueness of the MLEs of the parameters of a general class of exponentiated distributions | |
| CN103778276A (en) | Reliability degree predication method for composite material based on fatigue life distribution | |
| CN106953379A (en) | A kind of balance control method and device of energy-storage battery state-of-charge in parallel | |
| CN108132441A (en) | The range of operation of energy-storage battery module state-of-charge determines method and device | |
| Pelykh et al. | A method for minimization of cladding failure parameter accumulation probability in VVER fuel elements | |
| RU2532083C2 (en) | Method of fitting of fuel element cores with rod fuel cells | |
| Plettner et al. | Signature Inversion Caused by Triaxiality and Unpaired Band Crossings in B 72 r | |
| Zhang et al. | Description of α-decay chains for 293, 294 117 within covariant density functional theory | |
| Ma et al. | Candidate chiral doublet bands in 128 La | |
| Shen | Assessment of the traditional neutron-diffusion core-analysis method for the analysis of the Super Critical Water Reactor | |
| CN106934729A (en) | Building Testing and appraisal method and device | |
| Wang et al. | Back analysis of dam parameter under seismic action | |
| Gollmer et al. | Second-order stochastic dominance constraints induced by mixed-integer linear recourse | |
| CN109710314A (en) | A method of based on graph structure distributed parallel mode construction figure | |
| Zhang et al. | An effective VNSSA algorithm for the blocking flowshop scheduling problem with makespan minimization | |
| CN105046001A (en) | Whole construction process simulation analysis method for prestressed suspended cable membrane dome structure | |
| Odyniec | Beam Energy Scan program at RHIC-experimental approach to the QCD Phase Diagram |