RU6465U1 - Тепловыделяющая сборка - Google Patents

Abstract

Тепловыделяющая сборка (ТВС) ядерного реактора с тесной решеткой секторной формы, состоящая из твэлов с ядерным горючим и оболочкой из нержавеющей стали, заполняющих ее и цилиндрический корпус реактора, каркаса, верхней и нижней крышек, элементов крепления и дистанционирования твэлов, гильз для органов регулирования, обеспечивающая гидравлическое профилирование согласно огибающей энергораспределения по радиусу активной зоны, отличающаяся тем, что твэлы, гильзы органов регулирования имеют в поперечном сечении форму кольцевого сектора с дистанционирующей проволокой, навитой по винтовой линии на внешнюю поверхность оболочки, в качестве ядерного горючего применен высокотемпературный кермет типа PuO+ U и UO+ U и оболочки твэлов изготовлены с барьерным слоем на внутренней и внешней поверхности в виде покрытия пиролитическим хромом, а гидравлическое профилирование осуществлено одновременным изменением диаметра дистанционирующей проволоки, радиального и азимутального размеров, формы элементарных ячеек, твэлов при сохранении одинаковой по периметру твэла площади проходного сечения для теплоносителя и постоянства площади поперечного сечения твэла в элементарной ячейке данного ряда, причем диаметр дистанционирующей проволоки определен зависимостьюгде t , t - радиальный и азимутальный размеры элементарных ячеек;f   - площадь поперечного сечения i-й элементарной ячейки;f - площадь поперечного сечения твэла.

Description

Горишний Виктор Андреевич Николаев Николай Николаевич Лапшин Рувим Михайлович Горишний Ьавел Викторович Мевд. кл. Ј21с 3/00

тшаовьцрляющАЯ СБОРКА.

Изобретение относится к области атомной энергетики, в частности, к конструкции ядерного реактора и может быть использовано при проектировании водо-водяных реакторов-размножителей (//4W), малогаборитных водо-водяных реакторов (BBPss , PW# ) на тепловых или на промежуточных нейтронах с тесным расположением твзлов в гомогенной активной зоне с улучшенным энергоиспольэованием топлива и быстрых реакторов.

Известны конструкции тепловыделяющих сборок (ТВС), которые в зависимости от формы твзлов, типа реактора имеют в поперечной сечении цилиндрическую, шестигранную, квадратную и секторную формы /1,2,3/. ТВС состоит из чехла, твэлов, верхней и нижней крышек, подвесок. В активной части ТВС располагаются твэлы с постоянным шагом, образуя правильную геометрическую решетку. Подвеска обеспечивает крепление ТВС в реакторе и извлечение ее из него при перегрузке. ТВС выполняются чехловыми и реже бесчехловыми /4,3/. Для крепления твэлов в ТВС обычно используется карвас, состоящий из концевых (внизу и вверху ТВС) и дистанционируюших решеток несущего стержня, продольных соединительных элементов и объемных втулок. Для обеспечения свободы продольных термических расширений, исключения вибрации изгиба твэлов, например, из-за неравномерности тепловыделений, используются различные cnocofti крепления и дистанционирования твлов в ТВС. Получают применение различные варианты крепления твэлов в ТВС, например, в плоской решетке с отверстиями под концевюштвэлов, в решетке из прямых полос,в сварной решетке из штампованных гнузеых полос, в многоярусных решетках /4/. Твэлы закрепляют в ТВС с одной стороны, а при небольшой длине с двух сторон. Двстанционирование твэлов в ТВС существующих конструкций осуществляют с помощью звездочки, кольца, многоярусной или одноярусной решетки из полос закрепленных в ободе; спиральных и предельных ребер на оболочке твэлов (касание ребро по ребру и ребро-оболочка), пружинящих штампованных выступов, проволоки навитой по винтовой линии на внешнюю новерхность оболочки (касание проволока по проволоке), крайних точек граней твэлов с вогнутыми сторонами к их центру /5,4/. Для гидравлического профилирования активной зоны реактора в нижней части ТВС на входе теплоносителя распологают дроссельные шайбы (Д10. Кроме этого с целью выравнивания поля скоростей потока теплоносителя и поля темпера- 2 тур по периметру твэлов в ТВС существующих конструкций устанавливают дополнительно еще и вытеснители /б/. Однако, постановка в ТВС Дь, внтеснителей увеличивает соответственно ее местное гидравлическое сопротивление и количество стали в ней, что приводит к росту паразитного захвата нейтронов, мощности на прокачку теплоносителя и, следовательно, расхода энергии на собственные нужды. ТВС реактора может включать в себя помимо твэлов еще и поглощающие элементы (ШД) - органы СУЗ (ГОСТ . Реакторы,ядерные термины и определения) в виде стержней, пучка (кластера), стержней, двухэтажных ТВС /7,а/. Выравнивание энергораспределел// в ТВС (физическое профилирование) достигают размещением выгорающего поглотителя (ЫО в ее конструкционных элементах и изменением обогащения в твэлах, с этой целью целесообразно использование и кластерных органов СУЗ. Все это будет учтено при конструировании предлагаемой ниже ТВС.

известна ТВС (Патент № 210969 (Австрия) класс Ј1L 4, 4/IQ от Ю.09Л960г.), состоящая из отдельных твэлов конической формы, последовательно встащенных один в другой с зазором. Каждый коническим твэл содержит горючее, которое заключено в оболочку собранную из двух трубчатых конусов, сваренных на концах один с другим /7/. Между твэлами образуется щель, через которую проходит теплоноситель, входящий через патрубок снизу в центральную часть ТВС и выходящий через щели в периферийную зону канала. Центральная часть ТБС вверху закрыта заглушкой.

Известна ТВС цилиндрической формы канадского реактора с органическим теплоносителем,состоящая из кольцевых твэлов. В этих твэлах двуокись урана в виде спеченных кольцевых сегментов загружается в кольцевые полости, образуемые цилиндрическими алн #х##е&м#оболочками толщиной 0,78 мм /I/. Для компенсации разности термического расширения таблеток горючего и оболочки между ними при сборке предусматривается зазор около 0,Ј мм. Дистащиоптирование твэлов в ТВС осуществляется продольными ребрами оболочек.

известна подобная такой конструкции ТВС и компоновка внешней зоны воспроизводства реактора ЕВЈ -I (США), представляющая собой полый урановый цилиндр, собранный из клиновидных-урановых блоков (кольцевидный сектор), заключенных в оболочку из нержавеющей стали /I/. Данная компоновка согласно известным определениям не представляет собой ТВС, состоящую из твэлов, но она обеспечивает наиболее рациональное заполнение цилиндрической зоны воспроизводства из урановых,блоков, являющихся по конструкции лишь наполнителями, но не твэлами В этом случае осуществлен не принцип тесной (плотной) компоновки ТВС, а лишь укладка урановых блоков без зазоров для протока теплоносителя между ними. „ Известны конструкции ТБС е тесным расположением твэлов для проектов водо-водяных реакторов - размножителей (/ tfЈA ). ТБС представляет собой модуль в виде шестигранного блока заключенный в циркаллоевый кожух. Каждый модуль содержит центральную подвижную область с высоким содержанием урана-233 (запальная часть), окруженную неподвижной частью (зона воспроизводства). Управление реактором осуществляется изменением положения запальной части из двуокиси тория (TkO% ) ТВС относительно неподвижной части, В проекте водо-водяного реактора-размножителя ЛМРв также как LNBR в твэлах использовано ядерное горючее TkOzi-UO& и значит, применен уран ториевый топливный цикл. Н0 в реакторе jf№& шестигранный модуль ТБС не имеет кожуха (бесчехловой). Уменьшение массы циркалоя в активной зоне, а также использование уран ториевого топливного цикла дает возможность получить KBsI,QI5 и, следовательно, повысить эффективность использования топлива /9/. Однако для создания ШР-размножителя требуется дальнейшее увеличение коэффициента воспроизводства, известна конструкция ТВС, в которой отсутствует кожух лишь в той части, которая находится в пределах активной зоны реактора. Это сделано с целью улучшения нейтронного баланса в активной зоне путем уменьшения конструкционных материалов (Патент 428771 (CM), I98I), что учитывается и в предлагаемой конструкции ТВС. Известны конструкции бесчехловых ТЬС водо-водяных реакторов в 11ндиан -Пойнте-Ii, в Эли-Ривере, В Я -3 /4/, скомпонованннне из стержневых твэлов. Б конструкции ТВС реакторов ВВЗР-ЮОО и в Ашдиан-Пойнте включены органы СУЗ в виде пучка (кластера) стержней-поглотителей, а гильзы для их расположения и перемещения служат также для скрепления ТВС. TBC-I/u многокольцевого трубчатого твэла.ТВС секторной формы состоит/ из 19 изогнутых топливных пластин, прикрепленных к двум боковым ребрам. Топливные пластины подобраны так, чтобы вписаться в сектор 45°. Твэлы в ТВС установлены с постоянным шагом. Топливо методами порошковой металлургии диспергировано в алюминий с добавкой выгорающего поглотителя в виде карбида бора ( Д/Ј ) и прокатано вместе с алюминиевой оболочкой. Формы ТВС и твэла обеспечивают наиболее рациональное заполнение цилиндрического корпуса реактора и ТВС. Это авторами будет учтено при конструировании предлагаемой ТВС. Названная конструкция ТВС предназначена для высокопоточного исследовательского реактора и твэлн в виде изогнутой пластины в ней обеспечивают развитие поверхности нагрева реактора, увеличение плотности решетки твэлов в ТВС и энергонапряженности реактора, а также как и ТВС наиболее рациональное заполнение цилиндрического корпуса реактора. Но твэл в виде изогнутой пластины обладает недостаточной устойчивостью конструкции, ресурсом, что снижает надежность ТВС. Poiac.&&r/p#-StzesretA

- 4 секторной формы /10/, состоящая из твэлов с ядерными горючим и оболочкой из нержаваеющей стали, заполняющих ее и цилиндрический КОРПУС реактора, каркаса, верхней и нижней крышек, элементов крепления и дистанцнонирования твэлов, гильз для органов регулирования, обеспечиваем гидравлическое профилирование гсогласно огибающей энергораспределения по радиусу активной зонв,|ТВС (чехяовая) имеет кожух, что увеличивает количество стали в активной зоне, ухудшает физические ха/ рактеристики ее и реактора, ТБС содержит дроссельную шайбу на входе в нее теплоносителя, постановка которых в группе ТБС обеспечивает гидравлическое профилирование активной зоны в целом методом шайбования. Этот метод не позволяет максимально увеличить теплосъем с переферийных твэлов в ТБС, а, следовательно, форсировать мощность ядерного реактора, а также достичь снижения гидравлического сопротивления ТБС, увеличивающего мощность привода на прокачку теплоносителя и расход

электроэнергии на

дтк недостатки устраняются предТ&гг&Ъмын раи&нивМ

Задачей изобретения является совершенствование конструкции ТБС, повышение надежности, безопасности и энергоиспользования ядерного горючего ТБС, форсирование мощности ТВС и реактора, уменьшение массы конструкционных материалов, например, стали или циркониевого сплава и гидравлического сопротивления ТБС.

Цзль настоящего изобретения - устранение указанных недостатков, повышение безопасности, надежности, улучшение физических характеристик ТВС и энергопользования ядерного горючего.

Эта достигается темчто В ТВС

твэлы, гильзы органов регулирования имеют/поперечном сечении форму кольцевого сектора с дистанциошцарощей проволокой, навитой по винтовой линии на внешнюю поверхность оболочки, в качестве ядерного горючего применен высокотемпературный кермет типа смеси порошков двуокиси урана (&0я) или двуокиси плутония(РиО) и обедненного (отвального) урана - или U0z-t-l/ и оболочка изготовлен с барьерным слоем на внутренней и внешней поверхностях в виде покрытия пиролитическим хромом,

а гидравлическое профилирование достигнуто одновременным изменением диаметра дистанционирующей проволоки, радиального и азимутального размеров, формы элементарных ячеек, твэлов при сохранении одинаковой по периметру твэла площади проходного сечения для теплоносителя и постоянства площади поперечного сечения твэла в элементарной ячейке данного ряда, причем диаметр даоданционирующей проволоки определен зависимостью:

-5-3

d фг) - -M /Ц

где 4,-; 4 радиальный и азимутальный размеры элементарных ячеек; площадь поперечного сечения Ј-ой элементарной ячейки; /г/- площадь поперечного течения твэла.

ТьС-бесчехловая, бесшайбованная, что уменьшает количество стали, 5ёз дроссельных шайб в ТВС и соответственно улучшает в ней тепяофизические характеристики, гидродинамическое поле, условия для осуществления развитой естественной циркуляции (ЕЦ) и в ядерном реакторе. Применение в качестве ядерного горючего высокотемпературного кермета Pu.OЈ+V или lfOz+V , имеющего плотность 14-15 г/см3, сводит к минимуму образование газообразных продуктов (ГОД), увеличивает коэффициент воспроизводства КВ«1,2-1,3 (при наличии и тесной решетки твэлов), а, значит, повысит надежность ТЁС и энергоиспользование топлива . Гидравлическое профилирование ТВС в активной зоне реактора осуществляется изменением от 1-ого ряда к -ому ряду твзлов площади проходного сечения для теплоносителя в элементарной ячейке (твэл с окружающим его теплоносителем) в соответствии с огибающей энергораспределения по радиусу реактора 1(R) (в последующем будем называть непрерывное гидравлическое профилирование - БГЩ путем изменения соответственно радиального и азимутального шагов решетки твэлов. Это реализуется в рассматриваемой конструкции ТВС одновременным изменением диаметра дистанционирующей проволоки или высоты ребер, а, следовательно, формы твэлов, элементарной ячейки и ее радиальных, азимутальных размеров. 1фи этом же сохраняются одинаковый по периметру твэлов площадь проходного сечения для теплоносителя и постоянной площадь поперечного сечения, длина твэла в мгмгнгарнои ячейке данного ряда ТВС. Это позволяет получить постоянные средние подогревы теплоносителя по ячейкам, что формирует равномерное температурное поле по периметру твэла, а, значит к в ТВС, повышая ее надежность, а также обеспечивался увеличинение средней скорости теплоносителя в ТВС и, таким образом, улучшение в ней гидродинамического поля, интенсификация теплообмена, увеличивающая теплосъем с поверхности периферийных рядов, мощность, а также в некотрой степени и выравнивание энергораспределения по радиусу ТВС.

ционирующей проволоки или попадание механических примесей в ТВС (авария на реакторе Э. Фнрчи) не приведут к прекращению циркуляции теплоносителя в ней и к расплавлению твэла, ТВС, т.к. в элементарных ячейках ТВС будет сохраняться перепад давления от рядов стоящих ячеек. Кроме этого;для дополнительного выравнивания энергонаделения по радиусу ТВС, реактора могут применяться известные методы физического профилирования, т.е. изменением обогащения ядерного горючего, заменой части твалов на стерши с выгорающим поглотителем (Ш) или равномерное размещение Ш в конструкционных элементах ТВС, твэлов и т.д. Заметим, что в случае изготовления топливного сердечника твэлов из ядерного горючего кермета PuOz+ / или количество керамического горючего Fu02 ; U0i зависит от принятого в реакторе обогащения делящейся компоненты, но количество ее не должно быть больше 70$, чтобы достичь необходимую плотность кермегов 14-15 г/см3.

Расчеты, выполненные авторами показали, что реактор с прелагаемой конструкцией ТВС обладает полным аффектом саморегулирования и следует при управлении им обеспечить лишь регулирование энергораспределения и аварийную защиту, используя в качестве органов СУЗ кемпшеирующие стержни (КС) и аварийной защиты (A3). Размещение КС и A3 в такой ТВС не вызывает принципиальных трудностей. Конструктивно в данной ТВС секторной формы предлагается и целесообразно, например, выполнить КС и A3 двухэтажными (подобно конструкции АРК ВВЭР НВАЭС) в виде тонких поглощающих стержней (верхняя часть) и твэлов в виде ксщевого сектора (нижняя часть), объединенных в пучок (кластер). В этом случае стержни КС и A3 перемещаются в тонкостенных гильзах в поперечном сечении формы кольцевого сектора, имеющих радиальный, азимутальный размеры, диаметр диснатцио пирующей проволоки равными таковым для твэлов элементарных ячейках, взамен из которых для КС и A3 убран такой твэл. В этом случае они оказывают минимальное влияние на энергораспределение по радиусу ТВС, температурные и гидродинамические поля в ней. При этом для комшнс&цм части избыточной реактивности применяется дополнительно еще и блокированный Ш, например, гадолиний, распологаемый в ее конструктивных элементах и диспергирован в тонкостенных гильзах СУЗ, оболочках твэлов, дйсяадционирующей проволоке. Компановка твэлов в поперечном сечении кольцевого сектора в /--их рядах ТВС, определение диаметра дистанционирующей проволоки или высоты ребра, размеров элементарной ячейки, шага и др. параметров проводится при известных радиальном и азимутальном размерах твэлов первого и U -ого ряда. Они осуществляются исходя из принятых условий гидравлического профилирования реактора и полученной в результате его совместных теплогидравлического, компоновочного и физического расчетов по специальной программе на ЭЦВМ оги- 7 -/f

бающей кривой энергораспределения по радиусу (g)

Предлагаемая конструкция бесчехловой, бесшайбовой ТВС с органами управления, равномерным размещением Ш с непрерывным гидравлическим профилированием и применение в ее твэлах ядерного горючего кермета V или ThOi+V с плотностью1 15г/ем3, заключенным в оболочку с барьерным слоем внутренней и наружной стороны в виде покрытия пиролитическим хромом является не простым суммированием известных элементов, используемых по прямому назначению, в конструктивном выполнении и численным методом расчета с достижением суммарного эффекта.

Оригинальность данного предложения состоит в применении для компоновки рабочей части ТВС одного из основных ее конструктивного элемента твэла, имеющего в поперечном сечении форму кольцевого сектора, и использование в твэлах в качестве ядерного горючего высокотемпературного кермета Pu02i- / или t заключенного в оболочку покрытую с внутренней (бартерный слой) и наружной стороны пиролитическим хромом. Заметим, что твэл в виде кольцевого сектора нельзя считать изогнутой пластиной, т.к. в предлагаемой ТВС нами задается, что размеры твэла определяются , т - °

Именно только в этом случае возможно решение поставленной задачи. Так, повышение надежности, форсирование мощности и увеличение поверхности нагрева ТВС получаем за счет:

Улучшения температурного и гидродинамического полей благодаря применению твэла в виде кольцевого сектора с развитой поверхностью теплосъема, сохранению одинаковой по периметру твэла площади проходного сечения для теплоносителя и принципу НГИ увеличивающего среднюю скорость теплоносителя в ТВС, а, значит, интенсифицируется процесс теплообмена использованию в твэлах ядерного горючего кермета /

или сводящего к минимуму образование, воздействие на

оболочку газообразных продуктов деления (ГПД) благодаря также покрытию с внутренней (барьерный слой) и наружной поверхности оболочки пиролитическим хромом, что повышает надежность твэлов и при циклических изменениях температур в реакторе. Повышение энергоиспользования топлива достигается путем использования тесной решетки твэлов в ТВС, и, следовательно, в гомогенной активной зоне реактора, а также ядерного горючего в твэлах кермета faOg+V или UOZ-+ V с плотностью г/см, ресурса твэла и ТВС. В результате расчетов авторами получено, что в водо-водяном реакторе коэффициент воспроизводства KBel,2-1,3, повышается эффективность использования урана до I3-It$, т.е. улучшается энергоисполь зование топлива, увеличиваются выгорание, кампания реактора и представляется возможность более оригинальную конструкцию ВБР-размножителя, чем ранее били предложены в CikA.Zn/-5/,/#W. Уменьшение массы конструкционных материалов (стали или циркония и др.), а, значит, улучшение физических характеристик реактора, идет за счет предлагаемой конструкции ТВС. Наиболее рациональное заполнение ТВС и цилиндрического корпуса реактора, получаем путем применения указанной формы ТВС и твэлоа Введение барьерного слоя на внутренней и наружной поверхностях оболочек твэлов покрытием их пиролитичесюш хромом соответственно предотвращает возможные взаимодействия топлива с оболочкой и повивает он ношикость оболочки, а, следовательно, улучшает эксплуатационные характеристики твэлов и надежность ТВС в целом. Баиболее рациональное заполнение ТЬС и цилиндрического корпуса реактора получаем путем применения указанной формы твэла и ТВС. Указанные технические решения следует рассматривать комплексно, а не каждой в отдельности, которые могут быть и известны, т.к. именно это и суммарный эффект позволяет достичь поставленную задачу и цель изобретения. Изобретательский уровень предлагаемой конструкции ТВС подтверждается тем, что совокупность существенных отличительных признаков позволяет получить новые свойства, а именно, изготовить ТВС с повышенной надежностью, безопасностью и энергоиспользования топлива, уменьшить массу конструкционных материалов, например, стали или циркониевого сплава и улучшить, следовательно, физические характеристики реактора. Анализ существующего уровня техники показал, что на дату подачи заявки предложенные технические решения являются новыми. Следовательно, заявляемое изобретение имеет изобретательский уровень, ha фиг.1 изображена секторная ТВС с размещенными в ней органами СУЗ. На фиг. 2 и фиг.З даны поперечный разрез ТВС и элементарная ячейка (твэл с окружашц&С ого теплоносителем). На фиг.4 показана схема крепления секторов с твэлами для ТВС. На фиг.5 представлена схема крепления секторов с твэлами в крышках ТВС. Секторная ТВС состоит из твэлов I, дистанционируемкх с помощью проволоки или ребер ё, верхней обечайки 3, каркаса 4, нижней крышки 5, подвесок 6, гильз7под стержни органов регулирования (СУЗ) ,, скрепляющих ее каркас. С фиг.4,55видны схема установки твэлов ТВС от первого до 6-ого ряда,.: ,„....--. лчс/к.-;. , а также размеры Ц:;, плотность и шаг решетки. К верхней плите обечайки 3 с помощью сварки прикреплены три подвески 6. В этой же плите установлены гильзы 7 органов СУЗ (стержни КС и A3) и на нее опирается кластер 8 с прикрепленными к нему стержнями КС и A3 9. К кластеру прикреплен вал 10, к которому через байонетное зацеплением/присоединен электропривод перемещения данных стержней A3 и КС. К центральной же части нижней крыжи 5 ТВС с помощью резьбы и сварки прикреплена полая труба 12, .,, центрирующая ТВС в днище ©кранной сборки реактора. Подвески 6 служат для установки ТВС в реакторе и извлечения их из него при перегрузке.

. - 9 В верхней части подвесок 6 имеются конце вики 13 с пружинами I&. Пружинъг/4

подвесок обеспечивают компенсацию температурных удлинений и исключение вибрации ТВС в реакторе. ЕЫй&а. Твэлн Длсобирают я стальник полосках

, стопмбными серЭедн«камк(5 ьзлеменпдрныхячейкех 16

секторах 17. Цилиндрические подвески твэлов в них расположены 10, напри мер, в отверстиях и через отверстия в подвесках пропуска т проволока 16. Набранные из твэлов I секторы17 в верхней и нижней частях ТВС приваривают- к промежуточному каркасу 19, который, в свою очередь приваривают к крышке ТВС . Скрепляющими каркас бесчехловой ТВС служат также сребренные гильзы 7 органов СУЗ, устанавливаемых взамен части твэлов. Следовательно, активная часть ТВС состоит из твэлов с ядерным горючим в виде кермета P 02-f-V или UQZ+U . Количество ТВС масса горючего в реакторе определяют . теплофизическим расчетом и загружают в активную зону столько, чтобы обеспечить цепную реакцию деления и заданную кампанию. Тепло, выделяющиеся в процессе деления, отводят . циркулирующим в межтвэльном пространстве ТВС теплоносителем. Разработана конструкторско-технологическая документация и изготовлена партия твэлов для ТВС, отработана в лабораторных условиях технология узлов ТВС из твэлов, имеющих в поперечном сечении форму кольцевого сектора. Эксперименты подтвердили решение поставленной задачи и достижение поставленной цели. Таким образом, предложенное техническое решение соответствует критериям новизны, изобретательского уровня и промышленной применимости.

Бесчехлоб бесшайбовМ ТВС секторной формы, компонуемая из твэлов вида кольцевого сектора с ядерным горючим керметом wOi+V или

UOt + U , применяемая для атомных реакторов с гомогенной активной зоной и тесной решеткой твэлов, позволяет получить, например, малогаборитный водо-водяной реактор (ВБР) с улучшеным энергоиспользованием топлива и создать водо-водяной реактор-размножитель /и / . Расчетные исследования показывают, что при тепловой мощности 90 МВт и прочих равных теплофизических и конструктивных параметрах можно уменьшить размеры активной зоны ЬВР: диаметр на 20$, высоту на Ш, объем на 49$ {или форсировать мощность реактора примерно в 1,5 раза), а также достичь коэффициент воспроизводства ,2-1,3. При этом остаются одинаковыми для обоих реакторов масса загрузки урана-235 и кампания. В данном случае благодаря улучшению температурного гидродинамического полей в ТВС, применению в твэлах ядерного горючего кермета Рк. I/ или

VOi+tf и оболочки с покрытием из пиролитического хрома повышаются ресурс, надежность твэла, ТВС и безопасность, надежность, кампания реактора с учетом частых переменных режимов работы ЯЭУ. Кроме этого, при применении в твэлах ядерного горючего кермета ,Ј/ B котором

- 10 будет использована высокофоновая двуокись плутония ( , т.е. более дешевая (примерно в 2 раза) в настоящее время, чем высокообогащенная двуокись урана $0 , представляется возможность еще дополнительно и сказанному снизить примерно в 2 раза стоимость загрузки реактора.

&9 В. А. Горишний

&fy H.H. Николаев р-м.Лапшин rtfV П.В.Горишний

Ј

ИСТОЧНИКИ ШЮРМАЦИЙ.

1.Займовский А.С. и др. Тешювыделяюпще элементы атомных реакторов. -М.; Атомиздат, 1966, с.411, 412 ; 244-245.

2.Шрост Б. Твэлы ядерных реакторов.-И«: Атомиздат, 1986, главы 2,3.

3.Будов В.М., Фарафонов В.А. Конструирование основного оборудования АЭС,-П.; Энергоатомиздат, 1965, гл.2,3; с.40-44; 40-52.

4.Крамеров А.Я. Вопросы конструирования ядерных реакторов.-M.f Атомиздат, 1971, с.202-203; 202, 203-204; 203-207,

5.Самойлов А.Г. и др. Дисперсионные твэлы. Том 2.-М.« Энергоатомизда 1965, с.223-224.

6.Субботин В.М. и др. Гидродинамика и -теплообмен в атомных энергетических установках.-,, Атомиздат, 1975, с.208, 212, 324.

7.Ушаков Г.Н, Технологические каналы и тепловыделяющие элементы. -М.; Энергоатомиздат, 1981, с.45-46.

8.Емельянов И.Я. и др. Управление и безопасность ядерных энергетических реакторов.М.; Атомиздат, 1975.

9.Раевский И.и. Разработка водо-водяных реакторов-размножителей в США Обзор.-М.; ЩШатоминформ, 1989, с.8-10; 18, 23-25, 28.

Ю.Бать А. и др. исследовательские ядерные реакторы.-М.; Атомиздат, 1972, с. 150-154.-прогон. АЯШРЫ:

- 2 &2jf:i- 7 0РЙШНИЙ Hfc$+ Н.Н.Николаев 4&kw P.M.Лапшш П.В.Горишний

Claims (1)

1. Тепловыделяющая сборка (ТВС) ядерного реактора с тесной решеткой секторной формы, состоящая из твэлов с ядерным горючим и оболочкой из нержавеющей стали, заполняющих ее и цилиндрический корпус реактора, каркаса, верхней и нижней крышек, элементов крепления и дистанционирования твэлов, гильз для органов регулирования, обеспечивающая гидравлическое профилирование согласно огибающей энергораспределения по радиусу активной зоны, отличающаяся тем, что твэлы, гильзы органов регулирования имеют в поперечном сечении форму кольцевого сектора с дистанционирующей проволокой, навитой по винтовой линии на внешнюю поверхность оболочки, в качестве ядерного горючего применен высокотемпературный кермет типа PuO₂ + U и UO₂ + U и оболочки твэлов изготовлены с барьерным слоем на внутренней и внешней поверхности в виде покрытия пиролитическим хромом, а гидравлическое профилирование осуществлено одновременным изменением диаметра дистанционирующей проволоки, радиального и азимутального размеров, формы элементарных ячеек, твэлов при сохранении одинаковой по периметру твэла площади проходного сечения для теплоносителя и постоянства площади поперечного сечения твэла в элементарной ячейке данного ряда, причем диаметр дистанционирующей проволоки определен зависимостью
   

   

   
   где t_r i, t_s i - радиальный и азимутальный размеры элементарных ячеек;
   f_{я ч . i} - площадь поперечного сечения i-й элементарной ячейки;
   f_т в - площадь поперечного сечения твэла.