RU2654530C1 - Jacketless regulating fuel assembly of liquid metal nuclear reactor - Google Patents
Jacketless regulating fuel assembly of liquid metal nuclear reactor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2654530C1 RU2654530C1 RU2017117981A RU2017117981A RU2654530C1 RU 2654530 C1 RU2654530 C1 RU 2654530C1 RU 2017117981 A RU2017117981 A RU 2017117981A RU 2017117981 A RU2017117981 A RU 2017117981A RU 2654530 C1 RU2654530 C1 RU 2654530C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- working body
- control
- protection system
- fuel assembly
- channel
- Prior art date
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 39
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 8
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 title description 2
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims abstract description 8
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 2
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 abstract description 4
- 230000000712 assembly Effects 0.000 abstract description 2
- 238000000429 assembly Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 abstract 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 4
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 2
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 102200052313 rs9282831 Human genes 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C7/00—Control of nuclear reaction
- G21C7/06—Control of nuclear reaction by application of neutron-absorbing material, i.e. material with absorption cross-section very much in excess of reflection cross-section
- G21C7/08—Control of nuclear reaction by application of neutron-absorbing material, i.e. material with absorption cross-section very much in excess of reflection cross-section by displacement of solid control elements, e.g. control rods
- G21C7/10—Construction of control elements
-
- 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)
- Plasma & Fusion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области ядерной техники и может быть применено в бесчехловых регулирующих тепловыделяющих сборках жидкометаллического ядерного реактора.The invention relates to the field of nuclear engineering and can be applied in case-free regulating fuel assemblies of a liquid metal nuclear reactor.
Наиболее близкой по совокупности существенных признаков к изобретению является бесчехловая тепловыделяющая сборка жидкометаллического ядерного реактора, включающая тепловыделяющие элементы, установленные в дистанционирующих решетках вокруг центрального шестигранного канала, в котором размещен рабочий орган системы управления и защиты (патент РФ №2298849, МПК G21C 5/06, опубл. 10.05.2007).The closest set of essential features to the invention is a case-free fuel assembly of a liquid metal nuclear reactor, including fuel elements installed in spacer grids around a central hexagonal channel in which the working body of the control and protection system is located (RF patent No. 2298849, IPC G21C 5/06, published on May 10, 2007).
В известной бесчехловой тепловыделяющей сборке ядерного реактора СВБР-100 (свинцово-висмутовый быстрый реактор) рабочий орган системы управления и защиты представляет собой цилиндрическую трубу, в которой установлены стержни управления и защиты. Цанговый захват хвостовика тепловыделяющей сборки своим внутренним диаметром охватывает лепестки цангового захвата трубы и фиксирует их в удерживающем рабочем состоянии. Рабочий орган управления и защиты вводится в активную зону посредством исполнительного механизма, соединенного с ним штангой.In the well-known casing-free fuel assembly of the SVBR-100 nuclear reactor (lead-bismuth fast reactor), the working body of the control and protection system is a cylindrical pipe in which control and protection rods are installed. The collet gripper of the shank of the fuel assembly with its inner diameter covers the petals of the collet gripper of the pipe and fixes them in a holding working state. The working body of control and protection is introduced into the active zone by means of an actuator connected to it by a bar.
Недостатком известной бесчехловой тепловыделяющей сборки является неоптимальное использование площади центрального шестигранного канала из-за увеличенного и неравномерного по периметру зазора между стенками центрального шестигранного канала и цилиндрической трубой рабочего органа, что приводит к уменьшению количества поглощающего материала в рабочем органе (уменьшение эффективности) и к увеличению паразитного расхода теплоносителя. Кроме этого, недостатком известной бесчехловой тепловыделяющей сборки является возможность случайного извлечения рабочего органа из тепловыделяющей сборки или несрабатывания рабочего органа (т.е. невозможность ввода в активную зону) в случае нарушения механической связи с исполнительным механизмом или заклинивания в цанговом захвате, что недопустимо по условиям ядерной безопасности.A disadvantage of the known case-free fuel assembly is the non-optimal use of the area of the central hexagonal channel due to the increased and non-uniform perimeter gap between the walls of the central hexagonal channel and the cylindrical pipe of the working body, which leads to a decrease in the amount of absorbing material in the working body (decrease in efficiency) and to an increase in parasitic coolant flow rate. In addition, a disadvantage of the known caseless fuel assembly is the possibility of accidentally removing the working body from the fuel assembly or failure of the working body (i.e., impossibility to enter the active zone) in case of mechanical connection with the actuator or jamming in the collet, which is unacceptable under the conditions nuclear safety.
Настоящее изобретение направлено на решение технической проблемы, связанной с повышением эффективности и надежности функционирования бесчехловой тепловыделяющей сборки и конструктивно с ней связанного рабочего органа системы управления и защиты.The present invention is directed to solving a technical problem associated with improving the efficiency and reliability of the operation of a case-free fuel assembly and a structurally associated working body of a control and protection system.
Техническим результатом настоящего изобретения является гарантированное срабатывание рабочего органа для обеспечения его осевого перемещения в центральном шестигранном канале и ввода в активную зону, а также исключение вероятности случайного извлечения рабочего органа из тепловыделяющей сборки. Кроме этого, техническим результатом является максимальное использование площади центрального шестигранного канала и, соответственно, увеличение количества поглощающего материала в рабочем органе.The technical result of the present invention is the guaranteed operation of the working body to ensure its axial movement in the central hexagonal channel and enter into the active zone, as well as eliminating the likelihood of accidental removal of the working body from the fuel assembly. In addition, the technical result is the maximum use of the area of the central hexagonal channel and, accordingly, an increase in the amount of absorbing material in the working body.
Указанный технический результат достигается тем, что в известной бесчехловой тепловыделяющей сборке жидкометаллического ядерного реактора, содержащей тепловыделяющие элементы, установленные в дистанционирующих решетках вокруг центрального шестигранного канала, в котором размещен рабочий орган системы управления и защиты, согласно заявленному изобретению рабочий орган системы управления и защиты установлен в центральном шестигранном канале с возможностью ввода в активную зону под действием силы Архимеда, при этом центральный шестигранный канал снабжен верхним и нижним ограничителями осевого перемещения рабочего органа системы управления и защиты, а упомянутый рабочий орган выполнен с гексагональным поперечным сечением и состоит по меньшей мере из двух звеньев, шарнирно соединенных между собой и снабженных элементами для дистанционирования относительно шестигранного центрального канала.The specified technical result is achieved by the fact that in the well-known case-free fuel assembly of a liquid metal nuclear reactor containing fuel elements installed in spacer grids around a central hexagonal channel in which the working body of the control and protection system is located, according to the claimed invention, the working body of the control and protection system is installed in the central hexagonal channel with the ability to enter into the active zone under the action of the force of Archimedes, while the central Play channel has upper and lower limiters axial movement of the working body control and protection system, and wherein said actuator is formed with a hexagonal cross section and consists of at least two links pivotally interconnected and provided with elements for spacing relative to the central channel hexagon.
Кроме этого, верхний ограничитель осевого перемещения рабочего органа системы управления и защиты выполнен в виде упора.In addition, the upper limiter of axial movement of the working body of the control and protection system is made in the form of a stop.
Кроме этого, нижний ограничитель осевого перемещения рабочего органа системы управления и защиты выполнен в виде дросселирующей шайбы или дросселирующей решетки.In addition, the lower limiter of the axial movement of the working body of the control and protection system is made in the form of a throttling washer or a throttling grate.
Кроме этого, элементы для дистанционирования звеньев рабочего органа системы управления и защиты относительно центрального шестигранного канала выполнены в виде платиков.In addition, the elements for spacing the links of the working body of the control and protection system relative to the central hexagonal channel are made in the form of platiks.
Выполнение рабочего органа с гексагональной формой позволяет максимально использовать площадь центрального шестигранного канала для увеличения количества поглощающего материала в шестигранном рабочем органе и обеспечить тем самым необходимую эффективность рабочего органа. Кроме этого, выполнение рабочего органа гексагональной формы позволяет получить зазор между стенками центрального шестигранного канала и рабочего органа с минимально достаточной и постоянной по периметру величиной, исключающей паразитный расход теплоносителя и обеспечивающей выравнивание давления теплоносителя по проходному сечению центрального шестигранного канала. Выполнение рабочего органа по меньшей мере из двух звеньев, которые соединены шарнирно, значительно уменьшает вероятность заклинивания при осевом перемещении (всплытии под действием силы Архимеда) рабочего органа в центральном шестигранном канале, например, в случае искривления канала и рабочего органа под действием радиационной и температурной ползучести и формоизменения. Снабжение центрального шестигранного канала верхним и нижним ограничителями осевого перемещения рабочего органа системы управления и защиты исключает возможность случайного извлечения рабочего органа из тепловыделяющей сборки. Вышеуказанные свойства и эффекты, которые проявляются при использовании заявленной совокупности существенных признаков изобретения, позволяют обеспечить в бесчехловой тепловыделяющей сборке гарантированное срабатывание рабочего органа системы управления и защиты для обеспечения его осевого перемещения в центральном шестигранном канале и ввода в активную зону, а также невозможность случайного извлечения рабочего органа из тепловыделяющей сборки. Кроме этого, заявленное изобретение по сравнению с прототипом позволяет значительно упростить процесс монтажа активной зоны, поскольку изготовление бесчехловой тепловыделяющей сборки происходит в заводских условиях, а использование известной тепловыделяющей сборки при монтаже активной зоны предполагает проведение дополнительных работ по размещению и фиксации рабочего органа в центральном шестигранном канале тепловыделяющей сборки.The implementation of the working body with a hexagonal shape allows you to maximize the use of the area of the central hexagonal channel to increase the amount of absorbing material in the hexagonal working body and thereby ensure the necessary efficiency of the working body. In addition, the execution of a working body of a hexagonal shape allows you to get a gap between the walls of the central hexagonal channel and the working body with a minimum sufficient and constant around the perimeter value, eliminating parasitic flow of the coolant and ensuring equalization of the coolant pressure along the passage section of the central hexagonal channel. The implementation of the working body of at least two links that are hinged, significantly reduces the likelihood of jamming during axial movement (ascent under the action of Archimedes force) of the working body in the central hexagonal channel, for example, in the case of a channel and working body curving under the influence of radiation and temperature creep and form changes. The supply of the central hexagonal channel with the upper and lower limiters of the axial movement of the working body of the control and protection system eliminates the possibility of accidentally removing the working body from the fuel assembly. The above properties and effects that are manifested when using the claimed combination of essential features of the invention make it possible to ensure guaranteed operation of the working body of the control and protection system in the caseless fuel assembly to ensure its axial movement in the central hexagonal channel and into the active zone, as well as the impossibility of accidentally removing the working body from the fuel assembly. In addition, the claimed invention compared with the prototype can significantly simplify the process of mounting the active zone, since the manufacture of a case-free fuel assembly occurs in the factory, and the use of the known fuel assembly during installation of the active zone involves additional work on the placement and fixing of the working body in the central hexagonal channel fuel assembly.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена бесчехловая тепловыделяющая сборка (общий вид, продольный разрез), на фиг. 2 показана бесчехловая тепловыделяющая сборка (общий вид, поперечный разрез), на фиг. 3 представлен рабочий орган системы управления и защиты (общий вид), на фиг. 4 изображен рабочий орган системы управления и защиты в месте дистанционирования с центральным шестигранным каналом (поперечное сечение).The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a case-free fuel assembly (general view, longitudinal section), FIG. 2 shows a case-free fuel assembly (general view, cross section), FIG. 3 shows a working body of a control and protection system (general view), FIG. 4 shows the working body of the control and protection system at a distance with a central hexagonal channel (cross section).
Бесчехловая тепловыделяющая сборка быстрого ядерного реактора со свинцовым теплоносителем (БРЕСТ ОД-300) содержит гладкостержневые тепловыделяющие элементы 1 контейнерного типа с таблеточным топливом. Несущим элементом тепловыделяющей сборки является каркас, состоящий из направляющих труб 2, дистанционирующих решеток 3, центрального шестигранного канала 4 и хвостовика 5. Тепловыделяющие элементы 1 установлены в ячейках дистанционирующих решеток 3 в три ряда вокруг центрального шестигранного канала 4. Рабочий орган 6 системы управления и защиты выполнен с гексагональным поперечным сечением и расположен в центральном шестигранном канале 4 с возможностью осевого перемещения и введения в активную зону под действием выталкивающей силы Архимеда. В верхней части центрального шестигранного канала 4 установлен верхний ограничитель осевого перемещения 7 рабочего органа 6 системы управления и защиты, который выполнен в виде упора. Рабочий орган 6 системы управления и защиты состоит, например, из двух звеньев - нижнего звена 8, содержащего поглотитель, и верхнего звена 9, выполняющего функцию удлинителя, которые соединены шарнирно. Рабочий орган 6 системы управления и защиты установлен в центральном шестигранном канале 4 с зазором. На верхних концевых деталях 10 и 11 звеньев 8 и 9 выполнены дистанционирующие элементы в виде платиков 12. Платики 12 расположены относительно стенок центрального шестигранного канала 4 с технологическим зазором, обеспечивающем возможность осевого перемещения рабочего органа 6 системы управления и защиты и его дистанционирования в центральном шестигранном канале 4. В нижней части центрального шестигранного канала 4 установлен нижний ограничитель осевого перемещения 13 рабочего органа 6 системы управления и защиты, который может быть выполнен в виде дроссельной шайбы или дроссельной решетки. Рабочий орган 6 системы управления и защиты соединен штангой с исполнительным механизмом (не показано), который при работе реактора удерживает рабочий орган 6 системы управления и защиты под активной зоной.The caseless fuel assembly of a fast lead reactor with lead coolant (BREST OD-300) contains smooth-
Бесчехловая тепловыделяющая сборка жидкометаллического ядерного реактора работает следующим образом:The caseless fuel assembly of a liquid metal nuclear reactor operates as follows:
При работе реактора на номинальной мощности нижнее звено 8 рабочего органа 6 системы управления и защиты удерживается в нижнем положении при помощи штанги исполнительного механизма. При этом верхнее звено 9 рабочего органа 6 системы управления и защиты размещается на уровне активной зоны в области высокого нейтронного потока. Такое решение позволяет снизить радиационную нагрузку на штангу исполнительного механизма.When the reactor is operating at rated power, the
При необходимости ввода поглотителя в активную зону с рабочего органа 6 системы управления и защиты снимается удерживающее усилие и он под действием силы Архимеда всплывает до своего верхнего положения, при котором нижнее звено 8 располагается напротив топливной части тепловыделяющих элементов 1. При необходимости возможно принудительное введение нижнего звена 8 рабочего органа 6 системы управления и защиты в активную зону усилием от штанги исполнительного механизма.If it is necessary to enter the absorber into the active zone, the holding force is removed from the working
При осевом перемещении рабочего органа 6 системы управления и защиты в центральном шестигранном канале 4 его свободный (без заклинивания и заедания) проход обеспечивается за счет минимальной площади контакта рабочего органа 6 системы управления и защиты с центральным шестигранным каналом 4 - по узким платикам 12 верхних концевых деталей 10 и 11 звеньев 8 и 9 рабочего органа 6 системы управления и защиты.With the axial movement of the working
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017117981A RU2654530C1 (en) | 2017-05-23 | 2017-05-23 | Jacketless regulating fuel assembly of liquid metal nuclear reactor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017117981A RU2654530C1 (en) | 2017-05-23 | 2017-05-23 | Jacketless regulating fuel assembly of liquid metal nuclear reactor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2654530C1 true RU2654530C1 (en) | 2018-05-21 |
Family
ID=62202281
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017117981A RU2654530C1 (en) | 2017-05-23 | 2017-05-23 | Jacketless regulating fuel assembly of liquid metal nuclear reactor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2654530C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4019954A (en) * | 1974-11-07 | 1977-04-26 | Commissariat A L'energie Atomique | Safety device for a nuclear reactor and especially a fast reactor |
US4698200A (en) * | 1985-12-23 | 1987-10-06 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Self-actuated nuclear reactor shutdown system using induction pump to facilitate sensing of core coolant temperature |
RU2177650C2 (en) * | 2000-01-26 | 2001-12-27 | Открытое акционерное общество "Машиностроительный завод" | Fuel assembly of water-moderated water-cooled power reactor |
RU2269831C1 (en) * | 2004-05-17 | 2006-02-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр Российской Федерации-Научно-исследовательский институт атомных реакторов" | Nuclear reactor control element |
-
2017
- 2017-05-23 RU RU2017117981A patent/RU2654530C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4019954A (en) * | 1974-11-07 | 1977-04-26 | Commissariat A L'energie Atomique | Safety device for a nuclear reactor and especially a fast reactor |
US4698200A (en) * | 1985-12-23 | 1987-10-06 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Self-actuated nuclear reactor shutdown system using induction pump to facilitate sensing of core coolant temperature |
RU2177650C2 (en) * | 2000-01-26 | 2001-12-27 | Открытое акционерное общество "Машиностроительный завод" | Fuel assembly of water-moderated water-cooled power reactor |
RU2269831C1 (en) * | 2004-05-17 | 2006-02-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр Российской Федерации-Научно-исследовательский институт атомных реакторов" | Nuclear reactor control element |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5456313B2 (en) | Gray bar and gray bar control assembly | |
US8238511B2 (en) | Nuclear fuel assembly protective bottom grid | |
EP0410171B1 (en) | Protective device for lower end portion of a nuclear fuel rod cladding | |
US5533078A (en) | Nuclear fuel assembly for a pressurized water reactor | |
US3719560A (en) | Fuel assembly for a nuclear reactor using zirconium alloy clad fuel rods | |
JP2017096976A (en) | Spacer grid strip of nuclear fuel assembly | |
RU2654530C1 (en) | Jacketless regulating fuel assembly of liquid metal nuclear reactor | |
RU2340019C1 (en) | Nuclear reactor fuel assembly | |
KR100892638B1 (en) | Top nozzle assembly having on-off holddown spring in nuclear fuel assembly | |
EP1978528A4 (en) | Fuel assembly and and insertable interelement spacer | |
KR102413698B1 (en) | A bottom Fixture of Nuclear Fuel Assembly formed flow hole by a Aircraft Airfoil Structure forming a flow hole | |
EP2363863B1 (en) | A protective grid attachment | |
US9136025B2 (en) | Dual-cooled fuel rod's spacer grids with upper and lower cross-wavy-shape dimple | |
US11501884B2 (en) | System including a member configured to separate a lock insert from a guide hole in a top nozzle plate of a nuclear fuel assembly | |
US9171647B2 (en) | Spacer grid for nuclear fuel assembly for reducing flow-induced vibration | |
US20140037041A1 (en) | Spacer grid for nuclear fuel assembly for reducing high frequency vibration | |
JP6560861B2 (en) | Fuel assembly | |
US20160358674A1 (en) | Method and device to prevent severe power and flow oscillations in boiling water reactors | |
RU2717353C1 (en) | Nuclear reactor fuel assembly | |
RU2532261C1 (en) | Apparatus for spacing fuel elements | |
US20200373032A1 (en) | System for Separating and Coupling Top Nozzle of Nuclear Fuel Assembly | |
RU2407077C1 (en) | Working case for nuclear reactor of nps with improved strength and physical characteristics | |
JP5739432B2 (en) | BWR nuclear fuel assembly having unfixed partial length fuel rods | |
KR20100120285A (en) | Neutron absorber consisting of refractory metal infused with discrete neutron absorber | |
EP3241216B1 (en) | Flux-shifting reactivity control system |