RU2179755C1 - Канал для циклирования нагрузки твэлов - Google Patents
Канал для циклирования нагрузки твэлов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2179755C1 RU2179755C1 RU2000120981/06A RU2000120981A RU2179755C1 RU 2179755 C1 RU2179755 C1 RU 2179755C1 RU 2000120981/06 A RU2000120981/06 A RU 2000120981/06A RU 2000120981 A RU2000120981 A RU 2000120981A RU 2179755 C1 RU2179755 C1 RU 2179755C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fuel
- channel
- absorber
- fuel elements
- reactor
- Prior art date
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 77
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 title claims abstract description 8
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 claims abstract description 36
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 abstract description 6
- 230000004907 flux Effects 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 10
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 10
- 238000011160 research Methods 0.000 description 6
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 5
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 4
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- BDOSMKKIYDKNTQ-OUBTZVSYSA-N Cadmium-113 Chemical compound [113Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-OUBTZVSYSA-N 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 229910000712 Boron steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052770 Uranium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N uranium(0) Chemical compound [U] JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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
Изобретение относится к области атомной энергетики и может быть использовано при разработке твэлов реакторов и обосновании их работоспособности в условиях циклических нагрузок. Канал для циклирования нагрузки твэлов содержит тепловыделяющую сборку (ТВС) с твэлами, поглотитель нейтронов, при этом по оси канала стационарно размещены два поглотителя нейтронов, имеющих внутреннюю полость, отстоящих друг от друга на расстоянии, не превышающем половины длины твэлов, а подвижная ТВС по перемещению ограничена двумя положениями, при которых в одном случае в верхнем поглотителе размещена одна, а в другом случае в нижнем поглотителе размещена вторая половина твэлов. Технический результат - изобретение позволяет проводить экспериментальное циклирование нагрузки твэлов при неизменной реактивности реактора и неизменном пространственном распределении потока нейтронов в нем. 2 ил., 4 табл.
Description
Изобретение относится к области атомной энергетики и может быть использовано при разработке твэлов реакторов и обосновании их работоспособности в условиях циклических нагрузок.
Современные энергетические реакторы работают в основном в стационарном (базовом) режиме, а пики нагрузок в электрических системах отрабатываются тепловыми станциями, сжигающими органическое топливо.
Работа современных АЭС в базовом режиме обусловлена еще недостаточным ресурсом твэлов при их работе в режиме циклического изменения мощности.
Поэтому является актуальной задача о разработке твэлов, обладающих большим ресурсом работы в режиме циклического изменения мощности.
При этом является важным проведение исследований по работоспособности твэлов в таком режиме, которые осуществляются обычно на исследовательских реакторах в специальных каналах.
Известны конструкции исследовательских каналов, в которых мощность ТВС изменяется путем введения в канал подвижных поглотителей, перемещаемых вдоль оси канала, или введением в канал раствора с поглотителем /1/.
Периодическое возвратное перемещение вдоль оси канала поглотителя, размещенного в нем, обеспечивает циклическое изменение мощности твэлов в ТВС.
Однако перемещение поглотителя по высоте активной зоны приводит к изменению реактивности и деформации нейтронного поля в реакторе.
Изменение реактивности выводит реактор из стационарного критического состояния, что требует одновременной отработки штатной системы СУЗ для своевременного возврата реактора в критическое состояние.
Такое ужесточение условий работы СУЗ исследовательского реактора снижает его безопасность.
Кроме того, изменение формы поля нейтронов в реакторе ухудшает условия проведения других экспериментов в остальной части активной зоны.
Решаемая техническая задача состояла в создании канала для циклирования нагрузки твэлов без изменения реактивности и деформации нейтронного поля реактора.
Сущность изобретения состоит в том, что предлагается конструкция исследовательского канала, в котором по оси канала стационарно размещены два поглотителя нейтронов, имеющих внутреннюю полость, отстоящих друг от друга на расстоянии, не превышающем половины длины твэлов, а подвижная ТВС по перемещению ограничена двумя положениями, при которых в верхнем поглотителе размещена одна, а в нижнем поглотителе -вторая половина твэлов.
Работа канала иллюстрируется чертежами. На них в корпусе канала (1) расположена ТВС с твэлами (2), которая перемещается штоком (3), связанным с приводом.
Верхний поглотитель (4) и нижний поглотитель (5) имеют внутреннюю полость, в которую вводится ТВС.
На фиг.1 изображено состояние канала (1), в котором ТВС (2) находится в нижнем положении. При этом нижняя половина длины твэлов расположена в нижнем поглотителе (5), а верхняя половина длины твэлов расположена в пространстве между поглотителями (4,5).
В этом положении ТВС (2) нижняя половина твэлов находится во внутренней полости нижнего поглотителя (5).
Поглотитель (5) экранирует твэлы от внешнего нейтронного потока нейтронов и существенно снижает мощность в нижней части твэлов ТВС. В то же время верхняя половина длины твэлов расположена в пространстве между поглотителями (4,5). Эта часть твэлов облучается внешним потоком нейтронов. В ней генерируется максимальная мощность.
Следовательно, в этом положении ТВС верхняя половина твэлов генерирует максимальную мощность, а нижняя половина твэлов, заэкранированная поглотителем, имеет минимальную мощность.
Перемещение ТВС в верхнее положение (фиг.2) приводит к противоположной ситуации. В этом случае верхняя половина длины твэлов заэкранирована верхним поглотителем (4), в ней генерируется минимальная мощность.
Нижняя половина длины твэлов в этом случае будет генерировать максимальную мощность.
Таким образом, путем перемещения ТВС из нижнего положения в верхнее положение меняется мощность в верхней и нижней частях твэлов от максимальной до минимальной для верхней части твэлов и от минимальной до максимальной для нижней части.
Перемещение ТВС в исходное нижнее положение соответственно возвращает в исходное положение распределение мощности по высоте твэлов. Так реализуется один цикл изменения мощности в ТВС.
При симметричном нейтронном поле по высоте активной зоны в интервале перемещения ТВС оба высотных участка твэлов будут проявлять себя одинаково.
Следовательно, циклическое перемещение ТВС по высоте не будет вызывать изменения реактивности и изменения распределения нейтронного потока по высоте активной зоны.
Перемещение ТВС в рассматриваемом варианте конструкции осуществляется путем связи с поршнем, размещенным в верхней части канала в цилиндре, к которому с двух сторон подведены трубопроводы, подающие воду для перемещения поршня.
Эти трубопроводы, как и трубопроводы, обеспечивающие охлаждение ТВС и поглощающих цилиндров, выводятся через верхнюю головку канала.
Эти трубопроводы направляются к специальному оборудованию, размещенному вне реактора, с помощью которого осуществляется управление работой канала и контроль за уровнем температуры внутри канала. Для этой цели внутри канала установлен ряд термопар.
Временной график циклирования мощности участков твэлов зависит от графика перемещения ТВС по испытательному участку ТВС.
Вариантные расчеты реактора AM Первой АЭС с подобным исследовательским каналом показали на неизменность реактивности и неизменность формы поля тепловыделения в соседних ТВС при циклировании мощности испытуемых твэлов.
В расчетах в качестве поглотителя нейтронов рассматривался листовой кадмий, свернутый в цилиндр и очехлованный сталью. Возможно использование и других поглотителей, в частности бористой стали.
Активная зона реактора AM Первой АЭС имеет высоту 170 см. Это ограничивало максимальную длину испытуемых твэлов. В рассматриваемой конструкции длина участка между поглотителями примерно равна длине поглотителей. Поэтому для реактора AM максимальное расстояние между поглотителями составляет примерно 50 см.
В расчетах варьировалось расстояние между поглотителями и толщина слоя кадмия. Для варианта с δCd= 1мм и при расстоянии между поглотителями l=30 см данные для мощности экспериментальной ТВС приведены в табл. 1.
Экспериментальная ТВС имела три стержневых твэла, в поперечном сечении характерных для реактора ВВЭР-1000.
Из таблицы видно, что в обоих положениях ТВС ее полная мощность и мощности ее частей остаются одинаковыми. Кроме того видно, что экран с толщиной кадмиевого слоя δCd= 1мм снижает тепловыделение более чем в три раза. Это означает, что при перемещении ТВС мощность двух участков твэлов изменяется примерно в три раза. На свободном участке твэлов мощность составляет 13,2 кВт, а мощность участка, размещенного внутри экрана, равна 4,2 кВт.
В процессе работы экспериментального канала будет происходить выгорание урана в исследуемых твэлах и выгорание поглотителя в цилиндрических экранах.
Результаты расчета приведены в табл. 2 и 3.
Следовательно, в процессе работы мощность экспериментального канала меняется мало.
Основным поглотителем нейтронов в природном кадмии является изотоп кадмий-113. Именно он наиболее заметно выгорает в процессе работы канала. В табл. 3 приведены относительные значения, характеризующие выгорание кадмия-113. Они показывают, что за время работы канала в течение примерно одного года кадмий-113 выгорает на 13%.
Однако экранирующее действие цилиндрических поглотителей снижается меньше. Это обстоятельство иллюстрируется данными табл. 4.
Следовательно, за время испытания Тэф≈300-400 суток экранирующее действие поглотителей остается практически неизменным.
Наличие двух поглотителей по высоте канала и осевая неравномерность распределения тепловыделения в самом реакторе приводят к некоторой неравномерности тепловыделения на экспериментальном участке твэлов. В рассматриваемом случае неравномерность тепловыделения составляет 6%. Эта величина получена путем деления максимального значения линейной мощности твэла q1= 155,9 Bт/см на среднее значение 
В серийном реакторе ВВЭР-1000 среднее значение
. Следовательно, среднее значение 
для твэлов в рассмотренном варианте экспериментального канала является близким среднему значению в реакторе ВВЭР-1000.
В серийном реакторе ВВЭР-1000 среднее значение
Таким образом, рассматриваемый канал обеспечивает возможность проведения испытания твэлов, в частности, твэлов реактора ВВЭР-1000 в режиме циклирования их мощности. При этом обеспечивается стабильность реактора-испытателя путем сохранения неизменным его критического состояния при перемещении экспериментальной ТВС по высоте канала и сохранения пространственного распределения потока нейтронов в нем.
Источники информации
1. Г. А. Бать и др. "Исследовательские ядерные реакторы". М.:Атомиздат, 1972г., с. 88.
1. Г. А. Бать и др. "Исследовательские ядерные реакторы". М.:Атомиздат, 1972г., с. 88.
Claims (1)
- Канал для циклирования нагрузки твэлов, содержащий тепловыделяющую сборку (ТВС) с твэлами, поглотитель нейтронов, отличающийся тем, что по оси канала стационарно размещены два поглотителя нейтронов, имеющих внутреннюю полость, отстоящих друг от друга на расстоянии, не превышающем половины длины твэлов, а подвижная ТВС по перемещению ограничена двумя положениями, при которых в одном положении в верхнем поглотителе размещена одна, а в другом положении в нижнем поглотителе размещена вторая половина твэлов.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000120981/06A RU2179755C1 (ru) | 2000-08-15 | 2000-08-15 | Канал для циклирования нагрузки твэлов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000120981/06A RU2179755C1 (ru) | 2000-08-15 | 2000-08-15 | Канал для циклирования нагрузки твэлов |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2179755C1 true RU2179755C1 (ru) | 2002-02-20 |
Family
ID=20238894
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000120981/06A RU2179755C1 (ru) | 2000-08-15 | 2000-08-15 | Канал для циклирования нагрузки твэлов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2179755C1 (ru) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4227967A (en) * | 1977-06-03 | 1980-10-14 | Electric Power Research Institute, Inc. | Method and apparatus for reducing the power level in a nuclear reactor during temperature transient |
| EP0103249A2 (en) * | 1982-09-06 | 1984-03-21 | Hitachi, Ltd. | Operating method of boiling water reactor |
| WO1994005013A1 (de) * | 1992-08-21 | 1994-03-03 | Siemens Aktiengesellschaft | Steuersäule aus einem brennelement und einem absorberelement für einen kernreaktor |
-
2000
- 2000-08-15 RU RU2000120981/06A patent/RU2179755C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4227967A (en) * | 1977-06-03 | 1980-10-14 | Electric Power Research Institute, Inc. | Method and apparatus for reducing the power level in a nuclear reactor during temperature transient |
| EP0103249A2 (en) * | 1982-09-06 | 1984-03-21 | Hitachi, Ltd. | Operating method of boiling water reactor |
| WO1994005013A1 (de) * | 1992-08-21 | 1994-03-03 | Siemens Aktiengesellschaft | Steuersäule aus einem brennelement und einem absorberelement für einen kernreaktor |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| БАТЬ Г.А. и др. Исследовательские ядерные реакторы. - М.: Атомиздат, 1972, с.88. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Sun et al. | Conceptual design and analysis of a multipurpose micro nuclear reactor power source | |
| Dubberley et al. | SuperPRISM oxide and metal fuel core designs | |
| EA019989B1 (ru) | Топливная сборка легководного ядерного реактора (варианты) и легководный ядерный реактор | |
| KR102152188B1 (ko) | 토륨 연료 기반 우주원자로 노심 및 이를 구비한 원자로 | |
| Lommers et al. | Passive heat removal impact on AREVA HTR design | |
| KR102615657B1 (ko) | 중성자 흡수체 혼합물을 함유하는 핵연료 | |
| Bloore | Reactor physics assessment of thick silicon carbide clad PWR fuels | |
| Chen et al. | Steady-state thermal fluids analysis for the HTR-PM equilibrium core | |
| JP2000019280A (ja) | 軽水冷却型原子炉の炉心および同原子炉の運転方法 | |
| Sasa | Design of J-PARC transmutation experimental facility | |
| Bostelmann et al. | Criticality calculations of the very high temperature reactor critical assembly benchmark with serpent and SCALE/KENO-VI | |
| Gou et al. | Preliminary phenomena identification and ranking tables on the subject of the High Temperature Gas-cooled Reactor-Pebble Bed Module thermal fluids and accident analysis | |
| RU2179755C1 (ru) | Канал для циклирования нагрузки твэлов | |
| Yapıcı et al. | Neutronic analysis of PROMETHEUS reactor fueled with various compounds of thorium and uranium | |
| Hursin et al. | Impact of improved neutronic methodology on the cladding response during a PWR reactivity initiated accident | |
| US20090238321A1 (en) | Nuclear power plant with actinide burner reactor | |
| KR101694409B1 (ko) | 토륨 증식을 위한 원자로 노심 및 이의 이용방법 | |
| Şahın et al. | Fusion breeder with enhanced safeguarding capabilities against nuclear weapon proliferation | |
| Irwanto et al. | Decay heat removal without forced cooling on a small simplified PBR with an accumulative fuel loading scheme | |
| Yapıcı et al. | Power flattening in Prometheus breeder reactor using nuclear fuel and waste actinide | |
| Khan et al. | Reactor physics calculations and their experimental validation for conversion and upgrading of a typical swimming pool type research reactor | |
| KR101633493B1 (ko) | 다중 핵분열성층을 갖는 소형 모듈화 원자로 노심 및 이를 갖는 원자로 | |
| US4274922A (en) | Nuclear reactor shield including magnesium oxide | |
| Sembiring et al. | Validation of BATAN-3DIFF code on 3-D model of the IAEA 10 MWth benchmark core for partially-inserted control rods | |
| Hussein et al. | Effect of core configuration on the burnup calculations of MTR research reactors |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| 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: 20170816 |