RU2671002C2 - Конструкция ядерной тепловыделяющей сборки - Google Patents

Abstract

Группа изобретений относится к реакторам ядерного деления и тепловыделяющим сборкам. Канал для ядерной тепловыделяющей сборки содержит трубчатый корпус, имеющий боковую стенку с внутренней поверхностью и наружной поверхностью и выполненный с возможностью вмещения ядерного топлива в тепловыделяющей области, и удлиненный элемент, проходящий от наружной поверхности вдоль по меньшей мере части тепловыделяющей области и имеющий контактную поверхность, выполненную с возможностью стабилизации канала во время работы ядерной тепловыделяющей сборки, причем удлиненный элемент дополнительно имеет углубление, проходящее внутрь от контактной поверхности. Имеется также тепловыделяющая сборка ядерного реактора. Группа изобретений позволяет компенсировать внутреннее давление внутри соседних каналов, чтобы эффективно снизить нагрузку из-за давления, действующего на каналы, до разницы между двумя соседними канальными сборками. 2 н. и 58 з.п. ф-лы, 22 ил.

Description

[0001] Все изобретение приоритетной заявки включено в настоящую заявку посредством в той степени, в которой изобретение не противоречит настоящему описанию.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0002] Настоящее заявка на патент относится к реакторам ядерного деления и тепловыделяющим сборкам, в частности, для реакторов на быстрых нейтронах, таких как реактор на бегущей волне. Реакторы на быстрых нейтронах содержат корпус, содержащий активную зону. Активная зона реактора содержит несколько тепловыделяющих сборок. Жидкий теплоноситель проходит через активную зону реактора, поглощая тепловую энергию от реакций ядерного деления, которые происходят в активной зоне реактора. Теплоноситель затем проходит в теплообменник и парогенератор, перенося тепловую энергию в пар, чтобы приводить в действие турбину, которая вырабатывает электроэнергию.

[0003] Реакторы на быстрых нейтронах предназначены для повышения эффективности использования урана в реакциях ядерного деления. Реакторы на быстрых нейтронах могут захватывать значительно больше энергии, потенциально доступной в природном уране, чем обычные легководные реакторы. Производство энергии в активной зоне реактора на быстрых нейтронах является интенсивным из-за высокой энергии используемых нейтронов. Тем не менее, высокое выгорание и энергоемкость в реакторах на быстрых нейтронах также подвергает конструктивные материалы в тепловыделяющей сборке воздействию напряжений в большей степени, чем в легководных реакторах.

[0004] Тепловыделяющие сборки в реакторах деления на быстрых нейтронах традиционно содержат простую сплошную гексагональную трубку, окружающую несколько тепловыделяющих элементов, таких как тепловыделяющие стержни. Трубка направляет теплоноситель мимо тепловыделяющих стержней, которые организованы в пучки. Трубка обеспечивает возможность индивидуального дросселирования в сборке, обеспечивает конструктивную опору для пучков стержней и передает рабочие нагрузки от рабочего гнезда к входному патрубку. Тепловыделяющие стержни состоят из ядерного топлива в окружении облицовки, которая предотвращает попадание радиоактивного материала в поток теплоносителя. Поток теплоносителя может представлять собой жидкий металл, такой как жидкий натрий.

[0005] Гексагональные трубки деградируют и деформируются под воздействием высоких температур (например, от 300°С до 700°С), интенсивного радиационного повреждения и коррозии и других химических взаимодействий с жидкометаллическим теплоносителем. Несколько явлений, в том числе радиационная ползучесть, радиационное распухание, коробление и расширение, вызывают деформацию трубок. Интерстициальный зазор между смежными стенками трубок закрывается в течение срока службы тепловыделяющей сборки. Для сборок с высоким выгоранием, срок службы сборки ограничен несоответствием между распуханием тепловыделяющих стержней и расширением, что либо позволяет теплоносителю обойти пучок стержней по периферии, либо снижает количество охлаждающих каналов в сборке из-за сжатия пучка стержней стенкой трубки.

[0006] Радиационная ползучесть имеет место, когда высокоэнергетические нейтроны ударяют в трубку и выбивают ее частицы. Радиационная ползучесть, расширение канала из-за давления теплоносителя, радиационное распухание увеличивают диаметр трубки (т.е. вызывают расширение). Аналогичным образом, трубки могут коробиться из-за градиентов температуры, давления и дозы облучения. Такие градиенты вызывают дисбаланс в макроскопических силах, действующих вдоль поверхности трубки. Эти проблемы, которые скручивают и придают хрупкость конструкции трубки, также увеличивают силу, необходимую для вытягивания тепловыделяющей сборки из реактора, ограничивая, тем самым, срок службы тепловыделяющей сборки. Несмотря на эти недостатки, шестиугольные трубки по-прежнему используются в реакторах на быстрых нейтронах.

[0007] В соответствии с условиями работы в реакторах на быстрых нейтронах с высоким выгоранием, таких как реакторы-самоеды (из которых один тип представляет собой реактор на бегущей волне («TWR»)), простой гексагональный канал может быть не в состоянии выдерживать перепад давления, действующий на стенки канала, радиационное распухание и/или последующую индуцированную облучением ползучесть. Это может привести к недопустимому расширению поверхности канала и короблению канала, в результате чего расчетный срок службы тепловыделяющей сборки, возможно, не сможет поддерживать высокое выгорание, необходимое для достижения равновесного цикла бегущей волны со сборками обедненного уранового сырья. Типичный подход в системе с ограниченной активной зоной заключается в управлении локальным расширением канала, путем добавления промежуточного пространства между каналами, обеспечивая пространство для расширения поверхности канала. Кроме того, для управления короблением канала, вызванным радиационным распуханием, система с ограниченной активной зоной использует три загрузочных площадки - входной патрубок, загрузочную площадку выше активной зоны, и верхнюю загрузочную площадку, чтобы обеспечить возможность радиационной ползучести для компенсации последствий коробления канала тепловыделяющей сборки, индуцированного разбуханием, обеспечивая, при этом, пространство для расширения поверхностей канала наружу по направлению к соседним поверхностям каналов.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0008] Раскрытые варианты выполнения относятся к каналам ядерных тепловыделяющих сборок, тепловыделяющим сборкам для ядерных реакторов, ядерным реакторам, способам изготовления каналов для ядерных тепловыделяющих сборок и способам загрузки ядерного реактора.

[0009] В соответствии с одним вариантом выполнения, канал для ядерной тепловыделяющей сборки содержит трубчатый корпус и удлиненный элемент. Трубчатый корпус имеет боковую стенку с внутренней поверхностью и наружной поверхностью и выполнен с возможностью вмещения ядерного топлива в пределах тепловыделяющей области. Удлиненный элемент проходит от наружной поверхности вдоль по меньшей мере части тепловыделяющей области и имеет контактную поверхность, выполненную с возможностью стабилизации канала во время работы ядерной тепловыделяющей сборки.

[0010] В соответствии с еще одним вариантом выполнения, тепловыделяющая сборка для ядерного реактора содержит трубчатый корпус, несколько тепловыделяющих стержней, расположенных внутри трубчатого корпуса, и удлиненный элемент. Трубчатый корпус имеет боковую стенку с внутренней поверхностью и наружной поверхностью. Длина трубчатого корпуса, содержащего несколько тепловыделяющих стержней ядерного топлива, ограничивает тепловыделяющую область. Удлиненный элемент проходит от наружной поверхности вдоль по меньшей мере части тепловыделяющей области и имеет контактную поверхность, выполненную с возможностью усиления трубчатого корпуса в процессе работы тепловыделяющей сборки.

[0011] В соответствии с еще одним вариантом выполнения, ядерный реактор содержит корпус и активную зону, расположенную в корпусе реактора. Активная зона ядерного реактора содержит первую тепловыделяющую сборку, вторую тепловыделяющую сборку, первый удлиненный элемент и второй удлиненный элемент. Первая тепловыделяющая сборка содержит первый трубчатый корпус, имеющий боковую стенку с внутренней поверхностью и наружной поверхностью, и выполненный с возможностью вмещения ядерного топлива в пределах тепловыделяющей области. Вторая тепловыделяющая сборка содержит второй трубчатый корпус, выполненный с возможностью размещения рядом с первым трубчатым корпусом и имеющий боковую стенку с внутренней поверхностью и наружной поверхностью. Первый удлиненный элемент проходит от наружной поверхности первого трубчатого корпуса вдоль по меньшей мере части тепловыделяющей области и имеет первую контактную поверхность. Второй удлиненный элемент проходит от наружной поверхности второго трубчатого корпуса. Второй удлиненный элемент имеет соответствующую контактную поверхность, выполненную с возможностью зацепления первой контактной поверхности для стабилизации первого трубчатого корпуса и второго трубчатого корпуса во время работы ядерного реактора.

[0012] В соответствии с еще одним вариантом выполнения, предложен способ изготовления канала для ядерной тепловыделяющей сборки, включающий обеспечение трубчатого корпуса, имеющего боковую стенку с внутренней поверхностью и наружной поверхностью, причем трубчатый корпус выполнен с возможностью вмещать ядерное топливо в пределах тепловыделяющей области. Способ также включает выполнение удлиненного элемента на наружной поверхности вдоль по меньшей мере части тепловыделяющей области, причем удлиненный элемент имеет контактную поверхность, выполненную с возможностью стабилизации канала во время работы ядерной тепловыделяющей сборки.

[0013] В соответствии с еще одним вариантом выполнения, способ загрузки ядерного реактора включает размещение первой тепловыделяющей сборки внутри активной зоны ядерного реактора и размещение второй тепловыделяющей сборки рядом с первой тепловыделяющей сборкой. Первая тепловыделяющая сборка содержит первый трубчатый корпус и первый удлиненный элемент. Первый трубчатый корпус имеет боковую стенку с внутренней поверхностью и наружной поверхностью и выполнен с возможностью вмещения ядерного топлива в пределах тепловыделяющей области. Первый удлиненный элемент проходит от наружной поверхности вдоль по меньшей мере части тепловыделяющей области и имеет первую контактную поверхность. Вторая тепловыделяющая сборка содержит второй трубчатый корпус и второй удлиненный элемент. Второй трубчатый корпус имеет боковую стенку с внутренней поверхностью и наружной поверхностью. Второй удлиненный элемент проходит от наружной поверхности. Второй удлиненный элемент имеет соответствующую контактную поверхность, выполненную с возможностью взаимодействия с первой контактной поверхностью для стабилизации первого трубчатого корпуса и второго трубчатого корпуса во время работы ядерного реактора.

[0014] Вышеизложенное является сущностью изобретения и, таким образом, может содержать упрощения, обобщения, включения и/или исключение деталей; следовательно, специалистам должно быть понятно, что сущность изобретения является только иллюстративной и не предназначена для какого-либо ограничения. В дополнение к любым иллюстративным аспектам, вариантам выполнения и признакам, описанным выше, дополнительные аспекты, варианты выполнения и признаки станут очевидными со ссылкой на чертежи и нижеследующее подробное описание. Другие аспекты, признаки и преимущества устройств и/или процессов и/или других объектов изобретения, описанных в настоящем документе, станут очевидными в принципах изобретения, изложенных в настоящем документе.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0015] Фиг. 1А-1С представляют собой частично вырезанные виды в аксонометрии ядерного реактора, в соответствии с одним вариантом выполнения;

[0016] Фиг. 2 представляет собой вид сверху в разрезе активной зоны реактора для реактора ядерного деления, в соответствии с одним вариантом выполнения;

[0017] Фиг. 3 представляет собой частичный вид в аксонометрии активной зоны реактора ядерного деления, в соответствии с одним вариантом выполнения;

[0018] Фиг. 4 представляет собой вид сбоку сверху канала для ядерной тепловыделяющей сборки, в соответствии с одним вариантом выполнения;

[0019] Фиг. 5 представляет собой частичный вид сбоку сверху канала для ядерной тепловыделяющей сборки, в соответствии с одним вариантом выполнения;

[0020] Фиг. 6-8А представляют собой виды в поперечном разрезе канала для ядерной тепловыделяющей сборки, в соответствии с одним вариантом выполнения;

[0021] Фиг. 8В представляет собой подробный вид вида в поперечном разрезе, изображенного на Фиг. 8А, в соответствии с одним вариантом выполнения;

[0022] Фиг. 9 представляет собой вид в разрезе активной зоны реактора ядерного деления, содержащего ядерные тепловыделяющие сборки, имеющих удлиненные элементы, в соответствии с одним вариантом выполнения;

[0023] Фиг. 10 представляет собой подробный вид в разрезе активной зоны реактора ядерного деления, содержащего ядерные тепловыделяющие сборки, имеющих удлиненные элементы, в соответствии с одним вариантом выполнения;

[0024] Фиг. 11А-11С представляют собой подробные виды в разрезе активной зоны реактора ядерного деления при работе, в соответствии с одним вариантом выполнения;

[0025] Фиг. 12А представляет собой вид в аксонометрии первого удлиненного элемента и второго удлиненного элемента для ядерной тепловыделяющей сборки, в соответствии с одним вариантом выполнения;

[0026] Фиг. 12В представляет собой вид сбоку сверху первого удлиненного элемента и второго удлиненного элемента для ядерной тепловыделяющей сборки, в соответствии с одним вариантом выполнения;

[0027] Фиг. 13А-14В представляют собой виды в аксонометрии первого удлиненного элемента и второго удлиненного элемента для ядерной тепловыделяющей сборки, в соответствии с различными вариантами выполнения;

[0028] Фиг. 15А-15D представляют собой виды спереди в плоскости первого удлиненного элемента и второго удлиненного элемента для ядерной тепловыделяющей сборки, в соответствии с различными вариантами выполнения;

[0029] Фиг. 16 представляет собой вид сбоку в плоскости первого удлиненного элемента и второго удлиненного элемента, имеющих блокировочные зубцы, в соответствии с одним вариантом выполнения;

[0030] Фиг. 17А представляет собой вид сверху в плоскости первого удлиненного элемента и второго удлиненного элемента, имеющих сопряженные формы, в соответствии с одним вариантом выполнения;

[0031] Фиг. 17В-17С представляют собой виды в аксонометрии первого удлиненного элемента и второго удлиненного элемента, имеющих сопряженные формы, в соответствии с одним вариантом выполнения;

[0032] Фиг. 18А-18В представляют собой виды в аксонометрии первого трубчатого корпуса и второго трубчатого корпуса, расположенных параллельно и смещенных под углом, в соответствии с различными вариантами выполнения;

[0033] Фиг. 19А-19В представляют собой виды сверху удлиненного элемента, имеющего толщину, которая изменяется вдоль длины трубчатого корпуса, в соответствии с одним вариантом выполнения;

[0034] Фиг. 20 представляет собой вид в аксонометрии удлиненного элемента, имеющего ширину, которая изменяется по длине трубчатого корпуса, в соответствии с одним вариантом выполнения;

[0035] Фиг. 21А-21J представляют собой схематические диаграммы способа изготовления канала для ядерной тепловыделяющей сборки, в соответствии с одним вариантом выполнения; и

[0036] Фиг. 22А-22Е представляют собой схематические диаграммы способа загрузки ядерного реактора, в соответствии с одним вариантом выполнения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0037] В последующем подробном описании делается ссылка на сопровождающие чертежи, которые составляют часть данного описания. Использование подобных или одинаковых символов на разных чертежах обычно указывает на подобные или идентичные элементы, если из контекста не следует иное.

[0038] Иллюстративные варианты выполнения, описанные в подробном описании, на чертежах и в формуле изобретения, не предназначены для ограничения. Могут быть использованы другие варианты выполнения и могут быть выполнены другие изменения, не отступая от сущности или объема изобретения, представленного в настоящем документе.

[0039] Специалисту должно быть очевидно, что описанные в настоящем документе элементы (например, операции), устройства, объекты, и сопровождающее их обсуждение используют в качестве примеров ради концептуальной ясности и, что могут рассматриваться различные модификации конфигурации. Следовательно, как используется в настоящем документе, конкретные изложенные примеры и сопровождающее описание предназначены представлять более общие классы. В целом, использование какого-либо конкретного примера предназначено быть представителем в своем классе, и не включение конкретных элементов (например, операций), устройств и объектов не должны быть воспринято как ограничивающее.

[0040] В настоящей заявке для ясности изложения используются формальные общие заголовки. Тем не менее, следует понимать, что общие заголовки предназначены для целей презентации и что различные типы объектов изобретения могут рассматриваться по всей заявке (например, устройство(а) / структура(ы) может быть описана под заголовком(ами) процесса(ов) / операции, и/или процесс(ы) / операции могут быть описаны под заголовком(ами) структуры() / процесса(ов), и/или описания отдельных тем может занимать два или большее количество тематических разделов). Следовательно, использование формальных заголовков не предназначено быть как-либо ограничивающим.

ОБЗОР

[0041] Путем обзора, иллюстративные варианты включают: ядерные тепловыделяющие сборки; каналы для ядерных тепловыделяющих сборок; активные зоны ядерных реакторов деления; ядерные реакторы деления; способы компенсации разбухания канала ядерной тепловыделяющей сборки; способы изготовления ядерной тепловыделяющей сборки; и способы загрузки ядерных тепловыделяющих сборок в активной зоне реактора ядерного деления.

[0042] Варианты выполнения этой новой конструкции канала помогают уменьшить снижающие срок службы ограничения при одновременном снижении количества конструкционного материала канала и интерстициального натрия, что имеет значительное положительное комбинированное влияние на конструкцию ядерной активной зоны. Снижение количества конструкционного материала и интерстициального натрия снижает требования к выгоранию в сбрасываемых тепловыделяющих сборках, обеспечивает разработчика активной зоны реактора возможностью уменьшения высоты активной зоны, а также обеспечивает разработчика активной зоны реактора возможностью добавлять натриевый теплоноситель внутрь каналов, что улучшает тепловые гидравлические характеристики активной зоны. Эта новая конструкция канала относительно проста в изготовлении, примерно того же порядка величины сложности, что и стандартный шестигранный канал.

[0043] Варианты выполнения этой конструкции топливного канала используют простую концепцию, чтобы эффективно принудительно направлять натриевый теплоноситель мимо тепловыделяющих стержней единообразным образом в течение всего срока службы топлива с очень высокой степенью выгорания с минимальным количеством конструкционного материала, приемлемыми нагрузками вставления и извлечения, низкими производственными затратами, отличной стабильностью работы, очень хорошей размерной стабильностью в течение всего срока службы, незначительной деградацией, вызванной обслуживанием, и способностью компенсировать разбухание тепловыделяющих стержней, чтобы свести к минимуму типичные проблемы взаимодействия тепловыделяющего стержня и пучка.

[0044] Варианты выполнения этой конструкции канала имеют наружные контактирующие элементы или «удлиненные элементы», предназначенные для конструктивного направления разбухания полостей материала канала к конкретным областям периметра канала, и фактически устраняя расширение канала, индуцированное ползучестью. Варианты выполнения удлиненного элементы в канале сконструированы таким образом, что удлиненные элементы соседних каналов вступают в контакт при рабочей температуре. В этом случае удлиненный элемент становится точкой опоры, которая предотвращает расширение середины поверхности. Признаки удлиненных элементов предназначены для инициирования контакта канал-канал (рабочая стабильность) в состояниях горячего резерва и обеспечения контакта по всей длине удлиненного элемента, когда уже достигнута полная температура на выходе. Это обеспечивает возможность компенсации внутреннего давления внутри соседних каналов, чтобы эффективно снизить нагрузку из-за давления, действующего на каналы, до разницы между двумя соседними канальными сборками. Удлиненный элемент снижает свободный пролет поверхности канала более чем на 50%, так что толщина канала может быть значительно снижена.

[0045] Использование признака «удлиненный элемент» устраняет неустойчивость активной зоны при низкой мощности, что имеет место в аналогичных конструкциях активной зоны, таких как Fast Flux Test Facility («FFTF») и Clinch River Breeder Reactor («CRBR») путем выполнения контакта канал-канал в нижней части тепловыделяющей области еще до перехода в критический режим. Эта проблема не была решена в FFTF или CRBR, а в случае большой активной зоны, как в CRBR или в TWRs, это приводит к неизбежному уплотнению активной зоны во время включения питания, поскольку каналы «усаживаются», или активная зона «замыкается».

[0046] Варианты выполнения этого устройства обеспечивают ограниченную податливость, когда пучок стержней увеличивается с течением срока службы, так что пучок стержней может расшириться в области, прилегающие к «удлиненным элементам» и способствовать дополнительному локальному расширению, вызванному ползучестью, чтобы скомпенсировать расширение пучка стержней.

РЕАКТОР ЯДЕРНОГО ДЕЛЕНИЯ

[0047] Со ссылкой на Фиг. 1А-1С и Фиг. 2, приведенные в качестве не ограничивающего примера, иллюстративный ядерный реактор 10 деления будет описано путем иллюстрации, а не ограничения. Как показано на Фиг. 1А-1В, реактор 10 содержит активную зону 12, расположенную в корпусе 14 реактора. В соответствии с одним вариантом выполнения, активная зона 12 реактора содержит ядерное топливо в центральной области 16 активной зоны. Как показано на Фиг. 2, активная зона 12 содержит тепловыделяющие сборки 18 делящегося ядерного топлива, тепловыделяющие сборки 20 воспроизводящего ядерного топлива, и подвижные сборки 22 управления реактивностью. В других вариантах выполнения активная зона 12 реактора содержит только тепловыделяющие сборки 18 делящегося ядерного топлива и тепловыделяющие сборки 20 воспроизводящего ядерного топлива. В соответствии с вариантом выполнения, показанном на Фиг. 1А-1С, система 26 манипуляции, расположенная в корпусе реактора, выполнена с возможностью перестановки некоторых тепловыделяющих сборок 18 делящегося ядерного топлива и некоторых тепловыделяющих сборок 20 воспроизводящего ядерного топлива. Как показано на Фиг. 1А-1С, реактор 10 также содержит систему 30 теплоносителя.

[0048] Все также со ссылкой на Фиг. 1А-1С и Фиг. 2, варианты выполнения реактора 10 могут быть рассчитаны под размер, требуемый для любого требуемого применения. Например, различные варианты выполнения ядерного реактора 10 могут быть использованы при малой мощности (от приблизительно 300 МВт до приблизительно 500 МВт электрической энергии), средней мощности (от приблизительно 500 МВт до приблизительно 1000 МВт электрической энергии) и большой мощности (приблизительно 1000 МВт электрической энергии и выше).

[0049] Варианты выполнения реактора 10 основаны на элементах технологии металлического охлаждения, используемой в реакторах на быстрых нейтронах. Например, в различных вариантах выполнения система 30 теплоносителя реактора содержит объем с жидким натрием, расположенный в корпусе 14 реактора. В таких случаях активная зона 12 погружена в резервуар с натриевым теплоносителем в корпусе 14 реактора. Корпус 14 окружен защитной оболочкой 32, которая предотвращает потерю натриевого теплоносителя в маловероятном случае утечки его из корпуса 14.

[0050] В различных вариантах выполнения система 30 теплоносителя реактора содержит насос для охлаждения реактора, показанный как насос 34. Как показано на Фиг. 1А-1В, система 30 содержит два насоса 34. Насосы 34 могут представлять собой любые подходящие насосы, по необходимости (например, электромеханический насос, электромагнитный насос и т.д.).

[0051] Все также со ссылкой на Фиг. 1А-1В, система 30 реактора также содержит теплообменники 36. Теплообменники 36 расположены в объеме с жидким натрием. На другой стороне, в соответствии с одним вариантом выполнения, теплообменники 36 имеют нерадиоактивный промежуточный натриевый теплоноситель. С этой целью теплообменники 36 можно считать промежуточными теплообменниками. В соответствии с одним вариантом выполнения, в тепловом контакте с теплообменниками 36 находятся парогенераторы. Следует иметь в виду, что по желанию может быть использовано любое число насосов 34, теплообменников 36 и парогенераторов.

[0052] Насосы 34 обеспечивают циркуляцию натриевого теплоносителя через активную зону 12 реактора. Закаченный первичный натриевый теплоноситель выходит из активной зоны 12 в ее верхней части и проходит через одну сторону теплообменников 36. В соответствии с одним вариантом выполнения, нагретый промежуточный натриевый теплоноситель циркулирует через промежуточные натриевые контура 42 в парогенераторы, что, в свою очередь, генерируют пар для приведения в действие турбин и электрических генераторов. В соответствии с другими вариантами выполнения, нагретый промежуточный натриевый теплоноситель циркулирует к теплообменникам для повторного использования.

[0053] Работа и конструкция ядерных реакторов описана посредством примера, а не ограничения, в заявке на патент США №12/930,176, озаглавленной «Реакторы ядерного деления на бегущей волне и способы», авторы Чарльз Алфельд, Томас М. Берк, Тайлер С. Эллис, Джон Роджерс Гиллелэнд, Джонатан Хейцлар, Павел Хейцлар, Родерик А. Хайд, Дэвид Г. МакАлис, Джон Д. МакВиртер, Ашок Одедра, Роберт С. Петроски, Николай В. Туран, Джошуа С. Вальтер, Кеван Д. Ткач, Томас Алан Уивер, Чарльз Уитмер, Лоуэлл Вуд Л. младший, и Джордж Б. Циммерман, поданной 30 декабря 2010 г., содержание которой включено в настоящий документ посредством ссылки.

АКТИВНАЯ ЗОНА РЕАКТОРА ЯДЕРНОГО ДЕЛЕНИЯ И ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИЕ СБОРКИ

[0054] Со ссылкой на вариант выполнения, показанный на Фиг. 3-4, активная зона 100 ядерного реактора (например, активная зона 12 реактора ядерного деления, и т.п.) содержит несколько тепловыделяющих сборок (например, тепловыделяющих сборок 18 делящегося ядерного топлива, тепловыделяющих сборок 20 воспроизводящего ядерного топлива, подвижных сборок 22 управления реактивностью, и т.д.), показанных как тепловыделяющие сборки 110. Как показано на Фиг. 3, тепловыделяющие сборки 110 частично поддерживаются трубной решеткой 102 поддержки активной зоны. В соответствии с одним вариантом выполнения, через тепловыделяющие сборки 110 протекает первичный натриевый теплоноситель.

[0055] Как показано на Фиг. 4, тепловыделяющая сборка 110 содержит несколько стержней ядерного топлива (например, тепловыделяющих стержней, тепловыделяющих элементов и т.д.), показанных как стержни ядерного топлива, расположенные в канале 112, который имеет трубчатый корпус, показанный как трубчатый корпус 120. Как показано на Фиг. 4, трубчатый корпус 120 имеет шестиугольную форму поперечного сечения. В других вариантах выполнения трубчатый корпус 120 имеет другую многоугольную форму поперечного сечения (например, прямоугольную, пятиугольную, и т.д.). В других вариантах выполнения трубчатый корпус 120 имеет еще одну форму поперечного сечения (например, круглую, округлую, неправильную, и т.д.). В соответствии с вариантом выполнения, показанном на Фиг. 4, трубчатый корпус 120 содержит несколько боковых стенок, показанных как боковые стенки 130, которые проходят вдоль продольной оси 122 трубчатого корпуса 120. В одном варианте выполнения трубчатый корпус 120 изготовлен из стали НТ-9. Трубчатый корпус 120 имеет очень низкую скорость разбухания пустот, по сравнению с традиционными каналами, так что в совокупном эффекте радиационной ползучести и разбухания пустот преобладает ползучесть. В свою очередь, силы упругости в трубчатом корпусе 120, которые определяют величину силы, необходимой для вставления и извлечения тепловыделяющих сборок, будут относительно низкими.

[0056] Как показано на Фиг. 4, в некоторых вариантах выполнения трубчатый корпус 120 выполнен с возможностью содержать ядерное топливо в пределах тепловыделяющей области, показанной как тепловыделяющая область 140. В соответствии с одним вариантом выполнения, тепловыделяющая область 140 проходит между верхним концом бланкета и нижним концом бланкета. В различных вариантах выполнения стержни 112 ядерного топлива содержат металлическое топливо или топливо из оксида металла (независимо от того, является топливо делящимся топливом или воспроизводящим топливом). Следует иметь в виду, что металлическое топливо имеет очень высокое содержание тяжелых металлов и превосходный баланс нейтронов, который требуется для процесса на бегущей волне в активной зоне 100 реактора ядерного деления. В одном варианте выполнения тепловыделяющая область 140 ограничена длиной трубчатого корпуса 120, содержащего несколько стержней 112 ядерного топлива. В некоторых вариантах выполнения стержень 112 ядерного топлива представляет собой по меньшей мере одну из контрольно-измерительной сборки (не показана) и испытательной сборки (не показана). Контрольно-измерительная сборка и испытательная сборка могут содержать, соответственно, контрольно-измерительные приборы и испытательное оборудование, вместо или в дополнение к ядерному топливу. Контрольно-измерительная сборка и/или испытательная сборка могут быть конструктивно схожи со стержнями 112 ядерного топлива, которые содержат ядерное топливо. В одном варианте выполнения по меньшей мере одна из контрольно-измерительной сборки и испытательной сборки расположена вдоль длины трубчатого корпуса 120 в тепловыделяющей области 140. Соответственно, термин «стержень ядерного топлива» предназначен также включать контрольно-измерительную сборку и/или испытательную сборку.

[0057] Все также со ссылкой на Фиг. 4, по меньшей мере либо канал, либо тепловыделяющая сборка 110 содержит удлиненный элемент, показанный как удлиненный элемент 150. В соответствии с вариантом выполнения, показанным на Фиг. 4, удлиненный элемент 150 проходит от боковой стенки 130 вдоль части тепловыделяющей области 140. В одном варианте выполнения удлиненный элемент 150 имеет контактную поверхность, выполненную с возможностью стабилизации трубчатого корпуса 120, когда тепловыделяющая сборка 110 работает (например, в качестве части активной зоны ядерного реактора). Как показано на Фиг. 4, удлиненный элемент 150 проходит вдоль продольной оси 122 трубчатого корпуса 120.

[0058] Как показано на Фиг. 4, удлиненный элемент 150 проходит внутри опорной области, показанной как опорная область 152. Расширение удлиненного элемента 150 вдоль продольной оси 122 облегчает стабилизацию трубчатого корпуса 120 внутри опорной области 152 и снижает риск разъединения между соседними удлиненными элементами 150. В одном варианте выполнения опорная область 152 ограничена по длине тепловыделяющей области 140 (или, для контрольно-измерительной сборки или испытательной сборки, длиной, которая соответствует длине тепловыделяющей области 140). Как показано на Фиг. 4, каждый удлиненный элемент 150 проходит по всей длине опорной области 152. В одном варианте выполнения удлиненный элемент 150 содержит несколько пластин. Указанные несколько пластин могут ограничивать несколько пазов, которые проходят через всю продольную ось трубчатого корпуса 120. В одном варианте выполнения указанные несколько пластин имеют одинаковую ширину. В другом варианте выполнения указанные несколько пластин имеют однородную длину. В еще одном варианте выполнения указанные несколько пластин имеют длины, которые уменьшаются от первой длины на верхнем конце бланкета до второй длины в нижнем конце бланкета. В соответствии с другим вариантом выполнения, каждый удлиненный элемент 150 проходит вдоль части опорной области 152. В качестве примера, несколько продольно разнесенных удлиненных элементов 150 могут быть расположены торец-в-торец и перекрывать опорную область 152. В одном варианте выполнения несколько продольно разнесенных удлиненных элементов имеют длины, которые уменьшаются от первой длины на верхнем конце бланкета до второй длины в нижнем конце бланкета.

[0059] В одном варианте выполнения активная зона 100 реактора ядерного деления использует усовершенствованную ограниченно свободную от прогиба конструкцию системы ограничительной опоры активной зоны. Ограниченно свободная от прогиба конструкция системы ограничительной опоры активной зоны содержит расположенные выше активной зоны или срединные загрузочные площадки и верхние загрузочные площадки для придания тепловыделяющим сборкам 110 формы «S». Удлиненные элементы 150 соседних (например, расположенных рядом, смежных и т.д.) тепловыделяющих сборок 110 входят в контакт одна с другой во время работы активной зоны 100 реактора ядерного деления. Удлиненные элементы 150 обеспечивают точки контакта вдоль наружных граней тепловыделяющих сборок 110, обеспечивая, тем самым, зазор и опору, управляя разбуханием и расширением, и уменьшая деградацию и деформацию тепловыделяющей сборки. Удлиненный элемент 150 сводит к минимуму силы трения, связанные со вставлением и извлечением тепловыделяющих сборок. Удлиненный элемент 150 обеспечивает размерную стабильность и функциональную стабильность, необходимые для удовлетворения или превышения требований высокого выгорания топлива и облучающего потока, необходимых в реакторе на быстрых нейтронах (например, в реакторе с бегущей волной). Удлиненный элемент 150 создает бочкообразный профиль расширения для активной зоны 100 реактора ядерного деления, по сравнению с предшествующими конструкциями, который расходится наружу выше верхних загрузочных площадок. Такой бочкообразный профиль расширения уменьшает неопределенность, связанную с традиционными ограниченно свободными от прогиба системами.

[0060] Как показано на Фиг. 5-8В, каждая боковая стенка 130 трубчатого корпуса 120 имеет внутреннюю поверхность 132 и наружную поверхность 134. Как показано на Фиг. 5 и 8А-8В, удлиненный элемент 150 проходит от наружной поверхности 134 боковой стенки 130. Фиг. 6-8А показывают поперечный разрез трубчатого корпуса 120 по линиям, соответственно, 6-6, 7-7 и 8А-8А. Как показано на Фиг. 7, трубчатый корпус 120 имеет первую ширину W₁ вдоль части, показанной разрезом по линии 7-7, а боковые стенки 130 имеют первую толщину Т₁. В одном варианте выполнения часть трубчатого корпуса 120, показанная разрезом по линии 7-7, представляет собой загрузочную площадку, имеющую толщину четыре миллиметра. Как показано на Фиг. 6, трубчатый корпус 120 имеет вторую ширину W₂ вдоль части, показанной разрезом по линии 6-6, а боковые стенки 130 имеют вторую толщину Т₂. Как показано на Фиг. 8а, трубчатый корпус 120 имеет третью ширину W₃ вдоль части, показанной разрезом по линии 8А-8А, а боковые стенки 130 имеют третью толщину Т₃. В одном варианте выполнения как вторая толщина, так и третья толщина равны двум миллиметрам. В соответствии с одним вариантом выполнения, как вторая ширина, так и третья ширина равны 156 мм, а первая ширина равна 160 мм.

[0061] В соответствии с одним вариантом выполнения, удлиненный элемент 150 имеет по меньшей мере одну из заданной ширины, заданной толщины и заданной длины. Посредством примера, заданная ширина, заданная толщина и заданная длина могут способствовать расширению трубчатого корпуса 120 в соответствии с заданным профилем (например, профилем расширения в зависимости от температуры, профилем расширения в зависимости времени и т.д.). Посредством другого примера, заданная ширина, заданная толщина и заданная длина могут облегчать скоординированное расширение трубчатого корпуса 120 и стержней 112 ядерного топлива. Как показано на Фиг. 8В, удлиненный элемент 150 имеет толщину E_T и ширину E_W. В соответствии с одним вариантом выполнения, ширина E_W удлиненного элемента 150 равна тридцати миллиметрам. В одном варианте выполнения толщина E_T удлиненного элемента 150 равна двум миллиметрам, так что общая ширина трубчатого корпуса 120 и удлиненных элементов 150 равна 160 миллиметрам.

[0062] Со ссылкой далее на вид в частичном разрезе на Фиг. 9, активная зона 100 реактора ядерного деления содержит первую тепловыделяющую сборку ядерного топлива, показанную как первая тепловыделяющая сборка 200, вторую тепловыделяющую сборку ядерного топлива, показанную как вторая тепловыделяющая сборка 230, и третью тепловыделяющую сборку ядерного топлива, показанную как третья тепловыделяющая сборка 260. Как показано на Фиг. 9, первая тепловыделяющая сборка 200 содержит первый трубчатый корпус 210, имеющий первую боковую стенку 212 с внутренней поверхностью 214 и наружной поверхностью 216. Первая тепловыделяющая сборка 200 содержит удлиненный элемент, показанный как первый удлиненный элемент 220. Первый удлиненный элемент 220 проходит от наружной поверхности 216 вдоль по меньшей мере части тепловыделяющей области. В соответствии с вариантом выполнения, показанном на Фиг. 9, вторая тепловыделяющая сборка 230 содержит второй трубчатый корпус 240, имеющий вторую боковую стенку 242 с внутренней поверхностью 244 и наружной поверхностью 246. Вторая тепловыделяющая сборка 230 содержит удлиненный элемент, показанный как второй удлиненный элемент 250. Второй удлиненный элемент 250 проходит от наружной поверхности 246 вдоль по меньшей мере части тепловыделяющей области. Со ссылкой все еще на Фиг. 9, третья тепловыделяющая сборка 260 содержит третий трубчатый корпус 270, имеющий боковую стенку 272 с внутренней поверхностью 274 и наружной поверхностью 276. Третья тепловыделяющая сборка 260 содержит удлиненный элемент, показанный как третий удлиненный элемент 280. Третий удлиненный элемент 280 проходит от наружной поверхности 276 вдоль по меньшей мере части тепловыделяющей области. Как показано на Фиг. 9, первый трубчатый корпус 210, второй трубчатый корпус 240 и третий трубчатый корпус 270 выполнены с возможностью вмещения ядерного топлива в пределах тепловыделяющей области.

[0063] Как подробно показано на Фиг. 10, первый удлиненный элемент 220 и второй удлиненный элемент 250 имеют, соответственно, первую контактную поверхность 222 и вторую контактную поверхность 252. В соответствии с одним вариантом выполнения, первая контактная поверхность 222 и вторая контактная поверхность 252 выполнены с возможностью стабилизации первого трубчатого корпуса 210 и второго трубчатого корпуса 240 во время работы первой тепловыделяющей сборки 200 и второй тепловыделяющей сборки 230. Как показано на Фиг. 10, вторая контактная поверхность 252 представляет собой соответствующую контактную поверхность (т.е. поверхность, соответствующую форме первой контактной поверхности 222), выполненную с возможностью взаимодействия с первой контактной поверхностью 222, чтобы стабилизировать первый трубчатый корпус 210 в процессе работы ядерного реактора. В некоторых вариантах выполнения первый удлиненный элемент 220 и второй удлиненный элемент 250 имеют одну и ту же форму и контактируют друг с другом вдоль их соответствующих длин в процессе работы ядерного реактора. В соответствии с одним вариантом выполнения, стабильность, обеспечиваемая взаимодействием между контактными поверхностями, уменьшает количество требуемого конструкционного материала и интерстициального натрия в канале. Эти эффекты снижают требования к выгоранию в сбрасываемых тепловыделяющих сборках, обеспечивают проектировщику активной зоны возможность снизить высоту активной зоны, и также обеспечивают проектировщику активной зоны возможность добавлять натриевый теплоноситель внутрь каналов, что улучшает тепловые гидравлические характеристики активной зоны.

РАБОТА ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА

[0064] Далее со ссылкой на Фиг. 11А-11С, работа ядерного реактора деформирует первый трубчатый корпус 210 и второй трубчатый корпус 240. Как показано на Фиг. 11А, первый трубчатый корпус 210 может быть первоначально установлен в активной зоне реактора вдоль второго трубчатого корпуса 240. В одном варианте выполнения первый трубчатый корпус 210 и второй трубчатый корпус 240 первоначально установлены таким образом, что первая контактная поверхность 222 упирается во вторую контактную поверхность 252 до начала работы ядерного реактора. Соответственно, первый удлиненный элемент 220 и второй удлиненный элемент 250 оставляют промежутки между трубчатыми корпусами до работы ядерного реактора. Во время начальной фазы запуска первый удлиненный элемент 220 и второй удлиненный элемент 250 уменьшают нестабильность активной зоны при низкой мощности традиционных конструкций реакторов, обеспечивая контакт канал-канал в нижней части тепловыделяющей области до того, как активная зона перейдет в критическое состояние. Как показано на Фиг. 11А, до начала работы ядерного реактора первая боковая стенка 212 и вторая боковая стенка 242 представляют собой плоские пластины. В других вариантах выполнения первая боковая стенка 212 и вторая боковая стенка 242 первоначально имеют другую форму.

[0065] В других вариантах выполнения при установке первая контактная поверхность 222 отстоит на некотором расстоянии от второй контактной поверхности 252. Пространство между первой контактной поверхностью 222 и второй контактной поверхностью 252 может быть определено как кратчайшее расстояние между первой контактной поверхностью 222 и второй контактной поверхностью 252. В другом варианте выполнения расстояние определяется как кратчайшее расстояние между плоской поверхностью, образованной большинством точек на первой контактной поверхности 222, и плоской поверхностью, образованной большинством точек на второй контактной поверхности 252. В одном таком варианте выполнения расстояние во время первоначальной установки между первой контактной поверхностью 222 и второй контактной поверхностью 252 менее двух миллиметров. Первый трубчатый корпус 210 и второй трубчатый корпус 240 могут быть расположены таким образом, что первая контактная поверхность 222 отстоит с промежутком от второй контактной поверхности 252. В другом варианте выполнения первый удлиненный элемент 220 и второй удлиненный элемент 250 имеют такую форму, что первая контактная поверхность 222 отстоит с промежутком от второй контактной поверхности 252.

[0066] При работе ядерного реактора тепло от реакции ядерного деления увеличивает температуру натриевого теплоносителя. Радиоактивные взаимодействия, связанные с эмиссией высокоэнергетических нейтронов, приводят к радиоактивной ползучести, разбуханию пустот и расширению каналов первого трубчатого корпуса 210 и второго трубчатого корпуса 240. Силы давления, с которыми натриевый теплоноситель действует на внутреннюю поверхность 214 и внутреннюю поверхность 244, также деформируют первый трубчатый корпус 210 и второй трубчатый корпус 240. Такие радиоактивные взаимодействия и силы давления выгибают наружу боковые стенки традиционных каналов для ядерных тепловыделяющих сборок и приводят к изгибанию и скручиванию каналов. Нагрузки извлечения приложены к первому концу (например, рабочему гнезду) и переносятся трубчатым корпусом ко второму концу (например, входному патрубку) ядерной тепловыделяющей сборки. Расширение каналов, изгибание каналов, аксиальный рост, и силы извлечения огранивают производительность традиционных тепловыделяющих сборок. Расширение каналов уменьшает интерстициальные зазоры (т.е. зазоры между трубчатыми корпусами) в течение срока службы и приводит к большим нагрузкам извлечения.

[0067] В соответствии с одним вариантом выполнения, удлиненные элементы, проходящие от соседних трубчатых корпусов, взаимодействуют друг с другом, чтобы стабилизировать трубчатые корпусы во время работы ядерного реактора. Такая стабилизация уменьшает расширение, увеличивая, тем самым, срок службы тепловыделяющих сборок. Взаимодействие удлиненных элементов снижает вероятность уплотнения активной зоны и большого ступенчатого изменения реактивности. Взаимодействие удлиненных элементов изолирует тепловыделяющую сборку от зазора канал-канал, который схлопывается в процессе эксплуатации традиционных канальных сборок и ограничивает срок службы тепловыделяющей сборки. В некоторых вариантах выполнения удлиненные элементы уменьшают долгосрочную деградацию зазора канал-канал в ограниченно свободной от прогиба конструкции, улучшая, тем самым, срок службы тепловыделяющей сборки.

[0068] Удлиненные элементы уменьшают локальное расширение поверхности стенки канала за счет уменьшения максимальных изгибающих нагрузок вблизи (или ниже) уровней напряжения, запускающих радиационную ползучесть. Большинство сил и изгибающих боковые стенки напряжений устраняются за счет компенсации внутренних сил давления в канале (т.е. силы расширения из-за давления теплоносителя). Силы давления в канале компенсируются, поскольку направленным наружу силам от одного канала противодействуют силы от соседнего канала, которые передаются через удлиненные элементы. В соответствии с одним вариантом выполнения, разница между силами давления в соседних каналах является относительно небольшой из-за дросселирования. Такие условия нагрузки способствуют уменьшению количества конструкционной стали, требующейся для трубчатого корпуса, и интерстициального натрия, увеличивая, тем самым, плотность мощности тепловыделяющей сборки.

[0069] Как показано на Фиг. 11В, радиоактивные взаимодействия и силы давления выпучивают первую боковую стенку 212 и вторую боковую стенку 242. В соответствии с одним вариантом выполнения, первый трубчатый корпус 210 и второй трубчатый корпус 240 по существу не деформируются в течение срока службы ядерного реактора, снижая, тем самым, риск уплотнения активной зоны и пониженной скорости потока теплоносителя через активную зону. Взаимодействие первой контактной поверхности 222 со второй контактной поверхностью 252 стабилизирует первый трубчатый корпус 210 и второй трубчатый корпус 240 путем уменьшения потенциальной деформации первой боковой стенки 212 и второй боковой стенки 242. В одном варианте выполнения первый удлиненный элемент 220 блокирует второй удлиненный элемент 250, когда первый контактная поверхность 222 входит во взаимодействие со второй контактной поверхностью 252. Блокировка может дополнительно уменьшать проскальзывание между первой контактной поверхностью 222 и второй контактной поверхностью 252, ограничивая, тем самым, перемещение первого трубчатого корпуса 210 и второго трубчатого корпуса 240. Как показано на Фиг. 11В, объемное разбухание пустот, эффект разбухания пустот в стенке канала сводится к несущественным выпуклостям (например, выпуклостям до 600 смещений на атом) в первой боковой стенке 212 и во второй боковой стенке 242 вблизи удлиненных элементов, при этом результирующая сила упругости, действующая на соседние трубчатые корпуса, ограничивается ползучестью, которая преобладает над вызванным деформацией разбуханием пустот в выпуклых областях. Как показано на Фиг. 11А-11В, вершины первых боковых стенок 212 и вторых боковых стенок 242 в процессе работы ядерного реактора расположены ближе друг к другу. Соответственно, удлиненные элементы конструктивно направляют разбухание пустот материала в конкретные области периметра первого трубчатого корпуса 210 и второго трубчатого корпуса 240, одновременно фактически устраняя расширение каналов, индуцированное ползучестью.

[0070] В соответствии с одним вариантом выполнения, трубчатые корпуса регулируют тепловыделяющими стрежнями ядерных тепловыделяющих сборок. Когда активная зона ядерного реактора работает, пучок тепловыделяющих стержней расширяется, потенциально способствуя расширению трубчатых корпусов. Благодаря взаимодействию между удлиненными элементами соседних тепловыделяющих сборок, тепловыделяющие стержни могут расшириться в областях, прилегающих к удлиненным элементам. Такое расширение способствует дополнительному локальному расширению, вызванному радиационной ползучестью и компенсирует разбухание пучка тепловыделяющих стержней. Соответственно, удлиненные элементы, проходящие от трубчатого корпуса, снижают несоответствие между разбуханием тепловыделяющих стержней и расширением каналов.

[0071] В одном варианте выполнения первая тепловыделяющая сборка содержит первую загрузочную площадку, а вторая трубчатая сборка содержит вторую загрузочную площадку. Первый трубчатый корпус 210 и второй трубчатый корпус 240 могут быть изначально установлены так, что первая контактная поверхность 222 отстоит с промежутком от второй контактной поверхности 252 (например, соответствующей контактной поверхности), а первая загрузочная площадка отстоит от второй загрузочной площадки. В соответствии с одним вариантом выполнения, первый трубчатый корпус 210 и второй трубчатый корпус 240 могут быть расположены таким образом, что первая контактная поверхность 222 примыкает ко второй контактной поверхности 252 при первой температуре, а первая загрузочная площадка прилегает ко второй загрузочной площадке при второй температуре. В одном варианте выполнения первая температура ниже второй температуры. Такое низкотемпературное взаимодействие первой контактной поверхности 222 со второй контактной поверхностью 252 приводит к устойчивому радиальному расширению активной зоны ядерного реактора. В другом варианте выполнения первая контактная поверхность 222 примыкает ко второй контактной поверхности 222 при начальной температуре нагрузки и поддерживает взаимодействие в процессе работы активной зоны ядерного реактора. Такое взаимодействие может уменьшить неопределенность в прогнозировании поведения активной зоны во время работы и облегчения эксплуатации активной зоны ядерного реактора при более высоких мощностях, температурах и дополнительной реактивности по отношению к традиционным реакторам на быстрых нейтронах.

[0072] Далее со ссылкой на Фиг. 11С, первый трубчатый корпус 210 и второй трубчатый корпус 240 контактируют во время условий заправки или перестановки (например, 320 градусов по Цельсию, точки, в которой высокотемпературный теплоноситель больше не взаимодействует с внутренней стороной 214 и внутренней поверхностью 234). Такое сжатие приводит к выходу первой контактной поверхности 222 и второй контактной поверхности 252 из положения взаимодействия, показанного на Фиг. 11В. Отвод первой контактной поверхности 222 от второй контактной поверхности 252 уменьшает силы вставления и извлечения.

КОНФИГУРАЦИИ УДЛИНЕННОГО ЭЛЕМЕНТА

[0073] Как показано на Фиг. 12А-12В, второй удлиненный элемент 250 ограничивает углубление 254. Как показано на Фиг. 12А-12В, углубление 254 проходит вовнутрь (т.е. по направлению к центральной оси ядерной тепловыделяющей сборки) из второй контактной поверхности 252. Углубление 254 уменьшает площадь поверхности второй контактной поверхности 252, снижая, тем самым, риск возникновения соединения между первой контактной поверхностью 222 и второй контактной поверхностью 252 в процессе работы активной зоны ядерного реактора. Углубление 254 также уменьшает массу второго удлиненного элемента 250, увеличивая, тем самым, плотность мощности ядерной тепловыделяющей сборки. В одном варианте выполнения как первый удлиненный элемент 220, так и второй удлиненный элемент 250 ограничивают углубление. В другом варианте выполнения по меньшей мере один из первого удлиненного элемента 220 и второго удлиненного элемента 250 ограничивают несколько углублений. Несколько углублений могут быть выполнены в соответствии с заданным рисунком (например, прямоугольный массив, треугольный массив, полярный массив, сферический массив и т.д.).

[0074] Как показано на Фиг. 12А-12В, углубление 254 представляет собой глухое отверстие. В других вариантах выполнения углубление 254 представляет собой отверстие, которое проходит через второй удлиненный элемент 250. В соответствии с вариантом выполнения, показанным на Фиг. 12А, углубление 254 является круглым. В других вариантах выполнения углубление 254 имеет другую форму (например, шестиугольную, прямоугольную, паза, проходящего вдоль длины второго удлиненного элемента 250, паза, проходящего, по меньшей мере частично, по длине второго удлиненного элемента 250, и т.д.).

[0075] В соответствии с еще одним вариантом выполнения, второй удлиненный элемент 250 содержит выступ. Выступ может проходить наружу от второй контактной поверхности 252. В одном варианте выполнения выступ включает штифт. В другом варианте выполнения выступ включает пластину, проходящую по всей длине второго удлиненного элемента 250. В соответствии с различными вариантами выполнения, второй удлиненный элемент 250 может содержать один выступ или может содержать несколько выступов.

[0076] Со ссылкой далее на Фиг. 13A-15D, первый удлиненный элемент 220 блокирует второй удлиненный элемент 250. Блокировка дополнительно снижает скольжение между первой контактной поверхностью 222 и второй контактной поверхностью 252, ограничивая, тем самым, перемещение первого трубчатого корпуса 210 и второго трубчатого корпуса 240. В одном варианте выполнения первый удлиненный элемент 220 блокирует второй удлиненный элемент 250 во время работы ядерного реактора, когда первая контактная поверхность 222 взаимодействует со второй контактной поверхностью 252. Как показано на Фиг. 13A-15D, первый удлиненный элемент 220 блокирует второй удлиненный элемент 250 во время работы ядерного реактора перед тем, как первая контактная поверхность 222 входит во взаимодействие со второй контактной поверхностью 252.

[0077] В соответствии с одним вариантом выполнения, второй удлиненный элемент 250 содержит углубление, а первый удлиненный элемент 220 содержит блокирующий выступ. В одном варианте выполнения углубление и блокирующий выступ соединяют первый трубчатый корпус 210 и второй трубчатый корпус 240 во время работы ядерного реактора. Как показано на Фиг. 13А-13В, первый удлиненный элемент 220 содержит несколько углублений 254, проходящих внутрь от первой контактной поверхности 222, а второй удлиненный элемент 250 содержит несколько блокирующих выступов, показанных как блокирующие выступы 224. Как показано на Фиг. 13А-13В, блокирующие выступы 224 проходят наружу (т.е. от центральной оси ядерной тепловыделяющей сборки) от первой контактной поверхности 222. В одном варианте выполнения концы блокирующих выступов 224 отстоят на некоторое расстояние от второй контактной поверхности 252 во время первоначальной установки ядерных тепловыделяющих сборок.

[0078] Как показано на Фиг. 13В, блокирующие выступы 224 проходят в соответствующие углубления 254 во время работы ядерного реактора, когда первый трубчатый корпус 210 и второй трубчатый корпус 240 расширяются, а первый удлиненный элемент 220 и второй удлиненный элемент 250 сближаются. Скручивание первого трубчатого корпуса 210 или второго трубчатого корпуса 240 (например, из-за неравномерного теплового расширения по длине тепловыделяющей сборки) сокращает срок службы тепловыделяющей сборки. В одном варианте выполнения боковые стенки блокирующих выступов 224 входят в контакт с внутренними поверхностями углублений 254, обеспечивая, таким образом, путь нагрузки, который снижает вероятность относительного перемещения (например, скольжения) между первым трубчатым корпусом 210 и вторым трубчатым корпусом 240. Как показано на Фиг. 13В, первый удлиненный элемент 220 полностью блокирует второй удлиненный элемент 250, когда первая контактная поверхность 222 входит во взаимодействие со второй контактной поверхностью 252.

[0079] Как показано на Фиг. 13А, блокирующие выступы 224 представляют собой штифты. В соответствии с вариантом выполнения, показанным на Фиг. 13А, штифты являются цилиндрическими, а углубления 254 представляют собой круглые глухие отверстия. В других вариантах выполнения блокирующие выступы 224 и углубления 254 имеют другую форму (например, шестиугольную, прямоугольную и т.д.). В других вариантах выполнения углубления 254 представляют собой отверстия, которые проходят через второй удлиненный элемент 250.

[0080] Со ссылкой далее на Фиг. 14А-14В, блокирующий выступ 224 содержит пластину, проходящую вдоль длины первого удлиненного элемента 220. Как показано на Фиг. 14А, углубление 254 представляет собой паз, проходящий по всей длине второго удлиненного элемента 250. Как показано на Фиг. 14В, пластина проходит в паз в процессе работы ядерного реактора. В одном варианте выполнения боковые стенки блокирующего выступа 224 входят в контакт с внутренними поверхностями углубления 254, обеспечивая, тем самым, путь нагрузки, который снижает вероятность относительного перемещения (например, скольжения) между первым трубчатым корпусом 210 и вторым трубчатым корпусом 240.

[0081] Как показано на Фиг. 14А-14В, пластина имеет прямоугольную форму в поперечном сечении. В соответствии с другими вариантами выполнения, пластина имеет трапециевидную форму в поперечном сечении или еще другую форму. Несмотря на то, что на Фиг. 14А-14В показаны как проходящие по длине первого удлиненного элемента 220 и второго удлиненного элемента 250, пластина и паз могут проходить, по меньшей мере частично, по длине первого удлиненного элемента 220 и второго удлиненного элемента 250.

[0082] Как показано на Фиг. 15А-15D, первый удлиненный элемент 220 содержит несколько блокирующих выступов 224, а второй удлиненный элемент 250 содержит несколько углублений 254. Как показано на Фиг. 15А-15D, указанные несколько блокирующих выступов 224 проходят от первой контактной поверхности 222, а указанные несколько углублений 254 проходят внутрь от второй контактной поверхности 252. В одном варианте выполнения во время работы ядерного реактора указанные несколько углублений 254 и указанные несколько блокирующих выступов 224 соединяют первый трубчатый корпус и второй трубчатый корпус в нескольких местах.

[0083] В некоторых вариантах выполнения указанные несколько углублений 254 и указанные несколько блокирующих выступов 224 выполнены в соответствии с заданным рисунком. Как показано на Фиг. 15А, указанные несколько углублений 254 и указанные несколько блокирующих выступов 224 выполнены в виде прямоугольного массива три на два. В других вариантах выполнения указанные несколько углублений 254 и указанные несколько блокирующих выступов 224 выполнены в виде прямоугольного массива, имеющего другие размеры. Как показано на Фиг. 15В, указанные несколько углублений 254 и указанные несколько блокирующих выступов 224 выполнены в виде треугольного массива. Как показано на Фиг. 15С, указанные несколько углублений 254 и указанные несколько блокирующих выступов 224 выполнены в виде полярного массива. Как показано на Фиг. 15D, указанные несколько углублений 254 и указанные несколько блокирующих выступов 224 выполнены в виде кругового массива.

[0084] Со ссылкой далее на Фиг. 16, первый удлиненный элемент 220 и второй удлиненный элемент 250 образуют несколько блокирующих зубцов. Как показано на Фиг. 16, первый удлиненный элемент 220 имеет первый набор зубцов, показанных как зубцы 226, а второй удлиненный элемент 250 имеет второй набор зубцов, показанных как зубцы 256. В соответствии с одним вариантом выполнения, зубцы 226 взаимодействуют с зубцами 256, чтобы во время работы ядерного реактора стабилизировать первый трубчатый корпус 210 и второй трубчатый корпус 242. В качестве примера, поверхность зубцов 226 может входить в контакт с поверхностью зубцов 256, обеспечивая, тем самым, интерфейс, который принимает нагрузку, ограничивает поворот первого трубчатого корпуса 210 и второго трубчатого корпуса 242, и предотвращает относительное перемещение первого удлиненного элемента 220 и второго удлиненного элемента 250. Как показано на Фиг. 16, зубцы 226 и зубцы 256 имеют профиль, который проходит по всей длине первой боковой стенки 212 и второй боковой стенки 242. В других вариантах выполнения зубцы 226 и зубцы 256 имеют профиль, который проходит по всей длине первой боковой стенки 212 и второй боковой стенки 242 (т.е. зубцы могут быть продольными или проходить поперек боковых стенок).

[0085] Со ссылкой далее на вариант выполнения, показанный на Фиг. 17А-17С, первая контактная поверхность 222 и вторая контактная поверхность 252 имеют сопряженные формы. Как показано на Фиг. 17В, первая контактная поверхность 222 является вогнутой. Как показано на Фиг. 17С, вторая контактная поверхность 252 является выпуклой. Первая контактная поверхность 222 входит во взаимодействие со второй контактной поверхностью 252, чтобы во время работы ядерного реактора стабилизировать первый трубчатый корпус 210 и второй трубчатый корпус 240. Как показано на Фиг. 17А, первый удлиненный элемент 220 имеет первую форму поперечного сечения в плоскости 300, которая перпендикулярна наружной поверхности 216 первого трубчатого корпуса 210. Как показано на Фиг. 17В, плоскость 300 проходит поперек длины первого трубчатого корпуса 210 и второго трубчатого корпуса 240. Второй удлиненный элемент 250 имеет вторую форму поперечного сечения в плоскости 300. В одном варианте выполнения первая форма поперечного сечения является инверсной по отношению ко второй форме поперечного сечения для облегчения взаимодействия между первой контактной поверхностью 222 и второй контактной поверхностью 252. В соответствии с другим вариантом выполнения, первый удлиненный элемент 220 имеет первую форму поперечного сечения в плоскости 310, которая перпендикулярна наружной поверхности 216 первого трубчатого корпуса 210. Как показано на Фиг. 17В, плоскость 310 проходит вдоль длины первого трубчатого корпуса 210 и второго трубчатого корпуса 240. Второй удлиненный элемент 250 имеет вторую форму поперечного сечения в пределах плоскости 310. В одном варианте выполнения первая форма поперечного сечения является инверсной по отношению ко второй форме поперечного сечения для облегчения взаимодействия между первой контактной поверхностью 222 и второй контактной поверхностью 252.

[0086] В соответствии с одним вариантом выполнения, первый удлиненный элемент 220 и второй удлиненный элемент 250 имеют указанные формы поперечного сечения в плоскости, ортогональной продольной оси, вдоль которой проходят первый трубчатый корпус 210 и второй трубчатый корпус 240. Как показано на Фиг. 17В-17С, первый удлиненный элемент 220 является плоско-вогнутым, а второй удлиненный элемент 250 является плоско-выпуклым. В других вариантах выполнения по меньшей мере один из первого удлиненного элемента 220 и второго удлиненного элемента 250 имеет формы поперечного сечения, которые являются прямоугольными, трапецеидальными, плоско-выпуклыми, плоско-вогнутыми, двойными выпуклыми или двойными вогнутыми. Первая контактная поверхность 222 и вторая контактная поверхность 252 могут быть плоскими, по существу плоскими, дугообразными, куполообразными, вогнутыми и выпуклыми. В одном варианте выполнения первый удлиненный элемент 220 и второй удлиненный элемент 250 имеют сопряженные формы поперечного сечения, дополнительно стабилизируя, тем самым, тепловыделяющие сборки в процессе работы ядерного реактора.

[0087] Со ссылкой далее на варианты выполнения, показанные на Фиг. 18А-18В, относительные положения первого трубчатого корпуса 210 и второго трубчатого корпуса 240 изменяют взаимодействия первого удлиненного элемента 220 и второго удлиненного элемента 250. Как показано на Фиг. 18А, первый трубчатый корпус 210 расположен параллельно второму трубчатому корпусу 240. Как показано на Фиг. 18В, первый трубчатый корпус 210 смещен на угол от второго трубчатого корпуса 240. В соответствии с одним вариантом выполнения, угловое смещение первого трубчатого корпуса 210 от второго трубчатого корпуса 240 облегчает взаимодействие первого удлиненного элемента 220 со вторым удлиненным элементом 250 вдоль длины тепловыделяющей сборки, уменьшая, тем самым, расширение и увеличивая срок службы тепловыделяющей сборки. Несмотря на то, что они показаны с одним удлиненным элементом, следует понимать, что от боковых стенок трубчатых корпусов могут проходить несколько удлиненных элементов. Такие удлиненные элементы могут быть повернуты на некоторый угол друг к другу или друг от друга, в соответствии с различными вариантами выполнения, где один трубчатый корпус повернут на некоторый угол относительно другого трубчатого корпуса.

КЛИНОВИДНЫЕ УДЛИНЕННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ

[0088] Как показано на Фиг. 19А-20, первый удлиненный элемент 220 имеет клиновидную форму поперечного сечения. Как показано на Фиг. 19А-19В, первый трубчатый корпус 210 проходит вдоль продольной оси. Плоскость 410 перпендикулярна наружной поверхности 216 и проходит вдоль продольной оси. В соответствии с одним вариантом выполнения, первый удлиненный элемент 220 имеет форму поперечного сечения, которая сходится на клин таким образом, что первый конец 228 первого удлиненного элемента 220 имеет первую толщину Τ₁, а второй конец 229 первого удлиненного элемента 220 имеет вторую толщину Т₂. Как показано на Фиг. 19А-19В, вторая толщина больше, чем первая толщина. В других вариантах выполнения первая толщина больше, чем вторая толщина.

[0089] В одном варианте выполнения более тонкая часть первого удлиненного элемента 220 расположена ближе к верхней части активной зоны ядерного реактора. Когда температура активной зоны уменьшается от верхней области с более высокой температурой к нижней области с более низкой температурой, более высокотемпературный теплоноситель взаимодействует с верхней частью первого удлиненного элемента 220, приводя, в результате этого, к ее большему тепловому расширению, относительно расширения, вызванного взаимодействием теплоносителя ближе к нижней части активной зоной ядерного реактора с нижней частью первого удлиненного элемента 220. В одном варианте выполнения толщина первого удлиненного элемента 220 меняется от первой толщины до второй толщины, в соответствии с заданным профилем таким образом, что контактные поверхности соседних удлиненных элементов взаимодействуют в плоскости, которая параллельна осям прохождения трубчатых корпусов. В одном варианте выполнения указанный профиль обеспечивает толщину первого удлиненного элемента 220, который во время работы ядерного реактора является равномерным по всей длине первого трубчатого корпуса 210. В другом варианте выполнения указанный профиль в процессе работы ядерного реактора управляет выпуклостью первой боковой стенки 212 (например, управляет выпуклостью первой боковой стенки 212 в зависимости от времени). Управление выпуклостью стенки 212 может обеспечивать характеристики расширения, которые подбираются для первого трубчатого корпуса 210 и пучка стержней, которые могут подвергаться воздействию различных температур или потока, и могут быть изготовлены из различных материалов (например, D9 для корпуса 210 и НТ-9 для стержней пучка). Конкретный профиль может быть подобран для стержней, которые разбухают быстрее и толкают или выпирают трубчатые корпуса за счет того, что удлиненные элементы соседних тепловыделяющих сборок взаимодействуют или сжимаются больше в более раннее время в процессе облучения. В другом варианте выполнения конкретный профиль может снизить риск того, что трубчатые корпуса будут разбухать быстрее, чем стержни пучка, что оставило бы обводной проточный канал для теплоносителя вокруг пучка стержней, за счет того, что удлиненные элементы соседних тепловыделяющих сборок взаимодействуют в более раннее время в процессе облучения.

[0090] Со ссылкой на Фиг. 20, первый удлиненный элемент 220 имеет клиновидную форму поперечного сечения в плоскости 420, которая параллельна наружной поверхности 216. В соответствии с вариантом выполнения, показанным на Фиг. 20, первый конец 228 первого удлиненного элемента 220 имеет первую ширину W₁, а второй конец 229 первого удлиненного элемента 220 имеет вторую ширину W₂. Как показано на Фиг. 20, вторая ширина больше первой ширины. В других вариантах выполнения первая ширина больше второй ширины. В одном варианте выполнения по меньшей мере одна из первой ширины и второй ширины выполнена с возможностью управлять выпуклостью первой боковой стенки 212 во время работы ядерного реактора (например, управлять выпуклостью первой боковой стенки 212 в зависимости от времени).

ПЛОЩАДЬ ПОВЕРХНОСТИ УДЛИНЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

[0091] Все еще со ссылкой на Фиг. 19А-20, отношение площади поверхности наружной поверхности 216 к площади поверхности первой контактной поверхности 222 определяет соотношение площадей. В соответствии с одним вариантом выполнения, площадь наружной поверхности 216 определяется умножением высоты первого трубчатого корпуса 210 на ширину первой боковой стенки 212. В соответствии с вариантом выполнения, показанным на Фиг. 19А-19В, площадь первой контактной поверхности 222 определяется умножением длины первой контактной поверхности 222 на ширину первого удлиненного элемента 220. В соответствии с вариантом выполнения, показанным на Фиг. 20, когда ширина первого удлиненного элемента 220 изменяется линейно от первой толщины до второй толщины, площадь первой контактной поверхности 222 определяется умножением высоты первого удлиненного элемента 220 на сумму первой ширины и второй ширины и делением на два. В одном варианте выполнения соотношение площадей составляет более одного. В другом варианте выполнения соотношение площадей равно от одного до десяти. В еще одном варианте выполнения соотношение площадей равно от одного до пяти.

[0092] В соответствии с вариантами выполнения, показанными на Фиг. 19А-20, часть первого удлиненного элемента 220 на наружной поверхности 216 имеет площадь поверхности, которая равна площади первой контактной поверхности 222. Как показано на Фиг. 19А-20, первый удлиненный элемент 220 содержит пару боковых стенок, которые перпендикулярны наружной поверхности 216. Как показано на Фиг. 19А, пара боковых стенок проходит вдоль длины первого трубчатого корпуса 210. Как показано на Фиг. 20, пара боковых стенок повернута на некоторый угол относительно длины первого трубчатого корпуса 210.

[0093] В одном варианте выполнения первая контактная поверхность 222 упрочнена. В качестве примера, поверхность 222 может быть упрочнена с помощью сварки, PVD, электрохимического осаждения или еще и других методик. Упрочнение поверхности 222, в соответствии с одним вариантом выполнения, улучшает износостойкость первого удлиненного элемента 220, улучшая, тем самым, производительность тепловыделяющей сборки. Упрочнение поверхности 222 может также снизить риск сцепления соседних удлиненных элементов, что позволяет увеличить усилие, необходимое для извлечения тепловыделяющей сборки.

ИЛЛЮСТРАТИВНЫЕ СПОСОБЫ

[0094] Фиг. 21А-22Е представляют собой ряд блок-схем, изображающих реализации. Для простоты понимания, блок-схемы организованы таким образом, что первоначальные блок-схемы представляют собой реализации с помощью иллюстративной реализации, после которой последующие блок-схемы представляют собой другие реализации и/или детализацию исходных блок-схем, либо как суб-компонентные операции, либо как дополнительные компонентные операции, построенные на одной или нескольких ранее представленных блок-схемах. Специалистам должно быть понятно, что стиль изложения, используемый в настоящем документе (например, начиная с представления блок-схем, представляющих собой иллюстративную реализацию, а затем показывая дополнения и/или дополнительную информацию в последующих блок-схемах), как правило, обеспечивает возможность быстрого и легкого понимания различных реализаций процесса. Кроме того, специалистам должно быть понятно, что стиль изложения, используемый в настоящем документе, также хорошо поддается модульной и/или объектно-ориентированной парадигме программирования.

[0095] Варианты выполнения канала могут быть изготовлены из одной или нескольких частей и могут быть выполнены с интегрированными загрузочными площадками и удлиненными элементами путем замены пуансонов для изготовления требуемой конечной формы. В другом варианте выполнения удлиненные элементы могут быть изготовлены с использованием механической обработки, сварки или процессов скрепления. Объем удлиненных элементов и особенностей, добавленных к удлиненным элементам, может быть уменьшен путем механической обработки или сверления, чтобы снизить количество конструкционного материала без влияния на характеристики канала.

[0096] В соответствии с одним вариантом выполнения, на Фиг. 21А-21J изображены иллюстративные блок-схемы способа изготовления канала для ядерной тепловыделяющей сборки, показанные как способ 500. Несмотря на то, что для иллюстративных целей способ представлен в виде последовательности этапов, эта последовательность не ограничивает объема заявленных способов, при этом специалистам должны быть понятны модификации и вариации, которые могут быть внесены в эту последовательность.

[0097] Как показано на Фиг. 21А, выполнение способа 500 начинают на этапе 502. На этапе 504 размещают трубчатый корпус. В одном варианте трубчатый корпус имеет боковую стенку с внутренней поверхностью и наружной поверхностью. Трубчатый корпус выполнен с возможностью вмещения ядерного топлива в пределах тепловыделяющей области.

[0098] На этапе 506 выполняют удлиненный элемент. В одном варианте выполнения удлиненный элемент выполняют на наружной поверхности вдоль по меньшей мере части тепловыделяющей области. Удлиненный элемент имеет контактную поверхность, выполненную с возможностью стабилизации канала во время работы ядерной тепловыделяющей сборки. В одном варианте выполнения выполнение способа 500 прекращают на этапе 508. В других вариантах выполнения выполнение способа 500 продолжают. Дополнительные этапы способа представлены ниже в виде не ограничивающего примера.

[0099] Как показано на Фиг. 21В, на этапе 510 в удлиненном элементе выполняют углубление. Как показано на Фиг. 21С, на этапе 512 в удлиненном элементе выполняют несколько углублений. Как показано на Фиг. 21D, в некоторых вариантах выполнения выполнение нескольких углублений в удлиненном элементе на этапе 512 может включать выполнение, на этапе 514, указанных нескольких углублений в соответствии с заданным рисунком. Как показано на Фиг. 21Е, на этапе 516 на удлиненном элементе выполняют выступ. Как показано на Фиг. 21F, на этапе 518 на удлиненном элементе выполняют несколько выступов. Как показано на Фиг. 21G, в некоторых вариантах выполнения на этапе 520 определяют соотношение площадей наружной поверхности и контактной поверхности.

[0100] В одном варианте выполнения удлиненный элемент содержит несколько пластин, ограничивающих несколько пазов, которые проходят по всей продольной оси трубчатого корпуса. Как показано на Фиг. 21Н, на этапе 522 верхний конец бланкета и нижний конец бланкета выполняют вдоль тепловыделяющей области. Как показано на Фиг. 21I, на этапе 524 длины указанных нескольких пластин уменьшают от первой длины на верхнем конце бланкета до второй длины на нижнем конце бланкета. Как показано на Фиг. 21J, на этапе 526 контактную поверхность упрочняют.

[0101] На Фиг. 22А-22Е изображены иллюстративные блок-схемы способа 600 загрузки ядерного реактора, выполненного в соответствии с одним вариантом выполнения. Хотя для иллюстративных целей способ представлен в виде последовательности этапов, эта последовательность не ограничивает объема заявленных способов, и специалистам должны быть понятны модификации и вариации, которые могут быть внесены в последовательность.

[0102] Как показано на Фиг. 22А, выполнение способа 600 начинают на этапе 602. На этапе 604 первую тепловыделяющую сборку размещают в пределах активной зоны ядерного реактора. В одном варианте выполнения первая тепловыделяющая сборка содержит первый трубчатый корпус, имеющий боковую стенку с внутренней поверхностью и наружной поверхностью, а первый трубчатый корпус выполнен с возможностью вмещения ядерного топлива в пределах тепловыделяющей области. Первая тепловыделяющая сборка также содержит первый удлиненный элемент, выступающий из наружной поверхности вдоль по меньшей мере части тепловыделяющей области, причем первый удлиненный элемент имеет первую контактную поверхность. На этапе 606 вторую тепловыделяющую сборку размещают рядом с первой тепловыделяющей сборкой. В одном варианте выполнения вторая тепловыделяющая сборка содержит второй трубчатый корпус, имеющий боковую стенку с внутренней поверхностью и наружной поверхностью, и второй удлиненный элемент, проходящий от наружной поверхности. Второй удлиненный элемент имеет соответствующую контактную поверхность, выполненную с возможностью взаимодействия с первой контактной поверхностью для стабилизации первого трубчатого корпуса и второго трубчатого корпуса во время работы ядерного реактора. В одном варианте выполнения способ 600 останавливают на этапе 608. В других вариантах выполнения способ 600 продолжают. Дополнительные этапы способа представлены ниже в виде не ограничивающего примера.

[0103] Как показано на Фиг. 22В, первый трубчатый корпус размещают параллельно второму трубчатому корпусу на этапе 610. Как показано на Фиг. 22С, на этапе 612 первый трубчатый корпус размещают повернутым на некоторый угол относительно второго трубчатого корпуса. На Фиг. 22D первую контактную поверхность располагают отстоящей, на этапе 614, от соответствующей контактной поверхности. Как показано на Фиг. 22Е, в некоторых вариантах выполнения расположение первой контактной поверхности отстоящей от соответствующей контактной поверхности на этапе 614 может включать расположение первой контактной поверхности отстоящей менее чем на два миллиметра от соответствующей контактной поверхности на этапе 616.

[0104] Что касается использования в настоящем документе по существу любого множественного и/или единственного числа, специалисты смогут перевести из множественного числа а единственное и/или из единственного числа во множественное, как уместно для контекста и/или приложения. Различные перестановки единственное / множественное не изложены в настоящем документе для ясности.

[0105] Описанное в настоящем документе изобретение иногда иллюстрирует различные элементы, содержащиеся внутри или находящиеся в связи с различными другими элементами. Следует понимать, что такие изображенные конструкции являются только иллюстративными, и что в действительности могут быть реализованы многие другие конструкции, которые достигают аналогичного эффекта. В концептуальном смысле любое расположение элементов для достижения той же функциональности, эффективно «связано», так что нужная функциональность достигается. Следовательно, любые два элемента в настоящем документе, объединенные для достижения конкретной функциональности, можно рассматривать как «связанные» друг с другом таким образом, что требуемая функциональность достигается независимо от конструкций или промежуточных элементов. Аналогичным образом, любые два элемента, так связанные, также можно рассматривать как «функционально связанные» или «операбельно соединенные» друг с другом для достижения требуемой функциональности, а любые два элемента, способные быть так связаны, также можно рассматривать как «выполненные с возможностью функциональной связи» друг с другом для достижения требуемой функциональности. Конкретные примеры возможности функциональной связи включают, но не ограничиваются, элементами, выполненными с возможностью физического сопряжения и/или физического взаимодействия, и/или с возможностью беспроводного взаимодействия и/или беспроводными взаимодействующими элементами и/или элементами, с возможностью логического взаимодействия и/или логически взаимодействующими элементами.

[0106] В некоторых случаях, один или несколько элементов могут упоминаться в настоящем документе как «выполненные с возможностью», «выполненные для», «настраиваемые для», «действующие / выполненные с возможностью», «адаптированные / адаптированные с возможностью», «способные», «согласующиеся / сообразные» и т.д. Специалистам должно быть понятно, что такие термины (например, «выполненные для») могут включать, как правило, элементы в активном состоянии и/или элементы в неактивном состоянии и/или элементы в режиме ожидания, если из контекста не требуется иное.

[0107] Несмотря на то, что выше были показаны и описаны отдельные аспекты раскрытого настоящего предмета изобретения, специалистам следует понимать, что, основываясь на изобретательских идеях, представленных в настоящем документе, изменения и модификации могут быть сделаны без отступления от описанного здесь предмета изобретения и его более широких аспектов и, следовательно, приложенная формула изобретения охватывает в пределах своего объема все такие изменения и модификации, которые являются непротиворечивыми в пределах сущности и объема описанного здесь предмета изобретения. Специалистам следует иметь в виду, что, в целом, термины, используемые в настоящем документе, и особенно в формуле изобретения (например, пунктах приложенной формулы изобретения), в целом, предназначены быть "открытыми" признаками (например, термин "содержащий" следует интерпретировать как "содержащий, но не ограниченный", термин "имеющий" следует интерпретировать как "имеющий по меньшей мере", термин "содержит" следует интерпретировать как "содержит, но не ограничивается этим", и т.д.). Специалистам следует также понимать, что если предназначено конкретное количество перечислений заявляемых свойств, такое намерение будет явным образом осуществлено в пункте формулы изобретения, а в отсутствие такого перечисления такой цели не преследуется. Например, в качестве помощи для понимания сказанного, следующая приложенная формула изобретения может содержать использование вводных фраз "по меньшей мере один" и "один или большее количество", чтобы ввести требование перечисления. Тем не менее, использование таких фраз не должно быть истолковано как намекающее на то, что введение перечислений заявляемых свойств, путем упоминания элементов в единственном числе, ограничивает какой-либо конкретный пункт формулы изобретения, содержащий такое перечисление заявляемых свойств, пунктом, который содержит только одно такое перечисление, даже когда тот же самый пункт содержит вводные фразы "один или большее количество" или "по меньшей мере один" и упоминания элементов в единственном числе (например, артикли "а" и/или "an" в целом, должны быть интерпретированы в значении "по меньшей мере один" или "один или большее количество"); то же самое относится и к использованию определенных артиклей, используемых для перечисления заявляемых свойств,. В качестве альтернативы, даже если определенное число введенных перечислений заявляемых свойств, является явным, для специалистов должно быть понятно, что такое перечисление, в целом, должны истолковываться как по меньшей мере перечисленное количество (например, простое перечисление "двух перечислений", без других модификаторов, в целом, означает по меньшей мере два перечисления, или два или большее количество перечислений). В качестве альтернативы, в тех случаях, когда используется правило, аналогичное "по меньшей мере одно из А, В и С и т.д.", в целом такая конструкция предназначена в том смысле, что специалист поймет правило (например, "система, имеющая по меньшей мере одно из А, В и С" будет включать, но не ограничиваться системами, которые имеют только одно А, одно В, одно С, А и В вместе, А и С вместе, В и С вместе и/или А, В и С вместе, и т.д.). В тех случаях, когда используется правило, аналогичное "по меньшей мере одно из А, В или С, и т.д.", в целом такая конструкция предназначена в том смысле, что специалист поймет правило (например, "система, имеющая по меньшей мере одно из А, В или С" будет включать, но не ограничиваться системами, которые имеют одно А, одно В, одно С, А и В вместе, А и С вместе, В и С вместе и/или А, В и С вместе, и т.д.). Специалист также поймет, что в целом дизъюнктивное слово и/или фраза, представляющая два и большее количество альтернативных терминов, будь то в описании изобретения, формуле изобретения или на чертежах, следует понимать как предусматривающая возможность включения одного из терминов, любого из терминов, или обоих терминов, если контекст не диктует иное. Например, фраза "А или В" будет в целом пониматься как возможности «А» или «В», или «А» и «В».

[0108] Что касается формулы изобретения, специалистам следует понимать, что описанные в формуле изобретения операции в целом могут быть выполнены в любом порядке. Также, несмотря на то, что различные рабочие потоки представлены в последовательности(ях), следует понимать, что различные операции могут совершаться в других порядках, чем те порядки, которые изображены на чертежах, или же они могут быть выполнены одновременно. Примеры таких альтернативных порядков могут включать перекрытия, чередование, прерывание, перестановку местами, инкремент, подготовку, дополнение, одновременность, обратный порядок, или другой вариант упорядочения, если контекст не диктует иное. Более того, такие термины, как «выполненный с возможностью отклика на», «связанный с» или другие прилагательные прошедшего времени, в целом, не предназначены для исключения возможности такого варианта, если контекст не диктует иное.

[0109] Специалисты должны понимать, что приведенные выше конкретные иллюстративные процессы и/или устройства и/или технологии являются представителями более общих процессов и/или устройств и/или технологий, приведенных в настоящем документе, например, в формуле изобретения, поданной с настоящей заявкой, и/или в других частях настоящего описания.

[0110] Аспекты предмета изобретения, описанного в настоящем документе, изложены в последующих пронумерованных пунктах:

1. Канал для ядерной тепловыделяющей сборки, содержащий:

трубчатый корпус, имеющий боковую стенку с внутренней поверхностью и наружной поверхностью и выполненный с возможностью вмещения ядерного топлива в тепловыделяющей области, и

удлиненный элемент, проходящий от наружной поверхности вдоль по меньшей мере части тепловыделяющей области и имеющий контактную поверхность, выполненную с возможностью стабилизации канала во время работы ядерной тепловыделяющей сборки.

2. Канал по п. 1, дополнительно имеющий углубление, выполненное в удлиненном элементе и проходящее внутрь от контактной поверхности.

3. Канал по п. 2, в котором углубление имеет глухое отверстие.

4. Канал по п. 3, в котором углубление имеет круглую, шестиугольную или прямоугольную форму.

5. Канал по п. 2, в котором углубление имеет паз, проходящий вдоль длины удлиненного элемента.

6. Канал по п. 2, в котором углубление имеет паз, проходящий по меньшей мере частично по длине удлиненного элемента.

7. Канал по п. 2, дополнительно имеющий несколько углублений, выполненных в удлиненном элементе, причем указанные несколько углублений проходят внутрь от контактной поверхности.

8. Канал по п. 7, в котором указанные несколько углублений выполнены в соответствии с заданным рисунком.

9. Канал по п. 8, в котором указанные несколько углублений выполнены в виде прямоугольного, треугольного, полярного или сферического массива.

10. Канал по п. 1, в котором удлиненный элемент имеет выступ.

11. Канал по п. 10, в котором выступ содержит штифт.

12. Канал по п. 10, в котором выступ содержит пластину, проходящую по длине удлиненного элемента.

13. Канал по п. 10, в котором удлиненный элемент имеет несколько выступов.

14. Канал по п. 1, в котором трубчатый корпус проходит вдоль продольной оси, а удлиненный элемент в плоскости, ортогональной продольной оси, имеет поперечное сечение такой формы которая является прямоугольной, трапециевидной, плоско-выпуклой, плоско-вогнутой, двойной выпуклой или двойной вогнутой.

15. Канал по п. 1, в котором трубчатый корпус проходит вдоль продольной оси, причем удлиненный элемент в плоскости, перпендикулярной наружной поверхности, имеет поперечное сечение, проходящее вдоль продольной оси, при этом форма поперечного сечения сходится на клин таким образом, что первый конец удлиненного элемента имеет первую толщину, а второй конец удлиненного элемента имеет вторую толщину.

16. Канал по п. 1, в котором удлиненный элемент имеет по меньшей мере одно из: заданной ширины, заданной толщины и заданной длины.

17. Канал по п. 16, в котором указанное по меньшей мере одно из: заданной ширины, заданной толщины и заданной длины способствует расширению канала, в соответствии с заданным профилем.

18. Канал по п. 1, в котором удлиненный элемент в плоскости, параллельной наружной поверхности, имеет поперечное сечение, которое сходится на клин таким образом, что первый конец удлиненного элемента имеет первую ширину, а второй конец удлиненного элемента имеет вторую ширину.

19. Канал по п. 1, в котором контактная поверхность является по меньшей мере одной из плоской, по существу плоской, дугообразной, куполообразный, вогнутой, выпуклой.

20. Канал по п. 1, в котором отношение площади наружной поверхности к площади контактной поверхности определяет соотношение площадей, причем соотношение площадей больше единицы.

21. Канал по п. 20, в котором соотношение площадей равно от одного до десяти.

22. Канал по п. 21, в котором соотношение площадей равно от одного до пяти.

23. Канал по п. 1, в котором часть удлиненного элемента на наружной поверхности имеет поверхность, площадь которой равна площади контактной поверхности.

24. Канал по п. 23, в котором удлиненный элемент содержит пару боковых стенок, которые перпендикулярны наружной поверхности.

25. Канал по п. 24, в котором пара боковых стенок проходит вдоль длины трубчатого корпуса.

26. Канал по п. 1, в котором удлиненный элемент содержит несколько пластин, ограничивающих несколько пазов, которые проходят по всей продольной оси трубчатого корпуса.

27. Канал по п. 26, в котором указанные несколько пластин имеют одинаковую ширину.

28. Канал по п. 26, в котором указанные несколько пластин имеют одинаковую длину.

29. Канал по п. 26, в котором тепловыделяющая область имеет верхний конец бланкета и нижний конец бланкета.

30. Канал по п. 29, в котором указанные несколько пластин имеют длину, которая уменьшается от первой длины на верхнем конце бланкета до второй длины на нижнем конце бланкета.

31. Канал по п. 1, в котором контактная поверхность упрочнена.

32. Тепловыделяющая сборка для ядерного реактора, содержащая:

трубчатый корпус, имеющий боковую стенку с внутренней поверхностью и наружной поверхностью,

несколько стержней ядерного топлива, расположенных внутри трубчатого корпуса, причем длина трубчатого корпуса, содержащего несколько стержней ядерного топлива, ограничивает тепловыделяющую область, и

удлиненный элемент, проходящий от наружной поверхности вдоль по меньшей мере части тепловыделяющей области и имеющий контактную поверхность, выполненную с возможностью усиления трубчатого корпуса в процессе работы тепловыделяющей сборки.

33. Тепловыделяющая сборка по п. 32, дополнительно имеющая углубление, выполненное в удлиненном элементе, причем углубление проходит внутрь от контактной поверхности.

34. Тепловыделяющая сборка по п. 33, в которой углубление имеет глухое отверстие.

35. Тепловыделяющая сборка по п. 34, в которой углубление имеет круглую, шестиугольную или прямоугольную форму.

36. Тепловыделяющая сборка по п. 33, в которой углубление имеет паз, проходящий по длине удлиненного элемента.

37. Тепловыделяющая сборка по п. 33, в которой углубление имеет паз, проходящий, по меньшей мере частично, по длине удлиненного элемента.

38. Тепловыделяющая сборка по п. 33, дополнительно содержащая несколько углублений, выполненных в удлиненном элементе, причем указанные углубления проходят внутрь от контактной поверхности.

39. Тепловыделяющая сборка по п. 38, в которой указанные углубления выполнены в соответствии с заданным рисунком.

40. Тепловыделяющая сборка по п. 39, в которой указанные углубления выполнены в виде прямоугольного, треугольного, полярного или сферического массива.

41. Тепловыделяющая сборка по п. 32, в которой удлиненный элемент имеет выступ.

42. Тепловыделяющая сборка по п. 41, в которой выступ содержит штифт.

43. Тепловыделяющая сборка по п. 41, в которой выступ содержит пластину, проходящую по длине удлиненного элемента.

44. Тепловыделяющая сборка по п. 41, в которой удлиненный элемент содержит несколько выступов.

45. Тепловыделяющая сборка по п. 32, в которой трубчатый корпус проходит вдоль продольной оси, а удлиненный элемент в плоскости, ортогональной продольной оси, имеет поперечное сечение прямоугольной, трапециевидной, плоско-выпуклой, плоско-вогнутой, двойной выпуклой или двойной вогнутой формы.

46. Тепловыделяющая сборка по п. 32, в которой трубчатый корпус проходит вдоль продольной оси, причем удлиненный элемент в пределах плоскости, перпендикулярной наружной поверхности, имеет поперечное сечение, проходящее вдоль продольной оси, при этом форма поперечного сечения сходится на клин таким образом, что первый конец удлиненного элемента имеет первую толщину, а второй конец удлиненного элемента имеет вторую толщину.

47. Тепловыделяющая сборка по п. 32, в которой удлиненный элемент имеет по меньшей мере одно из: заданную ширину, заданную толщину и заданную длину.

48. Тепловыделяющая сборка по п. 47, в которой по меньшей мере одно из: заданной ширины, заданной толщины, и заданной длины облегчает скоординированное расширение трубчатого корпуса и указанных стержней ядерного топлива.

49. Тепловыделяющая сборка по п. 32, в которой удлиненный элемент в плоскости, параллельной наружной поверхности, имеет поперечное сечение, которое сходится на клин таким образом, что первый конец удлиненного элемента имеет первую ширину, а второй конец удлиненного элемента имеет вторую ширину.

50. Тепловыделяющая сборка по п. 32, в которой контактная поверхность является по меньшей мере одной из плоской, по существу плоской, дугообразной, куполообразный, вогнутой, выпуклой.

51. Тепловыделяющая сборка по п. 32, в которой отношение площади наружной поверхности к площади контактной поверхности определяет соотношение площадей, при этом указанное соотношение площадей больше одного.

52. Тепловыделяющая сборка по п. 51, в которой соотношение площадей равно от одного до десяти.

53. Тепловыделяющая сборка по п. 52, в которой соотношение площадей равно от одного до пяти.

54. Тепловыделяющая сборка по п. 32, в которой часть удлиненного элемента на наружной поверхности имеет поверхность площадью, которая равна площади контактной поверхности.

55. Тепловыделяющая сборка по п. 54, в которой удлиненный элемент содержит пару боковых стенок, которые перпендикулярны наружной поверхности.

56. Тепловыделяющая сборка по п. 55, в которой пара боковых стенок проходит вдоль длины трубчатого корпуса.

57. Тепловыделяющая сборка по п. 32, в которой удлиненный элемент содержит несколько пластин, ограничивающих несколько пазов, которые проходят по всей продольной оси трубчатого корпуса.

58. Тепловыделяющая сборка по п. 57, в которой указанные несколько пластин имеют одинаковую ширину.

59. Тепловыделяющая сборка по п. 57, в которой указанные несколько пластин имеют одинаковую длину.

60. Тепловыделяющая сборка по п. 57, в которой тепловыделяющая область имеет верхний конец бланкета и нижний конец бланкета.

61. Тепловыделяющая сборка по п. 60, в которой указанные несколько пластин имеют длину, которая уменьшается от первой длины на верхнем конце бланкета до второй длины на нижнем конце бланкета.

62. Тепловыделяющая сборка по п. 32, в которой контактная поверхность упрочнена.

63. Ядерный реактор, содержащий:

корпус и

активную зону, расположенную в корпусе реактора и содержащую:

первую тепловыделяющую сборку, содержащую первый трубчатый корпус, имеющий боковую стенку с внутренней поверхностью и наружной поверхностью, причем первый трубчатый корпус выполнен с возможностью размещения ядерного топлива внутри тепловыделяющей области,

вторую тепловыделяющую сборку, содержащую второй трубчатый корпус, выполненный с возможностью размещения рядом с первым трубчатым корпусом и имеющий боковую стенку с внутренней поверхностью и наружной поверхностью,

первый удлиненный элемент, проходящий от наружной поверхности первого трубчатого корпуса вдоль по меньшей мере части тепловыделяющей области, причем первый удлиненный элемент имеет первую контактную поверхность, и

второй удлиненный элемент, проходящий от наружной поверхности второго трубчатого корпуса, причем второй удлиненный элемент имеет соответствующую контактную поверхность, выполненную с возможностью взаимодействия с первой контактной поверхностью для стабилизации первого трубчатого корпуса и второго трубчатого корпуса во время работы ядерного реактора.

64. Ядерный реактор по п. 63, в котором первый удлиненный элемент и второй удлиненный элемент имеют одинаковую форму и контактируют друг с другом вдоль их соответствующих длин в процессе работы ядерного реактора.

65. Ядерный реактор по п. 63, в котором первый удлиненный элемент блокирует второй удлиненный элемент, когда первая контактная поверхность входит в контакт с соответствующей контактной поверхностью.

66. Ядерный реактор по п. 65, в котором в первом удлиненном элементе выполнено углубление, проходящее внутрь от первой контактной поверхности.

67. Ядерный реактор по п. 66, в котором углубление имеет глухое отверстие.

68. Ядерный реактор по п. 67, в котором углубление имеет круглую, шестиугольную или прямоугольную форму.

69. Ядерный реактор по п. 66, в котором углубление имеет паз, проходящий по длине первого удлиненного элемента.

70. Ядерный реактор по п. 66, в котором углубление имеет паз, проходящий, по меньшей мере частично, по длине первого удлиненного элемента.

71. Ядерный реактор по п. 70, в котором паз имеет поперечное сечение прямоугольной или трапециевидной формы.

72. Ядерный реактор по п. 66, в котором второй удлиненный элемент содержит блокирующий выступ, причем во время работы ядерного реактора углубление и блокирующий выступ соединяют первый трубчатый корпус и второй трубчатый корпус.

73. Ядерный реактор по п. 72, в котором блокирующий выступ содержит штифт.

74. Ядерный реактор по п. 72, в котором блокирующий выступ содержит пластину, проходящую вдоль длины второго удлиненного элемента.

75. Ядерный реактор по п. 74, в котором пластина имеет поперечное сечение прямоугольной или трапециевидной формы.

76. Ядерный реактор по п. 66, в котором в первом удлиненном элементе выполнены несколько углублений, проходящих внутрь от первой контактной поверхности.

77. Ядерный реактор по п. 76, в котором второй удлиненный элемент содержит несколько блокирующих выступов, причем во время работы ядерного реактора указанные углубления и указанные блокирующие выступы соединяют первый трубчатый корпус и второй трубчатый корпус.

78. Ядерный реактор по п. 77, в котором указанные углубления и указанные блокирующие выступы выполнены в соответствии с заданным рисунком.

79. Ядерный реактор по п. 78, в котором указанные углубления и указанные блокирующие выступы выполнены в форме прямоугольного, треугольного, полярного или сферического массива.

80. Ядерный реактор по п. 65, в котором первый удлиненный элемент и второй удлиненный элемент образуют несколько взаимосвязанных зубцов.

81. Ядерный реактор по п. 63, в котором первая контактная поверхность и соответствующая контактная поверхность имеют сопряженные формы.

82. Ядерный реактор по п. 81, в котором первая контактная поверхность является вогнутой, а соответствующая контактная поверхность является выпуклой.

83. Ядерный реактор по п. 81, в котором первый удлиненный элемент имеет первое поперечное сечение в плоскости, перпендикулярной наружной поверхности первого трубчатого корпуса, а второй удлиненный элемент имеет второе поперечное сечение в пределах плоскости, причем форма первого поперечного сечения является инверсной по отношению к форме второго поперечного сечения для облегчения взаимодействия между первой контактной поверхностью и соответствующей контактной поверхностью.

84. Ядерный реактор по п. 63, в котором первый трубчатый корпус расположен параллельно второму трубчатому корпусу.

85. Ядерный реактор по п. 63, в котором первый трубчатый корпус повернут на некоторый угол относительно второго трубчатого корпуса.

86. Ядерный реактор по п. 63, в котором первый трубчатый корпус и второй трубчатый корпус первоначально установлены таким образом, что первая контактная поверхность упирается в соответствующую контактную поверхность.

87. Ядерный реактор по п. 63, в котором первый трубчатый корпус и второй трубчатый корпус первоначально установлены таким образом, что первая контактная поверхность расположена на расстоянии от соответствующей контактной поверхности.

88. Ядерный реактор по п. 87, в котором во время начальной установки первая контактная поверхность отстоит менее чем два миллиметра от соответствующей контактной поверхности.

89. Ядерный реактор по п. 87, в котором в процессе работы ядерного реактора первая контактная поверхность упирается в соответствующую контактную поверхность.

90. Ядерный реактор по п. 63, в котором первый удлиненный элемент и второй удлиненный элемент имеют по меньшей мере одну из: заданной ширины, заданной толщины и заданной длины.

91. Ядерный реактор по п. 90, в котором указанная по меньшей мере одна из заданной ширины, заданной толщины и заданной длины облегчает расширение первого трубчатого корпуса и второго трубчатого корпуса в соответствии с заданным профилем.

92. Ядерный реактор по п. 63, в котором первая тепловыделяющая сборка содержит первую загрузочную площадку, а вторая тепловыделяющая сборка содержит вторую загрузочную площадку.

93. Ядерный реактор по п. 92, в котором первый трубчатый корпус и второй трубчатый корпус первоначально установлены таким образом, что первая контактная поверхность отстоит от соответствующей контактной поверхности, а первая загрузочная площадка отстоит от второй загрузочной площадки.

94. Ядерный реактор по п. 93, в котором первый трубчатый корпус и второй трубчатый корпус расположены так, что первая контактная поверхность упирается в соответствующую контактную поверхность при первой температуре, а первая загрузочная площадка упирается во вторую загрузочную площадку при второй температуре.

95. Ядерный реактор по п. 94, в котором первая температура ниже, чем вторая температура.

96. Способ изготовления канала для ядерной тепловыделяющей сборки, включающий:

обеспечение трубчатого корпуса, имеющего боковую стенку с внутренней поверхностью и наружной поверхностью, причем трубчатый корпус выполнен с возможностью размещения ядерного топлива внутри тепловыделяющей области; и

выполнение удлиненного элемента на наружной поверхности вдоль по меньшей мере части тепловыделяющей области, причем удлиненный элемент имеет контактную поверхность, выполненную с возможностью стабилизации канала во время работы ядерной тепловыделяющей сборки.

97. Способ по п. 96, в котором дополнительно выполняют углубление в удлиненном элементе, причем углубление проходит внутрь от контактной поверхности.

98. Способ по п. 97, в котором углубление имеет глухое отверстие.

99. Способ по п. 98, в котором углубление имеет круглую, шестиугольную или прямоугольную форму.

100. Способ по п. 97, в котором углубление имеет паз, проходящий по длине удлиненного элемента.

101. Способ по п. 97, в котором углубление имеет паз, проходящий, по меньшей мере частично, по длине удлиненного элемента.

102. Способ по п. 97, в котором дополнительно выполняют несколько углублений в удлиненном элементе, причем указанные углубления проходят внутрь от контактной поверхности.

103. Способ по п. 102, в котором при выполнении углублений выполняют указанные углубления в соответствии с заданным рисунком.

104. Способ по п. 103, в котором при выполнении углублений выполняют указанные углубления в виде прямоугольного, треугольного, полярного или сферического массива.

105. Способ по п. 96, в котором дополнительно выполняют выступ на удлиненном элементе.

106. Способ по п. 105, в котором выступ содержит штифт.

107. Способ по п. 105, в котором выступ содержит пластину, проходящую по длине удлиненного элемента.

108. Способ по п. 105, в котором дополнительно выполняют несколько выступов на удлиненном элементе.

109. Способ по п. 96, в котором трубчатый корпус проходит вдоль продольной оси, и удлиненный элемент в плоскости, ортогональной продольной оси, имеет поперечное сечение прямоугольной, трапециевидной, плоско-выпуклой, плоско-вогнутой, двойной выпуклой или двойной вогнутой формы.

110. Способ по п. 96, в котором трубчатый корпус проходит вдоль продольной оси, причем удлиненный элемент в пределах плоскости, перпендикулярной наружной поверхности и проходящей вдоль продольной оси, имеет поперечное сечение, которое сходится на клин таким образом, что первый конец удлиненного элемента имеет первую толщину, а второй конец удлиненного элемента имеет вторую толщину.

111. Способ по п. 96, в котором удлиненный элемент имеет по меньшей мере одно из: заданную ширину, заданную толщину и заданную длину.

112. Способ по п. 111, в котором по меньшей мере одна из: заданной ширины, заданной толщины и заданной длины способствует расширению канала в соответствии с заданным профилем.

113. Способ по п. 96, в котором удлиненный элемент в плоскости, параллельной наружной поверхности, имеет поперечное сечение, которое сходится на клин таким образом, что первый конец удлиненного элемента имеет первую ширину, а второй конец удлиненного элемента имеет вторую ширину.

114. Способ по п. 96, в котором контактная поверхность является по меньшей мере одной из плоской, по существу плоской, дугообразной, куполообразный, вогнутой, выпуклой.

115. Способ по п. 96, в котором дополнительно задают соотношение площадей наружной поверхности и контактной поверхности, причем указанное соотношение площадей больше единицы.

116. Способ по п. 115, в котором соотношение площадей равно от одного до десяти.

117. Способ по п. 116, в котором соотношение площадей равно от одного до пяти.

118. Способ по п. 96, в котором часть удлиненного элемента на наружной поверхности имеет поверхность площадью, которая равна площади контактной поверхности.

119. Способ по п. 118, в котором удлиненный элемент содержит пару боковых стенок, перпендикулярных наружной поверхности.

120. Способ по п. 119, в котором пара боковых стенок проходит по длине трубчатого корпуса.

121. Способ по п. 96, в котором удлиненный элемент содержит несколько пластин, образующих несколько пазов, которые проходят по всей продольной оси трубчатого корпуса.

122. Способ по п. 121, в котором указанные пластины имеют одинаковую ширину.

123. Способ по п. 121, в котором указанные пластины имеют одинаковую длину.

124. Способ по п. 121, в котором дополнительно задают верхний конец бланкета и нижний конец бланкета вдоль тепловыделяющей области.

125. Способ по п. 124, в котором дополнительно уменьшают длины указанных нескольких пластин от первой длины на верхнем конце бланкета до второй длины на нижнем конце бланкета.

126. Способ по п. 96, в котором дополнительно упрочняют контактную поверхность.

127. Способ загрузки ядерного реактора, включающий:

размещение первой тепловыделяющей сборки в активной зоне ядерного реактора, причем первая тепловыделяющая сборка содержит:

первый трубчатый корпус, имеющий боковую стенку с внутренней поверхностью и наружной поверхностью, при этом первый трубчатый корпус выполнен с возможностью размещения ядерного топлива в пределах тепловыделяющей области; и

первый удлиненный элемент, проходящий от наружной поверхности вдоль по меньшей мере части тепловыделяющей области и имеющий первую контактную поверхность; и

размещение второй тепловыделяющей сборки вдоль первой тепловыделяющей сборки, причем вторая тепловыделяющая сборка содержит:

второй трубчатый корпус, имеющий боковую стенку с внутренней поверхностью и наружной поверхностью; и

второй удлиненный элемент, проходящий от наружной поверхности, при этом второй удлиненный элемент имеет соответствующую контактную поверхность, выполненную с возможностью взаимодействия с указанной первой контактной поверхностью для стабилизации первого трубчатого корпуса и второго трубчатого корпуса во время работы ядерного реактора.

128. Способ по п. 127, в котором первый удлиненный элемент и второй удлиненный элемент имеют одинаковую форму и в процессе работы ядерного реактора контактируют друг с другом вдоль их соответствующих длин.

129. Способ по п. 127 пункта, в котором первый удлиненный элемент блокирует второй удлиненный элемент, когда указанная первая контактная поверхность входит в контакт с указанной соответствующей контактной поверхностью.

130. Способ по п. 129, в котором первый удлиненный элемент имеет углубление, проходящее внутрь от указанной первой контактной поверхности.

131. Способ по п. 130, в котором углубление имеет глухое отверстие.

132. Способ по п. 131, в котором углубление имеет круглую, шестиугольную или прямоугольную форму.

133. Способ по п. 130, в котором углубление имеет паз, проходящий по длине первого удлиненного элемента.

134. Способ по п. 130, в котором углубление имеет паз, проходящий, по меньшей мере частично, по длине первого удлиненного элемента.

135. Способ по п. 133, в котором паз имеет прямоугольную или трапециевидную форму поперечного сечения.

136. Способ по п. 130, в котором второй удлиненный элемент содержит блокирующий выступ, причем во время работы ядерного реактора углубление и блокирующий выступ соединяют первый трубчатый корпус и второй трубчатый корпус.

137. Способ по п. 136, в котором блокирующий выступ содержит штифт.

138. Способ по п. 136, в котором блокирующий выступ содержит пластину, проходящую вдоль длины второго удлиненного элемента.

139. Способ по п. 138, в котором пластина имеет поперечное сечение прямоугольной или трапециевидной формы.

140. Способ по п. 130, в котором первый удлиненный элемент имеет несколько углублений, проходящих внутрь от первой контактной поверхности.

141. Способ по п. 140, в котором второй удлиненный элемент содержит несколько блокирующих выступов, причем указанные углубления и указанные блокирующие выступы во время работы ядерного реактора соединяют первый трубчатый корпус и второй трубчатый корпус.

142. Способ по п. 141, в котором указанные углубления и указанные блокирующие выступы выполняют в соответствии с заданным рисунком.

143. Способ по п. 142, в котором указанные углубления и указанные блокирующие выступы выполняют в виде прямоугольного, треугольного, полярного или сферического массива.

144. Способ по п. 129, в котором первый удлиненный элемент и второй удлиненный элемент образуют несколько взаимосвязанных зубцов.

145. Способ по п. 127, в котором указанная первая контактная поверхность и указанная соответствующая контактная поверхность имеют сопряженные формы.

146. Способ по п. 145, в котором указанная первая контактная поверхность является вогнутой, а указанная соответствующая контактная поверхность является выпуклой.

147. Способ по п. 145, в котором первый удлиненный элемент в плоскости, перпендикулярной наружной поверхности первого трубчатого корпуса, имеет первое поперечное сечение, а второй удлиненный элемент в этой плоскости имеет второе поперечное сечение, причем форма первого поперечного сечения является инверсной по отношению к форме второго поперечного сечения для облегчения взаимодействия между указанной первой контактной поверхностью и указанной соответствующей контактной поверхностью.

148. Способ по п. 127, в котором дополнительно размещают первый трубчатый корпус параллельно второму трубчатому корпусу.

149. Способ по п. 127, в котором дополнительно размещают первый трубчатый корпус повернутым на некоторый угол относительно второго трубчатого корпуса.

150. Способ по п. 127, в котором второй трубчатый корпус располагают таким образом, что указанная соответствующая контактная поверхность упирается в указанную первую контактную поверхность.

151. Способ по п. 127, в котором дополнительно располагают указанную первую контактную поверхность отстоящей на расстояние от указанной соответствующей контактной поверхности.

152. Способ по п. 150, в котором при размещении на расстоянии также располагают указанную первую контактную поверхность на расстоянии менее двух миллиметров от указанной соответствующей контактной поверхности.

153. Способ по п. 150, в котором в процессе работы ядерного реактора указанную первую контактную поверхность упирают в указанную соответствующую контактную поверхность.

154. Способ по п. 127, в котором первый удлиненный элемент и второй удлиненный элемент имеют по меньшей мере одно из: заданную ширину, заданную толщину и заданную длину.

155. Способ по п. 154, в котором указанная по меньшей мере одна из: заданной ширины, заданной толщины и заданной длины облегчает расширение первого трубчатого корпуса и второго трубчатого корпуса в соответствии с заданным профилем.

[0111] Тогда как в настоящем документе были описаны различные аспекты и варианты выполнения, специалистам будут очевидны и другие аспекты и варианты выполнения. Различные аспекты и варианты выполнения, описанные в настоящем документе, приведены в целях иллюстрации и не предназначены для ограничения, при этом истинный объем и сущность изобретения определяются прилагаемой формулой изобретения.

Claims (65)

1. Канал для ядерной тепловыделяющей сборки, содержащий:

трубчатый корпус, имеющий боковую стенку с внутренней поверхностью и наружной поверхностью и выполненный с возможностью вмещения ядерного топлива в тепловыделяющей области, и

удлиненный элемент, проходящий от наружной поверхности вдоль по меньшей мере части тепловыделяющей области и имеющий контактную поверхность, выполненную с возможностью стабилизации канала во время работы ядерной тепловыделяющей сборки, причем удлиненный элемент дополнительно имеет углубление, проходящее внутрь от контактной поверхности.

2. Канал по п. 1, в котором углубление имеет глухое отверстие.

3. Канал по п. 2, в котором углубление имеет круглую, шестиугольную или прямоугольную форму.

4. Канал по п. 1, в котором углубление имеет паз, проходящий по длине удлиненного элемента.

5. Канал по п. 1, в котором углубление имеет паз, проходящий, по меньшей мере частично, по длине удлиненного элемента.

6. Канал по п. 1, дополнительно имеющий несколько углублений, выполненных в удлиненном элементе, причем указанные углубления проходят внутрь от контактной поверхности.

7. Канал по п. 6, в котором указанные углубления выполнены в соответствии с заданным рисунком.

8. Канал по п. 7, в котором указанные углубления выполнены в виде прямоугольного, треугольного, полярного или сферического массива.

9. Канал по п. 1, в котором удлиненный элемент содержит выступ.

10. Канал по п. 9, в котором выступ содержит штифт.

11. Канал по п. 9, в котором выступ содержит пластину, проходящую по длине удлиненного элемента.

12. Канал по п. 9, в котором удлиненный элемент содержит несколько выступов.

13. Канал по п. 1, в котором трубчатый корпус проходит вдоль продольной оси, а удлиненный элемент в плоскости, ортогональной продольной оси, имеет поперечное сечение прямоугольной, трапециевидной, плоско-выпуклой, плоско-вогнутой, двойной выпуклой или двойной вогнутой формы.

14. Канал по п. 1, в котором трубчатый корпус проходит вдоль продольной оси, причем удлиненный элемент в плоскости, перпендикулярной наружной поверхности и проходящей вдоль продольной оси, имеет поперечное сечение, форма которого сходится на клин таким образом, что первый конец удлиненного элемента имеет первую толщину, а второй конец удлиненного элемента имеет вторую толщину.

15. Канал по п. 1, в котором удлиненный элемент имеет по меньшей мере одно из: заданной ширины, заданной толщины и заданной длины.

16. Канал по п. 15, в котором указанное по меньшей мере одно из: заданной ширины, заданной толщины и заданной длины способствует расширению канала в соответствии с заданным профилем.

17. Канал по п. 1, в котором удлиненный элемент в плоскости, параллельной наружной поверхности, имеет поперечное сечение, сходящееся на клин таким образом, что первый конец удлиненного элемента имеет первую ширину, а второй конец удлиненного элемента имеет вторую ширину.

18. Канал по п. 1, в котором контактная поверхность является по меньшей мере одной из: плоской, по существу плоской, дугообразной, куполообразный, вогнутой, выпуклой.

19. Канал по п. 1, в котором отношение площади наружной поверхности к площади контактной поверхности определяет соотношение площадей, причем соотношение площадей больше единицы.

20. Канал по п. 19, в котором соотношение площадей равно от одного до десяти.

21. Канал по п. 20, в котором соотношение площадей равно от одного до пяти.

22. Канал по п. 1, в котором часть удлиненного элемента на наружной поверхности имеет площадь поверхности, которая равна площади контактной поверхности.

23. Канал по п. 22, в котором удлиненный элемент содержит пару боковых стенок, которые перпендикулярны наружной поверхности.

24. Канал по п. 23, в котором пара боковых стенок проходит вдоль длины трубчатого корпуса.

25. Канал по п. 1, в котором удлиненный элемент содержит несколько пластин, ограничивающих несколько пазов, которые проходят по всей продольной оси трубчатого корпуса.

26. Канал по п. 25, в котором указанные пластины имеют одинаковую ширину.

27. Канал по п. 25, в котором указанные пластины имеют одинаковую длину.

28. Канал по п. 25, в котором тепловыделяющая область имеет верхний конец бланкета и нижний конец бланкета.

29. Канал по п.28, в котором указанные пластины имеют длину, которая уменьшается от первой длины на верхнем конце бланкета до второй длины на нижнем конце бланкета.

30. Канал по п. 1, в котором контактная поверхность упрочнена.

31. Тепловыделяющая сборка для ядерного реактора, содержащая: трубчатый корпус, имеющий боковую стенку с внутренней поверхностью и

наружной поверхностью,

несколько стержней ядерного топлива, расположенных внутри трубчатого корпуса, причем длина трубчатого корпуса, содержащего указанный стержни, ограничивает тепловыделяющую область, и

удлиненный элемент, проходящий от указанной наружной поверхности вдоль по меньшей мере части тепловыделяющей области и имеющий контактную поверхность, выполненную с возможностью усиления трубчатого корпуса в процессе работы тепловыделяющей сборки, причем в удлиненном элементе выполнено углубление, проходящее внутрь от контактной поверхности.

32. Тепловыделяющая сборка по п. 31, в которой углубление имеет глухое отверстие.

33. Тепловыделяющая сборка по п. 32, в которой углубление имеет круглую, шестиугольную или прямоугольную форму.

34. Тепловыделяющая сборка по п. 31, в которой углубление имеет паз, проходящий по длине удлиненного элемента.

35. Тепловыделяющая сборка по п. 31, в которой углубление имеет паз, проходящий, по меньшей мере частично, по длине удлиненного элемента.

36. Тепловыделяющая сборка по п. 31, в которой в удлиненном элементе выполнено несколько углублений, проходящих внутрь от контактной поверхности.

37. Тепловыделяющая сборка по п. 36, в которой указанные углубления выполнены в соответствии с заданным рисунком.

38. Тепловыделяющая сборка по п. 37, в которой указанные углубления выполнены в виде прямоугольного, треугольного, полярного или сферического массива.

39. Тепловыделяющая сборка по п. 31, в которой удлиненный элемент содержит выступ.

40. Тепловыделяющая сборка по п. 39, в которой выступ содержит штифт.

41. Тепловыделяющая сборка по п. 39, в которой выступ содержит пластину, проходящую по длине удлиненного элемента.

42. Тепловыделяющая сборка по п. 39, в которой удлиненный элемент содержит несколько выступов.

43. Тепловыделяющая сборка по п. 31, в которой трубчатый корпус проходит вдоль продольной оси, а удлиненный элемент в плоскости, ортогональной продольной оси, имеет поперечное сечение прямоугольной, трапециевидной, плоско-выпуклой, плоско-вогнутой, двойной выпуклой или двойной вогнутой формы.

44. Тепловыделяющая сборка по п. 31, в которой трубчатый корпус проходит вдоль продольной оси, а удлиненный элемент в пределах плоскости, перпендикулярной наружной поверхности и проходящей вдоль продольной оси, имеет поперечное сечение, форма которого сходится на клин таким образом, что первый конец удлиненного элемента имеет первую толщину, а второй конец удлиненного элемента имеет вторую толщину.

45. Тепловыделяющая сборка по п. 31, в которой удлиненный элемент имеет по меньшей мере одно из: заданную ширину, заданную толщину и заданную длину.

46. Тепловыделяющая сборка по п. 45, в которой по меньшей мере одно из: заданной ширины, заданной толщины и заданной длины облегчает скоординированное расширение трубчатого корпуса и указанных стержней ядерного топлива.

47. Тепловыделяющая сборка по п. 31, в которой удлиненный элемент в плоскости, параллельной наружной поверхности, имеет поперечное сечение, которое сходится на клин таким образом, что первый конец удлиненного элемента имеет первую ширину, а его второй конец имеет вторую ширину.

48. Тепловыделяющая сборка по п. 31, в которой контактная поверхность является по меньшей мере одной из: плоской, по существу плоской, дугообразной, куполообразный, вогнутой, выпуклой.

49. Тепловыделяющая сборка по п. 31, в которой отношение площади наружной поверхности к площади контактной поверхности определяет соотношение площадей, при этом соотношение площадей больше единицы.

50. Тепловыделяющая сборка по п. 49, в которой соотношение площадей равно от одного до десяти.

51. Тепловыделяющая сборка по п. 50, в которой соотношение площадей равно от одного до пяти.

52. Тепловыделяющая сборка по п. 31, в которой часть удлиненного элемента на наружной поверхности имеет площадь поверхности, которая равна площади контактной поверхности.

53. Тепловыделяющая сборка по п. 52, в которой удлиненный элемент содержит пару боковых стенок, которые перпендикулярны наружной поверхности.

54. Тепловыделяющая сборка по п. 53, в которой пара боковых стенок проходит вдоль длины трубчатого корпуса.

55. Тепловыделяющая сборка по п. 31, в которой удлиненный элемент содержит несколько пластин, ограничивающих несколько пазов, которые проходят по всей продольной оси трубчатого корпуса.

56. Тепловыделяющая сборка по п. 55, в которой указанные пластины имеют одинаковую ширину.

57. Тепловыделяющая сборка по п. 55, в которой указанные пластины имеют одинаковую длину.

58. Тепловыделяющая сборка по п. 55, в которой тепловыделяющая область имеет верхний конец бланкета и нижний конец бланкета.

59. Тепловыделяющая сборка по п. 58, в которой указанные пластины имеют длину, уменьшающуюся от первой длины на верхнем конце бланкета до второй длины на нижнем конце бланкета.

60. Тепловыделяющая сборка по п. 31, в которой контактная поверхность упрочнена.

Images