Fűtőelemek - a fűtőelemek atomreaktorok

Page 15 39

A nukleáris reaktorok használt a diszperzió fűtőelemeket tartalmaz, amelynek alakja rudak. Az ő merevség a szerelés, és tervezése során a tüzelőanyag-szerelvény válik alapvető feladata rögzítő és jobbra rudak elhelyezve egymáshoz képest a teljes működési időszak, miközben a fizikai és termikus követelmények csökkenő átmérőjű fűtőelemek együtt a gyártási nehézség csökken.

Ábra. 4.18. Spacer rácsok fűtőelemkazetták üzemanyag-rudak:
1 - háromszög típusú; 2 - rombusz; 3 - gyűrű; 4 - egy hurok; 5 - rudak összefonódott huzal; 6 - sejttípus (háromszög elrendezésben); 7 - cső alakú távtartó alátétek csatlakoztatva tengelyirányban; 8 - csőszerű nyúlványa tömítés térhálósított; 9 - göndör szalaggal térköz rács; 10 - hat spirális bordák minden egyes rúd

4.3 táblázat. A főbb paraméterei fűtőelemek és szerelvények őket

Bár a legtöbb esetben, a távolságtartó tekercselésű spirális irányba. Folyamatos keverés hűtőfolyadék a tüzelőanyag szerelvény üzemanyag rudak, amelyet részben a spirálisan tekercselt huzal, csökkenti annak lehetőségét, helyi túlmelegedést, és növeli a hőátadási tényezőt. Fűtőelemek az összeállítás távtartó más módon: bordás kagyló, csillagok, bárok, végdarab.
A formák által használt távtartó rácsok ábrán mutatjuk be. 4.18.
Táblázat. 4.3 ábra a jellemzőit a diszperzió mag fűtőelemek és összeállítások őket.
A tüzelőanyag-szerelvény az üzemanyag rudak ML-1 kutatások reaktorban használt, ahol a külső sor tartalmaz 12 fűtőelemek és egy belső - 6 (ábra 4.19, 4.3 táblázat ..). A külső üzemanyag rudak egy használt tüzelőanyag UO2 pellet a keverék (31%) és BeO (69%), és a belső - tabletta urán-dioxid. Lövedékek az összes üzemanyag rudak készülnek Hastelloy-X, 6,1X0,76 mérete átmérőjű és 812,8 mm hosszúságú (az aktív része a 558,8 mm-es). A tetején a rudak a hőszigetelő elhelyezett tabletták magnézium-oxid, és az alsó végén a tabletta egy rugó préselt berillium-oxid fűtőanyag, amely hosszabbít közben szabadon hőtágulás. Ez feltéve, hogy a szabad térfogat, ahol a rugó csökkentésére a teljes nyomáson elpárologtatjuk és gáz-halmazállapotú hasadási egy üzemanyag pálca. Ez elhelyezett rúd ötvözött heynss-25 közepén a tüzelőanyag szerelvény. Minden rúd összeszerelése közötti távolság egy huzal spirálisan van feltekercselve.

Ábra. 4.19. reaktor üzemanyag-kazetta ML-1:
1 - rugós szorító; 2 - egy réteg BeO; 3 - Cd-abszorber; 4 - az üzemanyag pellet; 5 - réteg MgO; 6 - szigetelés; 7 - rozsdamentes acél cső; 8 - belső bevonat Hastelloy; 9 - központi mag ötvözet Haynes-25; 10 - rúd UO2; 11 - a külső rudak UO2-BeO (12 db.); 12 - Shell Hastelloy-X
Ábra. 4.20. WWR FA-2:

1 - gyűrű alakú rések; 2 - cső tér

Ábra. 4.22. FA reaktor Indian Point: 1 - egy kimenettel; 2 - tavasz; 3 - felső átvezetődarab; 4 - útmutató keret szerelvény; 5 távtartó huzal; 6 - egy összekötő csap; 7 - kimeneti

Ábra. 4.23. ERR reaktor üzemanyag-kazetta:
1 - rozsdamentes acél felső csúcsánál 304; 2 - egy rugó (hőtágulását a teljes szerelvény); 3 - központ rudat; 4 - egy anya; 5- fűtőelemek; 6 - felső rács 7 - gyűrű alakú dugó; 8 - előrejelzések rögzítő karom; 9 - bilincsek az üzemanyag; 10- alsó tartórács a mag; 11 - alsó vezető csúcsa (tartó)

ERR tüzelőanyag szerelvény áll 25 üzemanyag rudak, pálcikák distantsioniruemyh összekapcsolt végein és két hossza mentén fűtőelem rácsok (ábra. 4,23, fül. 4.3). Pa a üzemanyagtok korlátok helyszínek bordák, hogy mereven rögzítse a fűtőelemek a hosszanti irányban. TVS lehetővé teszi, hogy kivonat a központi üzemanyag pálca és helyette egy bór rúd. A tablettákat helyezzük héj egy gyűrű alakú rés 0,6 mm. A végén a tüzelőanyag rúd hegesztéssel lezártuk (nélkül hélium). Tesztelt különböző módjai távtartó fűtőelemek használatával rostélyok és huzal. Kezdetben tesztelt rács, amely két vékony fém, amely zárójelben forrasztva a rúd és összehegesztve ponthegesztéssel. Egy ilyen merev szerkezet, de képes kompenzálni hőtágulását az üzemanyag rudak; Ezen túlmenően, ez túl nehéz és drága pzgotovlsnii. Ezt követően megvizsgáltuk térköz huzal 0 0,8 mm-es seb körül minden egyes rúd. A végét a drót hegesztve a fém tartó tartja az öt sor csövek. Ebből a konstrukciót is kellett hagyni miatt rossz a rendelkezésre álló kitámasztó rudak és a feszültség a vezetékben. Egy utolsó megvalósítási módjában, a távtartó által termelt fém kapcsok, klipek, ívelt egy félkör alakú, amely kiterjed mindkét oldalán egy-egy sorában rudak és összehegesztve ponthegesztéssel, hogy a rács (lásd. Ábra. 4.23). Pontosan ugyanazt a rács van elrendezve a végén a tüzelőanyag-szerelvény.
Ábra. 4,24 mutatja az eredeti design a nyitott (légtelenítve) üzemanyag rudak egy grafit héj egy magas hőmérsékletű reaktort HTGR Peach Bottom (USA) (lásd. Táblázat. 4.3). Üzemanyag 90 rúd átmérője, teljes hossza az aktív rész 3660 és 2300 mm hosszúságú álló felső reflektor részben, a középső szakasz, amely tartalmazza a tüzelőanyag, az alsó reflektor részben, a grafit hüvely (cső), brikett, a belső csapdát hasadási termékek és a grafit rúd. A hüvely készült kis permeabilitású grafit tartalmazza üzemanyag, az alsó része a reflektor és egy csapda. A grafit hüvely csatlakozik a felső és az alsó reflektorok. Grafit rúd töltött gyűrű alakú brikett (a magassága 38, 069,7 mm). Részecskék (U, Th) C2 átmérője 150-400 mikron van egy bevonat sűrű pyc 50-60 mikron vastagságú. Ez a bevonat védi a tüzelőanyag az oxidációtól a gyártási folyamat során, és hozzájárul a megtartása hasadási termékek. A mechanikai szilárdság a tüzelőanyag brikett képezi egy grafitból mátrixot, amely lényegében nem károsodik hasadási. Belső csapda található az alsó reflektor tartalmaz egy grafit henger rések tartalmazó kezelt szén pellet formájában.
Egy kis része a hélium hűtőközeg belép a tüzelőanyag rúd, a felső reflektor részben. Gáz lefelé halad körül brikett, melyen a hasadási termékek közötti térből a brikett és grafit hüvely. Ezután belép a hornyok öntött külső felületére az üzemanyag pellet. A tisztítás után a lényege a hasadási termék gáz átáramlik a belsejében a csapdát, ahol továbbra is a legtöbb a hasadási termékek. Aljáról a belső csapda tisztítására gázáramlás vonal vezető a külső a csapda, ahol maradék hasadási termékeket eltávolítjuk.
A maximális hőmérséklet a tüzelőanyag brikett

1500 ° C, a felületi hőmérséklet a tüzelőanyagcella

P00 ° C A minták a fűtőelemek nagyobb reaktorra használt fűtőelemek nagyobb a hosszúsága és a nagyobb átmérőjű. Az aktív területek célja alapján a kiégés 80 000-100 000 MW-nap / tonna üzemanyagot távú működés teljes teljesítménnyel körülbelül 6 év.

Ábra. 4.24. HTGR reaktor fűtőelemek:
1 - az alsó reflektor; 2 - a felső reflektor; 3 - kompakt tüzelőanyag; 4 - dugó; 5 - egy belső csapda hasadási termék

A tüzelőanyag-elemek a reaktor HTGR nem fém héj és más alkatrészek, hogy jelentősen csökkenti a parazita neutronbefogási. Ennek eredményeként jelentős mennyiségű neutron felhasználni, hogy a nyersanyagot (232 Th) az új üzemanyag (233U), amely hozzájárul a magas kiégési üzemanyag.

Ábra. 4.25. A keresztmetszet a reaktor üzemanyag-kazetták „Dragon” (első letölthető):
1 - üreges hexagonális rudakat grafit; 2 - tüzelőanyag; 3 - egy üreges grafit rúd

Hélium a hűtőfolyadék és a grafit az üzemanyag rudak lehetővé teszik, hogy hozzon létre egy magas hőmérsékletű atomreaktor, mint eltérően fémek és ötvözetek mechanikai tulajdonságai grafit javulnak, ha növeljük a hőmérséklet.

Üzemanyag összeállítás „Sárkány” magas hőmérsékletű reaktor magában foglal hét hexagonális szellőző üzemanyag rudak a grafit membránokat (ábra. 4,25, fül. 4.3). Hollow hatszögletű stsrzhni távtartó bordák csatornákat határoznak hűtőfolyadék alakú lóhere. A felső és alsó, a tüzelőanyag-szerelvény van reflektorok neutronok. Mivel az üzemanyag és termel a hüvelyt tolják a központi üreges vagy tömör grafit rudat amelyet került egy grafit csőben. A végén az ujjak, a közepétől a széle, mélyedések vannak a gáz gyűjtemény. Grafit cső felső végeinél nagyon keskeny csatornán keresztül, amely az első áramkör tartalmaz egy kis patak a tisztított hélium. Hélium áthalad a csatorna a grafit rúd a csapda, ahol tisztított hasadási termékek.
A kísérleti gáz EBOR reaktor üzemelési urán-plutónium üzemanyag, használt üzemanyag-kazetták álló üzemanyag rudak 18, hogy a távolság huzal. Minden az üzemanyag rudak vannak elrendezve, a gyűrű alakú térben a berillium-oxid (ábra. 4,26, fül. 4.3). Üzemanyag rudak áll 178 üzemanyag pellet szinterezett vegyes, elhelyezhetjük egy bevonat Hastelloy-X.
Rod diszperziós fűtőelemek már széles körben használják a kutatásban és a teljesítmény reaktorok (US). Elfogadva legváltozatosabb összetétele a nukleáris üzemanyag készítmény elsősorban UO2 mátrixok különböző feltételeitől függően a reaktor. A grafit, Hastelloy-X, rozsdamentes acélból készült, és az alumínium zircaloy burkolat anyagát. Térköz az üzemanyag rudak a szerelvény elsősorban elő spirálisan van feltekercselve, huzal vagy más módon. Meg kell jegyezni, hogy kiterjedt kutatást használata vegyes urán-plutónium üzemanyag az üzemanyag-rudak PRTR diszperziós reaktorban folyik az Egyesült Államokban.
Ábra. 4.26. EBOR reaktor üzemanyag-kazetta:

1 - üzemanyag pellet UO2-BeO; 2 - brikett BeO; 3 - cső koitrolno műszerezés; 4 - fűtőelemek; 5 - vezetékes distaitsionirovaniya tüzelőanyagcella; 6 - A készülék egy rugóval, hogy kompenzálja a hőtágulás BeO az összeszerelési; 7 - magrésztartó lemez. A nyilak az áramlási irány