Описание конструкции ТВЕЛов и ТВС

Тепловыделяющий элемент (ТВЭЛ) - сборочная единица ядерного реактора пли ТВС предназначена для размещения ядерного топлива или воспроизводящего материала в активной зоне или зоне воспроизводства соответственно генерирования тепловой энергии и передачи ее теплоносителю а так же для накопления вторичного ядерного топлива.

Формы и геометрические размеры определяются как типом реактора, так и возможностью использовать наиболее производительные методы изготовления их, т.е. технологичностью. В настоящее время отработанной конструкцией твэлов для энергетических реакторов считается стержневая с топливным сердечником и металлической оболочкой. Топливный сердечник изготовляется из делящегося материала (U²³⁵, U²³³, Рu²³⁹),или из воспроизводящегося (U²³⁸, Тh²³²⁾, либо из различных их комбинаций.

Оксидные соединения, нашедшие самое широкое распространение при изготовлении сердечников твэлов, характеризующиеся высокой температурой плавления, высокой стойкостью, отсутствием фазовых переходов, что позволят повышать выгорание топлива. Температура плавления двуокиси урана составляет 2845 °С.

ТВЭЛ состоит из оболочки с топливными таблетками из двуокиси урана, нижней заглушки, цилиндрической пружины сжатия, втулки с отверстием и наконечника. Герметизация ТВЭЛа осуществляется электронно-лучевой и аргонодуговой сваркой. Внутренняя полость ТВЭЛа заполнена смесью аргона с гелием. Сокращение расстояния между топливными таблетками в центре активной зоны позволяет уменьшить всплеск тепловыделения, что тем самым

позволяет снизить температуру топлива и конструкционного материала в зоне заглушек твэлов. Использование двух секций по высоте активной зоны приводит к тому, что ТВЭЛы каждой секции работают как в зоне максимума, так и в зоне минимума энерговыделения по высоте.

ТВС состоит из 18 ТВЭЛов стержневого типа, каркаса и крепежных деталей. ТВС взаимозаменяемы. Каркас - это центральная труба, на которой установлены 1 концевая и 10 дистанционирующих решеток. Концевая решетка крепится к центральной трубе путем развальцовки последней и служит для закрепления твэлов обжимными втулками. Девять дистанционирующих решеток удерживаются на центральной трубе с помощью пуклевок (вдавливания выступающего конца центральной ячейки в пазы на трубе), которые позволяют им смещаться вдоль оси на расстояние около 3,5 мм при тепловом расширении твэлов. Одна крайняя дистанционирующая решетка крепится на шпонке для увеличения жесткости против скручивания пучка.

Дистанционирующая решетка представляет собой сотовую конструкцию. Она собрана из центральной, шести промежуточных, двенадцати периферийных ячеек и обода, соединенных между собой точечной контактной сваркой. На ободе предусмотрены дистанционирующие выступы.

Конец центральной трубы каркаса имеет прямоугольный срез на половину диаметра. ТВС стыкуются друг с другом так, что выступ трубы одной ТВС входит в срез другой. Этим обеспечивается соосность твэлов двух ТВС и исключается проворот их относительно друг друга.

ТВЭЛы жестко закреплены в концевых решетках ТВС (на верхней и нижней границах активной зоны) и при работе в результате термического расширения выбирают зазор в центре активной зоны.

Дата добавления: 2015-10-24