Тепловыделяющая сборка

Изобретение относится к области ядерных технологий и может быть использовано в ядерных реакторах с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем. Тепловыделяющая сборка содержит хвостовик, головку, очехловывающую трубу и твэлы, в которой упомянутые хвостовик, головка, очехловывающая труба выполнены из материалов, имеющих плотность, большую чем у теплоносителя, и исключающих плавучесть тепловыделяющей сборки в данном теплоносителе. Объем хвостовика за исключением центрального канала прокачки теплоносителя заполнен материалом, имеющим плотность, большую чем у теплоносителя, например вольфрамом, платиной, ураном. В качестве топлива в твэлах возможно использование, например, карбидов и нитридов урана. Технический результат - исключение всплытия тепловыделяющей сборки в тяжелом жидкометаллическом теплоносителе ядерных реакторов. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области ядерных технологий и может быть использовано в ядерных реакторах с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем.

Наиболее распространенными тяжелыми теплоносителями являются свинец и эвтектика свинец-висмут, которые при рабочей температуре первого контура обладают плотностью выше чем у марок сталей и других конструкционных материалов, из которых изготовлены элементы тепловыделяющей сборки (ТВС) (хвостовики, центральные стержни, оболочки и т.п.), элементы тепловыделяющих элементов (твэл) (оболочки и пр.) и элементы перегрузочного оборудования. Таким образом, при эксплуатации и перегрузке ядерного реактора на ТВС и элементы перегрузочного оборудования полностью или частично погруженные в тяжелый жидкометаллический теплоноситель постоянно действует выталкивающая сила, превышающая их вес и, следовательно, обеспечивающее их всплытие, описанное в статье "Сравнительный анализ двух перспективных реакторных технологий - быстрых реакторов со свинцовым и газовым теплоносителем" (Журнал "Атомный эксперт" (приложение к журналу "Атомная энергия"), опубл. 2013 г, №12. С. 38).

ТВС является основным элементом ядерного реактора, предназначенным для получения тепловой энергии за счет осуществления контролируемой ядерной реакции в реакторе.

Для удержания ТВС от всплытия из активной зоны реактора при наличии тяжелого жидкометаллического теплоносителя в конструкцию хвостовика ТВС приходится вводить специальный удерживающий замок, а для управления им - тягу, проходящую через всю ТВС от хвостовика до головки. Кроме того, в гнездах нижней решетки реактора приходится предусматривать элементы, удерживающие хвостовик.

Для загрузки и перегрузки ТВС в ядерном реакторе используется дистанционно-управляемое оборудование.

Для решения задач по перегрузке ТВС с помощью дистанционно-управляемого оборудования при наличии тяжелого жидкометаллического теплоносителя в реакторе приходится создавать сложные механизмы (захваты, комбинированные цепи, телескопические направляющие и т.п.), которые позволяют удерживать ТВС от всплытия при воздействии выталкивающей силы.

Создание усложненных дистанционно-управляемых механизмов требует разработки дополнительных дублирующих механизмов, обеспечивающих безопасность перегрузки ТВС, при этом вероятность отказа из-за увеличенного количества кинематических и механических элементов повышается, а стоимость оборудования растет.

Кроме того, для ликвидации аварийной ситуации, например всплытие ТВС, требуется дополнительное оборудование или еще большие усложнения перегрузочного оборудования.

Задачей изобретения является создание конструкции ТВС, исключающей ее всплытие в тяжелом жидкометаллическом теплоносителе.

Для решения задачи по исключению всплытия ТВС и упрощения конструкции элементов ТВС, реактора и перегрузочного оборудования предлагается хвостовики, головки, наружные оболочки ТВС и неактивные части твэлов выполнять из материалов с плотностью, большей чем у теплоносителя. В качестве конструкционных материалов могут использоваться, например, вольфрам, платина и пр.

В качестве топлива в твэлах могут быть использованы, например, карбиды и нитриды урана.

Свободное пространство твэлов может быть заполнено гетерами, снижающими давление газообразных продуктов деления.

Технический результат от предлагаемой ТВС, которая не всплывает в тяжелом жидкометаллическом теплоносителе, заключается в существенном упрощении работы с данными ТВС как при загрузке их в реактор, так и при перегрузке реактора в процессе компании, а также в значительном упрощении конструкции оборудования, которое будет при этом использоваться.

Кроме того, исключается возможность возникновения аварийной ситуации, связанной со всплытием ТВС при разрушении хвостовика.

Заявленное изобретение поясняется чертежами, представленными на фиг.1-2:

Фиг.1 - схема ТВС;

Фиг.2 - сечение А-А (фиг.1).

Тепловыделяющая сборка состоит из головки 1, центральной части 2 и хвостовика 3 (фиг. 1, 2).

Головка 1 предназначена для сцепления с устройствами системы перегрузки при загрузке и выгрузке.

Центральная часть 2 состоит из очехловывающей трубы, например шестигранной, с пучком твэлов, установленным внутри нее, при этом в качестве топлива в твэлах могут быть использованы, например, карбиды и нитриды урана, а свободное пространство твэлов может быть заполнено гетерами, снижающими давление газообразных продуктов деления.

Хвостовик 3 обеспечивает установку и удержание ТВС в реакторе, а также определенный расход теплоносителя через центральное отверстие и окна, выполненные в месте соединения центральной части 2 с хвостовиком 3 ТВС.

Хвостовик 3, головка 1, очехловывающая труба центральной части 2 выполнены из материалов, имеющих плотность, большую чем у теплоносителя, что исключает плавучесть тепловыделяющей сборки в данном теплоносителе.

Полость хвостовика 3 кроме центрального канала прокачки теплоносителя заполнена материалом 4, например вольфрамом, платиной, ураном, с удельным весом, большим чем у теплоносителя.

1. Тепловыделяющая сборка активной зоны быстрого ядерного реактора, охлаждаемого тяжелым жидкометаллическим теплоносителем, содержащая хвостовик, головку, очехловывающую трубу и твэлы, отличающаяся тем, что упомянутые хвостовик, головка, очехловывающая труба выполнены из материалов, имеющих плотность, большую чем у теплоносителя, и исключающих плавучесть тепловыделяющей сборки в данном теплоносителе.

2. Тепловыделяющая сборка по п. 1, отличающаяся тем, что объем хвостовика за исключением центрального канала прокачки теплоносителя заполнен материалом, имеющим плотность, большую чем у теплоносителя, например вольфрамом, платиной, ураном.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области атомной энергетики, в частности к тепловыделяющей сборке (ТВС) с концентричными кольцевыми тепловыделяющими элементами (твэлами). В известном устройстве крепления концентричных кольцевых твэлов в ТВС, содержащем кольцевые твэлы и дистанционирующий элемент между ними, концентричные кольцевые твэлы снабжены наружными ребрами.

Изобретение относится к атомной энергетике, а именно к тепловыделяющим сборкам (ТВС) ядерных реакторов типа ВВЭР. ТВС содержит твэлы, расположенные в дистанционирующих решетках (ДР) пластинчатого типа по треугольной сетке, и несущую решетку - фильтр с пазами для протока теплоносителя, установленную в хвостовике ТВС.

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.

Изобретение относится к атомной энергетике, а именно к элементам тепловыделяющих сборок (ТВС) ядерных реакторов типа ВВЭР. ТВС содержит дистанцирующую решетку с ободами.

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.

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.

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.

Изобретение относится к получению радиоактивных изотопов в ядерных реакторах. .

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

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 конструктивным элементам тепловыделяющих сборок (ТВС) ядерных реакторов типа ВВЭР, а именно к фильтрам debris-предметов (АДФ). АДФ выполняют из нескольких фильтрующих элементов пластинчатой конструкции с пазами для протока теплоносителя в форме вытянутых прямоугольников, наклоненными к оси ТВС в одной из двух взаимно перпендикулярных плоскостей под определенным углом, обеспечивающим отсутствие просвета фильтрующего элемента в направлении, параллельном оси тепловыделяющей сборки. Причем АДФ для повышения эффективности фильтрации может содержать несколько (2…3) фильтрующих элементов пластинчатой конструкции, расположенных по отношению к соседним зеркально относительно плоскости их соприкосновения. Технический результат - повышение эффективности задержания debris-предметов любой формы по сравнению с известными АДФ. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к атомной энергетике, а именно к тепловыделяющим сборкам (ТВС) ядерных реакторов типа ВВЭР (ВВЭР-440, ВВЭР-1000 и т.п.). ТВС оснащена анти debris-фильтром (АДФ), устанавливаемым в хвостовики ТВС. АДФ ТВС состоит из двух фильтрующих элементов пластинчатого типа, расположенных в хвостовике друг над другом, содержащих две группы пересекающихся прямолинейных пластин, образующих вдоль оси тепловыделяющей сборки ряд криволинейных каналов прямоугольного поперечного сечения для прохода теплоносителя. При этом каналы нижнего фильтрующего элемента расположены под углом к продольной оси ТВС, а каналы верхнего фильтрующего элемента, расположенного между нижним фильтрующим элементом и несущей решеткой, параллельны оси ТВС. Технический результат - повышенная эффективность улавливания debris-предметов в форме прямолинейных стержней и плоских предметов любой длины и малой толщины. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к к тепловыделяющим сборкам (ТВС) ядерных реакторов типа ВВЭР (ВВЭР-440, ВВЭР-1000 и т.п.). В заявленной ТВС предусмотрено выполнение анти debris-фильтров (АДФ) в форме толстостенной цилиндрической оболочки, имеющей несколько концентричных относительно ее оси рядов равномерно расположенных каналов для прохода теплоносителя, изогнутых в окружном направлении до обеспечения непрозрачности фильтра вдоль оси тепловыделяющей сборки, причем соседние ряды каналов смещены относительно друг друга в осевом направлении. Техническим результатом является создание конструкции НРФ лабиринтного типа, обладающей повышенной эффективностью по отношению к улавливанию debris-предметов как криволинейной, так и прямолинейной формы. 6 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к тепловыделяющим сборкам (ТВС) ядерных реакторов типа ВВЭР (ВВЭР-440, ВВЭР-1000 и т.п.). В заявленном изобретении предусмотрено оснащение ТВС анти- debris-фильтрами (АДФ), устанавливаемыми в хвостовики ТВС, при этом несущая решетка тепловыделяющей сборки с фильтрующими свойствами (НРФ) тепловыделяющей сборки ядерного реактора имеет криволинейные каналы для прохода теплоносителя, причем вход теплоносителя в канал и выход из него сдвинуты на некоторый угол вокруг оси отверстий под твэлы и направляющие каналы до достижения непрозрачности НРФ, причем верхняя часть канала параллельна оси ТВС. Техническим результатом является создание конструкции НРФ лабиринтного типа с повышенной эффективностью по отношению к улавливанию debris-предметов прямолинейной формы, имеющей при этом КГС не более суммарного коэффициента гидравлического сопротивления несущей решетки и АДФ. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к атомной энергетике. Опорная решетка-фильтр для тепловыделяющей сборки ядерного реактора выполнена в виде перфорированной пластины, имеющей в плане форму шестиугольника, с круглыми отверстиями, предназначенными для установки направляющих каналов (НК) или несущих труб (НТ) и центральной трубы (ЦТ), с пазами для прохода теплоносителя и с опорными площадками для контакта с наконечниками тепловыделяющих элементов, расположенными по правильной треугольной сетке. Опорные площадки выполнены в форме круга, диаметром не более диаметра торца наконечника твэла. Пазы для прохода теплоносителя расположены равномерно в окружном направлении относительно центров каждого отверстия и опорных площадок в правильных шестигранных призмах, соосных с твэлами, НК (НТ) и ЦТ, с вписанным диаметром основания, равным шагу расположения твэлов, причем нижний край пазов смещен в окружном направлении на определенный угол до достижения непрозрачности решетки-фильтра в направлении оси ТВС, а часть паза на выходе теплоносителя из него параллельна оси ТВС. Изобретение позволяет создать конструкцию ОРФ лабиринтного типа, обладающую повышенной эффективностью. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Группа изобретений относится к атомной энергетике. Тепловыделяющая сборка (ТВС) ядерного реактора содержит твэлы с ядерным топливом, часть которых может иметь выгорающий поглотитель, каждый из которых имеет оболочку из циркониевого сплава, герметизированную контактно-стыковой сваркой с помощью заглушки и цангового наконечника, располагаемого в отверстии нижней решетки. Наружная поверхность твэла, по крайней мере оболочка, заглушка и сварные соединения, имеют покрытие в виде тонкого слоя хрома. Имеется также способ изготовления тепловыделяющей сборки ядерного реактора. Группа изобретений позволяет создать конструкцию ТВС, исключающую паро-циркониевую реакцию, уменьшающую повреждение оболочек твэлов при изготовлении ТВС. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области ядерных технологий и может быть использовано в ядерных реакторах с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем. Тепловыделяющая сборка содержит хвостовик, головку, очехловывающую трубу и твэлы, в которой упомянутые хвостовик, головка, очехловывающая труба выполнены из материалов, имеющих плотность, большую чем у теплоносителя, и исключающих плавучесть тепловыделяющей сборки в данном теплоносителе. Объем хвостовика за исключением центрального канала прокачки теплоносителя заполнен материалом, имеющим плотность, большую чем у теплоносителя, например вольфрамом, платиной, ураном. В качестве топлива в твэлах возможно использование, например, карбидов и нитридов урана. Технический результат - исключение всплытия тепловыделяющей сборки в тяжелом жидкометаллическом теплоносителе ядерных реакторов. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Наверх