Устройство для изготовления дисперсионного тепловыделяющего элемента


 


Владельцы патента RU 2400842:

Потапов Юрий Васильевич (RU)

Изобретение относится к устройству для изготовления дисперсионного тепловыделяющего элемента ядерного реактора. Для упрощения конструкции и обеспечения надежности устройство содержит вакуумированный корпус с термоизоляцией, съемный бункер для дисперсионного делящегося материала, электрический нагреватель и два токоподвода, при этом электрический нагреватель выполнен трубчатым и соединен одним концом с изолированным от корпуса токоподводом, а на нижнем конце нагревателя закреплена спираль, свободный конец которой подсоединен к стакану, причем второй токоподвод подключен к корпусу, а токовая цепь замкнута заготовкой оболочки для дисперсионного тепловыделяющего элемента, которая размещена внутри. 1 ил.

 

Изобретение относится к устройству для изготовления дисперсионного тепловыделяющего элемента ядерного реактора.

Известны устройства, выполненные в виде вакуумных печей шахтного типа с нагревателем омического сопротивления, размещенном вне или внутри рабочего пространства.

Изготовление в таком устройстве дисперсионного твэла, обеспечивающего необходимые условия теплопередачи, сопровождается заполнением корпуса твэла дисперсионным (крупкой) делящимся материалом с последующей пропиткой под давлением расплавом матричного материала.

Осуществление такого процесса сопровождается применением необходимой оснастки, вспомогательных узлов и соответствующего оборудования.

В таком устройстве изготовление твэла с применением контактного слоя из матричного материала, например силумина, между его оболочкой и крупкой делящегося материала, например из диоксида урана, при диаметре твэла от 13×10-3 до 4×10-3 мм и длине от 3,65 до 53,86 м, см. Г.Н.Ушаков. "Технологические каналы и тепловыделяющие элементы ядерных реакторов". М., ЭНЕРГОИЗДАТ, 1981, с.28-29, рис.1.6, представляется практически нереальным.

Реализованные с большими усилиями на известных устройствах единичные экспериментальные твэлы показали значительные преимущества по техническим характеристикам перед твэлами контейнерного типа.

Задачей изобретения является создание устройства для изготовления дисперсионного твэла, обладающего простотой и надежностью.

Поставленная задача решается путем создания устройства для изготовления дисперсионного тепловыделяющего элемента, содержащего вакуумированный корпус с термоизоляцией, съемный бункер для дисперсионного делящегося материала, электрический нагреватель и два токоподвода, при этом электрический нагреватель выполнен трубчатым и соединен одним концом с изолированным от корпуса токоподводом, а на нижнем конце нагревателя закреплена спираль, свободный конец которой подсоединен к стакану, причем второй токоподвод подключен к корпусу, а токовая цепь замкнута заготовкой оболочки для дисперсионного тепловыделяющего элемента, которая размещена внутри трубчатого электрического нагревателя под выходным отверстием бункера.

Устройство для изготовления дисперсионного твэла ядерного реактора приведено на чертеже, где приняты следующие обозначения: корпус 1 с термоизоляцией 2, керамическая вставка 3, трубчатый нагреватель 4, спираль 5, стакан 6, токоподводы 7 и 8, бункер 9, узел 10 перемещения штока 11, сильфон 12, уплотнение 13, патрубок 14 и заготовка оболочки 15 твэла.

Устройство для изготовления дисперсионного твэла представляет собой электрическую печь сопротивления шахтного типа, включающую корпус 1 с термоизоляцией 2, по оси которой на керамической вставке 3 размещен трубчатый нагреватель 4. На нижнем конце нагревателя закреплена спираль 5, свободный конец которой подсоединен к стакану 6, имеющему осевую полость, соответствующую форме концевой детали твэла.

Токоподвод 7 изолирован от корпуса 1 и подключен к верхнему торцу трубчатого нагревателя 4, а токоподвод 8 подключен непосредственно к корпусу 1.

Устройство снабжено съемным бункером 9, имеющим узел 10 перемещения штока 11 через сильфон 12, позволяющий регулировать расход дисперсионного делящегося материала бункера.

Шток 11 может быть выполнен в виде стержня или иметь глухой осевой канал под термопару.

Заполненный дисперсионным делящимся материалом бункер 9 с размещенной в гнезде под его выходным отверстием заготовкой оболочки 15 твэла установлен через уплотнение 13, выполненное, например, из графлекса, в корпус 1, причем нижней конец заготовки оболочки 15 твэла помещен в полость стакана 6.

Работа устройства осуществляется следующим образом. При закрытом выходном отверстии бункера 9 через патрубок 14 вакуумируют полость корпуса 1, а на токоподводы 7 и 8 подают переменное напряжение промышленной частоты. При этом через трубчатый нагреватель 4, спираль 5 и заготовку оболочки 15 твэла протекает переменный ток, который при взаимодействии витков спирали создает вибрации в 100 Гц и расплавляет матричный материал, предварительно помещенный в заготовку оболочки 15 твэла, например силумина, плотностью 2,8 г/см3. После чего устанавливают соответствующий непрерывный расход дисперсионного делящегося материала, например оксида урана, плотностью 10,5-10,6 г/см3, из бункера 9 на зеркало расплава.

Вследствие разной плотности контактирующих материалов дисперсионный делящийся материал под действием вибрации заполняет внутренний объем заготовки оболочки 15 твэла, вытесняя расплав матричного материала до штатного уровня. После чего нагрев отключают и производят кристаллизацию при естественном охлаждении.

После извлечения заготовки оболочки 15 твэла проводят контроль уровня заполнения контактного матричного материала и производят герметизацию твэла.

Использование изобретения позволяет существенно упростить и повысить производительность при изготовлении дисперсионных тепловыделяющих элементов для энергетических ядерных реакторов.

Устройство для изготовления дисперсионного тепловыделяющего элемента, содержащее вакуумированный корпус с термоизоляцией, съемный бункер для дисперсионного делящегося материала, электрический нагреватель и два токоподвода, при этом электрический нагреватель выполнен трубчатым и соединен одним концом с изолированным от корпуса токоподводом, а на нижнем конце нагревателя закреплена спираль, свободный конец которой подсоединен к стакану, причем второй токоподвод подключен к корпусу, а токовая цепь замкнута заготовкой оболочки для дисперсионного тепловыделяющего элемента, которая размещена внутри трубчатого электрического нагревателя под выходным отверстием бункера.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области атомной энергетики, в частности к микросферическому ядерному топливу с защитным покрытием. .

Изобретение относится к области ядерной энергетики, в частности к микротвэлам ядерного реактора. .
Изобретение относится к области ядерной энергетики, в частности к микросферическому топливу с керамическими защитными покрытиями для реакторов на быстрых нейтронах.
Изобретение относится к области ядерной энергетики, в частности к микротвэлам ядерного реактора. .
Изобретение относится к области ядерной энергетики, в частности к микротвэлам ядерного реактора. .
Изобретение относится к области ядерной энергетики, в частности к микротвэлам ядерного реактора с двухслойными защитными покрытиями. .
Изобретение относится к области ядерной энергетики, в частности к микротвэлам ядерного реактора. .
Изобретение относится к области ядерной энергетики, в частности к микротвэлам ядерного реактора. .
Изобретение относится к области ядерной энергетики, в частности к микротвэлам ядерного реактора. .

Изобретение относится к ядерной энергетике и может быть использовано при создании тепловыделяющих элементов (твэлов) ядерных реакторов на быстрых нейтронах. .
Изобретение относится к области ядерной энергетики, в частности к способам, применяемым при изготовлении стержней топливных сердечников керметных тепловыделяющих элементов ядерных реакторов различного назначения.

Изобретение относится к атомной энергетике, преимущественно к конструкции заглушек стержневого тепловыделяющего элемента (твэла) ядерного реактора, предназначенных для контактно-стыковой сварки с оболочкой твэла.

Изобретение относится к способу изготовления тепловыделяющих элементов ядерного реактора и может быть использовано в атомной энергетике при изготовлении с применением контактно-стыковой сварки тепловыделяющих элементов (твэл) и направляющих каналов стержневого типа для тепловыделяющих сборок энергетических ядерных реакторов.

Изобретение относится к способу изготовления тепловыделяющего элемента (твэл) ядерного реактора и может найти применение в ядерной технике. .

Изобретение относится к способу контактно-стыковой сварки трубы с заглушкой и может найти применение при изготовлении стержневых тепловыделяющих элементов ядерных установок.

Изобретение относится к сварке, в частности способу герметизации тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ) ядерного реактора контактно-стыковой сваркой и может быть использовано в атомной энергетике.

Изобретение относится к атомной энергетике, а именно к тепловыделяющим сборкам для ядерных реакторов с водой под давлением. .

Изобретение относится к области ядерной энергетики, в частности к способам изготовления керметных стержней топливных сердечников тепловыделяющих элементов (твэл) ядерных реакторов различного назначения.

Изобретение относится к области ядерной энергетики, в частности к конструкции заготовки, используемой при прессовании стержней топливных сердечников керметных тепловыделяющих элементов (твэл) ядерных реакторов различного назначения.

Изобретение относится к области атомной промышленности, а именно - к производству тепловыделяющих элементов энергетических ядерных реакторов типа ВВЭР-1000, ВВЭР-440 при их герметизации в агрегате контактной стыковой сварки с использованием цангового захвата.
Изобретение относится к атомной энергетике и может найти применение на предприятиях по изготовлению тепловыделяющих элементов для энергетических ядерных реакторов.
Наверх