Бесчехловая тепловыделяющая сборка с гексагональной топливной решеткой водо-водяного энергетического реактора (варианты)



Бесчехловая тепловыделяющая сборка с гексагональной топливной решеткой водо-водяного энергетического реактора (варианты)
Бесчехловая тепловыделяющая сборка с гексагональной топливной решеткой водо-водяного энергетического реактора (варианты)
Бесчехловая тепловыделяющая сборка с гексагональной топливной решеткой водо-водяного энергетического реактора (варианты)
Бесчехловая тепловыделяющая сборка с гексагональной топливной решеткой водо-водяного энергетического реактора (варианты)
Бесчехловая тепловыделяющая сборка с гексагональной топливной решеткой водо-водяного энергетического реактора (варианты)
Бесчехловая тепловыделяющая сборка с гексагональной топливной решеткой водо-водяного энергетического реактора (варианты)
Бесчехловая тепловыделяющая сборка с гексагональной топливной решеткой водо-водяного энергетического реактора (варианты)
Бесчехловая тепловыделяющая сборка с гексагональной топливной решеткой водо-водяного энергетического реактора (варианты)

 


Владельцы патента RU 2428755:

Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" (RU)

Изобретение относится к атомной энергетике, в частности к конструкциям тепловыделяющих сборок водоохлаждаемых корпусных ядерных реакторов. Тепловыделяющая сборка содержит хвостовую и головную части сборки и расположенные между ними дистанционирующие решетки, обод которых имеет форму правильного шестиугольника. Дистанционирующие решетки включают ячейки для тепловыделяющих элементов, установленные по треугольной сетке с образованием внутри обода коаксиальных шестиугольных рядов. Между ячейками установлены направляющие каналы для вытеснителей, в частности, в центре дистанционирующей решетки, в углах четвертого от обода ряда, в углах восьмого от обода ряда и в серединах сторон четвертого от обода ряда. Технический результат - повышение глубины выгорания и коэффициента воспроизводства ядерного топлива. 3 н. и 27 з.п. ф-лы, 8 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к атомной энергетике, в частности к конструкциям бесчехловых тепловыделяющих сборок (ТВС) с гексагональной топливной решеткой активных зон водоохлаждаемых корпусных ядерных реакторов типа ВВЭР, в особенности при разработке и строительстве отечественных ядерных реакторов нового поколения.

Уровень техники

В действующих водоохлаждаемых корпусных ядерных реакторах типа ВВЭР и PWR запас реактивности на выгорание топлива компенсируется поглотителями систем управления: борной системой и механическими органами системы управления и защиты (СУЗ), а также выгорающими поглотителями.

Избыточные нейтроны в течение всего топливного цикла поглощаются введенным в активную зону и постепенно извлекаемым веществом с большим сечением захвата нейтронов. Таким образом, функционирование реакторов обеспечивается за счет бесполезной, с точки зрения использования топлива, потери избыточной части нейтронов. Изменение спектра нейтронов в активной зоне позволяет перераспределять баланс нейтронов. Уменьшение исходного содержания воды в топливной решетке приводит к росту числа делений сырьевого изотопа (U-238), к увеличению образования вторичных делящихся на тепловых нейтронах изотопов (Рu) и уменьшению поглощения нейтронов в теплоносителе и в поглотителях, т.е. в конечном счете, к росту коэффициента воспроизводства топлива.

Уменьшение общего количества делящихся изотопов в ходе выгорания топлива при одновременном накоплении шлаков требует для поддерживания размножающих характеристик топливных решеток снижать захват нейтронов сырьевыми изотопами, что может быть достигнуто за счет смягчения спектра нейтронов путем увеличения количества воды в тепловыделяющих сборках.

Для получения наибольшей глубины выгорания топлива при заданном исходном обогащении управление спектром может сыграть решающую роль, поскольку с поддержанием непрерывной цепной реакции за счет определенной части нейтронов остальное избыточное их количество может быть использовано на образование новых делящихся изотопов из U-238.

Известна тепловыделяющая сборка, содержащая ячейки, установленные по треугольной сетке, и предназначенные для установки в них тепловыделяющих элементов, направляющих каналов для поглощающих стержней и каналов, заполненных водой (US 5555281, G21С 3/30, 10.09.1996). В данной тепловыделяющей сборке каналы, заполненные водой (водные стержни), используются для спектрального смягчения потока нейтронов.

Однако, несмотря на расположение ячеек в сборке по треугольной сетке, местоположение водных стержней не может быть применено в тепловыделяющей сборке, периметр которой имеет форму правильного шестиугольника, поскольку периметр известной сборки имеет форму квадрата.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к тепловыделяющей сборке по настоящему изобретению является тепловыделяющая сборка ядерного реактора ВВЭР-1000, содержащая пучок тепловыделяющих элементов, хвостовую и головную части и, расположенную между ними, по крайней мере, одну дистанционирующую решетку, окруженную ободом, стороны которого образуют правильный шестиугольник, и включающую ячейки для тепловыделяющих элементов, установленные по треугольной сетке таким образом, что они образуют коаксиальные шестиугольные ряды внутри обода дистанционирующей решетки, причем между ячейками установлены направляющие каналы для вытеснителей, продольные оси которых размещены в одной плоскости с продольными осями тепловыделяющих элементов, расположенными на той же стороне того же коаксиального ряда и/или в одной плоскости с продольными осями тепловыделяющих элементов, расположенными на большой диагонали шестиугольника (RU 2248630, G21С 3/32, 10.05.2004). В известной конструкции тепловыделяющей сборки предусмотрена лишь возможность установки направляющих каналов для вытеснителей без указания их количества и места расположения.

Раскрытие изобретения

Задачей настоящего изобретения является создание и разработка бесчехловой тепловыделяющей сборки с гексагональной топливной решеткой водо-водяного энергетического реактора, обладающей улучшенными характеристиками сжигания ядерного топлива и увеличенной продолжительностью топливной кампании.

В результате решения данной задачи могут быть получены новые технические результаты, заключающиеся в том, что повышается глубина выгорания и коэффициент воспроизводства ядерного топлива.

Указанные технические результаты по первому варианту настоящего изобретения достигаются тем, что в бесчехловой тепловыделяющей сборке с гексагональной топливной решеткой водо-водяного энергетического реактора, содержащей хвостовую и головную части сборки и, расположенную между ними, по крайней мере, одну дистанционирующую решетку, окруженную ободом, стороны которого образуют правильный шестиугольник, и включающую ячейки для тепловыделяющих элементов, установленные по треугольной сетке таким образом, что они образуют коаксиальные шестиугольные ряды внутри обода дистанционирующей решетки, причем между ячейками установлены направляющие каналы для вытеснителей, продольные оси которых размещены в одной плоскости с продольными осями тепловыделяющих элементов, расположенными на той же стороне того же коаксиального ряда и/или в одной плоскости с продольными осями тепловыделяющих элементов, расположенными на большой диагонали шестиугольника, кроме того направляющий канал или пучок направляющих каналов размещен в центре дистанционирующей решетки и/или три, равноудаленных друг от друга, или шесть направляющих каналов или пучков направляющих каналов размещены в углах четвертого от обода ряда, и/или три, равноудаленных друг от друга, или шесть направляющих каналов или пучков направляющих каналов размещены в углах восьмого от обода ряда, и/или три, равноудаленных друг от друга, или шесть направляющих каналов или пучков направляющих каналов размещены в серединах сторон четвертого от обода ряда.

Указанные технические результаты по второму варианту настоящего изобретения достигаются тем, что в бесчехловой тепловыделяющей сборке с гексагональной топливной решеткой водо-водяного энергетического реактора, содержащей хвостовую и головную части сборки и, расположенную между ними, по крайней мере, одну дистанционирующую решетку, окруженную ободом, стороны которого образуют правильный шестиугольник, и включающую ячейки для тепловыделяющих элементов, установленные по треугольной сетке таким образом, что они образуют коаксиальные шестиугольные ряды внутри обода дистанционирующей решетки, причем между ячейками установлены направляющие каналы для вытеснителей, продольные оси которых размещены в одной плоскости с продольными осями тепловыделяющих элементов, расположенными на той же стороне того же коаксиального ряда и/или в одной плоскости с продольными осями тепловыделяющих элементов, расположенными на большой диагонали шестиугольника, кроме того направляющий канал или пучок направляющих каналов размещен в центре дистанционирующей решетки и/или три, равноудаленных друг от друга, или шесть направляющих каналов или пучков направляющих каналов размещены в углах второго от обода ряда, и/или три, равноудаленных друг от друга, или шесть направляющих каналов или пучков направляющих каналов размещены в углах шестого от обода ряда, и/или три, равноудаленных друг от друга, или шесть направляющих каналов или пучков направляющих каналов размещены в серединах сторон второго от обода ряда.

Указанные технические результаты по третьему варианту настоящего изобретения достигаются тем, что в бесчехловой тепловыделяющей сборке с гексагональной топливной решеткой водо-водяного энергетического реактора, содержащей хвостовую и головную части сборки и, расположенную между ними, по крайней мере, одну дистанционирующую решетку, окруженную ободом, стороны которого образуют правильный шестиугольник, и включающую ячейки для тепловыделяющих элементов, установленные по треугольной сетке таким образом, что они образуют коаксиальные шестиугольные ряды внутри обода дистанционирующей решетки, причем между ячейками установлены направляющие каналы для вытеснителей, продольные оси которых размещены в одной плоскости с продольными осями тепловыделяющих элементов, расположенными на той же стороне того же коаксиального ряда и/или в одной плоскости с продольными осями тепловыделяющих элементов, расположенными на большой диагонали шестиугольникам, кроме того направляющий канал или пучок направляющих каналов размещен в центре дистанционирующей решетки и/или три, равноудаленных друг от друга, или шесть направляющих каналов или пучков направляющих каналов размещены в углах второго от обода ряда, и/или три, равноудаленных друг от друга, или шесть направляющих каналов или пучков направляющих каналов размещены в углах восьмого от обода ряда, и/или три, равноудаленных друг от друга, или шесть направляющих каналов или пучков направляющих каналов размещены в серединах сторон второго от обода ряда.

Отличительной особенностью каждого из вариантов является выбор места установки направляющих каналов для вытеснителей. Экспериментально установлено и подтверждено расчетами, что установка каналов для вытеснителей именно в данных местах улучшает водо-урановое отношение активной зоны и позволяет увеличить глубину выгорания топлива.

Для всех вариантов настоящего изобретения: предпочтительно выбрать количество ячеек для тепловыделяющих элементов и направляющих каналов, соответственно, от 264 шт. до 390 шт. и от 1 шт. до 133 шт., а диаметр тепловыделяющих элементов от 7,8 мм до 9,15 мм, причем шаг t треугольной сетки предпочтительно выбрать от 11,5 мм до 11,7 мм.

Также для всех вариантов настоящего изобретения предпочтительно, чтобы пучок направляющих каналов содержал три, или шесть, или семь параллельных направляющих каналов, жестко соединенных между собой, а диаметр направляющего канала был больше, чем диаметр тепловыделяющего элемента, причем направляющие каналы предпочтительно должны быть отделены друг от друга, по крайней мере, одним тепловыделяющим элементом.

Кроме того, предпочтительно для всех вариантов настоящего изобретения выполнить вытеснитель из циркониевого сплава монолитным или с герметичной продольной полостью, а полость вытеснителя должна быть выполнена с возможностью ее заполнения газом и/или двуокисью урана с естественным или отвальным обогащением урана-235, причем направляющие каналы для вытеснителей должны быть гидравлически соединены с окружающим пространством, а вытеснители с полостью должны быть выполнены с возможностью гидравлического соединения полости с окружающим пространством.

Анализ решений, известных из предшествующего уровня техники, не выявил устройства, совпадающего с вариантами по настоящему изобретению по всей совокупности существенных признаков, включенных в независимые пункты формулы изобретения, что свидетельствует о том, что настоящее изобретение соответствует условию патентоспособности «новизна».

Из уровня техники известна тепловыделяющая сборка ядерного реактора, содержащая часть признаков, сходных с признаками описываемого изобретения - RU 2248630, G21С 3/32, 10.05.2004.

Общими признаками известного и настоящего изобретений являются признаки, касающиеся наличия каналов для вытеснителей.

Однако в известном решении не указано, с какой целью установлены каналы для вытеснителей, не показано, где они расположены, и какой технический результат может быть получен. Поэтому настоящее изобретение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».

Перечень чертежей

На фиг.1 изображен общий вид тепловыделяющей сборки ядерного реактора, на фиг.2 показана (увеличено) ячейка дистанционирующей решетки, на фиг.3 приведен первый вариант сечения А-А на фиг.1, на фиг.4 приведен второй вариант сечения А-А на фиг.1, на фиг.5 приведен третий вариант сечения А-А на фиг.1, на фиг.6 изображен фрагмент дистанционирующей решетки с шестиугольным направляющим каналом, на фиг.7 изображен фрагмент дистанционирующей решетки с цилиндрическим направляющим каналом, на фиг.8 изображен фрагмент дистанционирующей решетки с вытеснителями и поглощающим элементом.

Осуществление изобретения

Бесчехловая тепловыделяющая сборка с гексагональной топливной решеткой водо-водяного энергетического реактора содержит соединенные между собой направляющими каналами 1 хвостовую 2 и головную 3 части сборки. Между хвостовой и головной частями сборки расположены дистанционирующие решетки 4, обод 5 которых имеет форму правильного шестиугольника (см. фиг.1.). Каждая дистанционирующая решетка включает ячейки 6 для тепловыделяющих элементов 7 (см. фиг.2.). Ячейки 6 установлены по треугольной сетке с образованием внутри обода 5 коаксиальных шестиугольных рядов, количество которых составляет одиннадцать. Количество ячеек 6 для тепловыделяющих элементов 7 в дистанционирующей решетке составляет от 264 шт. до 390 шт., а диаметр тепловыделяющих элементов выбран от 7,8 мм до 9,15 мм. Между ячейками 6 установлены направляющие каналы 8 для вытеснителей 9 и поглощающих стержней 10. Количество направляющих каналов 8 (соответственно, вытеснителей) в заявляемой тепловыделяющей сборке составляет от 1 шт., размешенных в центре дистанционирующей решетки, до 133 шт. в случае использования пучков направляющих каналов с семью вытеснителями (см. фиг.3 - фиг.8). Пучок направляющих каналов 8 может содержать три, или шесть, или семь параллельных направляющих каналов, жестко соединенных между собой. В соответствии с первым вариантом направляющие каналы (пучки направляющих каналов) окружены тепловыделяющими элементами. Причем согласно трем вариантам все направляющие каналы и пучки направляющих каналов отделены друг от друга, по крайней мере, одним тепловыделяющим элементом, а диаметр направляющих каналов выбран больше диаметра тепловыделяющих элементов.

По первому варианту настоящего изобретения направляющие каналы 8 могут быть установлены следующим образом:

- от одного (с шестиугольным или цилиндрическим поперечным сечением) до семи направляющих каналов (один пучок направляющих каналов для семи вытеснителей) в центре дистанционирующей решетки;

- от трех равноудаленных друг от друга (с шестиугольным или цилиндрическим поперечным сечением) до двадцати одного направляющего канала (для трех пучков вытеснителей) в углах четвертого от обода ряда, т.е. продольные оси направляющих каналов или пучков направляющих каналов размещены на пересечении осевой линии центров ячеек четвертого от обода ряда (параллельной стороне обода) и линии, проходящей через центр дистанционирующей решетки и соединяющей противоположные вершины обода;

- от трех равноудаленных друг от друга (с шестиугольным или цилиндрическим поперечным сечением) до двадцати одного направляющего канала (три пучка направляющих каналов для двадцати одного вытеснителя) в углах восьмого от обода ряда, т.е. продольные оси направляющих каналов или пучков направляющих каналов размещены на пересечении осевой линии центров ячеек восьмого от обода ряда (параллельной стороне обода) и линии, проходящей через центр дистанционирующей решетки и соединяющей противоположные вершины обода;

- от трех равноудаленных друг от друга (с шестиугольным или цилиндрическим поперечным сечением) до двадцати одного направляющего канала (три пучка направляющих каналов для двадцати одного вытеснителя) в серединах четвертого от обода ряда, т.е. продольные оси направляющих каналов или пучков направляющих каналов размещены на пересечении осевой линии центров ячеек четвертого от обода ряда (параллельной стороне обода) и линии, проходящей через центр дистанционирующей решетки и соединяющей середины противоположных сторон обода;

- от шести (с шестиугольным или цилиндрическим поперечным сечением) до сорока двух направляющих каналов (шесть пучков направляющих каналов для сорока двух вытеснителей) в углах четвертого от обода ряда, т.е. продольные оси направляющих каналов или пучков направляющих каналов размещены на пересечении осевой линии центров ячеек четвертого от обода ряда (параллельной стороне обода) и линии, проходящей через центр дистанционирующей решетки и соединяющей противоположные вершины обода;

- от шести (с шестиугольным или цилиндрическим поперечным сечением) до сорока двух направляющих каналов (шесть пучков направляющих каналов для сорока двух вытеснителей) в углах восьмого от обода ряда, т.е. продольные оси направляющих каналов или пучков направляющих каналов размещены на пересечении осевой линии центров ячеек восьмого от обода ряда (параллельной стороне обода) и линии, проходящей через центр дистанционирующей решетки и соединяющей противоположные вершины обода;

- от шести (с шестиугольным или цилиндрическим поперечным сечением) до сорока двух направляющих каналов (шесть пучков направляющих каналов для сорока двух вытеснителей) в серединах четвертого от обода ряда, т.е. продольные оси направляющих каналов или пучков направляющих каналов размещены на пересечении осевой линии центров ячеек четвертого от обода ряда (параллельной стороне обода) и линии, проходящей через центр дистанционирующей решетки и соединяющей середины противоположных сторон обода;

- от четырех до двадцати восьми направляющих каналов (четыре пучка направляющих каналов для двадцати восьми вытеснителей) в центре дистанционирующей решетки и в трех равноудаленных друг от друга углах четвертого от обода ряда;

- от четырех до двадцати восьми направляющих каналов (четыре пучка направляющих каналов для двадцати восьми вытеснителей) в центре дистанционирующей решетки и в трех равноудаленных друг от друга углах восьмого от обода ряда;

- от четырех до двадцати восьми направляющих каналов (четыре пучка направляющих каналов для двадцати восьми вытеснителей) в центре дистанционирующей решетки и в трех равноудаленных друг от друга серединах четвертого от обода ряда;

- от семи до сорока девяти направляющих каналов (семь пучков направляющих каналов для сорока девяти вытеснителей) в центре дистанционирующей решетки и в шести углах четвертого от обода ряда;

- от семи до сорока девяти направляющих каналов (семь пучков направляющих каналов для сорока девяти вытеснителей) в центре дистанционирующей решетки и в шести углах восьмого от обода ряда;

- от семи до сорока девяти направляющих каналов (семь пучков направляющих каналов для сорока девяти вытеснителей) в центре дистанционирующей решетки и в шести серединах четвертого от обода ряда;

- от семи до сорока девяти направляющих каналов (семь пучков направляющих каналов для сорока девяти вытеснителей) в центре дистанционирующей решетки, в трех равноудаленных друг от друга углах четвертого от обода ряда и в трех равноудаленных друг от друга углах восьмого от обода ряда;

- от семи до сорока девяти направляющих каналов (семь пучков направляющих каналов для сорока девяти вытеснителей) в центре дистанционирующей решетки, в трех равноудаленных друг от друга углах четвертого от обода ряда и в трех равноудаленных друг от друга серединах сторон четвертого от обода ряда;

- от семи до сорока девяти направляющих каналов (семь пучков направляющих каналов для сорока девяти вытеснителей) в центре дистанционирующей решетки, в трех равноудаленных друг от друга углах восьмого от обода ряда и в трех равноудаленных друг от друга серединах сторон четвертого от обода ряда;

- от десяти до семидесяти направляющих каналов (десять пучков направляющих каналов для семидесяти вытеснителей) в центре дистанционирующей решетки, в трех равноудаленных друг от друга углах восьмого от обода ряда, в трех равноудаленных друг от друга углах четвертого от обода ряда и в трех равноудаленных друг от друга серединах сторон четвертого от обода ряда;

- от десяти до семидесяти направляющих каналов (десять пучков направляющих каналов для семидесяти вытеснителей) в центре дистанционирующей решетки, в трех равноудаленных друг от друга углах четвертого от обода ряда и в шести углах восьмого от обода ряда;

- от десяти до семидесяти направляющих каналов (десять пучков направляющих каналов для семидесяти вытеснителей) в центре дистанционирующей решетки, в трех равноудаленных друг от друга углах четвертого от обода ряда и в шести серединах четвертого от обода ряда;

- от десяти до семидесяти направляющих каналов (десять пучков направляющих каналов для семидесяти вытеснителей) в центре дистанционирующей решетки, в трех равноудаленных друг от друга серединах четвертого от обода ряда и в шести углах четвертого от обода ряда;

- от десяти до семидесяти направляющих каналов (десять пучков направляющих каналов для семидесяти вытеснителей) в центре дистанционирующей решетки, в трех равноудаленных друг от друга серединах четвертого от обода ряда и в шести углах восьмого от обода ряда;

- от десяти до семидесяти направляющих каналов (десять пучков направляющих каналов для семидесяти вытеснителей) в центре дистанционирующей решетки, в трех равноудаленных друг от друга углах восьмого от обода ряда и в шести углах четвертого от обода ряда;

- от десяти до семидесяти направляющих каналов (десять пучков направляющих каналов для семидесяти вытеснителей) в центре дистанционирующей решетки, в трех равноудаленных друг от друга углах восьмого от обода ряда и в шести серединах четвертого от обода ряда;

- от тринадцати до девяносто одного направляющего канала (тринадцать пучков направляющих каналов для девяносто одного вытеснителя) в центре дистанционирующей решетки, в шести углах четвертого от обода ряда и в шести углах восьмого от обода ряда;

- от тринадцати до девяносто одного направляющего канала (тринадцать пучков направляющих каналов для девяносто одного вытеснителя) в центре дистанционирующей решетки, в шести углах четвертого от обода ряда и в шести серединах сторон четвертого от обода ряда;

- от тринадцати до девяносто одного направляющего канала (тринадцать пучков направляющих каналов для девяносто одного вытеснителя) в центре дистанционирующей решетки, в шести углах восьмого от обода ряда и в шести серединах сторон четвертого от обода ряда;

- от девятнадцати до ста тридцати трех направляющих каналов (девятнадцать пучков направляющих каналов для ста тридцати трех вытеснителей) в центре дистанционирующей решетки, в шести углах восьмого от обода ряда, в шести углах четвертого от обода ряда и в шести серединах сторон четвертого от обода ряда.

По второму варианту настоящего изобретения направляющие каналы 8 могут быть установлены следующим образом:

- от одного (с шестиугольным или цилиндрическим поперечным сечением) до семи направляющих каналов (один пучок направляющих каналов для семи вытеснителей) в центре дистанционирующей решетки;

- от трех равноудаленных друг от друга (с шестиугольным или цилиндрическим поперечным сечением) до двадцати одного направляющего канала (для трех пучков вытеснителей) в углах второго от обода ряда, т.е. продольные оси направляющих каналов или пучков направляющих каналов размещены на пересечении осевой линии центров ячеек второго от обода ряда (параллельной стороне обода) и линии, проходящей через центр дистанционирующей решетки и соединяющей противоположные вершины обода;

- от трех равноудаленных друг от друга (с шестиугольным или цилиндрическим поперечным сечением) до двадцати одного направляющего канала (три пучка направляющих каналов для двадцати одного вытеснителя) в углах шестого от обода ряда, т.е. продольные оси направляющих каналов или пучков направляющих каналов размещены на пересечении осевой линии центров ячеек шестого от обода ряда (параллельной стороне обода) и линии, проходящей через центр дистанционирующей решетки и соединяющей противоположные вершины обода;

- от трех равноудаленных друг от друга (с шестиугольным или цилиндрическим поперечным сечением) до двадцати одного направляющего канала (три пучка направляющих каналов для двадцати одного вытеснителя) в серединах второго от обода ряда, т.е. продольные оси направляющих каналов или пучков направляющих каналов размещены на пересечении осевой линии центров ячеек второго от обода ряда (параллельной стороне обода) и линии, проходящей через центр дистанционирующей решетки и соединяющей середины противоположных сторон обода;

- от шести (с шестиугольным или цилиндрическим поперечным сечением) до сорока двух направляющих каналов (шесть пучков направляющих каналов для сорока двух вытеснителей) в углах второго от обода ряда, т.е. продольные оси направляющих каналов или пучков направляющих каналов размещены на пересечении осевой линии центров ячеек второго от обода ряда (параллельной стороне обода) и линии, проходящей через центр дистанционирующей решетки и соединяющей противоположные вершины обода;

- от шести (с шестиугольным или цилиндрическим поперечным сечением) до сорока двух направляющих каналов (шесть пучков направляющих каналов для сорока двух вытеснителей) в углах шестого от обода ряда, т.е. продольные оси направляющих каналов или пучков направляющих каналов размещены на пересечении осевой линии центров ячеек шестого от обода ряда (параллельной стороне обода) и линии, проходящей через центр дистанционирующей решетки и соединяющей противоположные вершины обода;

- от шести (с шестиугольным или цилиндрическим поперечным сечением) до сорока двух направляющих каналов (шесть пучков направляющих каналов для сорока двух вытеснителей) в серединах второго от обода ряда, т.е. продольные оси направляющих каналов или пучков направляющих каналов размещены на пересечении осевой линии центров ячеек второго от обода ряда (параллельной стороне обода) и линии, проходящей через центр дистанционирующей решетки и соединяющей середины противоположных сторон обода;

- от четырех до двадцати восьми направляющих каналов (четыре пучка направляющих каналов для двадцати восьми вытеснителей) в центре дистанционирующей решетки и в трех равноудаленных друг от друга углах второго от обода ряда;

- от четырех до двадцати восьми направляющих каналов (четыре пучка направляющих каналов для двадцати восьми вытеснителей) в центре дистанционирующей решетки и в трех равноудаленных друг от друга углах шестого от обода ряда;

- от четырех до двадцати восьми направляющих каналов (четыре пучка направляющих каналов для двадцати восьми вытеснителей) в центре дистанционирующей решетки и в трех равноудаленных друг от друга серединах второго от обода ряда;

- от семи до сорока девяти направляющих каналов (семь пучков направляющих каналов для сорока девяти вытеснителей) в центре дистанционирующей решетки и в шести углах второго от обода ряда;

- от семи до сорока девяти направляющих каналов (семь пучков направляющих каналов для сорока девяти вытеснителей) в центре дистанционирующей решетки и в шести углах шестого от обода ряда;

- от семи до сорока девяти направляющих каналов (семь пучков направляющих каналов для сорока девяти вытеснителей) в центре дистанционирующей решетки и в шести серединах второго от обода ряда;

- от семи до сорока девяти направляющих каналов (семь пучков направляющих каналов для сорока девяти вытеснителей) в центре дистанционирующей решетки, в трех равноудаленных друг от друга углах второго от обода ряда и в трех равноудаленных друг от друга углах шестого от обода ряда;

- от семи до сорока девяти направляющих каналов (семь пучков направляющих каналов для сорока девяти вытеснителей) в центре дистанционирующей решетки, в трех равноудаленных друг от друга углах второго от обода ряда и в трех равноудаленных друг от друга серединах сторон второго от обода ряда;

- от семи до сорока девяти направляющих каналов (семь пучков направляющих каналов для сорока девяти вытеснителей) в центре дистанционирующей решетки, в трех равноудаленных друг от друга углах шестого от обода ряда и в трех равноудаленных друг от друга серединах сторон второго от обода ряда;

- от десяти до семидесяти направляющих каналов (десять пучков направляющих каналов для семидесяти вытеснителей) в центре дистанционирующей решетки, в трех равноудаленных друг от друга углах шестого от обода ряда, в трех равноудаленных друг от друга углах второго от обода ряда и в трех равноудаленных друг от друга серединах сторон второго от обода ряда;

- от десяти до семидесяти направляющих каналов (десять пучков направляющих каналов для семидесяти вытеснителей) в центре дистанционирующей решетки, в трех равноудаленных друг от друга углах второго от обода ряда и в шести углах шестого от обода ряда;

- от десяти до семидесяти направляющих каналов (десять пучков направляющих каналов для семидесяти вытеснителей) в центре дистанционирующей решетки, в трех равноудаленных друг от друга углах второго от обода ряда и в шести серединах второго от обода ряда;

- от десяти до семидесяти направляющих каналов (десять пучков направляющих каналов для семидесяти вытеснителей) в центре дистанционирующей решетки, в трех равноудаленных друг от друга серединах второго от обода ряда и в шести углах второго от обода ряда;

- от десяти до семидесяти направляющих каналов (десять пучков направляющих каналов для семидесяти вытеснителей) в центре дистанционирующей решетки, в трех равноудаленных друг от друга серединах второго от обода ряда и в шести углах шестого от обода ряда;

- от десяти до семидесяти направляющих каналов (десять пучков направляющих каналов для семидесяти вытеснителей) в центре дистанционирующей решетки, в трех равноудаленных друг от друга углах шестого от обода ряда и в шести углах второго от обода ряда;

- от десяти до семидесяти направляющих каналов (десять пучков направляющих каналов для семидесяти вытеснителей) в центре дистанционирующей решетки, в трех равноудаленных друг от друга углах шестого от обода ряда и в шести серединах второго от обода ряда;

- от тринадцати до девяносто одного направляющего канала (тринадцать пучков направляющих каналов для девяносто одного вытеснителя) в центре дистанционирующей решетки, в шести углах второго от обода ряда и в шести углах шестого от обода ряда;

- от тринадцати до девяносто одного направляющего канала (тринадцать пучков направляющих каналов для девяносто одного вытеснителя) в центре дистанционирующей решетки, в шести углах второго от обода ряда и в шести серединах сторон второго от обода ряда;

- от тринадцати до девяносто одного направляющего канала (тринадцать пучков направляющих каналов для девяносто одного вытеснителя) в центре дистанционирующей решетки, в шести углах шестого от обода ряда и в шести серединах сторон второго от обода ряда;

- от девятнадцати до ста тридцати трех направляющих каналов (девятнадцать пучков направляющих каналов для ста тридцати трех вытеснителей) в центре дистанционирующей решетки, в шести углах шестого от обода ряда, в шести углах второго от обода ряда и в шести серединах сторон второго от обода ряда.

По третьему варианту настоящего изобретения направляющие каналы 8 могут быть установлены следующим образом:

- от одного (с шестиугольным или цилиндрическим поперечным сечением) до семи направляющих каналов (один пучок направляющих каналов для семи вытеснителей) в центре дистанционирующей решетки;

- от трех равноудаленных друг от друга (с шестиугольным или цилиндрическим поперечным сечением) до двадцати одного направляющего канала (для трех пучков вытеснителей) в углах второго от обода ряда, т.е. продольные оси направляющих каналов или пучков направляющих каналов размещены на пересечении осевой линии центров ячеек второго от обода ряда (параллельной стороне обода) и линии, проходящей через центр дистанционирующей решетки и соединяющей противоположные вершины обода;

- от трех равноудаленных друг от друга (с шестиугольным или цилиндрическим поперечным сечением) до двадцати одного направляющего канала (три пучка направляющих каналов для двадцати одного вытеснителя) в углах восьмого от обода ряда, т.е. продольные оси направляющих каналов или пучков направляющих каналов размещены на пересечении осевой линии центров ячеек восьмого от обода ряда (параллельной стороне обода) и линии, проходящей через центр дистанционирующей решетки и соединяющей противоположные вершины обода;

- от трех равноудаленных друг от друга (с шестиугольным или цилиндрическим поперечным сечением) до двадцати одного направляющего канала (три пучка направляющих каналов для двадцати одного вытеснителя) в серединах второго от обода ряда, т.е. продольные оси направляющих каналов или пучков направляющих каналов размещены на пересечении осевой линии центров ячеек второго от обода ряда (параллельной стороне обода) и линии, проходящей через центр дистанционирующей решетки и соединяющей середины противоположных сторон обода;

- от шести (с шестиугольным или цилиндрическим поперечным сечением) до сорока двух направляющих каналов (шесть пучков направляющих каналов для сорока двух вытеснителей) в углах второго от обода ряда, т.е. продольные оси направляющих каналов или пучков направляющих каналов размещены на пересечении осевой линии центров ячеек второго от обода ряда (параллельной стороне обода) и линии, проходящей через центр дистанционирующей решетки и соединяющей противоположные вершины обода;

- от шести (с шестиугольным или цилиндрическим поперечным сечением) до сорока двух направляющих каналов (шесть пучков направляющих каналов для сорока двух вытеснителей) в углах восьмого от обода ряда, т.е. продольные оси направляющих каналов или пучков направляющих каналов размещены на пересечении осевой линии центров ячеек восьмого от обода ряда (параллельной стороне обода) и линии, проходящей через центр дистанционирующей решетки и соединяющей противоположные вершины обода;

- от шести (с шестиугольным или цилиндрическим поперечным сечением) до сорока двух направляющих каналов (шесть пучков направляющих каналов для сорока двух вытеснителей) в серединах второго от обода ряда, т.е. продольные оси направляющих каналов или пучков направляющих каналов размещены на пересечении осевой линии центров ячеек второго от обода ряда (параллельной стороне обода) и линии, проходящей через центр дистанционирующей решетки и соединяющей середины противоположных сторон обода;

- от четырех до двадцати восьми направляющих каналов (четыре пучка направляющих каналов для двадцати восьми вытеснителей) в центре дистанционирующей решетки и в трех равноудаленных друг от друга углах второго от обода ряда;

- от четырех до двадцати восьми направляющих каналов (четыре пучка направляющих каналов для двадцати восьми вытеснителей) в центре дистанционирующей решетки и в трех равноудаленных друг от друга углах восьмого от обода ряда;

- от четырех до двадцати восьми направляющих каналов (четыре пучка направляющих каналов для двадцати восьми вытеснителей) в центре дистанционирующей решетки и в трех равноудаленных друг от друга серединах второго от обода ряда;

- от семи до сорока девяти направляющих каналов (семь пучков направляющих каналов для сорока девяти вытеснителей) в центре дистанционирующей решетки и в шести углах второго от обода ряда;

- от семи до сорока девяти направляющих каналов (семь пучков направляющих каналов для сорока девяти вытеснителей) в центре дистанционирующей решетки и в шести углах восьмого от обода ряда;

- от семи до сорока девяти направляющих каналов (семь пучков направляющих каналов для сорока девяти вытеснителей) в центре дистанционирующей решетки и в шести серединах второго от обода ряда;

- от семи до сорока девяти направляющих каналов (семь пучков направляющих каналов для сорока девяти вытеснителей) в центре дистанционирующей решетки, в трех равноудаленных друг от друга углах второго от обода ряда и в трех равноудаленных друг от друга углах восьмого от обода ряда;

- от семи до сорока девяти направляющих каналов (семь пучков направляющих каналов для сорока девяти вытеснителей) в центре дистанционирующей решетки, в трех равноудаленных друг от друга углах второго от обода ряда и в трех равноудаленных друг от друга серединах сторон второго от обода ряда;

- от семи до сорока девяти направляющих каналов (семь пучков направляющих каналов для сорока девяти вытеснителей) в центре дистанционирующей решетки, в трех равноудаленных друг от друга углах восьмого от обода ряда и в трех равноудаленных друг от друга серединах сторон второго от обода ряда;

- от десяти до семидесяти направляющих каналов (десять пучков направляющих каналов для семидесяти вытеснителей) в центре дистанционирующей решетки, в трех равноудаленных друг от друга углах восьмого от обода ряда, в трех равноудаленных друг от друга углах второго от обода ряда и в трех равноудаленных друг от друга серединах сторон второго от обода ряда;

- от десяти до семидесяти направляющих каналов (десять пучков направляющих каналов для семидесяти вытеснителей) в центре дистанционирующей решетки, в трех равноудаленных друг от друга углах второго от обода ряда и в шести углах восьмого от обода ряда;

- от десяти до семидесяти направляющих каналов (десять пучков направляющих каналов для семидесяти вытеснителей) в центре дистанционирующей решетки, в трех равноудаленных друг от друга углах второго от обода ряда и в шести серединах второго от обода ряда;

- от десяти до семидесяти направляющих каналов (десять пучков направляющих каналов для семидесяти вытеснителей) в центре дистанционирующей решетки, в трех равноудаленных друг от друга серединах второго от обода ряда и в шести углах второго от обода ряда;

- от десяти до семидесяти направляющих каналов (десять пучков направляющих каналов для семидесяти вытеснителей) в центре дистанционирующей решетки, в трех равноудаленных друг от друга серединах второго от обода ряда и в шести углах восьмого от обода ряда;

- от десяти до семидесяти направляющих каналов (десять пучков направляющих каналов для семидесяти вытеснителей) в центре дистанционирующей решетки, в трех равноудаленных друг от друга углах восьмого от обода ряда и в шести углах второго от обода ряда;

- от десяти до семидесяти направляющих каналов (десять пучков направляющих каналов для семидесяти вытеснителей) в центре дистанционирующей решетки, в трех равноудаленных друг от друга углах восьмого от обода ряда и в шести серединах второго от обода ряда;

- от тринадцати до девяносто одного направляющего канала (тринадцать пучков направляющих каналов для девяносто одного вытеснителя) в центре дистанционирующей решетки, в шести углах второго от обода ряда и в шести углах восьмого от обода ряда;

- от тринадцати до девяносто одного направляющего канала (тринадцать пучков направляющих каналов для девяносто одного вытеснителя) в центре дистанционирующей решетки, в шести углах второго от обода ряда и в шести серединах сторон второго от обода ряда;

- от тринадцати до девяносто одного направляющего канала (тринадцать пучков направляющих каналов для девяносто одного вытеснителя) в центре дистанционирующей решетки, в шести углах восьмого от обода ряда и в шести серединах сторон второго от обода ряда;

- от девятнадцати до ста тридцати трех направляющих каналов (девятнадцать пучков направляющих каналов для ста тридцати трех вытеснителей) в центре дистанционирующей решетки, в шести углах восьмого от обода ряда, в шести углах второго от обода ряда и в шести серединах сторон второго от обода ряда.

Шаг t треугольной сетки, по которой расположены ячейки 6, выбран от 11,5 мм до 11,7 мм.

Вытеснитель 9 выполнен из циркониевого сплава, например, в виде цилиндрического стержня или в виде герметичной трубчатой оболочки с концевыми заглушками. Причем полый вытеснитель выполнен с возможностью заполнения, долговременного и надежного удержания и выпуска из него газа или теплоносителя первого контура. Направляющие каналы 8 для вытеснителей 9 выполнены с возможностью соединения их полости с окружающим пространством. В результате при эксплуатации тепловыделяющей сборки полости направляющих каналов (при вынутых монолитных вытеснителях) и/или полых вытеснителей заполняются водой, что приводит к улучшению водо-уранового отношения, в тепловыделяющей сборке и в активной зоне реактора.

Эксплуатация тепловыделяющей сборки по настоящему изобретению осуществляется следующим образом. На первом этапе вводят вытеснители в направляющие каналы и таким образом уменьшают водо-урановое отношение, т.е. обеспечивают жесткий спектр нейтронного потока, необходимого для наработки плутония. На втором этапе выводят вытеснители и на их место вводят воду и тем самым увеличивают водо-урановое отношение, обеспечивая увеличение выгорания ядерного топлива. Таким образом, увеличение энерговыработки обеспечивается путем изменения спектра нейтронного потока в процессе выгорания топлива, что достигается заявляемым размещением среди тепловыделяющих элементов направляющих каналов с вытеснителями воды на первой стадии выгорания топлива. На второй стадии топливо выгорает без вытеснителей в направляющих каналах, заполненных водой и/или при введенных полых вытеснителях, но заполненных водой. Проведенные предварительные нейтронно-физические расчеты одного из возможных вариантов указанной геометрии тепловыделяющей сборки показали, что продолжительность выгорания ядерного топлива увеличивается на ~ 20% и он не предназначен для оптимизации топливоиспользования в замкнутом топливном цикле.

Кроме того, при такой конструкции тепловыделяющей сборки в качестве вытеснителей могут использоваться полые вытеснители с двуокисью урана при естественном (или отвальном) содержании урана-235. В этом случае дополнительное количество делящихся изотопов плутония может быть получено в результате переработки топлива (замкнутый цикл). В направляющих каналах одной тепловыделяющей сборки с заявляемой геометрией может размещаться ~ 500 кг двуокиси урана для облучения и переработки. В вытеснителях достигается высокий коэффициент воспроизводства ~ 2.0. Средний коэффициент воспроизводства для тепловыделяющей сборки составит при этом ~ 0.81, а коэффициент конверсии ~ 0,94.

Тепловыделяющая сборка в соответствии с настоящим изобретением может быть изготовлена с использованием известных технологий на известном оборудовании и не требует создания специальных средств и оснастки.

1. Бесчехловая тепловыделяющая сборка с гексагональной топливной решеткой водо-водяного энергетического реактора, содержащая хвостовую и головную части сборки и расположенную между ними, по крайней мере одну дистанционирующую решетку, окруженную ободом, стороны которого образуют правильный шестиугольник, и включающую ячейки для тепловыделяющих элементов, установленные по треугольной сетке таким образом, что они образуют коаксиальные шестиугольные ряды внутри обода дистанционирующей решетки, причем между ячейками установлены направляющие каналы для вытеснителей, продольные оси которых размещены в одной плоскости с продольными осями тепловыделяющих элементов, расположенными на той же стороне того же коаксиального ряда, и/или в одной плоскости с продольными осями тепловыделяющих элементов, расположенными на большой диагонали шестиугольника, отличающаяся тем, что направляющий канал или пучок направляющих каналов размещен в центре дистанционирующей решетки, и/или три равноудаленных друг от друга или шесть направляющих каналов или пучков направляющих каналов размещены в углах четвертого от обода ряда, и/или три, равноудаленных друг от друга или шесть направляющих каналов или пучков направляющих каналов размещены в углах восьмого от обода ряда, и/или три равноудаленных друг от друга или шесть направляющих каналов или пучков направляющих каналов размещены в серединах сторон четвертого от обода ряда.

2. Бесчехловая тепловыделяющая сборка с гексагональной топливной решеткой водо-водяного энергетического реактора по п.1, отличающаяся тем, что количество ячеек для тепловыделяющих элементов в дистанционирующей решетке и количество направляющих каналов выбрано соответственно от 264 до 390 шт. и от 1 до 133 шт.

3. Бесчехловая тепловыделяющая сборка с гексагональной топливной решеткой водо-водяного энергетического реактора по п.1, отличающаяся тем, что диаметр тепловыделяющих элементов выбран от 7,8 до 9,15 мм.

4. Бесчехловая тепловыделяющая сборка с гексагональной топливной решеткой водо-водяного энергетического реактора по п.1, отличающаяся тем, что шаг t треугольной сетки выбран от 11,5 до 11,7 мм.

5. Бесчехловая тепловыделяющая сборка с гексагональной топливной решеткой водо-водяного энергетического реактора по п.1, отличающаяся тем, что пучок направляющих каналов содержит три, или шесть, или семь параллельных направляющих каналов, жестко соединенных между собой.

6. Бесчехловая тепловыделяющая сборка с гексагональной топливной решеткой водо-водяного энергетического реактора по п.1, отличающаяся тем, что диаметр направляющих каналов больше, чем диаметр тепловыделяющих элементов.

7. Бесчехловая тепловыделяющая сборка с гексагональной топливной решеткой водо-водяного энергетического реактора по п.1, отличающаяся тем, что направляющие каналы отделены друг от друга, по крайней мере, одним тепловыделяющим элементом.

8. Бесчехловая тепловыделяющая сборка с гексагональной топливной решеткой водо-водяного энергетического реактора по п.1, отличающаяся тем, что вытеснитель выполнен из циркониевого сплава монолитным или с герметичной продольной полостью.

9. Бесчехловая тепловыделяющая сборка с гексагональной топливной решеткой водо-водяного энергетического реактора по п.1, отличающаяся тем, что полость вытеснителя выполнена с возможностью ее заполнения газом и/или двуокисью урана с естественным или отвальным обогащением урана-235.

10. Бесчехловая тепловыделяющая сборка с гексагональной топливной решеткой водо-водяного энергетического реактора по п.1, отличающаяся тем, что направляющие каналы гидравлически соединены с окружающим пространством, а вытеснители с полостью выполнены с возможностью гидравлического соединения полости с окружающим пространством.

11. Бесчехловая тепловыделяющая сборка с гексагональной топливной решеткой водо-водяного энергетического реактора, содержащая хвостовую и головную части сборки и расположенную между ними, по крайней мере одну дистанционирующую решетку, окруженную ободом, стороны которого образуют правильный шестиугольник, и включающую ячейки для тепловыделяющих элементов, установленные по треугольной сетке таким образом, что они образуют коаксиальные шестиугольные ряды внутри обода дистанционирующей решетки, причем между ячейками установлены направляющие каналы для вытеснителей, продольные оси которых размещены в одной плоскости с продольными осями тепловыделяющих элементов, расположенными на той же стороне того же коаксиального ряда, и/или в одной плоскости с продольными осями тепловыделяющих элементов, расположенными на большой диагонали шестиугольника, отличающаяся тем, что направляющий канал или пучок направляющих каналов размещен в центре дистанционирующей решетки, и/или три равноудаленных друг от друга или шесть направляющих каналов или пучков направляющих каналов размещены в углах второго от обода ряда, и/или три равноудаленных друг от друга или шесть направляющих каналов или пучков направляющих каналов размещены в углах шестого от обода ряда, и/или три равноудаленных друг от друга или шесть направляющих каналов или пучков направляющих каналов размещены в серединах сторон второго от обода ряда.

12. Бесчехловая тепловыделяющая сборка с гексагональной топливной решеткой водо-водяного энергетического реактора по п.11, отличающаяся тем, что количество ячеек для тепловыделяющих элементов в дистанционирующей решетке и количество направляющих каналов выбрано соответственно от 264 до 390 и от 1 до 133 шт.

13. Бесчехловая тепловыделяющая сборка с гексагональной топливной решеткой водо-водяного энергетического реактора по п.11, отличающаяся тем, что диаметр тепловыделяющих элементов выбран от 7,8 до 9,15 мм.

14. Бесчехловая тепловыделяющая сборка с гексагональной топливной решеткой водо-водяного энергетического реактора по п.11, отличающаяся тем, что шаг t треугольной сетки выбран от 11,5 до 11,7 мм.

15. Бесчехловая тепловыделяющая сборка с гексагональной топливной решеткой водо-водяного энергетического реактора по п.11, отличающаяся тем, что пучок направляющих каналов содержит три, или шесть, или семь параллельных направляющих каналов, жестко соединенных между собой.

16. Бесчехловая тепловыделяющая сборка с гексагональной топливной решеткой водо-водяного энергетического реактора по п.11, отличающаяся тем, что диаметр направляющих каналов больше, чем диаметр тепловыделяющих элементов.

17. Бесчехловая тепловыделяющая сборка с гексагональной топливной решеткой водо-водяного энергетического реактора по п.11, отличающаяся тем, что направляющие каналы отделены друг от друга, по крайней мере, одним тепловыделяющим элементом.

18. Бесчехловая тепловыделяющая сборка с гексагональной топливной решеткой водо-водяного энергетического реактора по п.11, отличающаяся тем, что вытеснитель выполнен из циркониевого сплава монолитным или с герметичной продольной полостью.

19. Бесчехловая тепловыделяющая сборка с гексагональной топливной решеткой водо-водяного энергетического реактора по п.11, отличающаяся тем, что полость вытеснителя выполнена с возможностью ее заполнения газом и/или двуокисью урана с естественным или отвальным обогащением урана-235.

20. Бесчехловая тепловыделяющая сборка с гексагональной топливной решеткой водо-водяного энергетического реактора по п.11, отличающаяся тем, что направляющие каналы гидравлически соединены с окружающим пространством, а вытеснители с полостью выполнены с возможностью гидравлического соединения полости с окружающим пространством.

21. Бесчехловая тепловыделяющая сборка с гексагональной топливной решеткой водо-водяного энергетического реактора, содержащая хвостовую и головную части сборки и расположенную между ними, по крайней мере одну дистанционирующую решетку, окруженную ободом, стороны которого образуют правильный шестиугольник, и включающую ячейки для тепловыделяющих элементов, установленные по треугольной сетке таким образом, что они образуют коаксиальные шестиугольные ряды внутри обода дистанционирующей решетки, причем между ячейками установлены направляющие каналы для вытеснителей, продольные оси которых размещены в одной плоскости с продольными осями тепловыделяющих элементов, расположенными на той же стороне того же коаксиального ряда, и/или в одной плоскости с продольными осями тепловыделяющих элементов, расположенными на большой диагонали шестиугольника, отличающаяся тем, что направляющий канал или пучок направляющих каналов размещен в центре дистанционирующей решетки, и/или три равноудаленных друг от друга или шесть направляющих каналов или пучков направляющих каналов размещены в углах второго от обода ряда, и/или три равноудаленных друг от друга или шесть направляющих каналов или пучков направляющих каналов размещены в углах восьмого от обода ряда, и/или три равноудаленных друг от друга или шесть направляющих каналов или пучков направляющих каналов размещены в серединах сторон второго от обода ряда.

22. Бесчехловая тепловыделяющая сборка с гексагональной топливной решеткой водо-водяного энергетического реактора по п.21, отличающаяся тем, что количество ячеек для тепловыделяющих элементов в дистанционирующей решетке и количество направляющих каналов выбрано соответственно от 264 до 390 шт. и от 1 до 133 шт.

23. Бесчехловая тепловыделяющая сборка с гексагональной топливной решеткой водо-водяного энергетического реактора по п.21, отличающаяся тем, что диаметр тепловыделяющих элементов выбран от 7,8 до 9,15 мм.

24. Бесчехловая тепловыделяющая сборка с гексагональной топливной решеткой водо-водяного энергетического реактора по п.21, отличающаяся тем, что шаг t треугольной сетки выбран от 11,5 до 11,7 мм.

25. Бесчехловая тепловыделяющая сборка с гексагональной топливной решеткой водо-водяного энергетического реактора по п.21, отличающаяся тем, что пучок направляющих каналов содержит три, или шесть, или семь параллельных направляющих каналов, жестко соединенных между собой.

26. Бесчехловая тепловыделяющая сборка с гексагональной топливной решеткой водо-водяного энергетического реактора по п.21, отличающаяся тем, что диаметр направляющих каналов больше, чем диаметр тепловыделяющих элементов.

27. Бесчехловая тепловыделяющая сборка с гексагональной топливной решеткой водо-водяного энергетического реактора по п.21, отличающаяся тем, что направляющие каналы отделены друг от друга, по крайней мере, одним тепловыделяющим элементом.

28. Бесчехловая тепловыделяющая сборка с гексагональной топливной решеткой водо-водяного энергетического реактора по п.21, отличающаяся тем, что вытеснитель выполнен из циркониевого сплава монолитным или с герметичной продольной полостью.

29. Бесчехловая тепловыделяющая сборка с гексагональной топливной решеткой водо-водяного энергетического реактора по п.21, отличающаяся тем, что полость вытеснителя выполнена с возможностью ее заполнения газом и/или двуокисью урана с естественным или отвальным обогащением урана-235.

30. Бесчехловая тепловыделяющая сборка с гексагональной топливной решеткой водо-водяного энергетического реактора по п.21, отличающаяся тем, что направляющие каналы гидравлически соединены с окружающим пространством, а вытеснители с полостью выполнены с возможностью гидравлического соединения полости с окружающим пространством.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к блокам реакторных топливных элементов, в частности к конструкциям рабочих кассет реакторов типа ВВЭР-440. .

Изобретение относится к атомной технике, в частности к конструкциям бесчехловых тепловыделяющих сборок ядерного реактора. .

Изобретение относится к атомной энергетике, а именно к конструктивным элементам ТВС (тепловыделяющей сборки), обеспечивающим бесперебойную работу канальных ядерных реакторов большой мощности (РБМК), в частности к антидебризным фильтрам ТВС.

Изобретение относится к области ядерной технологии изготовления тепловыделяющих сборок (ТВС) для ядерного реактора, преимущественно, водо-водяного энергетического реактора типа ВВЭР-1000.

Изобретение относится к ядерной технике, в частности к конструкции тепловыделяющих элементов ядерного энергетического реактора. .

Изобретение относится к ядерной технике, в частности к конструкции тепловыделяющих элементов ядерного энергетического реактора. .

Изобретение относится к ядерной технике, а именно к конструкции тепловыделяющих элементов ядерного энергетического реактора. .

Изобретение относится к ядерной энергетике, в частности к изготовлению топливных композиций для тепловыделяющих элементов ядерных реакторов. .

Изобретение относится к области атомной энергетики и предназначено для эксплуатации в составе тепловыделяющих сборок в энергетических ядерных реакторах, использующих воду в качестве теплоносителя.

Изобретение относится к атомной энергетике, в частности к конструкциям тепловыделяющих сборок водоохлаждаемых корпусных ядерных реакторов

Изобретение относится к атомной энергетике, а именно к элементам тепловыделяющей сборки (ТВС) ядерного реактора типа ВВЭР (ВВЭР-440, ВВЭР-1000 и т.п.)

Изобретение относится к атомной энергетике, а именно к элементам ТВС (тепловыделяющих сборок), используемых преимущественно для реакторов РБМК-1000, а также ВВЭР-440 и ВВЭР-1000

Изобретение относится к атомной энергетике, а именно к тепловыделяющим сборкам (ТВС) ядерных реакторов типа ВВЭР и РБМК

Изобретение относится к получению радиоактивных изотопов в ядерных реакторах

Изобретение относится к атомной технике, в частности к конструкциям бесчехловых тепловыделяющих сборок ядерного реактора. Тепловыделяющая сборка ядерного реактора содержит пучок тепловыделяющих элементов (твэлов) и направляющих каналов, размещенных в дистанционирующих решетках, головку, антивибрационную решетку и хвостовик. Хвостовик состоит из соединенных между собой стакана и опорной плиты. Антивибрационная решетка состоит из поля соединенных между собой ячеек, в упругих элементах которых закреплены твэлы. Согласно изобретению антивибрационная решетка установлена над хвостовиком и закреплена как минимум на трех направляющих каналах посредством упорных втулок, установленных попарно над и под полем ячеек антивибрационной решетки в местах проходки направляющих каналов и соединенных с направляющими каналами посредством сварки или пайки. Техническое решение - снижение гидравлическое сопротивление хвостовика, повышение скорости теплоносителя, омывающего пучок твэл, эффективности охлаждения твэл и ресурсных характеристик ТВС. 3 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к атомной технике. Тепловыделяющая сборка ядерного реактора содержит головку, хвостовик, пучок цилиндрических тепловыделяющих элементов и направляющих каналов, размещенных в дистанционирующих решетках, и центрирующие элементы, выполненные в ячейках дистационирующих решеток. По меньшей мере, часть центрирующих элементов, контактирующих с дистанционирующей решеткой, выполнена на оболочках тепловыделяющих элементов в местах расположения дистанционирующих решеток. В частном случае исполнения тепловыделяющей сборки, по меньшей мере, на части внешней поверхности оболочек тепловыделяющих элементов выполнены пристенные интенсификаторы теплообмена, высота выступа которых над поверхностью оболочек меньше высоты выступа центрирующих элементов. Технический результат состоит в повышении ресурса и тепловой эффективности тепловыделяющей сборки ядерного реактора. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к атомной энергетике, а именно к тепловыделяющим сборкам ядерных реакторов типа ВВЭР, в которых твэлы не закрепляются в несущих решетках, а опираются на них. Опорная решетка-фильтр для тепловыделяющей сборки выполнена в виде перфорированной пластины 1, имеющей в плане форму шестиугольника, с круглыми отверстиями 2 и 3, предназначенными для установки направляющих каналов или несущих труб и центральной трубы, с пазами 4 для прохода теплоносителя и с опорными площадками 8 для контакта с наконечниками тепловыделяющих элементов (твэлов). Пазы 4 для прохода теплоносителя расположены в каждом треугольном секторе пластины 1 рядами, параллельными соответствующей этому сектору стороне шестиугольника, и образованы пересечением перемычек 5, перпендикулярных соответствующим сторонам шестиугольника, перемычек 6, параллельных этим сторонам, а в местах расположения круглых отверстий 2 и 3 - и перемычек 7, ограничивающих круглые отверстия 2 и 3. Каждая опорная площадка 8 расположена в месте общей короткой стенки соответствующих двух смежных пазов 4 и имеет ширину, равную суммарной ширине паза 4 и двух перемычек 5. Технический результат - снижение гидравлического сопротивления решетки путем увеличения проливного сечения за счет оптимизации формы пазов для прохода теплоносителя и опорных площадок. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к атомной энергетике, а именно к элементам тепловыделяющих сборок (ТВС) ядерных реакторов типа ВВЭР. ТВС содержит дистанцирующую решетку с ободами. На каждой из решеток, на верхней кромке каждой грани обода, а также под уголками посредине между периферийными твэлами выполнены отклоняющие элементы в виде пластин, отогнутых от обода под углом 5…20° и выступающих в пространство между периферийными твэлами, а нижняя кромка обода имеет загиб на величину не более толщины стенки ячейки ДР. Технический результат - повышение эффективности выравнивания температур по поперечному сечению ТВС, повышение теплотехнической надежности решетки, а также придание ей дополнительной жесткости. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области ядерной энергетики и может быть использовано при изготовлении тепловыделяющих элементов (твэлов) и тепловыделяющих сборок (ТВС) для реакторов с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем (ТЖМТ), а также при изготовлении имитаторов твэлов для использования в облучательных устройствах, предназначенных для исследования работоспособности реальных твэлов. Оболочка твэла для реакторов с ТЖМТ представляет собой цельнокатаный трубчатый элемент со спирально закрученными ребрами, расположенными на наружной поверхности упомянутого элемента, выполненный из хромокремнистой стали ферритно-мартенситного класса с величиной зерна феррита не менее номера 7 по ГОСТ 5639. При этом каждое ребро имеет угол раскрытия от 22 до 40° (преимущественно, от 30 до 40°), а форма поперечного сечения ребра представляет в сечении трапецию со скругленными углами при вершине трапеции и со сглаженными углами в основании трапеции. Также раскрывается твэл, включающий данную оболочку и ТВС. Техническим результатом изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик тепловыделяющих элементов и сборок за счет обеспечения длительной стойкости оболочки в среде ТЖМТ, такого как свинец или эвтектический сплав свинца и висмута. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх