Способ изготовдения твэла ядерного реактора

Изобретение относится к изготовлению тепловыделяющих элементов (твэлов) ядерного реактора. Изготовление твэла ядерного реактора осуществляют в два этапа. На первом - снаряжают заготовку оболочки твэла контактным материалом, таблетками делящегося материала, пружиной, сжатой хвостовиком, сваривают, вакуумируют, герметизируют, нагревают до температуры плавления контактного материала, охлаждают. На втором - через переходник дополняют отражателем и газосборником. В качестве контактного материала применяют: магний, натрий, свинец, медь-магний, свинец-висмут, алюминий-кремний-никель. Технический результат - повышение теплопроводности между внутренней поверхностью оболочки твэла и столбом таблеток делящегося материала. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области ядерной энергетики, в частности к способу изготовления тепловыделяющего элемента (твэла) ядерного реактора.

Известен способ изготовления твэла дисперсионного типа, при котором в заготовку оболочки твэла в соответствующей доле помещают материал матрицы, его расплавляют, а на зеркало расплава матричного материала непрерывно подают в недостающей доле частицы делящегося материала при одновременном вибрировании и охлаждают, см. патент РФ №2374705, кл. G21C 21/02, 2009.

Такой способ не обеспечивает необходимой плотности делящегося материала в твэле.

Известен также способ изготовления твэла контейнерного типа, основными операциями в котором являются: изготовление таблеток делящегося материала, заключение таблеток в заготовку оболочки твэла, ограничение сердечника из таблеток отражателем и пружиной, организация газосборника, вакуумирование и герметизация, см. А.Г.САМОЙЛОВ. «Тепловыделяющие элементы ядерных реакторов», М., Энергоиздат, 1985, с.50.

Недостатком такого способа изготовления твэла является наличие переменного по высоте газового зазора между стенкой оболочки твэла и таблетками делящегося материала, что приводит к асимметричной розе тепловых потоков в поперечных сечениях твэла и непосредственному контакту конструкционного и делящегося материалов.

Технической задачей изобретения является повышение теплопроводности между внутренней поверхностью оболочки твэла и таблетками делящегося материала.

Поставленная задача решается путем заполнения зазора между боковой поверхностью таблеток из делящегося материала и внутренней поверхностью оболочки твэла контактным материалом, металлом, например магнием, или сплавом, например силумином.

Изготовление твэла реализуют в два этапа.

На первом - в одну часть заготовки оболочки твэла помешают контактный материал в виде цилиндра, таблетки делящегося материала, пружину, сжатую хвостовиком, сваривают, вакуумируют, герметизируют, нагревают до температуры плавления контактного материала и охлаждают.

На втором - через переходник дополняют другой частью заготовки оболочки твэла с отражателем и газосборником.

На чертеже приведена схема осуществления способа изготовления твэла ядерного реактора.

В часть 1 заготовки оболочки твэла с переходником 2, помещают контактный материал в виде стержня 3, таблетки 4 из делящегося материала, пружину 5, сжатую хвостовиком 6, сваривают, вакуумируют и герметизируют.

Нагревают до плавления контактного материала и охлаждают.

По оси переходника 2 формируют канал до контактного материала и дополняют другой частью 1 заготовки оболочки твэла с отражателем 7, газосборником 8 и концевой деталью 9, через которую вакуумируют полость газосборника.

После механической и химической подготовки герметизируют методом аргонно-дуговой сварки.

В качестве стержня 3 контактного материала применяют металлы магний, натрий, свинец, сплавы свинец - висмут, медь - магний, алюминий - кремний - никель.

Использование изобретения позволяет повысить:

- теплопроводность в радиальном направлении,

- эффективность и надежность при использовании твэла в рабочих условиях.

1. Способ изготовления твэла ядерного реактора, включающий снаряжение заготовки оболочки твэла таблетками делящегося материала, отражателем, пружиной, с сохранением газосборника, отличающийся тем, что его реализуют в два этапа: на первом - в одну часть заготовки оболочки твэла помещают контактный материал в виде стержня, таблетки делящегося материала, сжатую хвостовиком пружину, вакуумируют, герметизируют, нагревают до плавления контактного материала, охлаждают, а на втором - через переходник дополняют другой частью заготовки оболочки твэла с отражателем и газосборником.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве контактного материала применяют металлы: магний, натрий, свинец.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве контактного материала применяют двойные сплавы: медь-магний, свинец-висмут.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве контактного материала применяют тройной сплав алюминий-кремний-никель.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к атомной промышленности и гидрометаллургии и может быть использовано, например, для получения уран-графитовых тепловыделяющих элементов (твэл) или композиционных высокотемпературных материалов методом пропитки пористых материалов (графит, металлы, оксиды металлов и т.п.) растворами солей и последующей термообработки.

Устройство относится к изготовлению тепловыделяющих элементов (твэлов) ядерного реактора. Устройство снаряжения фольгой оболочки твэла содержит валики, ложемент, штангу с цилиндром, губки и узел формирования отбортовки на фольге.

Изобретение относится к технологии изготовления тепловыделяющих элементов для высокотемпературных ядерных реакторов. Способ включает изготовление матрицы на основе пластин(2) из углеродных материалов, в которых выполнены посадочные места с заложенными в них микротвэлами (1) с защитными покрытиями.

Изобретение относится к изготовлению тепловыделяющих сборок ядерного реактора (ТВС), в частности к дистанционированию тепловыделяющих элементов (твэлов). Способ дистанционирования твэлов в рабочей сборке ядерного реактора включает следующие операции: проволоку различного поперечного сечения навивают в спираль виток к витку, растягивают до требуемого диаметра, отжигают, рассекают на отрезки штатной длины, а отрезки спирали размещают между смежными твэлами внешнего и внутренних рядов рабочей сборки.

Изобретение относится к ядерной энергетике, в частности к способам изготовления газонаполненных тепловыделяющих элементов (твэлов) с топливными сердечниками из нитрида или карбонитрида урана.
Изобретение относится к способам прессования заготовок керметных стержней тепловыделяющих элементов ядерных реакторов. Заготовки, заплавленные силикатом натрия в цилиндрическом контейнере, выполненном из стали с содержанием углерода (0,1-0,35) мас.%, после образования на поверхности контейнера слоя окалины подвергаются изостатическому прессованию.
Изобретение относится к технологиям изготовления топливных стержней, предназначенных для снаряжения сердечников керметных тепловыделяющих элементов ядерных реакторов.
Изобретение относится к области ядерной энергетики и может быть использовано в технологии производства спеченных керамических топливных таблеток с выгорающим поглотителем для ядерных реакторов.

Контейнер предназначен для размещения в нем заготовок стержней сердечников твэлов при горячем изостатическом прессовании и может быть использован при изготовлении твэлов ядерных реакторов различного назначения.

Изобретение относится к области атомной техники и может быть использовано при изготовления топливного материала для тепловыделяющих элементов (твэлов) исследовательских ядерных реакторов.

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.

Изобретение относится к ядерному топливу. Ядерное топливо содержит объем ядерного топливного материала, ограниченный поверхностью. Ядерный топливный материал содержит несколько зерен, некоторые из которых имеют характеристическую длину вдоль по меньшей мере одного измерения, меньшую или равную выбранной длине. Выбранная длина подходит в некоторых из зерен для поддержания надлежащей диффузии продукта ядерного деления из внутреннего объема зерна к по меньшей мере одной границе зерна; при этом ядерный топливный материал содержит пограничную сеть, выполненную с возможностью переноса продукта ядерного деления от по меньшей мере одной границы зерна некоторых из зерна к поверхности объема ядерного топливного материала. Технический результат - повышение эффективности удаления продуктов распада из ядерного топлива. 9 н. и 250 з.п. ф-лы, 199 ил.

Изобретение относится к области ядерной энергии, в частности к производству микротвэлов. Последовательно осаждают на топливную микросферу пиролизом смеси газов в кипящем слое низкоплотный, высокоплотный, слой карбида кремния и наружный высокоплотный слои покрытий. Низкоплотный слой карбида кремния осаждают из смеси метилсилана и аргона при концентрации метилсилана 5-15 об.%, высокоплотный слой карбида кремния осаждают из смеси метилсилана и аргона при концентрации метилсилана не более 10 об.%, слой карбида кремния осаждают из смеси метилсилана и аргона при концентрации метилсилана не более 5 об.%, наружный высокоплотный слой карбида кремния осаждают из смеси метилтрихлорсилана и водорода при концентрации метилтрихлорсилана 1,2-1,5 об.%. Технический результат - упрощение способа производства микротвэлов ядерного реактора, увеличение срока службы топливных микросфер, а также расширение их области применения для реакторов на быстрых нейтронах. 4 з.п. ф-лы, 1 табл., 5 ил.

Изобретение относится к атомной энергетике и может найти применение при изготовлении тепловыделяющих элементов (твэлов) для атомных реакторов. Способ герметизации твэлов включает аргонодуговую сварку оболочки с заглушкой из высокохромистой стали, снаряжение твэла топливом, приварку к другому концу оболочки второй заглушки, термообработку сварных соединений. В зоне сварного соединения формируют металл шва, состоящий из ферритной фазы, стойкой против образования трещин и не требующей последующей термообработки сварных соединений. При этом для формирования ферритной фазы выбирают отношение: объем материала ферритного класса к объему материала ферритно-мартенситного класса ≥ 0,18. Выбраны режимы сварки, позволяющие получать требуемый фазовый состав при формировании металла шва. Технический результат - необходимое качество сварных соединений, упрощение технологического процесса изготовления твэлов. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.

Изобретение относится к производству микротвэлов ядерного реактора. Способ изготовления микротвэлов включает последовательное осаждение на топливные микросферы пиролизом смеси газов в кипящем слое защитных слоев покрытия. Слой низкоплотного пироуглерода осаждают пиролизом смеси ацетилена и аргона, промежуточный и наружный слои высокоплотного изотропного пироуглерода осаждают пиролизом смеси газов, состоящей из 26,0 об.% ацетилена, 22,0 об.% пропилена и 52,0 об.% аргона, а силовой слой карбида кремния осаждают на промежуточный слой высокоплотного изотропного пироуглерода. При этом предварительно на топливные микросферы осаждают слой карбида кремния, являющийся геттером кислорода, пиролизом смеси из 96 об.% аргона и 4 об.% метилсилана, слой низкоплотного пироуглерода осаждают пиролизом ацетилена с концентрацией 55-65 об.% в смеси с аргоном, а силовой слой карбида кремния осаждают из смеси газов: 8,5-9,5 об.% метилтрихлорсилана, 0,5 об.% пропилена, остальное 90-91 об.% - водород. Технический результат - сокращение продолжительности процесса и расхода газов на проведение пиролиза, увеличение срока службы топливных микросфер. 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к атомной энергетике и может быть использовано при изготовлении тепловыделяющих элементов. На трубчатой оболочке выполняют первый кольцевой гофр, вводят в оболочку нижний отражатель, фиксируют его вторым кольцевым гофром, оснащают трубчатую оболочку таблетками делящегося материала, с учетом КТР столба таблеток, наносят третий кольцевой гофр, устанавливают верхнюю концевую деталь, совмещенную с отражателем, и производят аргонно-дуговую сварку с трубчатой оболочкой, вакуумируют, заполняют гелием компенсационный объем, устанавливают нижнюю концевую деталь и производят аргонно-дуговую сварку кольцевого шва. Заключительной операцией на готовый твэл наносят продольные гофры на участке между вторым и третьим кольцевыми гофрами. Изобретение позволяет упростить выполняемые операции. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к изготовлению тепловыделяющих элементов ядерного реактора. Изготовление твэла ядерного реактора осуществляют в два этапа. На первом - снаряжают заготовку оболочки твэла контактным материалом, таблетками делящегося материала, пружиной, сжатой хвостовиком, сваривают, вакуумируют, герметизируют, нагревают до температуры плавления контактного материала, охлаждают. На втором - через переходник дополняют отражателем и газосборником. В качестве контактного материала применяют: магний, натрий, свинец, медь-магний, свинец-висмут, алюминий-кремний-никель. Технический результат - повышение теплопроводности между внутренней поверхностью оболочки твэла и столбом таблеток делящегося материала. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх