Тепловыделяющая сборка ядерного реактора

Авторы патента:

Лернер Александр Ефимович (RU)

Лузан Юрий Васильевич (RU)

Крылов Александр Леопольдович (RU)

Кочергин Виктор Михайлович (RU)

G21C3/00 - Реакторные топливные элементы и их блоки; выбор вещества для использования в качестве реакторных топливных элементов

Владельцы патента RU 2542324:

Открытое акционерное общество "Машиностроительный завод" (RU)

Изобретение относится к атомной энергетике, а именно к элементам тепловыделяющей сборки (ТВС) ядерного реактора типа ВВЭР-440. Чехол ТВС соединяется с хвостовиком с помощью 6-ти специальных винтов, имеющих коническую форму головки снизу. На гранях посадочного места концевой детали в средней части вокруг каждого из отверстий под крепежные винты выполнены углубления, поверхность которых совпадает с деформированной формой поверхности чехла при нагружении радиальными силами по контуру отверстий или близка к ней. Углубления имеют ширину меньше, чем ширина грани чехла. Технический результат - обеспечение соосности чехла и концевой детали (например, хвостовика) в сборе. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

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

В конструкци ТВС ВВЭР-440 (см. Кириллов П.Л., Юрьев Ю.С., Бобков В.П. Справочник по теплогидравлическим расчетам (ядерные реакторы, теплообменники, парогенераторы). М.: Энергоатомиздат, 1990, с.317) основными конструктивными узлами являются пучок тепловыделяющих элементов (твэлов), дистанционирующие решетки (ДР), закрепленные на центральной трубе, головка, хвостовик и соединяющий их чехол.

Тепловыделяющая сборка ядерного реактора содержит концевые детали - головку 1 и хвостовик 2, и соединяющий их чехол, силовой каркас, включающий верхнюю и нижнюю опорную решетки 3 и 4, дистанционирующие решетки (ДР) 5 и центральную трубу (ЦТ). В силовом каркасе закреплен пучок тепловыделяющих элементов (твэлов) 6. (см. фиг. 1). Твэлы 6 закреплены в ДР 5 и нижней опорной решетке 4 (HP).

Как показывает опыт изготовления и эксплуатации, существующее соединение чехла и хвостовика не обеспечивает в полной мере требуемую соосность этих деталей, особенно в ТВС АРК ВВЭР-440. По этой причине на АЭС «Пакш» было зафиксировано превышение установленных пределов усилия выгрузки ТВС после имитации срабатывания АЗ при испытаниях.

Известна ТВС (RU 2092914 C1), в которой крепление чехла к концевой детали осуществляется 12 винтами (по 2 винта на грани) со специальными головками, законтривание которых производится в материал концевой детали. Для обеспечения точности, надежности и работоспособности при выполнении сборки-разборки на углах чехла в местах соединения с концевыми деталями выполнены разрезы на ребрах. Однако большое количество винтов и наличие разрезов снижают конструкторско-технологическую привлекательность такого соединения.

Известна ТВС, в которой для обеспечения разборности соединения чехол - концевая деталь, в месте установки крепежного винта в чехле выполняется выштамповка для обеспечения невыступания за пределы контура поперечного сечения головки винта. Чехол соединяется с хвостовиком с помощью 6-ти специальных винтов. Известная конструкция соединения хвостовика и чехла ТВС приведена на фиг. 2. Конструкция винта показана на фиг. 3.

Однако прижатие чехла к посадочному месту концевой детали в этой конструкции возможно только в зоне выштамповок, что не может гарантированно обеспечить натяга по всей внутренней поверхности посадочного места чехла, и что, в свою очередь, не может гарантированно обеспечить соосности чехла и концевой детали (например, хвостовика) в сборе.

Конструктивно чехол состоит из 2-х полутруб, которые изготавливаются из 2-х заготовок прямоугольной формы, продольные протяженные стороны которых строгаются, образуя плоскости, перпендикулярные плоскости листа для обеспечения плотного прилегания кромок при последующей сварке полутруб. При этом строго обеспечивается параллельность обеих протяженных кромок заготовок полутруб. Гибка полутруб производится на прессе с числовым программным управлением с базированием от одной из протяженных кромок, что, соответственно, обеспечивает параллельность протяженных кромок и образующихся в процессе гибки ребер полутруб. Согнутые полутрубы устанавливаются на оправке для сварки с обеспечением плотного прилегания каждой из протяженных кромок друг к другу для обеспечения качества сварки. Это, в свою очередь, позволяет обеспечить параллельность всех 6 ребер готового чехла между собой.

Посадочное место хвостовика под установку чехла, как и весь хвостовик, изготавливается на обрабатывающем центре с числовым программным управлением, что позволяет обеспечить высокую точность параллельности ребер посадочного места хвостовика между собой.

Таким образом, обеспечение плотного прилегания зон ребер внутренней поверхности чехла к ребрам посадочного места хвостовика позволяет обеспечить соосность продольных осей чехла и хвостовика.

В связи с этим предлагается конструкция ТВС, в которой крепежные винты имеют коническую форму головки снизу, но с большим по сравнению с известным винтом углом при вершине конуса, поверхность которой в процессе затяжки соприкасается с внешней поверхностью чехла вокруг отверстия под винт крепления, перемещая ее внутрь по мере закручивания, чем обеспечивает возможность контровки в дополнительное отверстие в чехле, а также размещение головок винтов внутри контура поперечного сечения ТВС за счет выборки зазоров между внутренней поверхностью чехла и посадочным местом концевой детали в зонах граней с обеспечением за счет этого натяга в зонах ребер, для чего на гранях посадочного места концевой детали в средней части вокруг каждого из отверстий под крепежные винты выполнены углубления, поверхность которых совпадает с деформированной формой поверхности чехла при нагружении радиальными силами по контуру отверстий или близка к ней, имеющие ширину меньше, чем ширина грани чехла.

Для повышения технологичности также представляется возможным посадочные места под чехол в концевой детали в районах расположения крепежных винтов выполнить в виде наклонной плоскости с уклоном в направлении от центра ТВС.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображена ТВС ядерного реактора с пучком твэлов, концевыми деталями и соединенным с ними чехлом.

На фиг. 2 изображена существующая конструкция соединения чехла и концевой детали известной ТВС.

На фиг. 3 изображена конструкция винта крепления чехла известной ТВС.

На фиг. 4 изображена предлагаемая конструкция крепления чехла ТВС, где 7 - чехол, 8 - хвостовик, 9 - винт.

На фиг. 5 изображена конструкция винта крепления чехла предлагаемой ТВС.

1. Тепловыделяющая сборка ядерного реактора, включающая пучок твэлов, собранный в каркасе из дистанционирующих решеток, чехол, концевые детали и крепежные винты, отличающаяся тем, что крепежные винты имеют коническую снизу потайную головку, поверхность которой соприкасается с наружной поверхностью чехла, обеспечивая размещение головки винта внутри контура поперечного сечения ТВС за счет выборки зазоров между внутренней поверхностью чехла и посадочным местом концевой детали в зонах граней с обеспечением за счет этого натяга в зонах ребер, для чего в средней части граней на длине посадочного места концевой детали вокруг каждого из отверстий под крепежные винты выполнены углубления, поверхность которых совпадает с деформированной формой поверхности чехла при нагружении радиальными силами по контуру отверстий или близка к ней, имеющие ширину меньше, чем ширина грани чехла.

2. Тепловыделяющая сборка ядерного реактора по п.1, отличающаяся тем, что углубления в посадочные места под чехол в концевой детали в районах расположения крепежных винтов выполнены в виде наклонной плоскости с уклоном в направлении от центра ТВС.

Изобретение относится к способу получения диоксида урана в виде зерен сферической и неправильной формы. Способ включает растворение при интенсивном перемешивании оксида урана UO3 или UO2(NO3)2×6H2O в органической кислоте, предпочтительно в аскорбиновой кислоте, обработку полученного аскорбиново-гидрокси-уранового золя и термообработку полученного геля при температуре 550°C и скорости нагрева 5°C/мин в воздушной среде до образования U3O8, после чего полученный оксид восстанавливают в атмосфере водорода и/или аргона, предпочтительно в атмосфере водорода, при температуре 1100°C до образования диоксида урана в виде зерен сферической или неправильной формы.

Тепловыделяющая сборка ядерного реактора деления, выполненная с возможностью управляемого удаления летучих продуктов ядерного деления и тепла, высвобождаемого волной горения в ядерном реакторе деления на бегущей волне // 2536181

Изобретение относится к тепловыделяющим сборкам ядерного реактора на бегущей волне. Тепловыделяющая сборка ядерного реактора деления выполнена с возможностью управляемого удаления летучих продуктов ядерного деления и тепла, высвобождаемого волной горения в ядерном реакторе.

Тепловыделяющая сборка ядерного реактора // 2534391

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

Способ управления работой тепловыделяющей сборки ядерного реактора деления и способ управляемого удаления летучих продуктов ядерного деления // 2530751

Группа изобретений относится к вентилируемым тепловыделяющим элементам ядерного реактора. Способ предусматривает использование тепловыделяющей сборки с кожухом, выполненным с возможностью вмещения пористой массы ядерного топлива с летучим продуктом ядерного деления.

Ядерный реактор на быстрых нейтронах с использованием двухфазной металлической системы // 2529638

Изобретение относится к ядерному реактору на быстрых нейтронах. Совокупность активной зоны, отражателя и бланкета представляет собой двухфазную металлическую систему: Pb-Pu-U, или Pb-U-Th, или Pb-Pu-U-Th.

Устройство снаряжения фольгой оболочек твэлов // 2525195

Изобретение относится к изготовлению тепловыделяющих элементов ядерного реактора. Устройство снаряжения фольгой оболочек твэлов содержит фольгу, валики прокатки фольги, пуансон, штангу с цилиндром, диаметр которого равен диаметру таблетки делящегося материала, губки, охватывающие цилиндр перед заслонкой.

Твэл ядерного реактора // 2524681

Изобретение относится к области ядерной техники и может быть использовано при создании тепловыделяющих элементов (твэлов) для атомных реакторов на тепловых и быстрых нейтронах.

Дистанционирующая решетка тепловыделяющей сборки ядерного реактора (варианты) // 2518058

Изобретение относится к атомной энергетике, а именно к конструктивным элементам тепловыделяющих сборок (ТВС) ядерных реакторов типа ВВЭР. Дистанционирующая решетка (ДР) содержит группы взаимно пересекающихся параллельных пластин, расположенных в один ярус и образующих шестиугольные ячейки для размещения твэлов, расположенные по правильной треугольной сетке, и треугольные ячейки, расположенные между шестиугольными.

Направляющий канал тепловыделяющей сборки ядерного реактора с выгорающим поглотителем // 2512472

Изобретение относится к атомной технике. Направляющий канал тепловыделяющей сборки ядерного реактора с выгорающим поглотителем размещен в ячейках дистанционирующих решеток.

Способы приготовления оксалата актиноидов и приготовления соединений актиноидов // 2505484

Изобретение относится к способу приготовления оксалатов актиноидов. Способ включает осаждение одного актиноида или соосаждение большего числа актиноидов в форме частиц оксалата в псевдоожиженном слое приведением в контакт водного раствора, содержащего актиноид или актиноиды, с водным раствором щавелевой кислоты или соли щавелевой кислоты и сбор частиц оксалата.

Способ получения индивидуальных и смешанных оксидов металлов // 2543086

Изобретение относится к способам получения смешанного уран-плутониевого ядерного топлива. В заявленном способе раствор нитратов металлов (0,3-5 моль/л HNO3) смешивают с раствором восстановителя и/или комплексообразующего реагента и подают через форсунку аппарата аэрозольной сушки, обеспечивающего прогрев реакционной смеси выше температуры разложения реагентов и образующихся комплексов металлов (>400°С). Количество комплексонов выбирается исходя из условий полного замещения нитрат-иона в координационной сфере металлов. В ряде случаев предварительное смешивание растворов нежелательно из-за сильного газовыделения и/или выпадения осадков. В таких случаях раствор нитратов металлов и раствор реагентов подают в форсунку аппарата раздельно, где они смешиваются до распыления. Для получения оксидов актинидов в низковалентном состоянии и твердых растворов оксидов актинидов на основе диоксида урана в качестве среды в аппарате аэрозольной сушки используют инертные газы или их смеси. Техническим результатом является возможность получения оксидов металлов из нитратных растворов в одну стадию, в том числе получения твердых растворов оксидов актинидов на основе диоксида урана без применения водорода, а также увеличение безопасности и упрощение способа получения оксидов металлов, в том числе и смешанных оксидов актинидов. 6 з. п. ф-лы.

Тепловыделяющий элемент ядерного реактора // 2543090

Изобретение относится к ядерной технике, в частности к конструкциям стержневых тепловыделяющих элементов (твэлов) Тепловыделяющий элемент содержит топливные таблетки 1, заключенные в трубчатую оболочку 2 и подпираемые с двух концов фиксирующими и компенсирующими пружинами. Топливные таблетки 1 в трубчатой оболочке 2 с двух сторон герметизированы пробками, в трубчатой оболочке выполнены микроканалы 3, имеющие входы 4 и выходы 5 для теплоносителя, причем по оси выхода микроканала 3 расположена косая перегородка 6, которая отражает в сторону паровой выброс 7 из микроканала 3, вход микроканала 3 имеет срез, перпендикулярный интегральному вектору скорости потока 8 теплоносителя. Технический результат - улучшение теплоотдачи с поверхности твэлов при минимальном увеличении гидравлического сопротивления, характерного для гладкой поверхности твэлов. 2 ил.

Интенсификатор теплоотдачи // 2543609

Изобретение относится к ядерной технике, в частности к конструкциям стержневых тепловыделяющих элементов (твэлов), предполагающих наличие в своем составе устройств и средств для интенсификации теплообмена с поверхности твэла, и может быть использовано, в частности, в действующих реакторах водо-водяного типа с тепловой мощностью более 2600 МВт (например, ВВЭР-1000) или в реакторах с аналогичными особенностями в конструкции твэлов. Технический результат - повышение теплоотдачи с поверхности твэлов при минимальном увеличении гидравлического сопротивления, характерного для гладкой поверхности твэлов. Для целей перемешивания и турбулизации потока теплоносителя интенсификатор теплоотдачи выполнен в виде спиральной навивки металлической ленты на внешнюю поверхность стержневого тепловыделяющего элемента. При этом металлическая лента закручена относительно собственной продольной оси. 2 ил.

Ядерный реактор деления, вентилируемый тепловыделяющий модуль ядерного деления, связанные с ними способы и система вентилируемого тепловыделяющего модуля ядерного деления // 2550340

Изобретение относится к ядерным реакторам деления. Вентилируемый тепловыделяющий модуль ядерного реактора деления содержит тепловыделяющий элемент ядерного деления, соединенный с ним корпус клапана для помещения газообразных продуктов деления, клапан, предназначенный для управляемой вентиляции газообразных продуктов деления из объема корпуса, и керамическую трубную решетку для отвода тепла. Технический результат - повышение надежности тепловыделяющего модуля, увеличение кампании реактора. 2 н. и 20 з.п. ф-лы, 205 ил.

Тепловыделяющий элемент энергетического ядерного реактора и способ его изготовления // 2550745

Изобретение относится к ядерной энергетике, в частности к конструкциям газозаполненных твэлов для экспериментальных, испытательных и исследовательских реакторов и способам их изготовления. Твэл содержит оболочку, заполненную газом заданного состава и давления, с размещенным в ней топливным сердечником и концевые элементы, герметично соединенные с оболочкой сварными швами. Оба концевых элемента соединены с оболочкой при помощи сварных швов, выполненных многопроходной электронно-лучевой сваркой. По крайней мере в одном из концевых элементов выполнена полость с размещенной внутри ампулой с инертным газом заданного состава и давления. Полость соединена с внутренним объемом оболочки, а концевой элемент с полостью выполнен толщиной, соизмеримой с толщиной стенки оболочки. Для изготовления твэла в концевом элементе предварительно формируют полость, в которую помещают ампулу, заполненную газом заданного состава с избыточным давлением. Ампулу выполняют из материала с температурой плавления ниже температуры плавления материала концевого элемента. Твэл герметизируют при помощи сварных швов, выполненных электронно-лучевой сваркой, а заполнение внутренней полости оболочки газом производят путем вскрытия ампулы после герметизации путем теплового воздействия на концевой элемент. Технический результат - получение твэла с более качественными, коррозионностойкими, менее напряженными сварными швами. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к ядерным реакторам деления. Система вентилируемого тепловыделяющего модуля ядерного деления содержит тепловыделяющий элемент ядерного деления, соединенный с ним корпус клапана для помещения газообразных продуктов деления и клапан, предназначенный для управляемой вентиляции газообразных продуктов деления из объема корпуса. Технический результат - повышение надежности тепловыделяющего модуля, увеличение кампании реактора. 2 н. и 19 з.п. ф-лы, 205 ил.

Кольцевое металлическое ядерное топливо с защитной оболочкой // 2566294

Изобретение относится к ядерному топливу и тепловыделяющим элементам ядерного реактора. Металлический стержневой твэл включает кольцевое ядерное топливо из металлического сплава, циркониевую защитную оболочку, окружающую и находящуюся в контакте с ядерным топливом, оболочку, окружающую защитную оболочку, и газосборник в оболочке. Центральное отверстие обеспечивает эффективную плотность топлива 75% или менее при облучении. Также описаны система форм и способы изготовления кольцевого металлического ядерного топлива. Технический результат - повышение выгорания ядерного топлива. 4 н. и 25 з.п. ф-лы, 3 ил.

Микротвэл ядерного реактора // 2567507

Изобретение относится к области использования ядерной энергии, с применением в качестве топлива микросферических кернов ядерного материала с защитными слоями из керамических покрытий. Микротвэл ядерного реактора содержит топливную микросферу и защитное покрытие. Покрытие включает слой низкоплотного пироуглерода, слой высокоплотного изотропного пироуглерода, слой карбида кремния и наружный слой высокоплотного изотропного пироуглерода. Слой низкоплотного пироуглерода выполнен с прослойкой из карбида кремния, являющейся геттером кислорода и составляющей 5,0-6,0% от массы топливной микросферы. Технический результат: снижение парциального давления окиси углерода в микротвэле и, как следствие, повышение ресурса работы топлива (глубины выгорания) в реакторе. 2 ил.

Мишень для получения изотопов // 2568559

Заявленное изобретение относится к мишени для получения изотопов. Заявленная мишень (30) может включать в себя стенку внешнего диаметра (32) и стенку внутреннего диаметра (34). Изотопный источник может находиться между стенкой внутреннего диаметра и стенкой внешнего диаметра. При этом изотопный источник может содержать делящееся вещество (36), чередующееся с одной или более полыми областями (38). Центральная область (35) может быть расположена внутри стенки внутреннего диаметра, и центральная область может быть выполнена с возможностью размещения в себе объема термализации нейтронов. Техническим результатом является возможность получения молибдена без использования реактора большой мощности, в связи с чем повышается эффективность использования полученных изотопов за счет возможности производства молибдена ближе к месту назначения. 4 н. и 19 з.п. ф-лы, 15 ил.

Шахта стыковки камеры разделки отработавших твэлов с транспортным контейнером // 2568814

Изобретение относится к атомной технике, в частности к устройствам отделения разделки отработавших тепловыделяющих сборок (ОТВС) на АЭС. В шахте стыковки камеры разделки отработавших твэлов с транспортным контейнером установлена передаточная камера, выполненная в виде прямоугольной камеры с тремя секциям по высоте. В нижней секции установлен выдвижной шибер люка перекрытия для биологической защиты транспортного коридора от радиационного излучения разделываемых ОТВС в камере разделки. В средней секции установлена выдвижная тележка для установки на нее крышки, снятой с транспортного контейнера (ТК), и перемещения ее в камеру передаточную для освобождения места последующей загрузки-выгрузки чехла ТК и хранения ее на период загрузки чехла или передачи через заднюю стенку камеры передаточной для ремонта и осмотра. В верхней секции установлена выдвижная тележка с поворотной платформой для установки на него чехла ТК под загрузку в него ампул с упакованными в них элементами разделанных твэлов, которая при выдвижении стыкуется с приводом поворота платформы. Технический результат - повышение безопасности и надежности разгрузки камеры разделки от ампул с разделанными твэлами. 3 з.п. ф-лы, 15 ил.