RU2523676C1 - Nuclear reactor fuel assembly - Google Patents
Nuclear reactor fuel assembly Download PDFInfo
- Publication number
- RU2523676C1 RU2523676C1 RU2012158070/07A RU2012158070A RU2523676C1 RU 2523676 C1 RU2523676 C1 RU 2523676C1 RU 2012158070/07 A RU2012158070/07 A RU 2012158070/07A RU 2012158070 A RU2012158070 A RU 2012158070A RU 2523676 C1 RU2523676 C1 RU 2523676C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fuel
- elements
- fuel assembly
- nuclear reactor
- spacer
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к атомной технике и может быть использовано в тепловыделяющих сборках водоохлаждаемых ядерных реакторов.The invention relates to nuclear technology and can be used in fuel assemblies of water-cooled nuclear reactors.
Известна тепловыделяющая сборка водоохлаждаемого энергетического реактора [Патент РФ №2192051 «Тепловыделяющая сборка». Заявлено 26.10.1993, опубликовано 27.10.2002]. В устройстве используются тепловыделяющие элементы с гладкой цилиндрической поверхностью, центровка которых в ячейках дистанционирующих решеток обеспечивается наличием центрирующих элементов. Центрирующие элементы являются частью дистанционирующей решетки.Known fuel assembly of a water-cooled energy reactor [RF Patent No. 2192051 "Fuel Assembly". Declared 10/26/1993, published 10/27/2002]. The device uses fuel elements with a smooth cylindrical surface, the centering of which in the cells of the spacer grids is provided by the presence of centering elements. Centering elements are part of the distance grid.
Недостаток известного технического решения состоит в повреждении оболочки твэла в результате фреттинг-коррозии, вызванной наличием трущихся пар «оболочка твэла - дистанционирующая решетка». Повреждение оболочки приводит к выходу радиоактивных продуктов в теплоноситель, повышению дозовых нагрузок на персонал и к досрочной выгрузке недожженной тепловыделяющей сборки.A disadvantage of the known technical solution is the damage to the cladding of a fuel rod as a result of fretting corrosion caused by the presence of rubbing pairs “cladding of a fuel rod - spacer grid”. Damage to the shell leads to the release of radioactive products into the coolant, an increase in dose loads for personnel, and to early unloading of the unburnt fuel assembly.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому техническому решению является тепловыделяющая сборка ядерного реактора [Заявка WO 96/19811 «Топливная сборка и дистанционирующая решетка для ядерного реактора». Заявлено 21.12.1994, опубликовано 27.06.1996]. Топливная сборка содержит головку, хвостовик, пучок твэлов и направляющих каналов, размещенных в дистанционирующих решетках. Центровка гладких цилиндрических твэлов в ячейках дистанционирующих решеток обеспечивается наличием центрирующих элементов с образованием трущихся пар «оболочка твэла - дистанционирующая решетка».Closest to the technical nature of the claimed technical solution is the fuel assembly of a nuclear reactor [Application WO 96/19811 "Fuel Assembly and a spacer grid for a nuclear reactor". Declared December 21, 1994, published June 27, 1996]. The fuel assembly contains a head, a shank, a bunch of fuel rods and guide channels located in the spacer grids. The alignment of smooth cylindrical fuel rods in the cells of the spacer grids is provided by the presence of centering elements with the formation of friction pairs “cladding of the fuel rod - spacer grid”.
Недостаток известного технического решения состоит в повреждении оболочки твэла в результате фреттинг-коррозии, вызванной наличием трущихся пар «оболочка твэла - дистанционирующая решетка», и пониженной интенсивностью теплоотдачи твэлов.A disadvantage of the known technical solution is damage to the cladding of a fuel rod as a result of fretting corrosion caused by the presence of rubbing pairs “cladding of a fuel rod - a spacer grid” and a reduced heat transfer rate of the fuel rods.
Задачей заявляемого технического решения является устранение указанных недостатков, а именно, исключение повреждения оболочки твэлов и повышение теплоотдачи твэлов.The objective of the proposed technical solution is to eliminate these drawbacks, namely, eliminating damage to the cladding of the fuel rods and increasing the heat transfer of the fuel rods.
Технический результат состоит в повышении ресурса и тепловой эффективности тепловыделяющей сборки ядерного реактора.The technical result consists in increasing the resource and thermal efficiency of the fuel assembly of a nuclear reactor.
Для исключения указанного недостатка в тепловыделяющей сборке ядерного реактора, содержащей головку, хвостовик, пучок цилиндрических тепловыделяющих элементов и направляющих каналов, размещенных в дистанционирующих решетках, и центрирующие элементы, выполненные в ячейках дистационирующих решеток, предлагается, по меньшей мере, часть центрирующих элементов, контактирующих с дистанционирующей решеткой, выполнить на оболочках тепловыделяющих элементов в местах расположения дистанционирующих решеток.To eliminate this drawback in a fuel assembly of a nuclear reactor containing a head, a shank, a bundle of cylindrical fuel elements and guide channels located in the spacer grids, and centering elements made in the cells of the spacer grids, at least a portion of the centering elements in contact with distance grid, run on the shells of the fuel elements in the locations of the distance gratings.
В частных случаях выполнения тепловыделяющей сборки ядерного реактора предлагается, по меньшей мере, на части внешней поверхности оболочек тепловыделяющих элементов выполнить пристенные интенсификаторы теплообмена, высота выступа которых над поверхностью оболочек меньше высоты выступа центрирующих элементов.In particular cases of the implementation of the fuel assembly of a nuclear reactor, it is proposed that at least part of the outer surface of the shells of the fuel elements carry wall-mounted heat transfer intensifiers, the height of the protrusion of which above the surface of the shell is less than the height of the protrusion of the centering elements.
Сущность изобретения поясняется фигурами чертежей 1-3, где приняты следующие обозначения: 1 - дистанционирующая решетка; 2 - неупругий центрирующий элемент; 3 - оболочка тепловыделяющего элемента; 4 - топливная таблетка; 5 - упругий центрирующий элемент.The invention is illustrated by figures 1-3, where the following notation: 1 - spacer grid; 2 - inelastic centering element; 3 - the shell of the fuel element; 4 - fuel tablet; 5 - elastic centering element.
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.The fuel assembly of a nuclear reactor contains a head, a shank, a bunch of cylindrical fuel elements and guide channels located in the spacer grids, and centering elements made in the cells of the spacer grids.
По меньшей мере, часть центрирующих элементов, контактирующих с дистанционирующей решеткой, выполнена на оболочках тепловыделяющих элементов в местах расположения дистанционирующих решеток.At least part of the centering elements in contact with the spacer grid is made on the shells of the fuel elements in the locations of the spacer grids.
В частных случаях выполнения тепловыделяющей сборки ядерного реактора, но меньшей мере, на части внешней поверхности оболочек тепловыделяющих элементов выполнены пристенные интенсификаторы теплообмена, высота выступа которых над поверхностью оболочек меньше высоты выступа центрирующих элементов.In particular cases of performing a fuel assembly of a nuclear reactor, but at least on a part of the outer surface of the shells of the fuel elements, wall heat transfer intensifiers are made, the height of the protrusion of which above the surface of the shells is less than the height of the protrusion of the centering elements.
На фигуре 1 показан пример центровки твэла с помощью неупругих центрирующих элементов 2, выполненных в виде неподвижных ребер на оболочке тепловыделяющего элемента 3, и упругого центрирующего элемента 5, закрепленного на стенке ячейки квадратной дистанционирующей решетки 1.The figure 1 shows an example of the alignment of the fuel rod using
На фигуре 2 показан пример центровки твэла с помощью упругого центрирующего элемента 5, закрепленного на оболочке тепловыделяющего элемента 3.The figure 2 shows an example of the alignment of the fuel rod using an
На фигуре 3 показан пример центровки твэла с помощью упругого центрирующего элемента 5, выполненного на оболочке твэла 3, и неупругого центрирующего элемента 2, выполненного в форме кольца (сплошного или перфорированного) и закрепленного на стенке ячейки квадратной дистанционирующей решетки 1.The figure 3 shows an example of the alignment of the fuel element using an
В качестве варианта последней конструкции возможен случай, когда сама дистанционирующая решетка набрана из кольцевых втулок с внешним диаметром, равным шагу расположения твэлов в тепловыделяющей сборке. В этом случае роль неупругого центрирующего элемента будет выполнять стенка ячейки дистанционирующей решетки. При этом неупругого центрирующего элемента 2, показанного на фигуре 3, не понадобится.As a variant of the latter design, it is possible that the spacer grid itself is composed of ring sleeves with an external diameter equal to the pitch of the fuel rods in the fuel assembly. In this case, the cell wall of the spacer grid will play the role of the inelastic centering element. In this case, the
Как видно из представленных на фигурах 1-3 чертежей, трущейся парой в данных конструкциях является «центрирующий элемент-дистанционирующая решетка». Оболочка тепловыделяющего элемента при этом в трении не участвует, что уменьшает вероятность фреттинг-коррозии и, соответственно, снижает вероятность повреждения оболочки.As can be seen from the drawings shown in figures 1-3, the rubbing pair in these structures is the "centering element-spacer grid". The shell of the fuel element is not involved in friction, which reduces the likelihood of fretting corrosion and, accordingly, reduces the likelihood of damage to the shell.
Наличие центрирующих элементов на оболочке создает зазор между оболочкой и дистанционирующей решеткой, достаточный для размещения на внешней поверхности оболочек пристенных интенсификаторов теплообмена, не препятствующих протаскиванию твэлов сквозь ячейки дистанционирующих решеток при изготовлении тепловыделяющих сборок.The presence of centering elements on the cladding creates a gap between the cladding and the spacer grid that is sufficient to accommodate wall-mounted heat transfer intensifiers on the outer surface of the cladding that do not impede the pulling of fuel rods through the cells of the spacer grids in the manufacture of fuel assemblies.
Оптимальная форма, материал и размер центрирующих элементов, форма, материал и размер выполненных пристенных интенсификаторов зависит от типа реактора, вида дистанционирующей решетки, технологии изготовления тепловыделяющей сборки, условий ее работы в активной зоне и определяются на основе стандартных прочностных и теплогидравлических расчетов, экспериментальных исследований.The optimal shape, material and size of the centering elements, the shape, material and size of the wall mounted intensifiers made depends on the type of reactor, the type of spacer grid, the manufacturing technology of the fuel assembly, the conditions of its operation in the core and are determined on the basis of standard strength and heat-hydraulic calculations, experimental studies.
Для выполнения центрирующих элементов и пристенных интенсификаторов могут быть использованы известные технологические процессы пайки, прокатки, газодинамического напыления металлов и др.To perform centering elements and wall intensifiers, known technological processes of soldering, rolling, gas-dynamic spraying of metals, etc. can be used.
По статистике среди механизмов повреждений топлива на PWR США между 2000 и 2008 гг. 77% составляет фреттинг «решетка-твэл» [Опыт эксплуатации топлива в реакторах PWR (Обзор по материалам конференции Top Fuel 2009, Париж, Франция, 6-10 сентября 2009 г.). Атомная техника за рубежом, 2010, №6, р. 3-11].According to statistics, among the mechanisms of fuel damage at the US PWR between 2000 and 2008. 77% is lattice-fuel fretting [Experience in operating fuel in PWR reactors (Review of materials from the Top Fuel 2009 conference, Paris, France, September 6–10, 2009). Nuclear Technology Abroad, 2010, No. 6, p. 3-11].
Предлагаемое техническое решение - размещение неупругих 2 или упругих 5 центрирующих элементов на оболочке твэла 3 позволяет устранить условия возникновения фреттинг-коррозии и тем самым повысить ресурс тепловыделяющих сборок, а пристенные интенсификаторы дают возможность существенно повысить коэффициент теплопередачи от твэла к теплоносителю и, как следствие, тепловую эффективность тепловыделяющей сборки.The proposed technical solution - the placement of inelastic 2 or 5 elastic centering elements on the cladding of the
Пример конкретной реализации устройства.An example of a specific implementation of the device.
Тепловыделяющая сборки ядерного реактора имеет квадратное поперечное сечение со стороной 21,5 см, содержит 264 твэла с внешним радиусом 9,5 мм, 24 направляющие канала и центральную трубку, размещенных в ячейках квадратных дистанционирующих решеток с шагом 12,6 мм. Высота активной части твэла составляет 366 см. На этой высоте расположено 6 дистанционирующих решеток, высотой 4 см каждая. Толщина стенки дистанционирующей решетки 1 равна 0,5 мм.The fuel assembly of the nuclear reactor has a square cross-section with a side of 21.5 cm, contains 264 fuel rods with an external radius of 9.5 mm, 24 channel guides and a central tube placed in the cells of square spacing grids with a pitch of 12.6 mm. The height of the active part of the fuel rod is 366 cm. At this height there are 6 spacing grids, each 4 cm high. The wall thickness of the
Реализация изобретения в соответствии с фигурой 1 предполагает наличие упругого центрирующего элемента 5, закрепленного с помощью контактной сварки в ячейках дистанционирующей решетки 1. Толщина упруго центрирующего элемента 0,3 мм, его форма показана на чертеже фигуры 1. На оболочках твэлов в районе расположения дистанционирующих решеток с помощью газодинамического напыления [Алхимов А.П., Клинков СВ., Косарев В.Ф., Фомин В.М. Холодное газодинамическое напыление. Теория и практика. - М., Физматлит, 2010] выполнены по 4 неупругих центрирующих элемента 2 длиной 20 мм, выступающих над поверхностью оболочки на 1,5 мм. Для интенсификации теплообмена на оболочках тепловыделяющих элементов по высоте их активной части с помощью газодинамического напыления выполнены пристенные интенсификаторы в виде кольцеобразных выступов высотой 0,4 мм, шириной 3 мм с шагом 10 мм. Такие интенсификаторы позволяют увеличить коэффициент теплопередачи до 2 раз, по сравнению с гладкими оболочками [Калинин Э.К., Дрейцер Г.А., Ярхо С.А. Интенсификация теплообмена в каналах. 3-е изд., перераб. и доп. - Машиностроение, 1990]. В местах расположения дистанционирующих решеток пристенные интенсификаторы отсутствуют.The implementation of the invention in accordance with figure 1 involves the presence of an
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012158070/07A RU2523676C1 (en) | 2012-12-29 | 2012-12-29 | Nuclear reactor fuel assembly |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012158070/07A RU2523676C1 (en) | 2012-12-29 | 2012-12-29 | Nuclear reactor fuel assembly |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012158070A RU2012158070A (en) | 2014-07-10 |
RU2523676C1 true RU2523676C1 (en) | 2014-07-20 |
Family
ID=51215652
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012158070/07A RU2523676C1 (en) | 2012-12-29 | 2012-12-29 | Nuclear reactor fuel assembly |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2523676C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2805300C1 (en) * | 2023-02-03 | 2023-10-13 | Общество с Ограниченной Ответственностью "Инженерное Бюро Воронежского Акционерного Самолетостроительного Общества" | Replaceable centring device for fuel rods with winding of space wire or tape |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU6465U1 (en) * | 1993-07-26 | 1998-04-16 | Горишний Виктор Андреевич | FUEL ASSEMBLY |
US6002736A (en) * | 1993-12-30 | 1999-12-14 | Framatome | Dismountable fuel assembly of a nuclear reactor cooled by light water |
EP2071579A2 (en) * | 2007-11-28 | 2009-06-17 | GE-Hitachi Nuclear Energy Americas LLC | Fuel bundle assembly with reduced risk of damage |
RU2427046C1 (en) * | 2009-11-25 | 2011-08-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Красная звезда" | Protection method of in-core elements against destruction |
-
2012
- 2012-12-29 RU RU2012158070/07A patent/RU2523676C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU6465U1 (en) * | 1993-07-26 | 1998-04-16 | Горишний Виктор Андреевич | FUEL ASSEMBLY |
US6002736A (en) * | 1993-12-30 | 1999-12-14 | Framatome | Dismountable fuel assembly of a nuclear reactor cooled by light water |
EP2071579A2 (en) * | 2007-11-28 | 2009-06-17 | GE-Hitachi Nuclear Energy Americas LLC | Fuel bundle assembly with reduced risk of damage |
RU2427046C1 (en) * | 2009-11-25 | 2011-08-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Красная звезда" | Protection method of in-core elements against destruction |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2805300C1 (en) * | 2023-02-03 | 2023-10-13 | Общество с Ограниченной Ответственностью "Инженерное Бюро Воронежского Акционерного Самолетостроительного Общества" | Replaceable centring device for fuel rods with winding of space wire or tape |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012158070A (en) | 2014-07-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2997578B1 (en) | Nuclear fuel assembly design | |
RU2340019C1 (en) | Nuclear reactor fuel assembly | |
JP4970871B2 (en) | Boiling water type light water reactor core | |
RU2473989C1 (en) | Nuclear reactor fuel assembly | |
WO2012150699A1 (en) | Fuel assembly, reactor core and water-cooled nuclear reactor | |
RU2523676C1 (en) | Nuclear reactor fuel assembly | |
CN109935354B (en) | A hexagonal double-sided cooling annular fuel assembly | |
JP5377497B2 (en) | Fuel assembly for a fast neutron reactor, method for assembling the fuel assembly, and fast neutron reactor comprising the fuel assembly | |
KR100891942B1 (en) | Support grid with shifted support points for narrowly spaced nuclear fuel rods | |
US20120063562A1 (en) | Dual-cooled fuel rod's spacer grids with upper and lower cross-wavy-shape dimple | |
KR101383654B1 (en) | Plate type nuclear fuel pellet and the plate type nuclear fuel comprising the same, and the preparation method of plate type nuclear fuel | |
US3798125A (en) | Nuclear fuel subassembly | |
KR101071287B1 (en) | Internal structure of wire spring type spacer grid | |
CN110853770B (en) | Single-flow supercritical water-cooled reactor based on regular hexagonal fuel assembly | |
US10020078B2 (en) | Composite fuel rod cladding | |
EP2428964A1 (en) | Working cassette for a nuclear reactor (embodiments) | |
CN107967949A (en) | Lead base fast reactor quadrangle fuel assembly and its fast neutron reactor being used for | |
RU2532261C1 (en) | Apparatus for spacing fuel elements | |
JP4520953B2 (en) | Chimney of natural circulation boiling water reactor | |
JP6073555B2 (en) | Initial loading core | |
RU6465U1 (en) | FUEL ASSEMBLY | |
RU2524172C1 (en) | Production of spacer grate | |
RU2255384C2 (en) | Fuel assembly of water-moderated water-cooled power reactor | |
RU2830567C2 (en) | Fuel element of water-water energetic nuclear reactor | |
RU2594004C1 (en) | Working member for reactivity compensation of control and protection system in fast neutron reactor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20160315 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181230 |