СПОСОБ ИЗГОТОВДЕНИЯ ТВЭЛА ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА Российский патент 2016 года по МПК G21C21/02 

Изобретение относится к области ядерной энергетики, в частности к способу изготовления тепловыделяющего элемента (твэла) ядерного реактора.

Известен способ изготовления твэла дисперсионного типа, при котором в заготовку оболочки твэла в соответствующей доле помещают материал матрицы, его расплавляют, а на зеркало расплава матричного материала непрерывно подают в недостающей доле частицы делящегося материала при одновременном вибрировании и охлаждают, см. патент РФ №2374705, кл. G21C 21/02, 2009.

Такой способ не обеспечивает необходимой плотности делящегося материала в твэле.

Известен также способ изготовления твэла контейнерного типа, основными операциями в котором являются: изготовление таблеток делящегося материала, заключение таблеток в заготовку оболочки твэла, ограничение сердечника из таблеток отражателем и пружиной, организация газосборника, вакуумирование и герметизация, см. А.Г.САМОЙЛОВ. «Тепловыделяющие элементы ядерных реакторов», М., Энергоиздат, 1985, с.50.

Недостатком такого способа изготовления твэла является наличие переменного по высоте газового зазора между стенкой оболочки твэла и таблетками делящегося материала, что приводит к асимметричной розе тепловых потоков в поперечных сечениях твэла и непосредственному контакту конструкционного и делящегося материалов.

Технической задачей изобретения является повышение теплопроводности между внутренней поверхностью оболочки твэла и таблетками делящегося материала.

Поставленная задача решается путем заполнения зазора между боковой поверхностью таблеток из делящегося материала и внутренней поверхностью оболочки твэла контактным материалом, металлом, например магнием, или сплавом, например силумином.

Изготовление твэла реализуют в два этапа.

На первом - в одну часть заготовки оболочки твэла помешают контактный материал в виде цилиндра, таблетки делящегося материала, пружину, сжатую хвостовиком, сваривают, вакуумируют, герметизируют, нагревают до температуры плавления контактного материала и охлаждают.

На втором - через переходник дополняют другой частью заготовки оболочки твэла с отражателем и газосборником.

На чертеже приведена схема осуществления способа изготовления твэла ядерного реактора.

В часть 1 заготовки оболочки твэла с переходником 2, помещают контактный материал в виде стержня 3, таблетки 4 из делящегося материала, пружину 5, сжатую хвостовиком 6, сваривают, вакуумируют и герметизируют.

Нагревают до плавления контактного материала и охлаждают.

По оси переходника 2 формируют канал до контактного материала и дополняют другой частью 1 заготовки оболочки твэла с отражателем 7, газосборником 8 и концевой деталью 9, через которую вакуумируют полость газосборника.

После механической и химической подготовки герметизируют методом аргонно-дуговой сварки.

В качестве стержня 3 контактного материала применяют металлы магний, натрий, свинец, сплавы свинец - висмут, медь - магний, алюминий - кремний - никель.

Использование изобретения позволяет повысить:

- теплопроводность в радиальном направлении,

- эффективность и надежность при использовании твэла в рабочих условиях.

Изобретение относится к изготовлению тепловыделяющих элементов (твэлов) ядерного реактора. Изготовление твэла ядерного реактора осуществляют в два этапа. На первом - снаряжают заготовку оболочки твэла контактным материалом, таблетками делящегося материала, пружиной, сжатой хвостовиком, сваривают, вакуумируют, герметизируют, нагревают до температуры плавления контактного материала, охлаждают. На втором - через переходник дополняют отражателем и газосборником. В качестве контактного материала применяют: магний, натрий, свинец, медь-магний, свинец-висмут, алюминий-кремний-никель. Технический результат - повышение теплопроводности между внутренней поверхностью оболочки твэла и столбом таблеток делящегося материала. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ изготовления твэла ядерного реактора, включающий снаряжение заготовки оболочки твэла таблетками делящегося материала, отражателем, пружиной, с сохранением газосборника, отличающийся тем, что его реализуют в два этапа: на первом - в одну часть заготовки оболочки твэла помещают контактный материал в виде стержня, таблетки делящегося материала, сжатую хвостовиком пружину, вакуумируют, герметизируют, нагревают до плавления контактного материала, охлаждают, а на втором - через переходник дополняют другой частью заготовки оболочки твэла с отражателем и газосборником.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве контактного материала применяют металлы: магний, натрий, свинец.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве контактного материала применяют двойные сплавы: медь-магний, свинец-висмут.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве контактного материала применяют тройной сплав алюминий-кремний-никель.