CS266706B1

CS266706B1 - Fuel tablet for nuclear reactors

Info

Publication number: CS266706B1
Application number: CS864553A
Authority: CS
Inventors: Eduard Kroa
Original assignee: Eduard Kroa
Priority date: 1986-06-19
Filing date: 1986-06-19
Publication date: 1990-01-12
Also published as: CS455386A1

Abstract

Navržená palivová tableta má na své dolní čelní stykové straně i na své horní čelní stykové straně křížově provedeny půlkruhové chadicí héliové cirkulační propojení. Uvedené propojovací prostupy spojují vnitřní osový chladicí héliový prostor v celém sloupci palivových tablet, umístěných v palivovém proutku, s obvodovým chladicím héliovým prostorem po celém obvodě tabletového sloupce. Provozním použitím nové dokonalejší palivové tablety se zdokonalí vyhoření paliva a umožní cirkulace chladicího hélia v každém jednotlivém palivovém proutku za provozu reaktoru v průběhu termojaderné reakce. Navíc tlm se prokazatelně zvýší spolehlivost, provozní bezpečnost celé jaderné elektrárny.The designed fuel tablet has on its lower front contact side and on its upper front contact side cross-shaped semicircular cooling helium circulation connections. The mentioned connection passages connect the internal axial cooling helium space in the entire column of fuel tablets, located in the fuel rod, with the peripheral cooling helium space around the entire circumference of the tablet column. The operational use of the new, more advanced fuel tablet will improve fuel burnup and enable the circulation of cooling helium in each individual fuel rod during reactor operation during the thermonuclear reaction. In addition, the reliability and operational safety of the entire nuclear power plant will be demonstrably increased.

Description

Vynález se týká dokonalejšího provedení palivové tablety pro jaderné reakotry, které jsou vnitřní středovou náplní každého palivového proutku, z jednotlivých palivových proutků jsou sestavovány palivové články (gazety, svazky), které jsou vnitřní palivovou náplní každého reaktoru pro provozování jaderné elektrárny při výrobě elektrické energie využívání termojaderné reakce za provozu reaktoru.The invention relates to an improved embodiment of a fuel tablet for nuclear reactors, which are the inner central charge of each fuel rod, fuel cells (gazettes, bundles) are assembled from individual fuel rods, which are the internal fuel charge of each reactor for operating a nuclear power plant. thermonuclear reactions during reactor operation.

Stávající vyráběné méně dokonalé palivové tablety jsou vyrobeny z lehce obohaceného uranu, v požadovaném vnějším obvodovém průměru a potřebné výšky. V podélné ose, v každé palivové tabletě, je proveden podélný osový otvor potřebného průměru. Spodní čelní dosedací styková, i horní čelní dosedací styková strana palivové tablety jsou rovné dle dosud známého méně dokonalého způsobu provedení. V současné době v tuzemsku i v zahraničí se všechny typy jaderných reaktorů vyrábí i provozují v málo vyhovujícím provedení, včetně palivových proutků i palivových tablet. Dosud v našem státě i v zahraničí známé vyráběné a používané méně dokonalé palivové tablety, pro jaderné reaktory s rovnými čelními dosedacími stykovými plochami neumožňují plynulou cirkulaci chladicího hélia v palivovém proutku. Ve vnitřním uzavřeném prostoru v každém jednotlivém palivovém proutku za provozu jaderného reaktoru není umožněna cirkulace chladicího hélia, mezi tabletovým sloupcem a plástovou vlnovcovou trubkou palivového proutku.Existing less perfect fuel tablets produced are made of lightly enriched uranium, in the required outer circumferential diameter and the required height. In the longitudinal axis, in each fuel tablet, a longitudinal axial hole of the required diameter is made. The lower front abutment contact side and the upper front abutment contact side of the fuel tablet are straight according to the hitherto known less perfect embodiment. At present, at home and abroad, all types of nuclear reactors are manufactured and operated in a less suitable design, including fuel rods and fuel tablets. Until now, less perfect fuel tablets manufactured and used in our country and abroad are known, for nuclear reactors with flat front contact surfaces, they do not allow a smooth circulation of cooling helium in the fuel rod. In the inner enclosure in each individual fuel rod during the operation of the nuclear reactor, the circulation of cooling helium is not allowed, between the tablet column and the honeycomb bellows tube of the fuel rod.

Uvedené nevýhody jsou odstraněny předloženým vynálezem, jehož podstatou je, že palivová tableta z obohaceného uranu je vyrobena ve tvaru tabletového válečku v požadovaném průměru a výšky, s provedeným osovým průchozím otvorem, která má na své spodní čelní straně i na své horní čelní straně provedeny křížově půlkruhové spojovací chladicí héliové prostupy.These disadvantages are eliminated by the present invention, the essence of which is that the enriched uranium fuel tablet is made in the form of a tablet cylinder in the desired diameter and height, with an axial through hole, which has a cross shape on its lower face and on its upper face. semicircular connecting cooling helium passages.

Přednost nového dokonalejšího konstrukčního provedení palivové tablety spočívá v tom, že propojovací půlkruhové prostupy na spodní i horní čelní straně každé jednotlivé válečkové palivové tablety, po vyplnění héliem dokonale spojují vnitřní osový prostor v tabletovém sloupci s vnějším obvodovým prostorem mezi tabletami a pláštěm vyrobené obalové vlnovcové trubky. Další předností palivové tablety je měkké uložení palivových tablet v héliovém polštáři, kde nebude docházet k většímu styku mezi obvodovým válcovým povrchem a vnitřní stěnou vlnovcové pláštové trubky uvedeného palivového proutku. Dále se značně sníží osové dilatace sloupce tablet a tím se zvětší volný prostor a objem v palivovém proutku pro plynné produkty štěpení. Tím se též značně zvýší spolehlivost a zejména provozní bezpečnost celého reaktoru při provozu jaderné elektrárny. Další rovnocenná přednost nového provedení palivové tablety po jejím zabudování ve vnitřním prostoru v palivovém proutku je, že se značně sníží napjatost použití pláštové vyrobené vlnovcové trubky, s podélně vlnovcovým povrchem. A to vše při nesrovnatelně vyšším, dokonalejším teplotním přestupu vyrobeného tepla z uvedených palivových tablet, přes uvedenou vlnovcovou trubku na probíhající vodní teplosměnné proudnice vnitřní středovou částí reaktoru. Všemi uvedenými skutečnostmi po realizaci dle vynálezu se nejen zvýší a zdokonalí vyhoření palivových tablet, což vše se zcela zákonitě promítne ve značném zvýšení výkonu celého reaktoru, ale dále se nesrovnatelně zvýší spolehlivost, provozní bezpečnost celého provozovaného reaktoru a tím celé jaderné elektrárny.The advantage of the new improved design of the fuel tablet is that the connecting semicircular penetrations on the lower and upper front side of each individual roller fuel tablet, after filling with helium perfectly connect the inner axial space in the tablet column with the outer circumferential space between the tablets and the casing . Another advantage of the fuel tablet is the soft storage of the fuel tablets in a helium cushion, where there will be no greater contact between the circumferential cylindrical surface and the inner wall of the bellows jacket tube of said fuel rod. Furthermore, the axial dilatations of the tablet column are greatly reduced, thereby increasing the free space and volume in the fuel rod for gaseous fission products. This will also significantly increase the reliability and especially the operational safety of the entire reactor during the operation of the nuclear power plant. Another equivalent advantage of the new embodiment of the fuel tablet after its incorporation into the interior space in the fuel rod is that the stress of using a jacketed fabric bellows tube with a longitudinal bellows surface is greatly reduced. And all this with an incomparably higher, more perfect temperature transfer of the heat produced from said fuel tablets, through said bellows tube to the ongoing water heat exchange jets through the inner central part of the reactor. All the above facts after the implementation of the invention not only increase and improve the combustion of fuel tablets, all of which is naturally reflected in a significant increase in power of the entire reactor, but also incomparably increase reliability, operational safety of the entire reactor and thus the entire nuclear power plant.

Na přiloženém výkresu na obr. 1, je schematicky znázorněn způsob konstrukčního provedení části válcového sloupce palivových tablet při pohledu z boku, v místě dvou stykově na sebe dosedajících palivových tablet s vnitřním podélným osovým otvorem, po umístění v palivovém proutku. Dále na obr. 2, je na schematicky znázorněn způsob konstrukčního provedení válečkové palivové tablety, při pohledu shora na její horní čelní stykovou dosedací část, s křížově provedenými propojovacími půlkruhovými prostupy, spojující vnitřní osový prostor v celém sloupci palivových tablet s obvodovým prostorem, mezi palivovými tabletami a pláštěm vlnovcové trubky palivového proutku. V horní části výkresu na obr. 3, je naznačen pohled ze spodu na spodní čelní stranu válečkově provedenou tabletu s křížově provedenými propojovacími půlkruhovými prostupy spojující vnitřní středový prostor v celém sloupci palivových tablet, s obvodovým prostorem mezi palivovými tabletami a pláštěm vlnovcové trubky palivového proutku. Konstrukční provedení dokonalejší nové palivové tablety Λ ^z lehce obohaceného uranu v požadovaném vnějším průměru i výšky se středovým otvorem 2 navíc na spodní čelní straně, i na horní čelní straně la, b křížově provedeny půlkruhové propojovací prostupy £, sloužícíIn the accompanying drawing of Fig. 1, a method of structurally forming a part of a cylindrical column of fuel tablets is seen from the side, in place of two abutting fuel tablets with an inner longitudinal axial hole, after being placed in a fuel rod. Further, Fig. 2 schematically shows a method of designing a roller fuel tablet, viewed from above at its upper front contact abutment portion, with cross-formed semicircular intersections connecting the inner axial space in the whole column of fuel tablets to the peripheral space between the fuel tablets and the sheath of the fuel rod bellows tube. In the upper part of the drawing in Fig. 3, a bottom view of the lower end of a cylindrical tablet with cross-formed semicircular interconnections connecting the inner central space in the whole column of fuel tablets, with the circumferential space between the fuel tablets and the fuel rod bellows tube is indicated. Design of an improved new fuel tablet Λ ^{made of} lightly enriched uranium in the required outer diameter and height with a central hole 2 in addition on the lower front side, as well as on the upper front side 1a, b cross-circular semicircular penetrations £, serving

CS 266 706 Bl . 3.CS 266 706 Bl. 3.

po vyplnění héliem pro chlazení a stálou nerušenou cirkulaci chladicího hélia v hermeticky uzavřeném palivovém proutku za provozu reaktoru, v průběhu při uskutečňování termojaderné reakce.after filling with helium for cooling and constant undisturbed circulation of cooling helium in a hermetically sealed fuel rod during reactor operation, during the thermonuclear reaction.

Technicky vyrobené palivové tablety jsou vnitřní středovou náplní každého jednotlivého palivového proutku pro sestavování palivových svazků (gazet, článků). Každá jednotlivá tableta je vyrobena z obohaceného uranu UC^ a za provozu jaderného reaktoru v průběhu termojaderné reakce, je svým tvarovým provedením po celém povrchu dokonale rovnoměrně ochlazována cirkulujícím hermeticky uzavřeným chladicím héliem, uvnitř každého jednotlivého palivového proutku s vlnovcovým povrchem. Celý vnitřní prostor po nasunutí, vyplnění válečkovými palivovými tabletami v nově vyrobeném palivovém proutku z vlnovcové kalibrované trubky je vyplněn před svým hermetickým uzavřením chladicím héliem. Vše za účelem pro dokonalé uložení palivových tablet uvnitř palivového proutku v héliové chladicí náplni s uskutečňovaným cirkulačním chlazením. Uvedené nové konstrukční provedení, palivové tablety dle vynálezu s křížově provedenými (kanálky), propojovacími prostupy na spodní i horní čelní stykové dosedací straně palivové tablety, je účelně provedené propojení s vnitřním středovým prostorem v celém sloupcovém uspořádání v nasunutých tabletách v palivovém proutku, s volným obvodovým prostorem mezi palivovými tabletami a provedeným vlnovcovým trubkovým pláštěm palivového proutku. Tato skutečnost dle uvedeného vynálezu značně sníží osové dilatace sloupce tablet za provozu reaktoru v průběhu termojaderné reakce. V návaznosti s tím se současně zvětšuje volný prostor - objem v palivovém proutku pro plynné produkty při štěpení, čím se jednoznačně zvýší spolehlivost a provozní bezpečnost reaktoru, a celé jaderné elektrárny.Technically produced fuel tablets are the inner central filling of each individual fuel rod for assembling fuel bundles (gazettes, cells). Each individual tablet is made of enriched uranium (UC) and, during operation of the nuclear reactor during the thermonuclear reaction, is perfectly and uniformly cooled over the entire surface by circulating hermetically sealed cooling helium, inside each individual fuel rod with a bellows surface. The entire interior space after filling, filling with roller fuel tablets in a newly made fuel rod from a bellows calibrated tube is filled with cooling helium before its hermetic closure. All for the purpose of perfect storage of fuel tablets inside the fuel rod in a helium coolant with circulating cooling. Said new construction, fuel tablets according to the invention with cross-formed (channels), connecting penetrations on the lower and upper front contact abutment side of the fuel tablet, is expediently made connection with the inner central space in the whole columnar arrangement in the inserted tablets in the fuel rod, with free the circumferential space between the fuel tablets and the formed corrugated tubular jacket of the fuel rod. This fact according to the present invention significantly reduces the axial dilatations of the tablet column during reactor operation during the thermonuclear reaction. As a result, the free space - the volume in the fuel rod for gaseous products during fission - increases at the same time, which clearly increases the reliability and operational safety of the reactor and the entire nuclear power plant.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

Fuel tablet for nuclear reactors made of enriched uranium made in the shape of a tablet cylinder in the required diameter and height, with an axial longitudinal through hole, characterized in that it has cross-semicircular crossings on its lower face (1a) and on the upper face (1b) connecting cooling helium passages (4).