RU2594897C1 - Nuclear reactor fuel assembly - Google Patents
Nuclear reactor fuel assembly Download PDFInfo
- Publication number
- RU2594897C1 RU2594897C1 RU2015115737/07A RU2015115737A RU2594897C1 RU 2594897 C1 RU2594897 C1 RU 2594897C1 RU 2015115737/07 A RU2015115737/07 A RU 2015115737/07A RU 2015115737 A RU2015115737 A RU 2015115737A RU 2594897 C1 RU2594897 C1 RU 2594897C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coolant
- flow
- fuel assembly
- fuel
- devices
- 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
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к атомной энергетике, а более конкретно - к тепловыделяющим сборкам ядерных реакторов с водой под давлением.The invention relates to nuclear energy, and more specifically to fuel assemblies of nuclear reactors with water under pressure.
Предшествующий уровень техникиState of the art
Энерговыделение по сечению тепловыделяющей сборки ядерного реактора имеет существенные неравномерности. Это приводит к неравномерному распределению параметров теплоносителя и, соответственно, запасов до кризиса теплообмена в ячейках между тепловыделяющими элементами. Для выравнивания параметров теплоносителя по сечению тепловыделяющей сборки применяют перемешивающие устройства в виде решеток с дефлекторами (лопатками) или наклонными гранями.The energy release over the cross section of the fuel assembly of a nuclear reactor has significant irregularities. This leads to an uneven distribution of the parameters of the coolant and, accordingly, the reserves before the heat transfer crisis in the cells between the fuel elements. To align the parameters of the coolant along the cross section of the fuel assembly, mixing devices are used in the form of gratings with deflectors (blades) or inclined faces.
Известен способ повышения критических тепловых потоков в тепловыделяющих сборках при помощи устройства (перемешивающая решетка) для перемешивания теплоносителя по сечению тепловыделяющей сборки [Патент RU №2383954, заявлен 15.09.2008. G21C 3/32], включающего решетку, выполненную из пересекающихся пластин, образующих при пересечении шестигранные ячейки для размещения твэлов, снабженные дефлекторами (отклоняющими элементами). Дефлекторы наклонены в одном окружном направлении вокруг шестигранной ячейки.There is a method of increasing critical heat fluxes in fuel assemblies using a device (mixing lattice) for mixing the coolant along the cross section of the fuel assembly [Patent RU No. 2383954, filed September 15, 2008.
Тепловыделяющая сборка с известным устройством для перемешивания теплоносителя обладает недостатком, заключающимся в том, что дефлекторы создают движение теплоносителя вокруг каждого твэла, т.е. смешение теплоносителя происходит только в ячейках, окружающих конкретный твэл и, таким образом, не совсем эффективно выравнивает энтальпию теплоносителя по сечению тепловыделяющей сборки. Кроме того, в области повышенного паросодержания теплоносителя в тепловыделяющих сборках с повышенным энерговыделением, а также в режимах с пониженными, относительно номинальных, параметрами теплоносителя (давление, массовая скорость), данное устройство не эффективно. В этой области необходимо применить решетки с высокими турбулизирующими свойствами.The fuel assembly with the known device for mixing the coolant has the disadvantage that the deflectors create a motion of the coolant around each fuel element, i.e. mixing of the coolant occurs only in the cells surrounding a particular fuel rod and, therefore, does not quite efficiently align the coolant enthalpy with the cross section of the fuel assembly. In addition, in the area of high vapor content of the coolant in fuel assemblies with increased energy release, as well as in modes with lower, relative to nominal, parameters of the coolant (pressure, mass velocity), this device is not effective. In this area it is necessary to apply gratings with high turbulizing properties.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Целью изобретения является обеспечение теплоотвода от тепловыделяющих элементов тепловыделяющих сборок с повышенным энерговыделением.The aim of the invention is the provision of heat removal from the fuel elements of the fuel assemblies with increased energy release.
Задачей изобретения является создание тепловыделяющей сборки, имеющей схему интенсификации теплообмена, обеспечивающей достаточные запасы до кризиса теплообмена как в области отрицательной, так и в области положительной относительной энтальпии.The objective of the invention is the creation of a fuel assembly having a scheme for intensifying heat transfer, providing sufficient reserves before the heat transfer crisis, both in the region of negative and in the region of positive relative enthalpy.
Техническим результатом изобретения является снижение максимального паросодержания (улучшение условий эксплуатации оболочек твэл) и повышение запасов до кризиса теплообмена при работе РУ.The technical result of the invention is to reduce the maximum vapor content (improving the operating conditions of the claddings of fuel elements) and increase the reserves before the crisis of heat transfer during operation of the switchgear.
Достижение цели изобретения - повышение критических тепловых потоков - обеспечивается тем, что тепловыделяющие сборки (1) ядерного реактора содержат тепловыделяющие элементы (2), расположенные рядами (3) в дистанционирующих решетках (4) тепловыделяющей сборки (1), образуют гидравлические ячейки (5) для прохода теплоносителя. Новым является то, что по направлению движения потока (6) теплоносителя установлены устройства (7), выполненные так, что отклоняют поток (6) теплоносителя от осевого таким образом, что происходит смещение вектора скорости потока (6) теплоносителя из одной гидравлической ячейки (6) в другую, а затем, в области положительной энтальпии, установлены устройства (8), выполненные так, что происходит закрутка потока (6) теплоносителя в пределах каждой гидравлической ячейки (5).Achieving the objective of the invention is to increase critical heat fluxes, is ensured by the fact that the fuel assemblies (1) of the nuclear reactor contain fuel elements (2) arranged in rows (3) in the spacer grids (4) of the fuel assembly (1), form hydraulic cells (5) for the passage of the coolant. What is new is that in the direction of flow of the coolant flow (6), devices (7) are installed that are designed to deflect the coolant flow (6) from the axial one so that the flow velocity vector (6) of the coolant is displaced from one hydraulic cell (6 ) in another, and then, in the region of positive enthalpy, devices (8) are installed, made so that the flow of flow (6) of the coolant within each hydraulic cell (5) swirls.
Такая схема организации потока теплоносителя, когда в области отрицательной энтальпии применяются устройства, позволяющие эффективно перемешивать теплоноситель (например, перегонять теплоноситель в смежные ячейки), а в области положительной энтальпии применяются устройства с высокими турбулизирующими свойствами (например, обеспечивающими закрутку потока в каждой ячейке, образованной твэлами), позволит снизить максимальное паросодержание (улучшение условий эксплуатации оболочек твэл) и повысить запасы до кризиса теплообмена.This is a scheme for organizing the flow of coolant when devices are used in the region of negative enthalpy that allow efficient mixing of the coolant (for example, to distill the coolant into adjacent cells), and in the region of positive enthalpy, devices with high turbulent properties (for example, ensuring swirling of the flow in each cell formed with fuel rods), will reduce the maximum vapor content (improving the operating conditions of the cladding of fuel rods) and increase reserves before the heat transfer crisis.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых представлены:The invention is illustrated by drawings, on which:
фиг. 1 - тепловыделяющая сборка с устройствами для перемешивания теплоносителя;FIG. 1 - fuel assembly with devices for mixing the coolant;
фиг. 2 - схема горизонтальных векторов скорости при отклонении потока теплоносителя (вид сверху);FIG. 2 is a diagram of horizontal velocity vectors when the heat carrier flow deviates (top view);
фиг. 3 - схема векторов скорости при закрутке потока теплоносителя в ячейке.FIG. 3 is a diagram of velocity vectors when swirling a coolant flow in a cell.
Варианты осуществления изобретенияEmbodiments of the invention
В тепловыделяющих сборках (1) ядерного реактора, содержащих тепловыделяющие элементы (2), расположенные рядами (3) в дистанционирующих решетках (4) тепловыделяющей сборки (1) и образующие гидравлические ячейки (5) для прохода теплоносителя по направлению движения потока (6) теплоносителя в области отрицательной энтальпии, установлены устройства (7), отклоняющие поток (6) теплоносителя от осевого таким образом, что происходит смещение вектора скорости потока (6) теплоносителя из одной гидравлической ячейки (5) в другую, а затем, в области положительной энтальпии, установлены устройства (8), выполненные так, что происходит закрутка потока (6) теплоносителя в пределах каждой гидравлической ячейки (5).In fuel assemblies (1) of a nuclear reactor containing fuel elements (2) located in rows (3) in the spacer grids (4) of the fuel assembly (1) and forming hydraulic cells (5) for the passage of the coolant in the direction of flow (6) of the coolant in the region of negative enthalpy, devices (7) are installed that deflect the coolant flow (6) from the axial one so that the flow velocity vector (6) of the coolant shifts from one hydraulic cell (5) to another, and then, in the positive enthalpy, installed devices (8), made so that there is a swirling flow (6) of the coolant within each hydraulic cell (5).
В тепловыделяющей сборке с такими устройствами повышение критических тепловых потоков в активной зоне ядерного реактора осуществляется следующим образом.In a fuel assembly with such devices, an increase in critical heat fluxes in the core of a nuclear reactor is carried out as follows.
Теплоноситель поступает в тепловыделяющую сборку (1) и нагревается соответственно энерговыделениям в тепловыделяющих элементах. Так как энерговыделения по сечению и высоте тепловыделяющей сборки имеют существенную неравномерность, то и подогрев теплоносителя тоже оказывается неравномерным. В области отрицательной энтальпии для выравнивания температур и паросодержаний теплоносителя в разных ячейках и тепловыделяющих сборках отклоняет потоки (6) в каждой ячейке (5), образованной тепловыделяющими элементами (2), обеспечивая для них перемещение в смежные ячейки (5), что приводит к соответствующему усреднению по сечению тепловыделяющей сборки температур и паросодержаний. При этом направление перемещения потока выбирается таким образом, чтобы суммарная результирующая горизонтальной силы от потока теплоносителя на элементы тепловыделяющей сборки была равна нулю. В области положительной энтальпии применяют устройства, турбулизирующие поток, увеличивая интенсивность теплосъема с поверхности тепловыделяющих элементов.The coolant enters the fuel assembly (1) and is heated accordingly to the energy released in the fuel elements. Since the energy release over the cross section and height of the fuel assembly has significant unevenness, heating of the coolant also turns out to be uneven. In the region of negative enthalpy, to equalize the temperatures and vapor contents of the coolant in different cells and fuel assemblies, it deflects flows (6) in each cell (5) formed by fuel elements (2), providing them with movement to adjacent cells (5), which leads to the corresponding averaging over the cross section of the fuel assembly of temperatures and steam contents. In this case, the direction of movement of the flow is chosen so that the total resulting horizontal force from the flow of coolant to the elements of the fuel assembly was equal to zero. In the field of positive enthalpy, devices are used that turbulent the flow, increasing the intensity of heat removal from the surface of the fuel elements.
Таким образом, предлагаемое решение, а именно использование двух последовательных схем - перемешивание с последующей турбулизацией потока теплоносителя, обладают существенной новизной и технической эффективностью.Thus, the proposed solution, namely the use of two sequential circuits - mixing with subsequent turbulization of the coolant flow, have significant novelty and technical efficiency.
Экономическая эффективность применения предлагаемого изобретения определяется также повышением безопасности ядерного реактора за счет снижения неравномерности параметров теплоносителя в тепловыделяющей сборке и активной зоне и возможностью повышения мощности реактора за счет увеличения запасов до критических параметров охлаждающего теплоносителя.The economic efficiency of the application of the invention is also determined by increasing the safety of a nuclear reactor by reducing the unevenness of the parameters of the coolant in the fuel assembly and the core and the possibility of increasing the power of the reactor by increasing the reserves to critical parameters of the coolant.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015115737/07A RU2594897C1 (en) | 2015-04-27 | 2015-04-27 | Nuclear reactor fuel assembly |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015115737/07A RU2594897C1 (en) | 2015-04-27 | 2015-04-27 | Nuclear reactor fuel assembly |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2594897C1 true RU2594897C1 (en) | 2016-08-20 |
Family
ID=56697139
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015115737/07A RU2594897C1 (en) | 2015-04-27 | 2015-04-27 | Nuclear reactor fuel assembly |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2594897C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2759217C1 (en) * | 2018-07-04 | 2021-11-11 | Акционерное Общество "Твэл" | Nuclear reactor with pressurized water |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20050105677A1 (en) * | 2003-10-07 | 2005-05-19 | Kyung-Ho Yoon | Spacer grid for nuclear reactor fuel assemblies |
RU2319235C1 (en) * | 2006-08-08 | 2008-03-10 | Николай Иванович Перепелица | Fuel assembly spacer grid |
US7469030B2 (en) * | 2002-03-29 | 2008-12-23 | Framatome Anp | Spacer grid for a fuel unit in a nuclear reactor cooled by light water |
RU113055U1 (en) * | 2011-06-16 | 2012-01-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт Научно-производственное объединение "ЛУЧ" (ФГУП "НИИ НПО "ЛУЧ") | REMOTE LATTICE OF THE HEAT FUEL ASSEMBLY OF A HIGH-ENERGY NUCLEAR REACTOR |
RU2448376C1 (en) * | 2010-10-01 | 2012-04-20 | Открытое акционерное общество "Машиностроительный завод" | Structure of plate grid for fuel assembly |
-
2015
- 2015-04-27 RU RU2015115737/07A patent/RU2594897C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7469030B2 (en) * | 2002-03-29 | 2008-12-23 | Framatome Anp | Spacer grid for a fuel unit in a nuclear reactor cooled by light water |
US20050105677A1 (en) * | 2003-10-07 | 2005-05-19 | Kyung-Ho Yoon | Spacer grid for nuclear reactor fuel assemblies |
RU2319235C1 (en) * | 2006-08-08 | 2008-03-10 | Николай Иванович Перепелица | Fuel assembly spacer grid |
RU2448376C1 (en) * | 2010-10-01 | 2012-04-20 | Открытое акционерное общество "Машиностроительный завод" | Structure of plate grid for fuel assembly |
RU113055U1 (en) * | 2011-06-16 | 2012-01-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт Научно-производственное объединение "ЛУЧ" (ФГУП "НИИ НПО "ЛУЧ") | REMOTE LATTICE OF THE HEAT FUEL ASSEMBLY OF A HIGH-ENERGY NUCLEAR REACTOR |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2759217C1 (en) * | 2018-07-04 | 2021-11-11 | Акционерное Общество "Твэл" | Nuclear reactor with pressurized water |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4786616B2 (en) | Reactor | |
CA2823960A1 (en) | Nuclear reactor control method and apparatus | |
Chang et al. | Experimental study on CHF using a full scale 2-D curved test section with additives and SA508 heater for IVR-ERVC strategy | |
RU2594897C1 (en) | Nuclear reactor fuel assembly | |
KR101405666B1 (en) | Passive Secondary Condensing System of An Atomic Power Plant | |
Gu et al. | Transient analyses on loss of heat sink and overpower transient of natural circulation LBE-cooled fast reactor | |
US9536628B2 (en) | Nuclear fuel assembly support grid | |
US9514851B2 (en) | Rib-type roughness design for improved heat transfer in PWR rod bundles | |
JP6503188B2 (en) | Reactor core and fuel assembly loading method | |
RU2720465C1 (en) | Nuclear reactor fuel assembly | |
EP3564965B1 (en) | Nuclear reactor fuel assembly | |
RU2391725C1 (en) | Procedure and facility for mixing coolant in fuel assemblies of nuclear reactor | |
Chen et al. | Subchannel analysis of fuel assemblies of a lead–alloy cooled fast reactor | |
Wang et al. | Natural circulation characteristics of lead-based reactor under long-term decay heat removal | |
KR20170015986A (en) | Crush resistant nuclear fuel assembly support grid | |
RU67760U1 (en) | KINDING LATTICE OF THE FUEL ASSEMBLY OF THE NUCLEAR REACTOR | |
Verma et al. | Experimental Investigation: Effect of Shrouds on Thermal Stratification of a Large Water Pool | |
CN202694816U (en) | MOX (mixed oxide) fuel assembly structure applied to super-critical water reactor | |
CN102768863A (en) | MOX (Mixed Oxide) fuel assembly structure suitable for supercritical water reactor | |
KR20130133232A (en) | Nuclear fuel rod plenum spring assembly | |
KR101533868B1 (en) | Fuel rod layout for candu fuel bundle | |
TW201640517A (en) | Fuel assembly for a nuclear boiling water reactor | |
RU2566674C1 (en) | Fuel assembly of nuclear reactor | |
JP6430141B2 (en) | Boiling water reactor core | |
JP6628789B2 (en) | Fuel assembly for boiling water reactors |