19124
Требования к твэлам и ТВС. Классификация твэлов
Лекция
Энергетика
ЛЕКЦИЯ 4 Требования к твэлам и ТВС. Классификация твэлов Главной составляющей частью активной зоны любого гетерогенного реактора являются твэлы выделяющие энергию в виде тепла отводимую теплоносителем. Геометрические размеры и форма твэлов могут быть самыми разн
Русский
2013-07-11
2.22 MB
67 чел.
Главной составляющей частью активной зоны любого гетерогенного реактора являются твэлы, выделяющие энергию в виде тепла, отводимую теплоносителем. Геометрические размеры и форма твэлов могут быть самыми разнообразными и определяются физическими, техническими характеристиками ядерного реактора и его назначением. В общем случае твэл состоит из топливного сердечника, оболочки, концевых деталей (рис.4.1).
Рис.4.1. Составные части типового твэла
Твэл может содержать устройства для фиксации сердечника, фильтры, поглотители, свободный объем для компенсации внутреннего давления и т.д. Сердечник изготовлен из делящихся материалов, материалы воспроизводства, и может содержать инертные материалы и поглотители нейтронов. Оболочка и концевые детали предназначены для герметизации сердечника, локализации продуктов деления, для обеспечения прочности и стабильности размеров. Концевые элементы служат так же для фиксации твэлов в ТВС.
С учетом сложных и тяжелых условий работы твэлов ядерных реакторов требования к ним, в принципе, довольно простые, представляются трудновыполнимыми.
Требования к твэлам вытекают из самого назначения твэла и заключаются в обеспечении следующих условий:
Выполнение этих требований обеспечивается рациональной конструкцией твэла и тепловыделяющей сборки, правильным выбором материалов твэла, совершенством технологии изготовления и осуществлением оптимальных режимов работы твэла.
В практике реакторостроения используется большое разнообразие твэлов. Их можно классифицировать по следующим признакам: по назначению реактора, в котором работают твэлы; по виду и состоянию ядерного топлива в твэле и по его назначению; по форме и конструкции твэла.
Особой группой являются твэлы с датчиками информации, так называемые измерительные твэлы, совмещающие функции собственно тепловыделяющего элемента и измерительного инструмента.
По назначению реактора можно выделить четыре группы твэлов:
В соответствии с назначением делящегося материала твэлы можно разделить на группы:
По виду делящегося материала твэлы можно разделить на следующие группы:
По конструкции и форме твэлы достаточно разнообразны. В практике использования и в патентной литературе известны следующие формы твэлов:
Наиболее распространенными в энергетических реакторах являются цилиндрические твэлы стержневого типа (рис.4.2). Отношение длины твэла к диаметру изменяется в пределах 200 500.
Рис.4.2. Твэл стержневого (контейнерного) типа:
1 заглушка; 2 топливная таблетка; 3 оболочка; 4 пружина; 5 втулка; 6 наконечник
Стержневые твэлы с ребрами на оболочке (рис.4.3) обладают свойством самодистанционирования. Такие твэлы могут использоваться в транспортных реакторах и реакторах на быстрых нейтронах с плотной упаковкой. Дистанционирование осуществляется закруткой твэла вдоль оси с необходимым шагом.
Рис.4.3. Стержневые твэлы с оребрением на оболочке
Кольцевые твэлы с двухсторонним охлаждением отличаются более развитой поверхностью теплосъема (Рис.4.4).
Рис.4.4. Кольцевой твэл
Пластинчатые твэлы используются в исследовательских реакторах с высокими тепловыми потоками (рис.4.5). Их отличительными способностями является развитая поверхность теплосъема, однако механически они малоустойчивы.
|
|
Рис.4.5. Варианты ТВС с пластинчатыми твэлами |
Для удержания пластинчатых твэлов в точном пространственном положении относительно друг друга применяют различные дистанционирующие устройства в виде опорных боковых и кольцевых пластин.
Шаровые твэлы (рис.4.6) используются в высокотемпературных реакторах.
Рис.4.6. Вариант конструкции шарового твэла
Твэл представляет собой шар с оболочкой из графита диаметром 60 мм. Внутри оболочки находятся микротвэлы, содержащие топливо. Для предотвращения разрушения микротвэлов и выхода продуктов деления топливо окружено многослойным покрытием из графита, пирографита и карбида кремния. Микротвэлы диспергированы в графитовой матрице.
Рис.4.7. Твэл призматического типа: 1 канал для теплоносителя; 2 канал для выгорающего поглотителя; 3 топливный канал; 4 топливный слой; 5 канал теплоносителя; 6 стержень с выгорающим поглотителем; 7 поток гелия; 8 графитовая пробка; 9 отверстие под захват; 10 штифт; 11 гнездо для штифта
Призматические твэлы используются в высокотемпературных реакторах. Твэл представляет собой графитовую призму с цилиндрическими отверстиями, в которых размещены топливо и поглощающие материалы (рис.4.7). Ряд отверстий служит каналами для теплоносителя.
Крестообразные твэлы (рис.4.8) и твэлы сложного профиля виде многолучевых звезд, стержней и т.д. используются в исследовательских и транспортных реакторах.
Рис.4.8. Твэл крестообразной формы
По конструкции и характеру контакта между сердечником твэла и его оболочкой (что существенным образом влияет на тепловое состояние ядерного топлива) твэлы можно классифицировать следующим образом:
В ядерных реакторах для обеспечения необходимых условий охлаждения активной зоны, а также для обеспечения комплектования активной зоны и осуществления загрузки и перегрузки активной зоны твэлы, как правило, используются в составе тепловыделяющих сборок. Основные требования к ТВС учитывают требования, предъявляемые к твэлу, и создают предпосылки для их выполнения. Одновременно и требования к ТВС налагают определенный отпечаток на требования к конструкции твэла, при этом непременным условием является возможность использования совокупности твэлов в составе ТВС.
Основные требования к ТВС заключаются в следующем:
Наибольшее распространение для ядерной энергетики получили твэлы стержневого типа.
Дистанционирование твэлов в ТВС
Для обеспечения надежного охлаждения твэлы отделены друг от друга дистанционирующими элементами. Способы дистанционирования зависят от типа твэла, и расстояния между ними (относительного шага решетки). При малых значениях шага решетки дистанционирование осуществляется проволоками, навитыми на твэл или ребрами на оболочке, при больших дистанционирующими решетками.
Основные способы дистанционирования твэлов энергетических реакторов ТВС показаны на рис. 4.9, 4.10.
Рис.4.9. Способы дистанционирования твэлов в ТВС энергетических реакторов:
I проволока; II лента; III ребро по оболочке; IY ребро по ребру; Y, YI решетки
Рис.4.10. Способы дистанционирования твэлов в ТВС
А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать | |||
22568. | будливий та гальмівний постсиниптичні потенціали | 23.5 KB | |
Постсинаптичне гальмування ГПСП обумовлене виділенням пресинаптичним закінченням аксона гальмівного медіатора який знижує або гальмує збудливість мембран соми і дендритів нерв клітини з якою він контактує. Прикладами гальмівних нейронів є клітини Реншоу в спинному мозку клітини Пуркіньє мозочку зірчасті клітини кіркової речовини великого мозку . Збудження нейрона супроводжуеться змінами метаболізму зокрема синтезу РНК та іншими зрушеннями в процесі білкового синтезу посиленням теплопродукції поглинанням кисню які відображають... | |||
22569. | Постсинаптичне гальмування у ЦНС та його природа.Значення ггальмування у роботі | 22.5 KB | |
Значення ггальмування у роботі. Гальмування особливий нервовий процес який зумовлюється збудженням і зовнішньо проявляється пригніченням іншого збудження. Постсинаптичне гальмування ГПСП обумовлене виділенням пресинаптичним закінченням аксона гальмівного медіатора який знижує або гальмує збудливість мембран соми і дендритів нерв клітини з якою він контактує. | |||
22570. | ЦНС | 22.5 KB | |
Особливе місце в цій складній організації займае місце ЦНС що повязує в функціональну єдність всі клітини тканини і органи людського організму. Дякуючи великій кількості різних рецепторів ЦНС сприймає багаточисельні зміни що виникають в зовн средовищі і всередині організму і відіграє велику роль в регуляції всіх сторін життєдіяльності огранізму в зовн середовищі. Процеси що відбуваються в ЦНС лежать в основі психічної діяльності та поведінки людини. Діяльність ЦНС найчастіше наз координаційною або узгоджувальною. | |||
22571. | Спинний мозок | 49.5 KB | |
Він є сегментарним органом: у людини від спинного мозку відходять 31 пара спинномозкових корінців у жаби 10 які у кожному сегменті поділяються на дві частини: на передній вентральний і задній дорзальний корінці. Сіра речовина спинного мозку на поперечному перетині має вигляд метелика або літери Н . Є також дорзальні роги спинного мозку з'єднані з вентральними широкою перетинкою сірої речовинитак зване тіло сірої речовини . Крім вентральних і дорзальних рогів у грудному відділі спинного мозку є бокові роги сірої речовини рис. | |||
22572. | Рефлекси спинного мозку | 24 KB | |
Це залежить від сили подразників їх просторової та часової взаємодії а також від стану нервових центрів спинного мозку. Нервові центри спинного мозку також необхідні для регуляції як соматичних так і вегетативних функцій.Нервові центри шийного відділу спинного мозку виявляють кооординуючий вплив на активність мотонейронів які інервують мязи згиначі і розгиначі нижчележачих відділів тіла. | |||
22573. | Довгастий мозок | 31.5 KB | |
Крім ядер черепномозкових нервів характерною особливістю структури заднього мозку є наявність у ньому потужної маси нервових елементів які не одержують аферентних волокон безпосередньо з периферичних джерел і не посилають рухових волокон на периферію.До надсегментарних структур відносять також ядра провід них шляхів які проходять крізь довгастий мозок до інших частин мозку. Цей відділ головного мозку розташований над спинним мозком і виконує дві основні функції рефлекторну і провіднико ву. | |||
22574. | Вароліїв міст | 22 KB | |
В основі варолієвого мосту проходять пірамідні шляхи між якими розташовуються власні нервові волокна варолієвого мосту котрі прямують у мозочок. З основи варолієвого мосту виходять нерви які зв'язують певні зони варолієвого мосту з відповідними зонами кори великих півкуль. У цьому ж відділі варолієвого мосту знаходяться й ядерні утворення: рухове ядро відвідного нерва частина ядра трійчастого нерва а на дні сільвієвого водогону розташовуються ядра блокового і окорухового нервів . У варолієвому мосту знаходяться ядра які беруть... | |||
22575. | Ретикулярна формація | 31 KB | |
Тому виділяють РФ довгастого мозку варолієвого мосту і середнього мозку. Разом з тим у функціональному відношенні у РФ різних відділів головного мозку є багато спільного і тому її можна розглядати як цілісний утвір. До нейронів РФ підходить багато колатералів від усіх специфічних висхідних проекційних шляхів які проходять крізь стовбурову частину мозку а також від низхідних шляхів що йдуть від вищих відділів мозку в тому числі від пірамідного тракту і нейронів мозочка. | |||
22576. | Мозочок | 36.5 KB | |
Оскільки основною функцією мозочка є координація рухів то він добре розвинутий у риб і птахів адже динаміка рухів у водному і повітряному середовищах вимагає чіткої праці м'язів для швидкого маневрування при літанні і плаванні. У амфібій і рептилій які пересуваються по замлі і мають як правило низько розташований центр тяжіння відбувається певна редукція мозочка. У людини з її вертикальним положенням тіла розміри і значення мозочка значо зростають. Взаємодія мозочка з іншими структурами мозку здійснюється за допомогою трьох пар ніжок. | |||