ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА Российский патент 2016 года по МПК G21C3/02 

Изобретение относится к атомной энергетике и может быть использовано при изготовлении тепловыделяющих элементов ядерного реактора.

Известен тепловыделяющий элемент ядерного реактора контейнерного типа, содержащий оболочку, компенсационный объем, нижний отражатель, сердечник из таблеток делящегося материала, верхний отражатель, разрезной втулочным фиксатор и концевые детали, см.. Г.Н. УШАКОВ «Технологические каналы и тепловыделяющие элементы ядерных реакторов», М., Энергоиздат, 1981, с. 29-36.

Недостатком такого тепловыделяющего элемента является хаотичный контакт поверхности таблеток с внутренней поверхностью оболочки, что при облучении в реакторе в любом его сечении приводит к несимметричной розе теплового потока в радиальной плоскости и к ускоренному растрескиванию таблеток делящегося материала.

Для устранения указанного недостатка в твэле, между поверхностями оболочки и таблетками делящегося материала, размещают вставку в виде фольги из молибдена, ориентированную вдоль оси тепловыделяющего элемента, см. патент RU №2408941, кл. G21C 3/00, 2010.

Вставка в тепловыделяющем элементе симметрично дистанционирует таблетки сердечника относительно оболочки.

Недостатком такого технического решения является сложность операций обработки и ввода вставки в оболочку тепловыделяющего элемента.

Задача изобретения состоит в сохранении симметрии теплового потока в радиальных направлениях при отсутствии вставки.

Поставленная задача решается путем выполнения на оболочке между отражателями «n» продольных гофров, где «n» - целое число больше двух, а между верхним торцом нижнего отражателя и компенсационным объемом кольцевого гофра, воспринимающего вес вышестоящих деталей.

На чертеже приведен продольный разрез тепловыделяющего элемента и его поперечное сечение.

Тепловыделяющий элемент содержит: оболочку 1, компенсационный объем 2, нижний отражатель 3, сердечник 4 из таблеток делящегося материала, верхний отражатель 5, разрезной втулочный фиксатор 6, продольные гофры 7, кольцевой гофр 8 и концевые детали 9.

На участке оболочки 1, между верхним 5 и нижним 3 отражателями, выполнено «n» продольных гофров 7, где «n» - целое число больше двух, при глубине гофра 0,375 от толщины оболочки тепловыделяющего элемента.

Между верхним торцом нижнего отражателя 3 и компенсационным объемом 2 размещен кольцевой гофр 8, глубиной в половину толщины оболочки тепловыделяющего элемента, воспринимающий вес вышестоящих деталей.

При облучении в ядерном реакторе зазор между сердечником 4 из таблеток делящегося материала и оболочкой 1 тепловыделяющего элемента обеспечивает равномерный тепловой поток в радиальных направлениях.

Для предотвращения взаимодействия материала оболочки с таблетками делящегося материала в зазоре между ними может быть размещена вставка из фольги (на чертеже не показана) чистого металла.

Такое выполнение тепловыделяющего элемента увеличивает ресурс его работы.

Изобретение относится к ядерной энергетике. Тепловыделяющий элемент ядерного реактора содержит оболочку, компенсационный объем, сердечник из таблеток делящегося материала, ограниченный торцами отражателей. На оболочке между отражателями выполнено «n» продольных гофров, где «n» - целое число больше двух, а между верхним торцом нижнего отражателя и компенсационным объемом размещен кольцевой гофр, воспринимающий вес вышестоящих деталей. Технический результат - сохранение симметрии теплового потока без использования вставок. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Тепловыделяющий элемент ядерного реактора, содержащий оболочку, компенсационный объем, нижний отражатель, сердечник из таблеток делящегося материала, верхний отражатель, разрезной втулочный фиксатор и концевые детали, отличающийся тем, что на оболочке между отражателями выполнено «n» продольных гофров, где «n» - целое число больше двух, а между верхним торцом нижнего отражателя и компенсационным объемом размещен кольцевой гофр, воспринимающий вес вышестоящих деталей.

2. Тепловыделяющий элемент по п. 1, отличающийся тем, что продольные гофры в нем выполнены глубиной в 0,375 толщины оболочки.

3. Тепловыделяющий элемент по п. 1, отличающийся тем, что кольцевой гофр в нем выполнен глубиной в половину толщины оболочки.