Тепловыделяющий элемент Советский патент 1986 года по МПК G21C3/02 G21C3/62 

I

Изобретение относится к области реакторного материаловедения и может быть использовано для повышения надежности тепловьщеляющих элементов (твэлов) АЭС, в особенности работающих в режиме загрузки на ходу, следящей нагрузки, а также твэлов АЭС, работакнцих до повьшенного выгорания.

Целью изобретения является повышение надежности тепловыделяющего элемента путем уменьшения выделения продуктов деления из сердечника и снижения на оболочке механических нагрузок.

На чертеже изображено поперечное сечение сердечника.

Сердечник тепловыделякицего элемента состоит из крупнозернистой внутренней зоны 1 и сплошной мелкозернистой внешней зоны 2.

При эксплуатации сердечника по мере выгорания топлива происходит выделение продуктов деления. Крупные зерна, из которых состоит внутренняя зона сердечника, обеспечивают повышенное удержание продуктов деления, предотвращая тем самьв4 выход к оболочке тепловыделяющего элемента Коррозионно активных агентов, при этом повышенная температура внутренней зоны позволяет последней получить удовлетворительную пластичность.

Мелкозернистая структура материала позволяет более равномерно распределить на внутренней поверхности оболочки продукты деления и С5пцественно снизить локальную концентрацию продуктов деления, а, кроме того, обеспечивает высокую пластичность материала, причем для мелких равноосньпс зерен течение материала может перейти в режим сверхпластичности.

2661

что, в свою очередь, позволит более равномерно распределить механические нагрузки на оболочке при взаимодействии последней с сердечником..

Следует также отметить, что низкая температура внешней зоны сердечника позволяет добиться заметного удержания продуктов деления в матрице оксида при заметно меньших размеpax ререн по сравнению с внутренней зоной, в которой температуры велики. Размер зерен внутренней зоны сердечника должен быть, больше 3-10 диаметра сердечника, поскольку при

значениях размеров зерен более указанной величины влияние размера зерен на уровень вьщеления продуктов деления становится незначительным .

Наружная зона сердечника выполняется из материала, размер зерен которого должен быть не меньше 3-Ю диаметра сердечника и не более 3 10 диаметра сердечника, потому что предотвращается радиационный и термический активированный рост зерна, компенсируется уменьшение скорости ползучести внутренней

зоны сердечника и обеспечивается

возможность достижения режима сверхпластичности. Мелкозернистая зона может внедряться в пределы области в основном термоактивированного выделения газообразных и легколетучих продуктов деления на величину 0,5-0,7 мм. Ширина области, в которой выделение продуктов деления обеспечивается не зависящими от

размеров зерна радиационно стимулированньми процессами, составляет 1-2 мм, поэтому отношение внешней мелкозернистой зоны к диаметру сердечника должно быть не более 1:8.

ТЕПЛОВЬЩЕЛЯЩИЙ ЭЛЕМЕНТ, содержащий оболочку и сердечник из зерен оксидов делящихся материалов, выполненный в виде двух концентрических зон, отличающийся тем, что, с целью повышения надеж-, ности тепловыделяющего элемента путем з еньшения выделения продук тов деления из сердечника и снижения на оболочке механических нагрузок, внутренняя зона сердечника выполнена из материала с размером зерен не менее 310 диаметра сердечника, а размер зерен наружной зоны находится в пределах от 310 диаметра сердечника, причем отношение ширины наружной зоны к диаметру сердечника выбрано не более 1:8,