Модель ячейки активной зоны быстрого ядерного реактора в реакторе нулевой мощности

Модель ячейки активной зоны быстрого ядерного реактора в реакторе нулевой мощности

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

O П И C A Н И Е »>807864

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 20.07.79 (21) 2800381 18-25 с присоединением заявки №вЂ” (23) Прпоритст—

51) Ц Кл з

С 21 С 17 00

Государственный комитет

Опубликовано 23.02.82. Бюллетень ¹ 7

Дата опубликования описания 23.02.82 (53) i-ДК 021030.546 (088.8) ло делам изобретений и открытий

В. А. Наумов, И. Г. Серафимович, 10. И. Чуркин.. и О. И. Ярошевич

Институт ядерной энергетики АН Белорусской С(Р (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) МОДЕЛЬ ЯЧЕЙКИ АКТИВНОЙ ЗОНЫ

БЫСТРОГО ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА В РЕАКТОРЕ

НУЛЕВОЙ МОЩНОСТИ

Изобретение относится к области ядерных реакторов, в частности к области критических сборок, предназначенных для экспериментальных исследований по физике газоохлаждаемых быстрых реакторов с матричным топливом.

В исследованиях физики тепловых реакторов, имеющих относительно небольшую критическую загрузку по делящимся изотопам, широко используются реакторы нулевой мощности (критические сборки), реакторная ячейка активных зон которых по материальному составу, геометрии и размерам соответствует реакторной ячейке активных зон исследуемых реакторов. При исследовании физики быстрых энергетических реакторов, имеющих большие критические загрузки по делящимся изотопам (до 1000 кг и более), но меньшие (по сравнению с тепловыми реакторами) эффекты гетерогенности, наибольшее распространение получилп быстрые реакторы нулевой мощности (критические сборки), реакторная ячейка активной зоны которых моделирует материальный состав реакторной ячейки исследуемого реактора, но отличаются от последней по форме и размерам.

Известна конструкция реакторных ячеек и кассет активных зон быстрых реакторов

2 нулевой мощности (быстрых критических стендов) .

Реакторные ячейки выполнейы в виде чередующихся слоев тонких пластин (толщиной 1,0 —:3,0 мм) из материалов, содержащихся в активной зоне исследуемого реактора (делящиеся, сырьевые, конструкционные материалы, материал теплоносителя илп его физический аналог), которые размещаются в стальных трубах квадратного сечения (размер гранки 40 —:70 мм; высота одной ячейки 40 †: 70 мм), образуя кассеты активной зоны (1).

Недостатком указанной выше конструк15 ции активной зоны является значительное различие в гетерогенности ячейки активной зоны реактора нулевой мощности и исследуемого быстрого реактора, что требует специального расчетного анализа для пере20 носа результатов эксперимента на таких реакторах на условия проектируемого реактора.

Другими недостатками указанной конструкции активной зоны является необходи25 мость изготовления TQIIKHx (до 1 мм) пластин из делящихся и сырьевых материалов с защитными покрытиями, количество которых достигает десятков тысяч или большого количества цилиндрических или прямо3О угольных стержней пз реакторных материа8О7864 лов, что увеличивает время и удорожаст стоимость изготовления активных зон; значительная затрата времени при моделирова пии новых вариантов состава изучаемого реактора (от 4 до 8 недель); увеличение объема экспериментов при прове.лепин нс которых активационных измерений (например, отношений скоростей реакций взаимодействия нейтронов с ядрами различны. изотопов) ввиду необходимости проведения измерений во всех элементах рсакторпой ячейки, число которых достигает 20; необходимость создания кассет (пакетов) для сборки элементов реакторных ячеек, Известна модель ячейки активной зоны быстрого ядерного реактора нулевой мошности, содержащая оболочку топлива без матрицы, материалы матриць и конструкционные материалы (2).

Недостатком известного устройства является сложность конструкции, недостаточно совершенное качество моделирования, так как гетерогенность его далека от гетерогенности натурной (реальной) активной зоны моделируемого реактора.

Целью изобретения является упрощенпс конструкции и повышение качества моделирования путем приближения гетерогенностп модели к гетерогенности активной зоны моделируемого реактора.

Поставленная цель достигается тем, что в известной модели ячейки активной зоны быстрого ядерного реактора в реакторе пулевой мощности, содержащей оболочку топлива без матрицы, материалы матрицы и конструкционные материалы, оболочка выполнена из материалов матрицы и конструкционных материалов.

Отдельные реакторные ячейки (например, путем точечной сварки труб с повышенным содержанием материала матрицы) собираются в пакеты (кассеты), обеспечивая таким образом безчехловую конструкцию кассст.

На фиг. 1 приведены продольный и поперечный разрезы реакторной ячейки; на фиг. 2 — кассета активной зоны.

Сердечник твэла 1 из ядерного топлива очехлован тонкостенной оболочкой 2; твэл, состоящий из сердечника 1 и оболочки 2, концентрически помещен в трубку 3 (например, стальную) с повышенным содержанием материала матрицы топлива (например IXi и Сг), имеющую на одном конце стальную заглушку 4, на которую опирается твэл.

Между оболочкой твэла 2 н трубкой 3 имеется воздушный зазор 5, моделирующий пористость активной зоны исследуемого реактора по теплоносителю. Воздушный зазор

4 фиксируется с помощью колец 6 (например, двух), одеваемых на оболочку 2 твэла.

Кассета имеет концевик 7 для центровки в опорной решетке активной зоны. Копцсвик 7 закреплен в центральной трубке 3 кассеты (например, при помощи сварки). .0- татов экспериментов на реакторс нулевой

4

Трубки касссгы сварены между собой по торцам, например, точсчной сваркой 8.

Данная конструкция ячейки активной зоны имеет следующие преимушества.

Обеспечивается простая pea«lopllav ячейка активной зоны, обладающая гетерогенностью, близкой к гстсрогснпости активной зоны моделируемого быстрого реактора, что упрощает расчетный анализ резу,.п,— мощности и пх перенос на условия проектируемого быстрого реактора.

Упрощается технология изготовления активной зоны, так как сокращается колич(ство элементов регкторной ячейки (до

3 — 4) и отпадает необходимость изготовления чехлов кассет (пакетов) для сборки реакторных ячеек и их элементов, значительllо сокращается общее число конструктивных элементов активной зоны. Кроме того, по сравнению с активной зоной моделирусмого быстрого реактора в твэлах используются чистые (a не матричные) делящиеся и сырьевые материалы, что существенно снижает затраты на изготовление твэлов; сокращается время IIa подготовку реактора к экспериментам, так как отпадает необходимость монтажа огромного количества пластин или цилиндрических и стержневых элементов реакторных ячеек с топливными и конструкционными материалами в кассеты (пакеты); значительно сокращается объем экспериментов при проведении некоторых активационных экспериментов (например, прн измерениях отношений скоростей реакций взаимодействия нейтронов с ядрами различных изотопов) ввиду уменьшения числа элементов в реакторной ячейке до 3 — 4 против 20 в реакторе MASURCA.

Имея набор труб различной толщины или диаметра (обычно не более 2 — 3), при использовании одного и того же типа твэл

vîJI ío легко изменить соотношения ядерных концентраций и объемных долей компонентов реакторной ячейки и ее пористость, что позволяет моделировать изменения конструкции активной зоны. возможные на различных стадиях проектирования исследуемого реактора,или проводить оптимизацию конструкции активной зоны этого реактора.

Сварка реакторных ячеек в кассеты (пакеты) путем точечной сварки внешних труб реакторной ячейки возможна в лабораторных условиях.

Описанная конструкппя активной зоны реализована в создаваемой в ИЯЯ

Л1-1 БССР быстро-тепловой критической сборке БТС-4, моделирующей материальный состав и спектр нейтронов энергетического быстрого реактора БРИГ-ЗОО, охлаждаемого МО, (реакторные ячейки и кассеты быстрой зоны критической сборки БТС-4 полностью аналогичны реакторной ячейке ц

807864 фут 5

Вид А фиг ?

Составитель В. Ушаков

Техред А. Камышникова

Редактор О. Филиппова

Корректор А. Степанова

Заказ 1288

Изд. ¹ 111 l Hðàæ 450

В11ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рзушская наб., д. 4/5

Подписное

Загорская типография Упрполиграфпздата Мособлпсполкома кассете, изображенных на фиг. 1 и 2 соответственно) .

Формула изобретения

Модель ячейки активной зоны быстрого ядерного реактора в реакторе нулевой мощности, содержащая оболочку, .опливо без матрицы, материалы и конструкционные материалы, отличающаяся тем, что, с. целью упрощения конструкции и повышения качества моделирования путем приближения гетерогенности модели к гетерогенности активной зоны моделируемого реактора, оболочка выполнена нз материалов матрицы и конструкционных материалов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Stevenson S. Goslicha 1-1. IERRA. Zего Energy Brieder Reactor Assembly Pro

ceedings of international $угпроз1агп on Phisics of Fast Reactor То! уо rlit 1973 IAEA, 3 ienna. 1974.

2. Напппег Р Рlьнп FCEAQ."-1561, КГК1581, 1972 r. Reactor ЕКМ1ХЕ. Перевод ь

«Материалах «Международного симпозиума по физике быстрых реакторов», Красная серия Е-21 ЦНИИЛТОМИНФОРМ, Вып. 1, 1975.