RU182070U1 - Тепловыделяющая сборка ядерного водо-водяного энергетического реактора - Google Patents
Тепловыделяющая сборка ядерного водо-водяного энергетического реактора Download PDFInfo
- Publication number
- RU182070U1 RU182070U1 RU2018117743U RU2018117743U RU182070U1 RU 182070 U1 RU182070 U1 RU 182070U1 RU 2018117743 U RU2018117743 U RU 2018117743U RU 2018117743 U RU2018117743 U RU 2018117743U RU 182070 U1 RU182070 U1 RU 182070U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- screw
- fuel
- nuclear
- fuel rods
- assembly
- Prior art date
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 37
- JEGUKCSWCFPDGT-UHFFFAOYSA-N h2o hydrate Chemical compound O.O JEGUKCSWCFPDGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 title 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims abstract description 7
- 229910001093 Zr alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 239000002826 coolant Substances 0.000 abstract description 7
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 3
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 2
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C1/00—Reactor types
- G21C1/02—Fast fission reactors, i.e. reactors not using a moderator ; Metal cooled reactors; Fast breeders
-
- 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
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области атомной энергии и может быть использована в ядерных реакторах типа ВВЭР. Техническим результатом полезной модели является гарантированное поддержание рабочей температуры поверхности твэлов за счет перемешивания теплоносителя в горизонтальном направлении. Для его достижения предложена тепловыделяющая сборка ядерного водо-водяного энергетического реактора, содержащая стержневые твэлы, установленные в каркасе, состоящем из направляющих труб и дистанционирующих решеток, при этом в верхней части сборки в шестигранном чехле размещен шнек с отверстиями для твэлов. Шнек выполнен из циркониевого сплава, скрученного в спираль, внешняя часть которого имеет форму шестигранника, соответствующего внутренней поверхности чехла из циркония, и жестко соединен с ним. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Область техники
Полезная модель относится к области атомной энергии и может быть использована в ядерных реакторах типа ВВЭР.
Уровень техники
Различные конструкции тепловыделяющих сборок (ТВС) ядерного реактора типа ВВЭР широко известны и описаны в научно-технической литературе, например, в (Кириллов П.Л., Юрьев Ю.С., Бобков В.П. «Справочник по гидравлическим расчетам» Энергоатомиздат, 1990).
Наиболее близкой по конструкции к заявляемой полезной модели является конструкция тепловыделяющей сборки ядерного преимущественно водо-водяного энергетического реактора, включающая пучок тепловыделяющих элементов (твэлов), установленных в каркасе из дистанционирующих решеток, закрепленных на трубчатых каналах, хвостовик и съемную головку (патент на изобретение RU 2317600).
Одним из существенных недостатков, возникающих в тепловыделяющих сборках реактора типа ВВЭР является образование так называемого кризиса теплообмена - резкого ухудшения теплообмена и повышения температуры охлаждаемой поверхности твэлов.
Кризис теплообмена возникает, когда между теплоносителем - водой и поверхностью твэлов появляется слой пара. Это называется поверхностным подкипанием. Кризис наступает, когда появляющийся пар не успевает перемешиваться с водой из-за большого (критического) теплового потока (Вт/м2). Пар имеет в 10-15 раз меньшее значение теплопроводности по сравнению с водой. Поэтому резко увеличивается температура охлаждаемой поверхности твэла. Конкретно для ВВЭР температура оболочек твэлов при наступлении кризиса увеличивается с 350 до 600°С. При такой температуре циркониевый сплав твэла активно взаимодействует с паром с образованием взрывоопасного водорода (пароциркониевая химическая реакция Zr+H2O=ZrO2+H2). При медленном докритическом нагреве кризиса нет, и температура оболочек твэлов в ВВЭР не превышает 350°С.
Технической проблемой, решаемой полезной моделью является устранение образования пара на поверхности твэлов.
Раскрытие сущности полезной модели
Техническим результатом полезной модели является гарантированное поддержание рабочей температуры поверхности твэлов за счет перемешивания теплоносителя в горизонтальном направлении.
Для достижения технического результата предложена тепловыделяющая сборка ядерного водо-водяного энергетического реактора, содержащая стержневые твэлы, установленные в каркасе, состоящем из направляющих труб и дистанционирующих решеток, при этом, в верхней части тепловыделяющей сборки в шестигранном чехле размещен шнек с отверстиями для твэлов.
Кроме того, шнек выполнен из циркониевого сплава, скрученного в спираль, внешняя часть которого имеет форму шестигранника, соответствующего внутренней поверхности чехла из циркония и жестко соединен с ним.
Краткое описание чертежей
Сущность полезной модели поясняется чертежами.
На фиг. 1 приведена конструктивная схема тепловыделяющей сборки ядерного водо-водяного энергетического реактора, на фиг. 2 показано крепление шнека с чехлом, на фиг. 3 показано крепление стержневых твэлов в шнеке, где:
1 - чехол;
2 - стержневые твэлы;
3 - шнек;
4 - отверстия в шнеке;
5 - втулки;
6 - отбортовки;
7 - технологические отверстия;
8 - дистанционирующие решетки;
9 - головка;
10 - направляющие трубы.
Осуществление полезной модели
Тепловыделяющая сборка ядерного водо-водяного энергетического реактора, показанная на фиг. 1 включает стержневые твэлы 2, чехол 1 и шнек 3 с отверстиями 4 втулками 5, расположенные в верхней части сборки, дистанционирующие решетки 8, расположенные в средней и нижней части сборки, головку 9 и направляющие трубы 10. Чехол 1 со шнеком 3 выполнены из листов сплава циркония.
Несущим элементом тепловыделяющей сборки является каркас, состоящий из направляющих труб 10 и дистанционирующих решеток 8.
Шнек 3, помещенный в соединенный с головкой 9 чехол 1, внешние размеры которого соответствуют наружной поверхности дистанционирующих решеток 8, выполнен в виде спирали, внешняя поверхность которой обрезана под шестигранник.
Шаг спирали шнека 3, а также высота и толщина стенок чехла 1 выбираются на основании расчетных или экспериментальных данных. Шнек 3 не только формирует течение теплоносителя в горизонтальном направлении, но и выполняет функции дистанционирующих решеток в верхней части ТВС.
Соединение шнека 3 и чехла 1, показанное на фиг. 2 можно осуществлять, например, через отбортовки 6 сваркой, используя технологические отверстия 7 или точечной сваркой.
В шнеке 3 для размещения стержневых твэлов 2 выполнены отверстия 4, в которые установлены втулки 5, (фиг. 3), которые позволяют исключить истирание оболочек твэлов при неизбежных вибрациях и пульсациях теплоносителя.
Тепловыделяющая сборка работает следующим образом. В верхней ее части расположен шнек 3, который заставляет теплоноситель вращаться в горизонтальной плоскости. Таким образом, теплоноситель эффективно перемешивается и уменьшается неравномерность его подогрева. При этом возникает горизонтальная составляющая вектора скорости, и суммарная скорость теплоносителя увеличивается, вследствие чего более интенсивно разрушаются пленки пара на поверхности твэлов 2, что повышает запас по кризису теплообмена.
Расчеты показали, что изменение стандартной конструкции тепловыделяющей сборки реакторов типа ВВЭР на предложенную, позволяет увеличить критический поток тепла на 20-40%. Это позволяет увеличить мощность легководного реактора примерно на 20%.
Claims (2)
1. Тепловыделяющая сборка ядерного водо-водяного энергетического реактора, содержащая стержневые твэлы, установленные в каркасе, состоящем из направляющих труб и дистанционирующих решеток, отличающаяся тем, что в верхней части сборки в шестигранном чехле размещен шнек с отверстиями для твэлов.
2. Тепловыделяющая сборка ядерного реактора по п. 1, отличающаяся тем, что шнек выполнен из циркониевого сплава, скрученного в спираль, внешняя часть которого имеет форму шестигранника, соответствующего внутренней поверхности чехла из циркония, и жестко соединен с ним.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018117743U RU182070U1 (ru) | 2018-05-15 | 2018-05-15 | Тепловыделяющая сборка ядерного водо-водяного энергетического реактора |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018117743U RU182070U1 (ru) | 2018-05-15 | 2018-05-15 | Тепловыделяющая сборка ядерного водо-водяного энергетического реактора |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU182070U1 true RU182070U1 (ru) | 2018-08-02 |
Family
ID=63142056
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018117743U RU182070U1 (ru) | 2018-05-15 | 2018-05-15 | Тепловыделяющая сборка ядерного водо-водяного энергетического реактора |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU182070U1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4657733A (en) * | 1983-02-25 | 1987-04-14 | Framatome & Cie. | Fuel assembly for a nuclear reactor |
JPH10246789A (ja) * | 1997-03-03 | 1998-09-14 | Nuclear Fuel Ind Ltd | Pwr燃料集合体 |
RU2166806C1 (ru) * | 2000-02-09 | 2001-05-10 | Государственный научно-исследовательский институт Научно-производственное объединение "Луч" | Ядерный энергетический реактор |
RU113055U1 (ru) * | 2011-06-16 | 2012-01-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт Научно-производственное объединение "ЛУЧ" (ФГУП "НИИ НПО "ЛУЧ") | Дистанционирующая решетка тепловыделяющей сборки высокоэнергетического ядерного реактора |
-
2018
- 2018-05-15 RU RU2018117743U patent/RU182070U1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4657733A (en) * | 1983-02-25 | 1987-04-14 | Framatome & Cie. | Fuel assembly for a nuclear reactor |
JPH10246789A (ja) * | 1997-03-03 | 1998-09-14 | Nuclear Fuel Ind Ltd | Pwr燃料集合体 |
RU2166806C1 (ru) * | 2000-02-09 | 2001-05-10 | Государственный научно-исследовательский институт Научно-производственное объединение "Луч" | Ядерный энергетический реактор |
RU113055U1 (ru) * | 2011-06-16 | 2012-01-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт Научно-производственное объединение "ЛУЧ" (ФГУП "НИИ НПО "ЛУЧ") | Дистанционирующая решетка тепловыделяющей сборки высокоэнергетического ядерного реактора |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4749544A (en) | Thin walled channel | |
US2902422A (en) | Nuclear reactor fuel rod assembly | |
US4708845A (en) | BWR fuel assembly with improved spacer and fuel bundle design for enhanced thermal-hydraulic performance | |
US11728052B2 (en) | Fast spectrum molten chloride test reactors | |
EP3422360A1 (en) | Nuclear reactor module | |
US4728490A (en) | Fuel rod spacer with perimeter scoops for diverting liquid coolant flow | |
GB2511113A (en) | A simple low cost molten salt thorium breeder nuclear reactor | |
US3212986A (en) | Three tank separate superheat reactor | |
RU182070U1 (ru) | Тепловыделяющая сборка ядерного водо-водяного энергетического реактора | |
US4759912A (en) | BWR fuel assembly having hybrid fuel design | |
KR102605338B1 (ko) | 도플러 반응도 증대 장치 | |
Broeders et al. | Conceptual design of a (Pu, U) O2 core with a tight fuel rod lattice for an advanced pressurized light water reactor | |
JPH09504863A (ja) | 原子炉のための制御棒 | |
RU2295785C2 (ru) | Тепловыделяющая сборка | |
RU182068U1 (ru) | Тепловыделяющая сборка ядерного реактора на быстрых нейтронах с жидкометаллическим теплоносителем | |
US20140241486A1 (en) | Fuel assembly | |
USRE34246E (en) | Thin walled channel | |
KR20170015986A (ko) | 내압궤성 핵연료 집합체 지지 그리드 | |
JP6588155B2 (ja) | 燃料集合体及びそれを装荷する原子炉の炉心 | |
JP6670133B2 (ja) | 燃料集合体及び原子炉の炉心 | |
US3227621A (en) | Heterogeneous atomic reactor | |
JP7440385B2 (ja) | 燃料集合体 | |
US20220215971A1 (en) | Debris filtering skirt arrangement for nuclear fuel assembly bottom nozzle and bottom nozzle including same | |
JP6621610B2 (ja) | 沸騰水型原子炉の初装荷炉心 | |
JP6752072B2 (ja) | 沸騰水型原子炉 |