[go: up one dir, main page]

RU2577783C1 - Process channel combined for industrial nuclear plant - Google Patents

Process channel combined for industrial nuclear plant Download PDF

Info

Publication number
RU2577783C1
RU2577783C1 RU2015100034/07A RU2015100034A RU2577783C1 RU 2577783 C1 RU2577783 C1 RU 2577783C1 RU 2015100034/07 A RU2015100034/07 A RU 2015100034/07A RU 2015100034 A RU2015100034 A RU 2015100034A RU 2577783 C1 RU2577783 C1 RU 2577783C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
channel
neutron
fuel
pipe
reactor
Prior art date
Application number
RU2015100034/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виталий Владимирович Петрунин
Сергей Евгеньевич Скородумов
Игорь Викторович Маров
Евгений Вячеславович Земляникин
Юрий Николаевич Иваков
Евгений Иванович Ажнин
Кирилл Александрович Петров
Анатолий Михайлович Соболев
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом")
Priority to RU2015100034/07A priority Critical patent/RU2577783C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2577783C1 publication Critical patent/RU2577783C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

FIELD: power industry.
SUBSTANCE: nuclear reactor channel contains a pipe, fuel elements and neutron absorbers. The channel has second pipe inside the first pipe. Between the pipes the fuel assemblies are arranged, and in internal pipe the device for neutron absorber installation is located. At that the external pipe and the device for neutron absorber installation have bottom tips, on which respectively fuel assembly and neutron absorber rest being spring loaded, and the device for neutron absorber installation in top part by means of quick-release clamp is connected with rod with sealing assembly with channel external pipe.
EFFECT: possibility of isotope unit reloading without the reactor power decreasing, reduced total number of channels and their reloading time.
3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к атомной энергетике и касается конструкции канала технологического совмещенного (КТС), предназначенного для совместного размещения тепловыделяющих элементов (твэлов) и поглощающих элементов (пэлов) в активной зоне (а.з.) реактора, и может быть использовано при разработке новых проектов промышленных реакторов для выработки электричества и наработки изотопов.The invention relates to nuclear energy and relates to the design of a technological combined channel (CTC) designed for the joint placement of fuel elements (fuel elements) and absorbing elements (pellets) in the reactor core (a.z.), and can be used in the development of new industrial projects reactors for generating electricity and producing isotopes.

Известны каналы, предназначенные для раздельного размещения в активной зоне ядерного реактора тепловыделяющих сборок (ТВС) и блоков-поглотителей - БП (см., например, каналы для ядерных реакторов типа РБМК, ПУГР, ТВР - авт. Доллежаль Н.А., Емельянов И.А. Канальный ядерный энергетический реактор. М.: Атомиздат, 1980, 208 с.) Каналы устанавливаются каждый в свою ячейку в корпус ядерного реактора, проходя через крышку реактора, дистанционирующие плиты и уплотняются сверху (в крышке реактора) уплотнительной прокладкой. Имеется возможность перегружать находящуюся в каналах загрузку - тепловыделяющие сборки (ТВС) или поглотители, раздельно от канала или совместно с ним. При этом поглотитель из каналов может перегружаться на мощности (номинальной или пониженной в зависимости от физического веса поглотителя и уровня энерговыделения в нем).There are known channels intended for separate placement in the active zone of a nuclear reactor of fuel assemblies (FA) and absorbing units - BP (see, for example, channels for nuclear reactors such as RBMK, PUGR, TVR - auth. Dollezhal N. A., Emelyanov I .A. Channel nuclear power reactor. M: Atomizdat, 1980, 208 pp.) The channels are each installed in its own cell in the body of the nuclear reactor, passing through the reactor cover, spacer plates and are sealed on top (in the reactor cover) with a gasket. It is possible to overload the loading located in the channels - fuel assemblies (fuel assemblies) or absorbers, separately from the channel or together with it. In this case, the absorber from the channels can be overloaded at power (nominal or reduced, depending on the physical weight of the absorber and the level of energy release in it).

Недостатками данной конструкции являются:The disadvantages of this design are:

1. Раздельное размещение топлива и блоков-поглотителей, приводящее к увеличению общего количества каналов, уменьшению тем самым прочности плит активной зоны реактора (крышки верхней, дроссельной и пр.).1. Separate placement of fuel and absorbent blocks, leading to an increase in the total number of channels, thereby reducing the strength of the plates of the reactor core (top cover, throttle, etc.).

2. Многие из нарабатываемых в реакторе изотопов должны стоять длительное время (несколько кампаний) и при этом для поддержания реактивности меняться на более легкий поглотитель (изотопные блоки), т.е. переставляться в течение кампании. Это касается и изотопных блоков с малым временем облучения (меньше или некратным длительности кампании). Процесс перестановки оказывает существенное влияние на поля энерговыделений и требует вмешательство оператора в выравнивание этих полей или снижение мощности реактора в обеспечение непревышения допустимых параметров эксплуатации.2. Many of the isotopes produced in the reactor must stand for a long time (several campaigns) and at the same time, to maintain reactivity, change to a lighter absorber (isotopic blocks), i.e. rearranged during the campaign. This also applies to isotopic blocks with a short exposure time (shorter or multiple times the campaign). The rearrangement process has a significant effect on the energy release fields and requires operator intervention in aligning these fields or reducing the reactor power to ensure that the permissible operating parameters are not exceeded.

Известно устройство для создания радиоизотопов в инструментальных трубках действующих коммерческих ядерных реакторов. Мишени облучения можно вставлять и удалять из инструментальных трубок в ходе работы и преобразовывать в радиоизотопы. Радиоизотопы имеют различные медицинские применения, благодаря их возможности испускать дискретные количества и типы ионизирующего излучения (см., например, описание изобретения к патенту России 2501107 С2, заявка №2009106154/07, заявлена 20.02.2009, опубликована: 10.12.2013, Бюл. №34).A device for creating radioisotopes in the tool tubes of existing commercial nuclear reactors is known. Radiation targets can be inserted and removed from the instrument tubes during operation and converted to radioisotopes. Radioisotopes have various medical applications, due to their ability to emit discrete amounts and types of ionizing radiation (see, for example, the description of the invention to Russian patent 2501107 C2, application No. 2009106154/07, claimed 02.20.2009, published: 10.12.2013, Bull. No. 34).

Короткоживущие радиоизотопы (период полураспада 75 дней или менее) традиционно создаются путем бомбардировки стабильных родительских изотопов в ускорителях или маломощных реакторах нейтронами на месте эксплуатации в медицинских учреждениях или вблизи промышленных предприятий.Short-lived radioisotopes (half-life of 75 days or less) are traditionally created by bombarding stable parent isotopes in accelerators or low-power reactors with neutrons at the operating site in medical facilities or near industrial enterprises.

Наработанные короткоживущие радиоизотопы можно относительно быстро и просто собирать путем удаления мишеней облучения из инструментальной трубки и защитной оболочки реактора, без остановки реактора или необходимости в химических процессах выделения. Затем короткоживущие радиоизотопы можно сразу же транспортировать в медицинские учреждения для использованияThe accumulated short-lived radioisotopes can be relatively quickly and easily collected by removing radiation targets from the instrument tube and the reactor containment, without stopping the reactor or the need for chemical separation processes. Short-lived radioisotopes can then be immediately transported to medical facilities for use.

Недостатками данной конструкции являются:The disadvantages of this design are:

1. Низкая производительность по изотопам в силу малой мощности реакторов и малого объема инструментальных трубок.1. Low productivity in isotopes due to the low power of reactors and the small volume of tool tubes.

2. Основное назначение этих изотопов - медицина, т.е. установка должна стоять рядом с медицинским центром, поскольку период полураспада этих изотопов небольшой - дни, часы.2. The main purpose of these isotopes is medicine, ie the facility should be located next to the medical center, since the half-life of these isotopes is short - days, hours.

Известно другое изобретение, относящееся к ядерной технике, в частности к получению радиоактивных изотопов для изготовления радиофармпрепаратов посредством облучения мишеней в ядерном реакторе (см. описание изобретения к патенту России 2476941 С2, заявка: 2010144805/07, заявлена 01.11.2010, опубликована: 10.05.2012, Бюл. №13).Another invention is known related to nuclear technology, in particular to the production of radioactive isotopes for the manufacture of radiopharmaceuticals by irradiating targets in a nuclear reactor (see the description of the invention to Russian patent 2476941 C2, application: 2010144805/07, filed 01.11.2010, published: 10.05. 2012, Bull. No. 13).

Мишень для наработки изотопа Мо99 содержит делящийся материал и имеет форму незамкнутого цилиндра. Мишень выполнена из листа толщиной не более 1 мм. В качестве делящегося материала мишени использован металлический уран, обогащенный по изотопу U235 не ниже 20%. В материал мишени введен никель, при этом образована композиция, в которой масса урана составляет 1,0-30,0% от массы никеля. Изобретение позволит упростить процессы изготовления мишени, ее извлечения и выделения наработанного Мо99.The target for producing the Mo 99 isotope contains fissile material and has the form of an open cylinder. The target is made of a sheet with a thickness of not more than 1 mm. Metallic uranium enriched in the U 235 isotope of at least 20% was used as fissile target material. Nickel is introduced into the target material, and a composition is formed in which the mass of uranium is 1.0-30.0% by weight of nickel. The invention will simplify the manufacturing processes of the target, its extraction and allocation of accumulated Mo 99 .

Выполнение мишени в форме незамкнутого цилиндра сокращает уровень термических напряжений в ней при облучении, снижая вероятность ее деформирования и заклинивания в блоке.The execution of the target in the form of an open cylinder reduces the level of thermal stresses in it during irradiation, reducing the likelihood of its deformation and jamming in the block.

Недостатками данной конструкции являются:The disadvantages of this design are:

1. Данная мишень может быть использована только для наработки радиоизотопа Мо99. 1. This target can only be used to generate the Mo 99 radioisotope .

2. В качестве делящегося материала мишени может быть использован только металлический уран, обогащенный по изотопу U235 не ниже 20%, а в материал мишени введен никель, как связующая и формообразующая матрица.2. Only metal uranium enriched in the U 235 isotope of at least 20% can be used as fissile target material, and nickel is introduced into the target material as a binder and shape-forming matrix.

Известен направляющий канал тепловыделяющей сборки ядерного реактора с выгорающим поглотителем, размещенный в ячейках дистанционирующих решеток (см., например, описание изобретения к патенту России №2512472 С1, заявка №2012158072/07, заявлен 29.12.2012, опубликован 10.04.2014, Бюл. №10). Для устранения всплеска энероговыделения в твэлах, расположенных рядом с направляющим каналом, на части поверхности направляющего канала нанесен слой выгорающего поглотителя, содержащего изотоп бора-10 в количестве, выгорающем не более чем за один цикл облучения тепловыделяющей сборки. Изотоп бора-10 может входить в состав материала, из которого изготовлен направляющий канал.Known is the directing channel of the fuel assembly of a nuclear reactor with a burnable absorber located in the cells of the spacer grids (see, for example, the description of the invention to Russian patent No. 2512472 C1, application No. 2012158072/07, filed December 29, 2012, published April 10, 2014, Bull. No. 10). To eliminate the burst of energy release in the fuel rods located next to the guide channel, a layer of a burnable absorber containing the boron-10 isotope in an amount that burns out in no more than one irradiation cycle of the fuel assembly is applied on a part of the surface of the guide channel. The boron-10 isotope can be part of the material from which the guide channel is made.

Поглотитель на поверхности направляющего канала экранирует тепловые нейтроны, избыточная генерация которых в водяной полости и вызывает увеличение энерговыделения в соседних твэлах.The absorber on the surface of the guide channel shields thermal neutrons, the excess generation of which in the water cavity and causes an increase in energy release in adjacent fuel rods.

Технический результат состоит в повышении мощности реакторной установки.The technical result consists in increasing the power of the reactor installation.

Недостатками данной конструкции являются:The disadvantages of this design are:

1. Невозможность наработки изотопной продукции.1. The impossibility of producing isotope products.

2. Поглотитель входит в состав канальных труб (на поверхности или как компонента материала труб) и не может меняться в течение кампании.2. The absorber is a part of channel pipes (on the surface or as a component of pipe material) and cannot be changed during the campaign.

3. Поглотитель используется только для исключения или существенного уменьшения всплеска энероговыделения в твэлах, расположенных рядом с направляющим каналом.3. The absorber is used only to exclude or significantly reduce the surge of energy in the fuel rods located next to the guide channel.

4. Поглотитель используется также для поддержания реактивности по мере выгорания топлива и самого поглотителя. Их соотношение определяется физическим расчетом перед загрузкой а.з.4. The absorber is also used to maintain reactivity as the fuel and the absorber itself burn out. Their ratio is determined by physical calculation before loading a.z.

Наиболее близкой по конструкции к предлагаемому техническому решению является конструкция: ТОПЛИВНЫЕ СТЕРЖНИ С КОНЦЕВЫМИ ДЕТАЛЯМИ В КАЧЕСТВЕ ОБЛУЧАЕМЫХ МИШЕНЕЙ (см. описание изобретения к патенту России 2479052 С2, заявка №2008149969/07, заявлен 17.12.2008, опубликован: 10.04.2013).The closest in design to the proposed technical solution is the design: FUEL RODS WITH END PARTS AS IRRADIATED TARGETS (see the description of the invention to Russian patent 2479052 C2, application No. 2008149969/07, filed December 17, 2008, published: April 10, 2013).

Заявленное решение относится к устройствам для получения радиоактивных изотопов в ядерных реакторах. Топливный стержень имеет на каждом конце концевые детали, содержащие облучаемые мишени. Концевые детали могут содержать материалы, которые при облучении потоком нейтронов, возникающим в месте расположения концевых деталей, преобразуются в желаемые изотопы. Концевые детали могут быть изготовлены из этих материалов (по меньшей мере, из кобальта-59 и иридия-191) или, в другом случае, покрыты этими материалами. Технический результат - работа топливного стержня одновременно как для выработки энергии, так и для наработки желаемых радиоактивных изотопов.The claimed solution relates to devices for producing radioactive isotopes in nuclear reactors. The fuel rod has end parts at each end containing irradiated targets. The end parts may contain materials that, when irradiated with a neutron flux arising at the location of the end parts, are converted to the desired isotopes. The end parts may be made of these materials (at least cobalt-59 and iridium-191) or, alternatively, coated with these materials. EFFECT: operation of a fuel rod at the same time both for generating energy and for producing desired radioactive isotopes.

Топливные стержни могут содержать стандартные компоненты, включая ядерное топливо, и быть пригодными для использования в действующем ядерном реакторе. Концевые детали изготовлены из выбранного материала мишени или могут быть полыми и содержать материал мишени. Топливные стержни могут, таким образом, производить различные желаемые изотопы в их концевых деталях с облучаемой мишенью, одновременно функционируя как обычные топливные стержни, обеспечивающие энергию для активной зоны ядерного реактора.Fuel rods may contain standard components, including nuclear fuel, and be suitable for use in an existing nuclear reactor. The end pieces are made of selected target material or may be hollow and contain target material. Fuel rods can thus produce the various desired isotopes in their end parts with the irradiated target, while simultaneously functioning as conventional fuel rods providing energy for the core of a nuclear reactor.

Недостатками данной конструкции являются:The disadvantages of this design are:

1. Необходимость синхронизации времени облучения мишенных материалов с кампанией топлива, а также сложность извлечения наработанных целевых изотопов.1. The need to synchronize the time of irradiation of target materials with a fuel campaign, as well as the difficulty of extracting the accumulated target isotopes.

2. Концевые детали с материалами (мишенями) располагаются не в оптимальном районе а.з. с меньшим потоком нейтронов и, следовательно, количество нарабатываемого материала (изотопа) небольшое.2. End parts with materials (targets) are not located in the optimal area of the AC with a smaller neutron flux and, therefore, the amount of produced material (isotope) is small.

3. Номенклатура изотопов, нарабатываемых в условиях реактора, мала (в основном, кобальт-59 и иридий-191) с малой удельной активностью. Для других изотопов требуются другие уровни потоков нейтронов (более высокие и мощные) и их более широкий спектр.3. The nomenclature of isotopes produced in a reactor is small (mainly cobalt-59 and iridium-191) with low specific activity. Other isotopes require different levels of neutron fluxes (higher and more powerful) and their wider spectrum.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в возможности перегрузки блока изотопного (БИ) без снижения (или, при необходимости, некотором снижении) мощности реактора, тем самым обеспечивая непрерывную работу реактора в течение кампании и поддерживая высокий коэффициент использования мощности реакторной установки (КИМ РУ). Кроме того, КТС позволяет равномерно по а.з. распределить топливо и поглотитель, обеспечив более низкие коэффициенты неравномерности потока нейтронов как по радиусу, так и по высоте а.з., уменьшить общее количество каналов и время на их перегрузку, увеличить шаг решетки и, тем самым, прочность крышки реактора, уменьшив за счет этого ее толщину и стоимость, упростив технологию ее изготовления.The technical result of the invention consists in the possibility of overloading the isotopic (BI) block without reducing (or, if necessary, some lowering) the reactor power, thereby ensuring continuous operation of the reactor during the campaign and maintaining a high coefficient of power utilization of the reactor installation (KIM RU). In addition, KTS allows you to evenly on a.z. distribute the fuel and the absorber, providing lower coefficients of neutron flux non-uniformity both in radius and in the height of the a.z., reduce the total number of channels and the time for their overload, increase the lattice spacing and, thereby, the strength of the reactor cover, thereby reducing this its thickness and cost, simplifying the technology of its manufacture.

Указанный технический результат достигается тем, что в канале ядерного реактора, содержащего трубу, тепловыделяющие элементы и блоки-поглотители нейтронов, канал снабжен второй трубой, расположенной внутри первой, между трубами размещены тепловыделяющие сборки, состоящие из, по меньшей мере, одного тепловыделяющего элемента, во внутреннюю трубу установлено устройство для размещения, по меньшей мере, одного блока-поглотителя нейтронов, при этом наружная труба и устройство для размещения блока-поглотителя нейтронов снабжены нижними наконечниками, на которые опираются, соответственно, тепловыделяющая сборка и блок-поглотитель нейтронов, поджатые пружинами, а устройство для размещения блока-поглотителя нейтронов в верхней части с помощью быстроразъемного захвата соединено со штангой, которая содержит узел уплотнения с наружной трубой канала.The specified technical result is achieved by the fact that in the channel of a nuclear reactor containing a pipe, fuel elements and neutron absorbing units, the channel is equipped with a second pipe located inside the first, fuel assemblies consisting of at least one fuel element are placed between the pipes, an inner tube has a device for accommodating at least one neutron absorbing unit, while the outer tube and a device for accommodating a neutron absorbing unit are provided with lower onets, on which, respectively, the fuel assembly and the neutron block absorber are supported, preloaded by springs, and the device for placing the neutron block absorber in the upper part is connected via a quick-release grip to the rod, which contains a seal assembly with an outer channel pipe.

Существует вариант, в котором в наконечнике наружной трубы канала выполнены раздельные отверстия для потока теплоносителя, идущего на охлаждение тепловыделяющей сборки и на охлаждение блока-поглотителя нейтронов, с проходными сечениями, пропорциональными энерговыделению в тепловыделяющей сборке и блоке-поглотителе.There is an option in which separate openings are made in the tip of the outer pipe of the channel for the heat carrier flow, which is used to cool the fuel assembly and to cool the neutron-absorbing block, with passage sections proportional to the energy released in the heat-generating assembly and the absorbent block.

Существует также вариант, в котором устройство для размещения блока-поглотителя нейтронов выполнено в виде шампура, на который снаружи установлен блок-поглотитель нейтронов в виде втулки.There is also an option in which the device for accommodating the neutron absorbing unit is made in the form of a skewer, on which the neutron absorbing unit in the form of a sleeve is mounted on the outside.

На Фиг. 1 изображен в общем виде канал технологический совмещенный для промышленной ядерной установки (верхняя часть).In FIG. 1 shows a general view of the technological channel combined for an industrial nuclear installation (upper part).

На Фиг. 2 изображен в общем виде канал технологический совмещенный для промышленной ядерной установки (нижняя часть).In FIG. 2 shows a general view of the technological channel combined for an industrial nuclear installation (lower part).

В состав канала технологического совмещенного (КТС) (Фиг. 1, Фиг. 2) для промышленной ЯЭУ входят топливная 1 (ТВС) и изотопная 2 (БИ) части. При этом изотопная часть 2 размещается внутри топливной части 1 и может перегружаться как на работающем, так и на остановленном реакторе, топливная часть 1 каналов - только на остановленном реакторе совместно с изотопной частью канала. При этом ЯЭУ может быть промышленной (нарабатывать только изотопную продукцию), так и достигать высоких параметров теплоносителя (температуры и давления) с целью выработки электроэнергии и теплофикации.The technological combined channel (CCC) (Fig. 1, Fig. 2) for an industrial nuclear power plant includes fuel 1 (FA) and isotopic 2 (BI) parts. In this case, the isotopic part 2 is located inside the fuel part 1 and can be reloaded both on the working and on the stopped reactor, the fuel part 1 of the channels - only on the stopped reactor together with the isotopic part of the channel. At the same time, a nuclear power plant can be industrial (produce only isotopic products), and achieve high heat transfer parameters (temperature and pressure) in order to generate electricity and heat.

Канал крепится и уплотняется в крышке реактора. Конструкция и материалы канала обеспечивают минимальный захват нейтронов, возможность повторного использования отдельных элементов, максимальную степень унификации.The channel is attached and sealed in the reactor lid. The design and materials of the channel ensure minimal neutron capture, the possibility of reuse of individual elements, and the maximum degree of unification.

Конструкция канала предотвращает самопроизвольное перемещение загруженных в него составных частей активной зоны: тепловыделяющей сборки (ТВС) 1, блока изотопного (БИ), блока поглотителя (БП) 2, и обеспечивает компенсацию температурных расширений составных частей канала и столба загрузки, а также допусков на изготовление деталей канала. Для этого применяются две пружины, поджимающие загрузку канала (ТВС и БИ или БП) - одна 3 через нажимную трубу 4 столб ТВС 1, вторая 5 через нажимную втулку 6 - столб БИ (БП) 2. Перепад давления на ТВС существенно больше, чем на БИ (БП), и усилие пружины 3 соответственно тоже больше, поэтому пружина для ТВС выполнена из стальной проволоки (проката), пружина 5 для БИ (БП) - из алюминиевой. Для уменьшения флюенса нейтронов на пружины и увеличения их срока службы пружина из стали 3 вынесена за пределы активной зоны, из алюминия 5 - размещена чуть выше а.з.The design of the channel prevents the spontaneous movement of the components of the active zone loaded into it: fuel assembly (FA) 1, isotope block (BI), absorber block (BP) 2, and provides compensation for the temperature expansion of the channel components and loading column, as well as manufacturing tolerances channel details. For this, two springs are used, which pressurize the channel loading (fuel assemblies and BI or BP) - one 3 through the pressure pipe 4 of the fuel assembly 1 column, the second 5 through the push sleeve 6 - BI (BP) column 2. The pressure drop across the fuel assembly is significantly greater than BI (BP), and the force of the spring 3 is also greater, respectively, so the spring for the fuel assembly is made of steel wire (rolled), the spring 5 for the BI (BP) is made of aluminum. To reduce the neutron fluence to the springs and increase their service life, the spring of steel 3 is moved outside the core, of aluminum 5 is placed just above the a.z.

Чехловая наружная труба 7 соединена цангой 8 с удлинителем 9. Цанга 8 фиксируется от сжатия нажимной трубой 4. Для расцепления чехловой наружной трубы 7 с удлинителем 9 необходимо извлечь из канала нажимную трубу 4, что позволит цанге 8 сжаться и выйти из канавки 10 внутри дросселя 11.The outer sheath tube 7 is connected by a collet 8 with an extension 9. The collet 8 is fixed against compression by the pressure tube 4. To disengage the outer sheath tube 7 with an extension 9, it is necessary to remove the pressure tube 4 from the channel, which will allow the collet 8 to compress and exit the groove 10 inside the throttle 11 .

В нижней части удлинителя 9 предусмотрены отверстия 12 для выхода теплоносителя из канала в полость слива.In the lower part of the extension cord 9, openings 12 are provided for the coolant to exit from the channel into the drain cavity.

В чехловую наружную трубу 7 загружены ТВС 1. Внутрь ТВС 1 установлен шампур 13, закрепленный на штанге 14, которая крепится и уплотняется в верхней части удлинителя 9 канала. Шампур 13 изготовлен из трубы (или стержня) 15, нижняя часть которой соединена с наконечником 16, центрируемым в наконечнике 17 чехловой наружной трубы 7, а верхняя часть - с наконечником 18 для соединения со штангой 14. На шампур 13 установлены БИ (БП) 2. Шампур 13 соединяется со штангой 14 быстроразъемным соединением - цангой 19 и втулкой 20, которая под действием пружины 5 обжимает цангу 19, не давая ей раскрыться. После извлечения штанги 14 и шампура 13 из канала их расцепление производится перемещением втулки 20 вниз, сжимая пружину 5.The fuel assemblies 1 are loaded into the jacketed outer pipe 7. Inside the fuel assemblies 1, a skewer 13 is mounted, which is mounted on the rod 14, which is attached and sealed in the upper part of the channel extension 9. The skewer 13 is made of a pipe (or rod) 15, the lower part of which is connected to the tip 16, centered in the tip 17 of the outer sheath pipe 7, and the upper part to the tip 18 for connection with the rod 14. BI (BP) 2 is installed on the skewer 13 The skewer 13 is connected to the rod 14 by a quick-disconnect connection - a collet 19 and a sleeve 20, which, under the action of the spring 5, compresses the collet 19, preventing it from opening. After removing the rod 14 and the skew 13 from the channel, their disengagement is carried out by moving the sleeve 20 down, compressing the spring 5.

Штанга 14 состоит из трубы 21, в которую устанавливается трубка 22 для размещения датчика контроля температуры теплоносителя 23 - ДКТТ, контролирующего температуру теплоносителя на выходе из зон с ТВС и БИ (БП). С помощью штанги производится выгрузка/загрузка из КТС шампура с БИ (БП).The rod 14 consists of a pipe 21, into which a tube 22 is installed to accommodate the temperature control sensor of the coolant 23 - DKTT, which controls the temperature of the coolant at the outlet of the zones with fuel assemblies and BI (PS). With the help of the bar, the skewer with BI (BP) is unloaded / loaded from the KTS.

Чехловая наружная труба 4 содержит дроссель 11 в верхней части и наконечник 17 - в нижней. Дроссель 11 входит в отверстие дроссельной плиты реактора (на чертежах не показана), осуществляя дросселирование теплоносителя из полости межканального пространства (МКП) в полость слива. Для эффективного снижения давления теплоносителя при прохождении его по зазору между плитой и каналом на наружной поверхности дросселя 11 выполнены кольцевые канавки 24, создающие дополнительное сопротивление при прохождении теплоносителя. Ширина, глубина и количество этих канавок определяются расчетным путем и их гидравлическое сопротивление проверяются на стенде. Наконечник 17 обеспечивает необходимое распределение расхода теплоносителя, поступающего в топливную 1 и изотопную 2 части канала. Дросселем 11 и наконечником 17 КТС центрируется в плитах реактора.Coated outer tube 4 contains a throttle 11 in the upper part and a tip 17 in the lower. The throttle 11 enters the hole of the reactor throttle plate (not shown in the drawings), carrying out the throttling of the coolant from the cavity of the inter-channel space (MCP) into the drain cavity. To effectively reduce the pressure of the coolant when it passes through the gap between the plate and the channel on the outer surface of the throttle 11, annular grooves 24 are made, which create additional resistance during the passage of the coolant. The width, depth and number of these grooves are determined by calculation and their hydraulic resistance is checked at the stand. The tip 17 provides the necessary distribution of the flow rate of the coolant entering the fuel 1 and isotopic 2 parts of the channel. The throttle 11 and tip 17 KTS is centered in the plates of the reactor.

Между ТВС и БИ (БП) установлена внутренняя труба 25, предназначенная для разделения потока теплоносителя, идущего соответственно на охлаждение ТВС и БИ (БП). Верхняя часть КТС выполнена из нержавеющей стали для обеспечения надежного крепления канала в крышке реактора, чехловая наружная 7 и внутренняя 25 трубы, дроссель 11 и наконечник 17, нижняя часть штанги 14, пружина 5 и шампур 13 выполнены из алюминиевых сплавов. Верхняя часть КТС может быть использована многократно до физического износа.An internal pipe 25 is installed between the fuel assemblies and the BI (BP), designed to separate the flow of coolant, which is used for cooling the fuel assemblies and the BI (BP), respectively. The upper part of the CCC is made of stainless steel to ensure reliable fastening of the channel in the reactor cover, the outer shell 7 and inner pipe 25, the throttle 11 and tip 17, the lower part of the rod 14, spring 5 and skew 13 are made of aluminum alloys. The upper part of the CCC can be used repeatedly until physical wear and tear.

Предлагаемый канал работает следующим образом. После извлечения шампура 13 из канала и перевода его в бассейн выдержки (на чертежах не показан) специальным инструментом (вилкой) втулка 20 перемещается вниз до упора втулки 20 в верхний наконечник 18 шампура 13, сжимая пружину 5. Лепестки цанги 19 входят в район внутренний кольцевой проточки 26 во втулке 20 и под действием пружины 5 и верхнего наконечника 18 шампура 13 разводятся, освобождая шампур 13 от зацепления со штангой 14. Это позволяет работать с шампуром 13 отдельно, устанавливая на него и снимая изотопные блоки. Соединение шампура 13 со штангой 14 происходит в обратном порядке. Конструкция КТС обеспечивает возможность при помощи машины перегрузочной (МП) дистанционного проведения выгрузки/загрузки изотопной части (шампура 13 со штангой 14) из канала при работе реактора на мощности, а также на остановленном реакторе - выгрузки/загрузки КТС в целом или по отдельности: штанги с шампуром и БИ (БП) и топливной части 1 с ТВС.The proposed channel works as follows. After removing the skewer 13 from the channel and transferring it to the holding pool (not shown in the drawings) with a special tool (plug), the sleeve 20 moves down to the stop of the sleeve 20 in the upper tip 18 of the skewer 13, compressing the spring 5. The collet 19 petals enter the inner ring area grooves 26 in the sleeve 20 and under the action of the spring 5 and the upper tip 18 of the skewer 13 are bred, freeing the skewer 13 from engaging with the rod 14. This allows you to work with the skewer 13 separately, installing and removing isotopic blocks on it. The connection of the skewer 13 with the rod 14 occurs in the reverse order. The design of the CCC provides the possibility of using the reloading (MP) machine for the remote unloading / loading of the isotope portion (skewer 13 with rod 14) from the channel when the reactor is operating at power, as well as at the shutdown reactor — unloading / loading of the CCC as a whole or separately: rods with skewer and BI (BP) and fuel part 1 with fuel assemblies.

Топливная часть 1 КТС при помощи прокладок 27 и гайки крепления 28 герметизируется в крышке реактора, а изотопная часть (штанга 14) при помощи прокладок и гаек крепления 29 - в топливной. Конструкция КТС обеспечивает быстрый слив теплоносителя из внутренних полостей канала (штанги) при его извлечении из реактора при перегрузке. Обеспечивается дистанционирование составных частей активной зоны (ТВС и БИ (БП) и канальных труб (равномерный зазор между ними для прохода теплоносителя), что исключает локальное ухудшение условий теплообмена. Для дистанционирования применяются трубы с продольными ребрами (5-8 шт.) на наружной или внутренней поверхности или специальные кольца-проставки между составными частями (блоками) а.з.The fuel part 1 of the CCC with the gaskets 27 and the fastening nut 28 is sealed in the reactor cover, and the isotopic part (rod 14) with the help of the gaskets and fastening nuts 29 is in the fuel. The design of the KTS provides a quick drain of the coolant from the internal cavities of the channel (rod) when it is removed from the reactor during overload. The spacing of the core components (fuel assemblies and BI (PSU) and channel pipes (uniform gap between them for coolant passage) is ensured, which eliminates local deterioration of heat exchange conditions. For spacing, pipes with longitudinal ribs (5-8 pcs.) Are used on the outside or the inner surface or special spacer rings between the component parts (blocks) a.z.

Сигнальный кабель (на чертежах не показан) термопреобразователя соединен с КТС при помощи электрического разъема 30, который при загрузке/выгрузке канала или его изотопной части позволяет быстро подсоединить/отсоединить кабель от канала.The signal cable (not shown in the drawings) of the thermal converter is connected to the CCC using an electrical connector 30, which, when loading / unloading the channel or its isotopic part, allows you to quickly connect / disconnect the cable from the channel.

Конструкционные материалы (алюминиевые сплавы) каналов реактора, в которых размещаются элементы активной зоны, обеспечивают минимальное паразитное поглощение тепловых нейтронов, позволяя тем самым эффективнее использовать нейтроны для наработки изотопов, снижая уровень наведенной активности конструкционных материалов.Structural materials (aluminum alloys) of the reactor channels, in which the core elements are located, provide the minimum parasitic absorption of thermal neutrons, thereby making it possible to use neutrons more efficiently for producing isotopes, reducing the level of induced activity of structural materials.

Материалы, применяемые для изготовления элементов каналов, радиационно-, коррозионно- и эрозионно-стойкие в условиях их эксплуатации в реакторе. Выбор конструкционных материалов обоснован и подтвержден результатами расчетов и испытаний, опытом их эксплуатации на других реакторах.The materials used for the manufacture of channel elements are radiation-, corrosion- and erosion-resistant in the conditions of their operation in the reactor. The choice of structural materials is justified and confirmed by the results of calculations and tests, the experience of their operation on other reactors.

Изотопная часть КТС может перегружаться через верх работающего на полной (или пониженной) мощности реактора путем извлечения из канала шампуров с изотопной продукцией. Для защиты от радиоактивного излучения необходимо при этом использовать перегрузочную машину (или контейнер).The isotopic part of the CCC can be reloaded through the top of the reactor operating at full (or reduced) power by extracting skewers from the canal with isotopic products. To protect against radioactive radiation, it is necessary to use a reloading machine (or container).

Объем наработки радионуклидов зависит от мощности РУ, плотности потока и спектра нейтронов и от количества загруженного мишенного вещества. Все это можно обеспечить с использованием КТС. Наиболее подходящим типом реактора для решения поставленных целей является тяжеловодный промышленный реактор с применением КТС, в котором оптимально возможно разместить и топливо, и мишенное вещество, и наработать в необходимом объеме практически весь спектр изотопов.The amount of production of radionuclides depends on the power of the reactor, the flux density and spectrum of neutrons and the amount of loaded target substance. All this can be achieved using the CCC. The most suitable type of reactor for achieving these goals is a heavy-water industrial reactor using a CTS, in which it is optimally possible to place both fuel and target material, and to produce almost the entire spectrum of isotopes in the required volume.

Claims (3)

1. Канал технологический совмещенный для промышленной ядерной установки, содержащий трубу, тепловыделяющие элементы и блоки-поглотители нейтронов, отличающийся тем, что канал снабжен второй трубой, расположенной внутри первой, между трубами размещены тепловыделяющие сборки, состоящие из, по меньшей мере, одного тепловыделяющего элемента, во внутреннюю трубу установлено устройство для размещения, по меньшей мере, одного блока-поглотителя нейтронов, при этом наружная труба и устройство для размещения блока-поглотителя нейтронов снабжены нижними наконечниками, на которые опираются, соответственно, тепловыделяющая сборка и блок-поглотитель нейтронов, поджатые пружинами, а устройство для размещения блока-поглотителя нейтронов в верхней части с помощью быстроразъемного захвата соединено со штангой, которая содержит узел уплотнения с наружной трубой канала.1. The technological channel combined for an industrial nuclear installation, containing a pipe, fuel elements and neutron absorbing blocks, characterized in that the channel is equipped with a second pipe located inside the first, fuel assemblies consisting of at least one fuel element are placed between the pipes , a device for accommodating at least one neutron-absorbing block is installed in the inner tube, while the outer pipe and a device for placing the neutron-absorbing block is provided lower lugs, which are supported, respectively, the fuel assembly and a flow neutron absorber, preloaded by springs, and the device for placing the neutron-absorber unit in the upper part via a quick grip is connected to the pole that contains the seal assembly with the outer duct tube. 2. Канал по п. 1, отличающийся тем, что в наконечнике наружной трубы канала выполнены раздельные отверстия для потока теплоносителя, идущего на охлаждение тепловыделяющей сборки и на охлаждение блока-поглотителя нейтронов, с проходными сечениями, пропорциональными энерговыделению в тепловыделяющей сборке и блоке-поглотителе.2. The channel according to claim 1, characterized in that in the tip of the outer pipe of the channel there are separate openings for the heat carrier flow, which is used to cool the heat-generating assembly and to cool the neutron-absorbing block, with passage sections proportional to the energy released in the heat-generating assembly and the absorbing block . 3. Канал по п. 1, отличающийся тем, что устройство для размещения блока-поглотителя нейтронов выполнено в виде шампура, на который снаружи установлен блок-поглотитель нейтронов в виде втулки. 3. The channel according to claim 1, characterized in that the device for accommodating the neutron absorbing unit is made in the form of a skewer, on which the neutron absorbing unit in the form of a sleeve is mounted on the outside.
RU2015100034/07A 2015-01-12 2015-01-12 Process channel combined for industrial nuclear plant RU2577783C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015100034/07A RU2577783C1 (en) 2015-01-12 2015-01-12 Process channel combined for industrial nuclear plant

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015100034/07A RU2577783C1 (en) 2015-01-12 2015-01-12 Process channel combined for industrial nuclear plant

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2577783C1 true RU2577783C1 (en) 2016-03-20

Family

ID=55648008

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015100034/07A RU2577783C1 (en) 2015-01-12 2015-01-12 Process channel combined for industrial nuclear plant

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2577783C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2089952C1 (en) * 1995-04-25 1997-09-10 Физико-энергетический институт Container for irradiating fissionable materials
US20090274260A1 (en) * 2008-05-01 2009-11-05 Ge-Hitachi Nuclear Energy Americas Llc Irradiation target retention systems, fuel assemblies having the same, and methods of using the same
RU2473983C2 (en) * 2007-11-28 2013-01-27 ДжиИ-ХИТАЧИ НЬЮКЛИАР ЭНЕРДЖИ АМЕРИКАС ЭлЭлСи Failure-free unit of fuel rod bundle

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2089952C1 (en) * 1995-04-25 1997-09-10 Физико-энергетический институт Container for irradiating fissionable materials
RU2473983C2 (en) * 2007-11-28 2013-01-27 ДжиИ-ХИТАЧИ НЬЮКЛИАР ЭНЕРДЖИ АМЕРИКАС ЭлЭлСи Failure-free unit of fuel rod bundle
US20090274260A1 (en) * 2008-05-01 2009-11-05 Ge-Hitachi Nuclear Energy Americas Llc Irradiation target retention systems, fuel assemblies having the same, and methods of using the same

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Киселев Л.В. Технология получения радиоактивных нуклидов в ядерных реакторах. Москва, Энергоатомиздат, 1990, с. 112-114. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101633328B1 (en) Isotope production target
RU2549369C2 (en) Modular reactor for converting nuclear fission wastes
KR20130092543A (en) Triuranium disilicide nuclear fuel composition for use in light water reactors
US12046380B2 (en) Doppler reactivity augmentation device
RU2521591C2 (en) Burnable absorbing materials and installations for nuclear reactors and methods of their application
WO2004032150A1 (en) Guide ring to control granular mixing in a pebble-bed nuclear reactor
RU2699229C1 (en) Low-power fast neutron modular nuclear reactor with liquid metal heat carrier and reactor core (versions)
RU2577783C1 (en) Process channel combined for industrial nuclear plant
Kim et al. Design characteristics and startup tests of HANARO: The newly in-service Korean research reactor
Trinuruk et al. Concept of prismatic high temperature gas-cooled reactor with SiC coating on graphite structures
KR101694409B1 (en) Nuclear reactor core for thorium breeding and method of using thereof
RU56048U1 (en) REACTOR-CONVERTER ON THERMAL NEUTRONS
EP2610875A1 (en) A wrapper tube for a fuel subassembly of a nuclear reactor core and method for protecting fuel against overheating in case of coolant boiling
Richards et al. Conceptual design of the NGNP reactor system
Pham et al. The current status of DALAT nuclear research reactor and proposed core conversion studies
Bulakh et al. Extension of lifespan of graphite in fuel blocks of high-temperature gas-cooled reactors as the resource for ensuring design values of nuclear fuel burn-up
RU2166214C1 (en) Composite fuel assembly for power control system of nuclear reactor core
McDuffee et al. Proposed fuel pin irradiation facilities for the high flux isotope reactor
RU2594004C1 (en) Working member for reactivity compensation of control and protection system in fast neutron reactor
Fraas et al. Preliminary Design of a 10-Mw (t) Pebble-Bed Reactor Experiment
JP2016217798A (en) Nuclear transformation device and nuclear reactor
Smith et al. Terminal Report for the Mark IV (Plutonium) Loading in EBR-I
RU2248629C2 (en) Water-moderated water cooled-reactor core
Peraire et al. The SPS target station for chorus and nomad neutrino experiments
Flemons Failed fuel locating