Тепловыделяющий элемент ядерного реактора

Авторы патента:

Владельцы патента RU 2576657:

Потапов Юрий Васильевич (RU)

Изобретение относится к ядерной энергетике. Тепловыделяющий элемент ядерного реактора содержит оболочку, компенсационный объем, сердечник из таблеток делящегося материала, ограниченный торцами отражателей. На оболочке между отражателями выполнено «n» продольных гофров, где «n» - целое число больше двух, а между верхним торцом нижнего отражателя и компенсационным объемом размещен кольцевой гофр, воспринимающий вес вышестоящих деталей. Технический результат - сохранение симметрии теплового потока без использования вставок. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к атомной энергетике и может быть использовано при изготовлении тепловыделяющих элементов ядерного реактора.

Известен тепловыделяющий элемент ядерного реактора контейнерного типа, содержащий оболочку, компенсационный объем, нижний отражатель, сердечник из таблеток делящегося материала, верхний отражатель, разрезной втулочным фиксатор и концевые детали, см.. Г.Н. УШАКОВ «Технологические каналы и тепловыделяющие элементы ядерных реакторов», М., Энергоиздат, 1981, с. 29-36.

Недостатком такого тепловыделяющего элемента является хаотичный контакт поверхности таблеток с внутренней поверхностью оболочки, что при облучении в реакторе в любом его сечении приводит к несимметричной розе теплового потока в радиальной плоскости и к ускоренному растрескиванию таблеток делящегося материала.

Для устранения указанного недостатка в твэле, между поверхностями оболочки и таблетками делящегося материала, размещают вставку в виде фольги из молибдена, ориентированную вдоль оси тепловыделяющего элемента, см. патент RU №2408941, кл. G21C 3/00, 2010.

Вставка в тепловыделяющем элементе симметрично дистанционирует таблетки сердечника относительно оболочки.

Недостатком такого технического решения является сложность операций обработки и ввода вставки в оболочку тепловыделяющего элемента.

Задача изобретения состоит в сохранении симметрии теплового потока в радиальных направлениях при отсутствии вставки.

Поставленная задача решается путем выполнения на оболочке между отражателями «n» продольных гофров, где «n» - целое число больше двух, а между верхним торцом нижнего отражателя и компенсационным объемом кольцевого гофра, воспринимающего вес вышестоящих деталей.

На чертеже приведен продольный разрез тепловыделяющего элемента и его поперечное сечение.

Тепловыделяющий элемент содержит: оболочку 1, компенсационный объем 2, нижний отражатель 3, сердечник 4 из таблеток делящегося материала, верхний отражатель 5, разрезной втулочный фиксатор 6, продольные гофры 7, кольцевой гофр 8 и концевые детали 9.

На участке оболочки 1, между верхним 5 и нижним 3 отражателями, выполнено «n» продольных гофров 7, где «n» - целое число больше двух, при глубине гофра 0,375 от толщины оболочки тепловыделяющего элемента.

Между верхним торцом нижнего отражателя 3 и компенсационным объемом 2 размещен кольцевой гофр 8, глубиной в половину толщины оболочки тепловыделяющего элемента, воспринимающий вес вышестоящих деталей.

При облучении в ядерном реакторе зазор между сердечником 4 из таблеток делящегося материала и оболочкой 1 тепловыделяющего элемента обеспечивает равномерный тепловой поток в радиальных направлениях.

Для предотвращения взаимодействия материала оболочки с таблетками делящегося материала в зазоре между ними может быть размещена вставка из фольги (на чертеже не показана) чистого металла.

Такое выполнение тепловыделяющего элемента увеличивает ресурс его работы.

1. Тепловыделяющий элемент ядерного реактора, содержащий оболочку, компенсационный объем, нижний отражатель, сердечник из таблеток делящегося материала, верхний отражатель, разрезной втулочный фиксатор и концевые детали, отличающийся тем, что на оболочке между отражателями выполнено «n» продольных гофров, где «n» - целое число больше двух, а между верхним торцом нижнего отражателя и компенсационным объемом размещен кольцевой гофр, воспринимающий вес вышестоящих деталей.

2. Тепловыделяющий элемент по п. 1, отличающийся тем, что продольные гофры в нем выполнены глубиной в 0,375 толщины оболочки.

3. Тепловыделяющий элемент по п. 1, отличающийся тем, что кольцевой гофр в нем выполнен глубиной в половину толщины оболочки.

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.

Металлическое топливо в виде частиц, используемое для выработки электроэнергии, системы переработки, а также небольшие модульные реакторы // 2538952

Изобретение относится к тепловыделяющим элементам (ТВЭЛам) ядерного реактора. ТВЭЛ содержит металлическое топливо в виде частиц, по меньшей мере, одного обогащенного сплава, причем частицы спрессованы в топливную загрузку.

Управляемое удаление летучего продукта ядерного деления и тепла, высвобождаемого волной горения // 2537505

Изобретение относится к ядерным реакторам на бегущей волне, в частности к способам управляемого удаления летучих продуктов ядерного деления и тепла, высвобождаемого волной горения в ядерном реакторе.

Тепловыделяющий элемент исследовательского реактора // 2535935

Изобретение относится к ядерной технике, а именно к конструкции и материалам тепловыделяющих элементов (твэлов), используемых для формирования активных зон высокоэнергонапряженных исследовательских реакторов.

Композиционный топливный модельный материал с инертной пористой металлической матрицей и способ его изготовления // 2522744

Изобретение относится к композиционному топливному модельному материалу, состоящему из инертной к облучению матрицы и частиц материала, моделирующего ядерный делящийся материал (младшие актиниды).

Способ изготовления таблетки ядерного керамического топлива // 2504029

Изобретение относится к ядерной технике, в частности к технологии изготовления оксидного ядерного топлива для тепловыделяющих элементов, и может быть использовано для изготовления таблетированного ядерного топлива на основе диоксида урана для АЭС.

Инициатор деления ядер // 2483371

Изобретение относится к ядерной энергетике, в частности к активным зонам ядерного реактора с бегущей (дефлаграционной) волной деления ядер и их внутренним устройствам.

Способ изготовления керамических топливных таблеток для тепловыделяющих элементов ядерного реактора // 2421834

Способ соосаждения актиноидов с разной степенью окисления и способ получения смешанных соединений актиноидов // 2408537

Тепловыделяющий элемент, рабочая кассета и водо-водяной энергетический реактор тепловой мощностью от 1150 до 1700 мвт // 2381576

Изобретение относится к ядерной технике, в частности к конструкциям тепловыделяющих элементов (твэлов) и набранных из них рабочих кассет (РК), используемых в водо-водяных ядерных энергетических реакторах тепловой мощностью от 1150 МВт до 1700 МВт.

Способ сборки тепловыделяющего элемента ядерного реактора // 2588609

Изобретение относится к ядерной технике, в частности к сборке стержневых тепловыделяющих элементов (твэлов), и может быть использовано в ядерных реакторах разного типа. Пружинный фиксатор топливного столба, располагаемый в компенсационном объеме твэла, имеет последовательно расположенные от торца топливного столба компенсирующую, буферную и фиксирующую группы витков. Фиксатор устанавливается в оболочку твэла цилиндрическим трехступенчатым штоком, имеющим длину ступени наименьшего диаметра, обеспечивающую требуемое усилие поджатия топливного столба, а общую длину ступеней с наименьшим и средним диаметрами менее длины компенсационного объема на 1,5…2,0 диаметра твэла. Перемещение штока продолжается до упора компенсирующей части фиксатора в топливный столб и сжатия ее до момента касания штоком торца топливного столба. Далее шток извлекается из твэла, а открытый торец оболочки герметизируется с помощью заглушки. Технический результат - уменьшение разброса и длины пружинного фиксатора топливного столба после установки, что обеспечивает возможность увеличения загрузки топлива в твэл, повышения его энерговыработки. 8 ил.

Тепловыделяющий элемент ядерного реактора на быстрых нейтронах // 2589010

Изобретение относится к атомной энергетике. Твэл ядерного реактора на быстрых нейтронах имеет оболочку, выполненную из дистанционированной и гладкой частей, которые соединены через нижний отражатель. Сердечник из таблеток делящегося материала перекрыт фольгой из тугоплавого материала, например из молибдена, а верхний отражтель составляет единую сборочную единицу с шайбой из тугоплавкого материала. В качестве дистанционатора применены ребра или проволока, опоясывающие по спирали наружную поверхность части оболочки твэла. Технический результат - снижение гидравлического сопротивления твэла. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.