Устройство снаряжения фольгой оболочек твэлов

Авторы патента:

G21C21/02 - изготовление топливных или воспроизводящих элементов в неактивных оболочках

Владельцы патента RU 2548008:

ПОТАПОВ Юрий Васильевич (RU)

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. Ложемент выполнен в виде уголка с промежуточной и торцевыми стенками. На одной торцевой стенке закреплена штанга с цилиндром, равным диаметру таблетки делящегося материала. Между промежуточной и другой торцевой стенками установлена подвижная каретка, передвигающаяся по полкам уголка. При этом цилиндр охватывают радиально перемещающиеся губки. Перед губками размещен узел формирования радиальной отбортовки на фольге. Устройство установлено под углом к горизонту, а каретка выполнена с весом, способным преодолевать момент свободного вращения редуктора привода. Технический результат - упрощение механизма перемещения оболочки твэла. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к ядерной энергетике, в частности к устройству снаряжения фольгой оболочек твэлов и может быть использовано при их изготовлении.

Известен твэл контейнерного типа, содержащий трубчатую оболочку, компенсационный объем, торцевой экран, таблетки делящегося материала, пружину, верхнюю концевую деталь, см. Г.Н. УШАКОВ, «Технологические каналы и тепловыделяющие элементы ядерных реакторов», М., Энергоиздат, 1981, с.29, рис.1.66 и с.36.

Недостатками такого твэла являются: переменный зазор между внутренней поверхностью оболочки твэла и таблетками делящегося материала, что приводит к несимметричной розе радиальных тепловых потоков и прямому контакту конструкционных и делящихся материалов.

Для устранения указанных недостатков в твэле ядерного реактора между поверхностями оболочки и делящегося материала размещают вставку в виде фольги, например из молибдена, ориентированную вдоль оси твэла, см. патент РФ №2408941, G21С 3/00, 2010.

Известно устройство снаряжения фольгой оболочек твэлов, содержащее: валики прокатки на фольге продольных гофров, пуансон, втулку с двумя отверстиями, равными наружному и внутреннему диаметрам оболочки твэла, штангу с цилиндром диаметром, равным диаметру таблетки делящегося материала, заслонку, узел формирования радиальной отбортовки фольги и оболочку твэла в ложементе, см. патент RU №2485611, кл. G21С 1/00, 2012.

Недостатком устройства является сложная конструкция втулки и узла формирования радиальной отбортовки фольги.

Этот недостаток устранен путем применения губок с отверстием, превышающим диаметр цилиндра на удвоенную толщину фольги, и заслонки, периодически перекрывающей отверстие оболочки твэла и снабженной отверстием, свободно пропускающим оболочку твэла выступов на заслонке, позволяющих формировать радиальную отбортовку на фольге, см. заявку RU №2013133052 «Устройство снаряжения фольгой оболочек твэлов» на сайте .

Недостатком устройства является отсутствие в нем простого механизма перемещения оболочки твэла.

Задачей изобретения является устранение этого недостатка.

Поставленная задача решается путем выполнения устройства в виде ложемента из уголка, установленного под углом к горизонту, с торцевыми и промежуточной стенками суммарной длиной, превышающей длину оболочки твэла с перемещающейся по ложементу кареткой, которая выполнена весом, способным преодолеть момент свободного вращения редуктора привода.

На одной торцевой стенке закреплена штанга с цилиндром, над цилиндром установлены радиально перемещающиеся губки, а перед торцем цилиндра размещен узел формирования радиальной отбортовки на фольге.

Между другой и промежуточной стенками установлена каретка с оболочкой твэла, причем промежуточная стенка выполнена с отверстием, свободно охватывающим эту оболочку.

При этом ложемент может быть выполнен в виде двух параллельных стержней/труб с расстоянием между ними меньше диаметра оболочки твэла.

В качестве привода каретки использован однофазный электрический двигатель с встроенным редуктором.

Над одной торцевой стенкой конструктивно размещены валики прокатки фольги и пуансон формирования штатного фрагмента фольги или магазин отрезков гофрированной фольги.

На чертеже приведена принципиальная схема устройства снаряжения фольгой оболочки твэла.

Устройство содержит: установленный под углом к горизонту ложемент 1 из уголка с торцевыми 2, 3, а промежуточной 4 стенками, штангу 5 с цилиндром 6, карету 7, губки 8, узел 9 формирования радиальной отбортовки на фольге, валики 10, оболочку 11 твэла и пуансон 12.

На стенке 2 закреплена штанга 5 с цилиндром 6, над цилиндром установлены губки 8, а перед торцем цилиндра 6, узел 9 формирования радиальной отбортовки на фольге.

Между стенками 3 и 4 установлена каретка 7 с оболочкой 11 твэла, которая снабжена электроприводом в виде однофазного электрического двигателя с редуктором.

Участок ложемента 1 между стенками 3 и 4 может быть выполнен в виде двух параллельных стержней/труб с расстоянием между ними меньше диаметра оболочки 11 твэла.

Каретка 7 выполнена с весом, способным преодолеть угол трения по полкам уголка ложемента 1 и момент свободного вращения редуктора привода.

В промежуточной стенке 4 выполнено отверстие, свободно охватывающее оболочку 11 твэла. Над стенкой 2 установлены валики 10 и пуансон 12.

Возможно выполнение устройства с магазином готовых фрагментов гофрированной фольги.

На стенке 2 ложемента 1 закреплена штанга 5 с цилиндром 6, равным по диаметру таблетке делящегося материала, свободно лежащим на подставке в ложементе 1, способной свободно пропустить стенку оболочки 11 твэла.

В установленный под утлом к горизонту ложемент 1 на карету 7 уложена оболочка 11 твэла.

Устройство работает следующим образом.

Фольгу прокатывают через валики 9, а конец фольги перемещают по гиганте 5 и цилиндру 6 до упора.

Радиально перемещающимися губками 8 охватывают фольгу на цилиндре 6, механизмом узла 9 формируют радиальную отбортовку на фольге и пуансоном 12 вырубают ее штатный фрагмент.

Включают однофазный двигатель электропривода каретки 7 и заводят отверстие оболочки 11 твэла на цилиндр 6 с фольгой при одновременном возвращении губок 8 в исходное положение.

Перемещают каретку 7 с оболочкой 11 твэла по полкам уголка ложемента 1 до остановки электропривода, который отключают.

При установке ложемента 1 под углом к горизонту каретка 7 с оболочкой 11 твэла должна быть выполнена с весом, способным преодолеть момент свободного вращения редуктора привода, что обеспечивает возврат каретки в исходное положение.

Возможен вариант выполнения устройства снаряжения фольгой оболочки 11 твэла с валиками 10 для прокатки фольги и пуансоном 12, установленными над одной полкой, или с магазином штатных отрезков фольги, из которого фольгу поочередно подают на штангу 5 и цилиндр 6 для выполнения операций обжима губками 8 и формирования механизмом узла 9 радиальной отбортовки.

1. Устройство снаряжения фольгой оболочек твэлов, содержащее валики, пуансон, ложемент, штангу с цилиндром, губки и узел формирования радиальной отбортовки на фольге, отличающееся тем, что ложемент в нем выполнен в виде уголка с двумя торцевыми и промежуточной стенками, на одной торцевой стенке закреплена штанга с цилиндром, равным диаметру таблетки делящегося материала, а между промежуточной и другой торцевой стенками установлена каретка, передвигающаяся по полкам уголка, причем цилиндр охватывают радиально перемещающиеся губки, а перед губками размещен узел формирования радиальной отбортовки на фольге.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что промежуточная стенка в нем выполнена с отверстием, свободно охватывающим оболочку твэла.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что уголок ложемента установлен под углом к горизонту.

4. Устройство по п. 1 или 3, отличающееся тем, что каретка в нем выполнена весом, способным преодолеть угол трения по полкам уголка ложемента и момент свободного вращения редуктора привода.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что над одной торцевой стенкой размещены валики, формирующие продольные гофры и пуансон, отсекающий штатный фрагмент фольги.

6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено магазином штатных фрагментов фольги.

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.

Способ дистанционирования твэлов в тепловыделяющей сборке // 2528952

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.

Способ изготовления газонаполненного тепловыделяющег элемента // 2513036

Изобретение относится к ядерной энергетике, в частности к способам изготовления газонаполненных тепловыделяющих элементов (твэлов) с топливными сердечниками из нитрида или карбонитрида урана.

Способ прессования заготовок керметных стержней // 2508572

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.

Способ изготовления топливных стержней // 2507616

Изобретение относится к технологиям изготовления топливных стержней, предназначенных для снаряжения сердечников керметных тепловыделяющих элементов ядерных реакторов.

Способ изготовления керамических топливных таблеток с выгорающим поглотителем для ядерных реакторов // 2504032

Изобретение относится к области ядерной энергетики и может быть использовано в технологии производства спеченных керамических топливных таблеток с выгорающим поглотителем для ядерных реакторов.

Контейнер для горячего изостатического прессования заготовок стержней топливного сердечника керметного твэла ядерного реактора // 2498428

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.

Способ введения соединения урана в матрицу // 2491666

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

Устройство снаряжения оболочек тепловыделяющих элементов таблетками делящегося материала // 2470394

Изобретение относится к производству тепловыделяющих твэлов ядерного реактора. .

Автоматическая линия изготовления тепловыделяющих элементов ядерного реактора // 2459292

Изобретение относится к атомной энергетике и может найти применение на предприятиях по изготовлению тепловыделяющих элементов (твэлов) для энергетических ядерных реакторов.

Способ насыщения пористых заготовок оксидами металлов // 2568425

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. Способ насыщения пористых заготовок оксидами металлов включает вакуумную обработку заготовок, пропитку их растворами солей металлов, сушку и термообработку. Пропитку осуществляют при температуре 5÷12°C метастабильным раствором соли соответствующего металла с уротропином, а после пропитки пористые заготовки помещают в предварительно нагретую до 80÷95°C инертную среду и выдерживают в течение 0,5÷1,0 час. В качестве инертной среды используют воздух, воду, масло. Технический результат - упрощение процесса введения оксидов металлов, в том числе оксидов урана, в пористую матрицу (заготовку) за счет исключения использования легколетучих и взрывоопасных органических жидкостей (ацетон и изопропиловый спирт), а так же сокращение продолжительности процесса и, соответственно, энергозатрат. 4 з.п. ф-лы, 3 табл., 1 ил.

Способ изготовдения твэла ядерного реактора // 2576659

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.

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.

Ядерное топливо и способ его изготовления // 2601866

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.

Способ изготовления микротвэлов ядерного реактора // 2603020

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.

Способ герметизации тепловыделяющих элементов ядерного реактора с оболочкой из высокохромистой стали // 2603355

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.

Способ изготовления микротвэлов ядерного реактора // 2603358

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.

Способ изготовления тепловыделяющего элемента ядерного реактора // 2636931

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.