Сердечник твэла

Наряду с разработкой и освоением рациональной технологии производства ядерного топлива большое значение для развития атомной техники имеют конструкционные материалы, применяемые в производстве специального промышленного и исследовательского оборудования. Помимо обычных требований механической прочности, теплопроводности, жаростойкости, коррозионной, эрозионной стойкости и т. д. к ним предъявляются специфические, определяемые особенностями атомной техники требования радиационной стойкости, необходимой степени поглощения нейтронов в зависимости от производственного назначения материала и пр. С учетом этих требований выбирались и изучались различные марки стали для элементов конструкции атомных реакторов, искусственного графита для элементов систем замедления и отражения нейтронов.в активной зоне реакторов, алюминия для защитных оболочек твэлов, предотвращающих возникновение химической реакции между химически несовместимыми урановыми сердечниками твэлов и теплоносителем (например, водой), бетона для нужд противорадиационной защиты и т. д. Применительно к этим же требованиям отечественной промышленностью освоены в производстве новые конструкционные материалы, ранее получавшиеся лишь в крайне ограниченных количествах на лабораторных установках — тяжелая вода, бериллий, цирконий и его сплавы и др. [c.163]

Температура сердечника ( о. т в э л а. Осесимметричное распределение температуры в цилиндрическом сердечнике ТВЭЛа определяется дифференциальным о уравнением теплопроводности. [c.141]

Контроль качества сердечников твэлов из керамического ядерного топлива на основе диоксида урана или смеси оксидов урана и плутония осуществляют вихретоковым дефектоскопом, позволяющим обнаружить посторонние металлические включения массой более 10 мг, карбидные и другие электропроводящие примеси и образования, приводящие к разрушению оболочки в процессе эксплуатации. [c.345]

Топливные сердечники твэлов активной зоны реакторов на быстрых нейтронах содержат дорогое высококонцентрированное топливо с обогащением плутонием в 3—5 раз, превышающим обогащение уранового топлива водоохлаждаемых реакторов типа LWR (см. 9.9). Серийное изготовление такого топлива возможно только при максимальной автоматизации, дистанционном управлении процессом производства и соответствующих мерах защиты персонала и окружающей среды. Это несравненно более сложная и дорогостоящая технология, чем применяемая для уранового топлива, получаемого из природного урана. [c.143]

Топливо активной зоны реакторов на тепловых нейтронах окружено в осевом и радиальном направлениях зонами воспроизводства. Сердечники твэлов зоны воспроизводства изготовляются из воспроизводящего материала (в металлической или иной форме), каким является обедненный отвальный уран , содержащий 99,7—99,8 % Назначение зоны воспроизводства — производить плутоний в результате захвата избыточных нейтронов, вылетающих из активной зоны, воспроизводящими нуклидами. Таким образом, отвальный уран в зоне воспроизводства выполняет роль сырьевой базы для наработки плутония. [c.144]

Плутоний применяется в сердечниках твэлов в различных видах металлическом, оксидном, карбидном и нитридном. В чистом виде металлический плутоний не применяют из-за плохих физических свойств. Легирование (А1, 2г, Fe, Ni, Со), а также сплавление с ураном, молибденом позволяют улучшить свойства плутония. [c.157]

Затраты на изготовление твэлов принято относить к 1 кг урана, загруженного в твэлы. Эти затраты зависят от многих технических и производственных факторов и в первую очередь от принятой конструкции твэлов и ТВС, материала оболочек и топливной композиции сердечника твэла, от масштабов производства (проектной производительности предприятия и фактической мощности, на которой оно работает) и от инженерно-технического оснащения всех технологических процессов, включая контрольные операции. [c.325]

Во всех реакторах, указанных в таблице, применяется оксидное топливо. Диаметры стержневых твэлов активных зон составляют 6—7 мм, что обусловлено допустимой максимальной температурой в центре сердечника твэла (<2200°С) и на поверхности оболочки твэла из нержавеющей стали (не более 650—700 °С). Для карбидного и нитридного топлива, обладающего более высокой теплопроводностью, диаметры твэлов могут быть увеличены до 8—10 мм. Для радиальных зон воспроизводства (боковых экранов) применяются твэлы диаметром, в 2—2,5 раза большим, чем диаметр твэлов в активной зоне. [c.332]

Себестоимость энергии 444 Сердечник твэла 83 Смешанное уран-плутониевое топливо 91, 137 [c.476]

Ротационная ковка. Метод ротационной ковки обычно используется для производства керамических твэлов с металлической оболочкой. Это сравнительно экономичный метод, он обеспечивает необходимое уплотнение порошкообразного сердечника твэла и плотное прилегание его к оболочке. [c.32]

Большой удельный вес в производстве изделий из иОг занимают таблетки, используемые в твэлах контейнерного типа столбик таблеток образует сердечник твэла. В целях обеспечения заданного зазора между таблетками и внутренней стенкой оболочки твэла технологию таблеток приходится строить так, чтобы получить максимальный выход изделий с диаметром в заданном допуске. Обычно этот допуск на диаметр таблеток равен 1%, но не более 0,125 мм [64, 139]. Это обстоятельство требует пристального внимания ко всем тем факторам, которые влияют на размер готовых брикетов однородность в свойствах исходного порошка и в заполнении пресс-форм автоматических прессов при формировании брикетов стабильность температурного режима спекания и т. п. Тщательное соблюдение постоянства режимов изготовления дает возможность получать партии таблеток с допуском на диаметр в два раза меньшим по сравнению с указанным выше. [c.44]

Разработаны методики экспериментального определения границы расплавленной зоны. В основе одного из них лежит наблюдение за перераспределением по высоте сердечника твэла серии мелких вольфрамовых шариков, вкрапленных в двуокись урана на разном расстоянии от центра [279]. Расплавленная зона в таблетках двуокиси урана [c.79]

Основным преимуществом твэлов дисперсионного типа в отличие от твэлов с сердечниками из однородного металлического или керамического ядерного топлива является их повышенная радиационная стойкость при длительной эксплуатации в реакторе. Высокая радиационная стойкость обусловлена тем, что продукты деления локализуются в диспергированных топливных частицах или около них. Такая разобщенность продуктов деления и непрерывность стойкой и прочной матрицы позволяют предотвратить повреждение всего сердечника твэла. [c.95]

Порошки с лучшими характеристиками получают формованием частиц с последующим их спеканием. Эти порошки пригодны для использования в сердечниках твэлов на основе жаропрочных материалов. Существует несколько разновидностей метода формирования сферических частиц 1)0 . механическим путем. Один из них заключается в прессовании исходной двуокиси урана и измельчении прессовок до частиц нужных размеров. Для придания частицам формы, близкой к сферической, их обкатывают в шаровой мельнице, а затем спекают при 1600—1750° С [350]. [c.98]

Раньше считалось, что максимальная температура сердечника твэла не долл на превышать температуру плавления иОз- Однако последние исследования показали, что правильно спроектированный стержневой твэл может с успехом работать даже в том случае, когда значительная часть его сердечника находится в расплавленном состоянии [279, 342, 391, 392]. Удовлетворительные результаты получены на опытных твэлах, в которых более 70% поперечного сечения топливного стержня находилось в расплавленном состоянии. Было достигнуто выгорание 1,3 ат. 96 и при параметре [c.110]

Сплавы ис — Zr . Известно, что монокарбиды урана и циркония обладают неограниченной взаимной растворимостью в твердом состоянии, т. е. при любых соотношениях образуют однофазные сплавы. Эти сплавы представляют существенный интерес, так как добавки карбида циркония и карбида урана повышают температуру плавления сплава (рис. 3.59). В частности, их широко исследуют с точки зрения использования в сердечниках твэлов реакторов с непосредственным преобразованием тепловой энергии в электрическую [170]. [c.252]

Конструкция Твэла ВВЭР. Топливный сердечник твэла ВВЭР в виде столба, составленного из керамических (спеченных) цилиндрических брикетов двуокиси обогащенного урана, размещен в оболочке из циркониевого сплава (см. рис. 1.3). Для пространственной фиксации топливного столба и обеспечения его неразрывности имеется фиксирующий элемент в виде разрезной втулки. Для герметизации твэла на концах оболочки приварены заглушки. В твэле предусмотрены объемы для сбора газообразных продуктов деления - отдельный газосборник, зазор между сердечником и оболочкой и центральное сквозное отверстие в таблетках, имеющее диаметр 2,3 мм. При таком диаметре отверстие не изменяет размеров при линейных тепловых нагрузках на твэл порядка 500 Вт/см, тогда как отверстие диаметром 1,5 мм закрывается уже при нагрузках 350-400 Вт/см. [c.18]

Составной частью твэла, помимо сердечника с ядерным топливом, является оболочка. Она должна [c.11]

Поле температур в твэле определяется не только свойствами теплоносителя и распределением скоростей около твэла, но и параметрами твэла (размерами сердечника и оболочки, их теплопроводностью, контактным термическим сопротивлением между ними). Комплекс последних описывается коэффициентом 8 — параметром приближенного теплового подобия, учет которого важен в тесных пучках стержней (х С 1,2). [c.53]

Поле температур в твэле зависит не только от геометрических параметров, но йот коэффициентов теплопроводности теплоносителя, оболочки и материала сердечника. Таким образом, задача о теплообмене пучков твэлов является сопряженной. [c.94]

Поверочный расчет твэла максимальной мощности. Расчет состоит в определении распределения по длине температуры теплоносителя, стенки твэла, температуры поверхности и центра топливного сердечника. [c.152]

В экспериментальной практике полезным может оказаться метод импульсного теплового источника. Метод состоит в измерение возмущения декремента затухания основной температурной гармоники 6vi от одиночных или периодически повторяющихся импульсов теплового источника. Причиной возмущения декремента может быть возмущение какого-либо параметра в системе, подлежащее определению (например, изменение коэффициента теплопроводности, коэффициента теплоотдачи, поля скоростей). Представляет интерес разработка этого метода применительно к работающему ядерному реактору, в котором можно периодически создавать импульсные вспышки мощности. Сравнивая измеряемые декременты спада основной температурной гармоники, можно судить об изменениях, происходящих со временем в условиях охлаждения твэлов или в процессах теплопередачи внутри самих твэлов (например, из-за появления дефектов между сердечником и оболочкой твэла, из-за изгиба твэлов и др.). Тем самым может быть обоснован и разработан способ контроля и диагностики состояния теплонапряженных элементов ядерного реактора, основанный на измерении декремента затухания. [c.115]

В твэлах реактора AVR используются микротвэлы с карбидными топливными сердечниками и двойным пироуглеродным покрытием, в твэлах реактора THTR-300 — окисные топливные сердечники с тройным покрытием из пироуглерода и карбида кремния. В качестве делящегося материала используется (обогащение 93%) в смеси с воспроизводящим материалом — торием. Объемное содержание микротвэлов в топливном сердечнике ТВЭЛа реактора AVR около 8%, а в реакторе THTR-300 не превышает 17%, что практически не сказывается на прочности графитовой матрицы. [c.26]

Многовариантные проектные расчеты проводятся с целью выбора оптимальной конструкции реактора и назначения оптимальных режимных параметров. Они носят оценочный характер, а результаты расчетов сопоставляются слимити-рующими факторами допустимой температурой теплоносителя, оболочки и сердечника твэлов, запасом до кризиса теплоотдачи, допустимой скоростью теплоносителя и т. д. Теплогидравлические проектные расчеты входят составной частью в оптимизационные программы АЭС. [c.110]

Радиальный перепад температуры на сердечнике твэла равен АГт (г) = (г) г /4Х (г)/4лЯт. [c.141]

В течение кампании происходит перестройка структуры двуокисного топлива, образование и залечивание трещин, образование или изменение центрального отверстия. Расчетная температура в центре окисных сердечников твэлов реакторов ВВЭР и РБМК при тепловой нагрузке 600 Вт/см, а для БН — 10 Вт/см нс превышает 2550°С. [c.142]

Газовыделение в зазоры повышает внутреннее давление и создает опасность разрушения оболочки. Обычно при изготовлении твэлов зазоры заполняют гелием, имеющим лучший коэффициент теплопроводности по сравнению с воздухом и аргоном. При газовыделении в зазоры ухудшается теплопередача между топливом и оболочкой, что приводит к повышению температуры сердечника. При облучении снижается и без того низкая теплопроводность двуокиси урана. Малая теплопроводность и обусловленные ею высокие термические напряжения) вследствие большого градиента температуры вызывают растрескивание сердечника, причем трещины распространяются обыч--но в радиальном направлении. Облучение сопровождается изменением структуры спеченной двуокиси вследствие рекристаллизации и образованием столбчатых кристаллов, охватывающих до 70% всей площади поперечного сечения сердечника. Отклонение состава двуокиси урана от стехиометричного интенсифицирует также рост зерна. В центре цилиндрических таблеток или стержней, т. е. в зоне наивысшей температуры при облучении, образуется полость. При возрастании температуры в центре сердечника твэла до температуры плавления образование полости облегчается. При облучении свободно засыпанной или уплотненной, но неспеченной, двуокиси урана происходит интенсивное спекание частиц при температуре ж 900° С. [c.131]

Количество накопленных продуктов деления в 1 см сердечника твэла может иметь предельное значение в отношении влияния на распухание и потерю герметичности оболочки твэла. Поэтому ее часто применяют как критерий при оценке работоспособности тнэла. [c.96]

Энергонапряженность и удельная загрузка топлива. Предельно допустимая энергонапряженность ядерного топлива в энерге-тических реакторах на единицу массы урана начального обогащения в основном определяется тремя факторами концентрацией делящихся нуклидов в топливе, т. е. значением выбранного начального обогащения принятой топливной композицией и конструкцией твэла организацией теплосъема, обеспечивающего отвод тепла теплоносителем от самых энергонапряженных твэлов и ТВС. Предельные условия теплосъема зависят от степени дисперсности и равномерности распределения делящихся нуклидов в сердечнике твэлов, теплопроводности топливной композиции и материала оболочек, от физических свойств теплоносителя, выбранных режимов и параметров охлаждения твэлов. [c.106]

На завод по изготовлению топливных сердечников, твэлов и ТВС обогащенный уран поступает с разделительного завода в виде UFe, который затем подвергается конверсии в диоксид (UO2) или в металлический уран. Стоимость изготовления твэлов и ТВС для современных водоохлаждаемых реакторов типов PWR и WR в различных капиталистических странах оценивается (1985 г.) в 150—210 дол. на 1 кг урана, размещенного в твэлах. Это не деп5ево. [c.116]

Одно из основных назначений томофафа - обнаружение в сердечнике твэлов зон скопления и разрежения микротвэлов топлива. Выявление структур томофафиче-ским методом существенно зависит от их размера и контраста. Поэтому в слоях контрольного образца размещались различные включения, отличающиеся по размеру и контрасту. Так как для шарового твэла существенными дефектами распределения топлива являются скопления или разрежения микротвэлов в зонах объемом не менее [c.168]

Топливные частицы с гладкой шаровой поверхностью и плотностью, приближающейся к теоретической, обладают высокой прочностью и менее склонны к образованию строчной структуры сердечников твэлов при их пластической деформации в процессе изготовления. Таким образом, сферические частицы иОг обеспечивают более совершенную изотропную структуру сердечников твэлов, обладающую повышенной радиационной стойкостью. Кроме того, при использовании порошка со сферическими частицами появляются дополнительные возможности повысить радиационную стойкость твэлов дисперсионного типа за счет создания сложных структур их сердечников, включающих частицы топливосодержащей фазы, покрытые различными металлами, керамикой или графитом. [c.97]

Последняя реакция вне радиационного поля при температуре ниже 1800° С обычно до конца не проходит, но под облучением в реакторе протекает уже при 1000° С, являясь причиной газового распухания (свеллинга) карбидных сердечников твэлов [27]. [c.157]

Обсуждается возможность изготовления сердечников твэлов из эвтектических смесей окислов и нитридов, соответствующих формулам XO2/XN, где X — металл актиноидной группы. Для получения этих составов РиОз смешивают с плутонием в количестве, соответствующем данной эвтектике, и сплавляют в дуговой печи при давлении азота 50—760 мм рт. ст. Азот может быть разбавлен инертным газом. Плавку ведут при токе 800 а и напряжении 15 в. [c.343]

Амплитуда эхо-сигналов зависит от многих факторов - размеров и характера дефекта, его ориентации, затухания УЗ в материале и др. Поэтому информативность амплитуды следует оценивать в каждом конкретном случае контроля на основе предварительных исследований. Сравнение амплитуд раз -ных сигналов повышает достоверность результатов контроля. Например, в одном из устройства УЗ-контроля сцепления алюминиевой оболочки с трубча -тым сердечником твэла из сплава уран-алюминий в Аргонском реакторе СР-5 (США) в качестве меры качества сцепления использовали отношение амплитуд сигналов, отраженных от границ. УЗ-преобразователь с рабочей частотой 15 МГц фокусирует УЗ-луч на дальней границе раздела, чтобы амплитуда сигнала из-за отражения от наружной поверхности оболочки была больше, чем сигнала, обусловленного отражением от границы раздела A1-A1+U. При наличии расслоения эхо-сигнал от внешней границы уменьшается, а от расслоения - [c.141]

Произ-во уранового Я. т. (топливный цикл рис.) начинается с добычи и переработки урановых руд с целью получения очиш,енной закиси-окиси урана изОв- Далее ИзОд переводят или в тетрафторид 11Р4 для последую-ш его получения металлич. урана, или в гексафторид иР — единств, устойчивое газообразное соединение 11, используемое для обогащения урана изотопом 235] Обогащение осуществляется методом.газовой диффузии или центрифугированием (см. Изотопов разделение). Далее ПРв переводят в двуокись или в др. соединения, к-рые используются для изготовления сердечников ТВЭЛов. К Последним предъявляются жёсткие требования в отношении стехиометрич. состава и содержания посторонних примесей. [c.914]

Шаровые твэлы первой загрузки реактора AVR имели наружный диаметр 60 мм. Они представляли собой пустотелые графитовые сферы с резьбовой пробкой, внутренняя полость сфер диаметром 40 мм была заполнена смесью микротвэлов и матричного графита со связующим веществом. Первая загрузка шаровых твэлов в количестве 100 тыс. штук была разработана и изготовлена в Ок-Ридже (США). Полые сферы изготавливались из графитовых блоков повышенной плотности, из тех же заготовок вытачивались уплотняющие пробки. Микротвэлы размещались на внутренней поверхности полой сферы, после чего она заполнялась смесью графитовой пыли с каменноугольной смолой. После заворачивания пробки и ее уплотнения проводился низкотемпературный отжиг (до 1500° С, при таких температурах графитизация матрицы сердечника не происходит). Поскольку сложность и, следовательно, стоимость изготовления подобных сборных твэлов очень высока, вторая загрузка реактора была выполнена из прессованных твэлов того же наружного диаметра 60 мм. [c.26]

У прессованных твэлов центральная часть представляет собой сферу диаметром 50 мм, состоящую из равномерной смеси микротвэлов, матричного размельченного графита и связующих веществ, спрессованных под сравнительно небольшим давлением (4 МПа). После прессования графитовой оболочки с топливным сердечником при большом давлении ( 300 МПа) проводится длительный низкотемпературный отжиг при 800° С для коксования каменноугольной смолы и кратковременный высокотемпературный нагрев до 1800° С для обезгаживания твэлов. [c.26]

Для изготовления топливного сердечника и оболочки используется графитовый порошок, приготовленный из смеси природного графита, электрографита и связующих, объемные доли которых берутся одинаковыми. После изготовления шарового твэла ни материал оболочки, ни материал матрицы топливного сердечника не являются собственно графитом, а представляют собой углеродистый материал, который под воздействием нейтронного излучения и температуры может иметь существенные объемные изменения. В случае разнородного материала происходила бы неравномерная деформация оболочки и сердечника, что привело бы к разрушению твэла. Недостатком технологии изготовления прессованных твэлов является также большое усилие, имеющее место при прессовании твэла. Большое усилие может вызвать разрушение части микротвэлов в сердечнике. [c.27]

Проведенные радиационные исследования шаровых твэлов дали положительные результаты при отсутствии в сердечнике поврежденных микротвэлов большинство выделяющихся газообразных продуктов деления обусловлено только загрязнениями ураном самой графитовой матрицы сердечника. При использо- [c.27]

Сребренные твэлы (рис. 9.30). Твэлы с сребренной поверхностью при фиксированной температуре сердечника отдают мощность (Qop). большую, чем неоребренные твэлы (Qh)- Коэффициент эффективности оребрения стенки [c.136]

Объемное тепловыделение в сердечнике распределено по длйне твэла По тому же закону [c.138]

Проектный теплогидравлический расчет водографитового реактора типа РБМК. Расчет паропроизводительной установки типа РБМК (рис. 9.42) проводится с целью определения размеров активной зоны и требует задания следующих исходных данных тепловой мощности реактора Мт, давления в контуре реактора, температуры питательной воды, высоты активной зоны, толщины отражателей, шага квадратной решетки технологических каналов (ТК), размеров конструкционных элементов ТК (в том числе и твэлов) и контура циркуляции, коэффициента теплопередачи через зазор между оболочкой твэла и топливным сердечником (йз), коэффициента неравномерности энерговыделения по радиусу активной зоны и ТК кг, тк). Доли энерговыделения в твэлах (т)тв) в конструкционных материалах и в замедли-.реле. Кроме того, задаются лимитирующие параметры допустимая температура топлива (Т "), минимальный запас до критической мощности ТК (%р = и доля ТК в зоне [c.150]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...