×
29.05.2019
219.017.64d9

Результат интеллектуальной деятельности: ЛИНИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТАБЛЕТИРОВАННОГО ТОПЛИВА ДЛЯ ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА

Вид РИД

Изобретение

№ охранного документа
0002256247
Дата охранного документа
10.07.2005
Аннотация: Изобретение относится к атомной энергетике и, в частности, к изготовлению топливных таблеток для тепловыделяющих элементов тепловыделяющих сборок ядерных реакторов. Линия снабжена агрегатом контроля термической стабильности таблеток с вертикальными нагревателями, состоящими, по крайней мере, из трех секторных нагревательных элементов, образующих внутри цилиндрическую полость для установки контейнера из молибдена. Снаружи сбоку и сверху нагревателей размещены тепловые экраны. Контейнер выполнен из спирального скрученного в несколько слоев листов молибдена со сквозными боковыми щелевыми отверстиями, в которых горизонтально установлены опорные стержневые элементы из вольфрама с ограничительным кольцом снаружи контейнера. Внутри контейнера на стержневые элементы установлены в чередующемся порядке перфорированные съемные диски из молибдена, дистанционированные съемными кольцами с высотой, превышающей высоту таблеток. Агрегат контроля термической стабильности таблеток сообщен с вакуумной системой, снабжен патрубками ввода аргона и водорода, средствами контроля, выполнен с водоохлаждаемыми крышкой и стенками, снабжен сатуратором увлажнения аргона и водорода. Техническим результатом является повышение качества таблеток, поступающих на снаряжение тепловыделяющих элементов, стабильности температурного режима при контроле на термическую стабильность таблеток и повышение срока службы контейнеров. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к атомной промышленности и может найти применение на предприятиях изготовления таблетированного топлива из диоксида урана (UO2) для тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ), собираемых в тепловыделяющие сборки (ТВС) и используемых в ядерных реакторах.

Известно устройство изготовления таблетированного топлива для тепловыделяющих элементов, включающее:

- агрегат смешения порошков диоксида урана UO2, оксида урана и связующего;

- агрегат прессования таблеток из выше приготовленной смеси;

- агрегат нагревания, спекания таблеток в восстановительной среде и охлаждения;

- агрегат мокрого шлифования поверхности таблеток;

- агрегат сушки (см. “Разработка, производство и эксплуатация тепловыделяющих элементов энергетических реакторов”. /Под. ред. Ф.Г. Решетникова, М.: Энергоатомиздат, 1995 г., Книга 1, стр.93-95, 98-99, 101-102.).

Известно, что важной характеристикой качества таблеток является их термическая стабильность, т.е. сохранение их плотности и как следствие размеров в начальной период работы реактора (несколько десятков часов).

Особенно важно значение изменения диаметра таблетки. Термическая стабильность таблеток характеризуется относительным изменением их наружного диаметра, выраженным в процентах, после повторной их термообработки.

Термообработку проводят при температуре 1700-1750°С в течение (24±2) часа в смеси аргона и водорода (объемная доля 7-8%) с влажностью (350±50) ррт (измерение влажности производится при температуре 25°С и давлении 1 атм). Допустимое значение доспекаемости составляет 0,3-0,5%. Оно зависит от допусков на наружный диаметр таблеток и внутренний диаметр ТВЭЛьных труб и чаще всего устанавливается по согласованию между потребителем и изготовителем таблеток (см. там же стр.105).

Однако в линии-аналоге конструктивно не раскрыт агрегат контроля термической стабильности таблеток.

Наиболее близким по технической сущности, достигаемому эффекту и полноте раскрытия является устройство для изготовления таблетированного топлива для тепловыделяющих элементов, включающее агрегаты:

- смешения порошков диоксида урана UO2, связующего и оксида урана U308;

- прессования таблеток из приготовленной смеси;

- нагревания, спекания и охлаждения таблеток;

- мокрого шлифования поверхности таблеток;

- сушки таблеток;

- переработки брака и транспортное средство проводки порошка и таблеток с агрегата на агрегат (см. Патент Российской Федерации №2158030 от 18.11.98, опубл. 20.10.2000 г., МПК 7 G 21 C 3/62, 21/10. Способ изготовления таблетированного топлива для тепловыделяющих элементов и устройство для его осуществления).

В устройстве-прототипе агрегаты объединены в поточную линию с транспортным средством проводки порошков и таблеток с агрегата на агрегат (см. Патент №2158030, стр.13, фиг.2). В прототипе предусмотрен контроль термической стабильности таблеток и в таблице на стр.27-28 приведены данные по доспекаемости, стабильной плотности, средней равномерной пористости и среднему размеру зерна, однако конструктивно не раскрыта сущность контроля термической стабильности таблеток.

В процессе работы в активной зоне ядерного реактора в таблетках ядерного топлива ТВЭЛа температура может достигать до 2000°С, что может привести к радиальным и осевым перераспределениям ядерного топлива (см. “Разработка, производство и эксплуатация тепловыделяющих элементов энергетических реакторов”. /Под. ред. Ф.Г. Решетникова, М.: Энергоатомиздат, 1995 г., Книга 1, стр.53).

В связи с этим одной из основных характеристик топливных таблеток является их стабильность по геометрическим размерам при высокотемпературной обработке, т.е. весьма важно знать о том, как поведет себя топливный столб в ТВЭЛе - “разбухнет” или уменьшится в объеме. “Разбухание” топливных таблеток в ТВЭЛе не допустимо, т.к. при этом возможен локальный перегрев оболочки и как следствие разгерметизация ТВЭЛа.

Как уже указывалось выше термообработка при температуре 1700-1750°С таблеток для определения термостабильности проводится в течение (24±2) часа с последующим охлаждением, т.е. контейнеры из молибдена с таблетками при таких колебаниях температур часто выходят из строя из-за разрушения крепежных элементов стенок между собой и днища к стенкам.

Кроме того, проверка на термическую стабильность таблеток требует стабилизации температурного режима.

Технической задачей является повышение качества таблеток, поступающих на снаряжение тепловыделяющих элементов, стабильности температурного режима при контроле на термическую стабильность таблеток и повышение срока службы контейнеров при высокотемпературной циклической обработке в них таблеток.

Эта техническая задача решается тем, что в линии изготовления таблетированного топлива для тепловыделяющих элементов ядерного реактора, включающей агрегаты:

- смешения порошков диоксида урана UO2, связующего и оксида урана U308;

- прессования таблеток из приготовленной смеси;

- нагревания, спекания и охлаждения таблеток;

- мокрого шлифования поверхности таблеток;

- сушки таблеток;

- переработки брака и транспортное средство проводки порошка и таблеток с агрегата на агрегат; согласно изобретению линия снабжена агрегатом контроля термической стабильности таблеток, у которого вертикальные нагреватели выполнены, по крайней мере, из трех секторных нагревательных элементов, образующих внутри цилиндрическую полость для установки контейнера из молибдена с таблетками, снаружи с боков секторных нагревательных элементов и сверху размещены тепловые экраны, а контейнер из молибдена выполнен из спирально скрученного в несколько слоев листа молибдена со сквозными боковыми щелевыми отверстиями, в них горизонтально установлены опорные стержневые элементы из вольфрама, на которых с внешней боковой стороны контейнера размещено ограничительное кольцо из молибдена, а во внутреннюю полость контейнера на упомянутые опорные стержневые элементы в чередующемся порядке установлены перфорированные съемные диски из молибдена, дистанционированные друг от друга опорными съемными дистанционирующими кольцами с высотой, превышающей высоту таблеток, размещенных по периферии каждого перфорированного съемного диска.

Другим отличием является то, что агрегат контроля термической стабильности таблеток сообщен с вакуумной системой, снабжен патрубками ввода аргона и водорода, средствами контроля и выполнен с водоохлаждаемой крышкой и стенками.

Отличием является снабжение агрегата контроля термической стабильности сатуратором увлажнения аргона и водорода, подаваемых в агрегат.

Предложенный агрегат позволит выявить таблетки и в целом партию таблеток с отклонениями по термической стабильности таблеток, отбраковать их, повысить качество ТВЭЛ, снаряжаемых таблетками, и повысить срок службы контейнеров при высокотемпературной цикличной обработке в них таблеток.

На чертежах представлена линия изготовления таблетированного топлива для тепловыделяющих элементов ядерного реактора, где

на фиг.1 - общий вид линии;

на фиг.2 - агрегат контроля термической стабильности таблеток;

на фиг.3 - секторные нагреватели;

на фиг.4 - контейнер из молибдена.

Линия изготовления таблетированного топлива для тепловыделяющих элементов ядерного реактора включает агрегаты: 1 - смешения порошков диоксида урана UO2, связующего и оксида урана U3О8, 2 - прессования таблеток 3 из приготовленной смеси, 4 - нагревания, спекания и охлаждения таблеток 3, 5 - мокрого шлифования поверхности таблеток 3, 6 - сушки таблеток 3, 7 - переработки брака таблеток 3, транспортное средство 8 проводки порошка и таблеток с агрегата на агрегат.

Линия снабжена агрегатом 9 контроля термической стабильности таблеток 3, у которого вертикальные нагреватели 10 выполнены, по крайней мере, из трех секторных нагревательных элементов, образующих внутри цилиндрическую полость 11 для установки контейнера 12 из молибдена с таблетками 3.

Снаружи с боков секторных нагревательных элементов и сверху размещены тепловые экраны 13, 14. Контейнер 12 из молибдена выполнен из спирально скрученного в несколько слоев листа из молибдена со сквозными боковыми щелевыми отверстиями 15, в них горизонтально установлены опорные стержневые элементы 16 из вольфрама, на которых с внешней боковой стороны контейнера размещено ограничительное кольцо 17 из молибдена, а во внутреннюю полость контейнера 12 на упомянутые стержневые элементы 16 в чередующемся порядке установлены перфорированные съемные диски 18 из молибдена, дистанционированные друг от друга опорными съемными дистанционирующими кольцами 19 с высотой “Н” превышающей высоту “H1” таблетки 3, размещенными по периферии каждого перфорированного съемного диска 18.

Агрегат 9 контроля термической стабильности таблеток 3 сообщен с вакуумной системой 20, снабжен патрубками ввода аргона 21 и водорода 22, средствами контроля (не показаны) и выполнен с герметично закрывающейся водоохлаждаемой крышкой 23 и водоохлаждаемыми стенками 24.

Агрегат 9 снабжен сатуратором 25 увлажнения аргона и водорода, подаваемых в агрегат 9.

Линия работает следующим образом. После смешения порошков диоксида урана, оксида урана со связующим в агрегате 1, прессования в агрегате 2 таблеток 3, спекания таблеток 3 в агрегате 4, мокрого их шлифования в агрегате 5, сушки в агрегате 6, перемещаемых из агрегата в агрегат транспортным средством 8, от партии таблеток делают выборку таблеток 3 для проверки их термической стабильности.

Предварительно готовят контейнер 12 из молибдена, стенки которого выполнены из спирально свернутого в несколько слоев листа молибдена. В сквозные щелевые боковые отверстия 15 контейнера 12 устанавливают горизонтально стержневые элементы 16 из вольфрама, снаружи контейнера 12 одевают ограничительное кольцо 17, а во внутреннюю полость на стержневые элементы 16 размещают перфорированный диск 18, по периферии которого размещают таблетки 3 из выборки от партии, соосно перфорированному диску 18 устанавливают дистанционирующее кольцо 19, высота “Н” которого превышает высоту “H1” таблетки. На дистанционирующее кольцо 19 устанавливают очередной перфорированный диск 18, располагают по периферии таблетки 3, устанавливают следующий перфорированный диск 18 на дистанционирующее кольцо и т.д.

Контейнер 12 с таблетками 3 устанавливают в полость 11, образованную секторными нагревателями 10 агрегата 9 контроля термической стабильности с тепловыми экранами 13.

Устанавливают тепловые экраны 14 сверху, закрывают водоохлаждаемую крышку 23, подключают агрегат 9 к вакуумной системе 20 и осуществляют постепенный нагрев до заданной температуре контроля термической стабильности 1700-1750°С с таблеток 3.

После выдержки при этой температуре в течение 24±2 часов с подачей водорода в увлажненном виде через патрубок 22 от сатуратора 25, где водород увлажняется, осуществляют постепенное снижение температуры с охлаждением от водоохлаждаемых стенок 24 и водоохлаждаемой крышки 23.

Вытеснение водорода из агрегата 9 осуществляют аргоном, подаваемым через патрубок 21.

Геометрические размеры таблеток 3 сравнивают до термообработки и после термообработки. При выявлении отклонений вся партия таблеток направляется на переработку в агрегат 7, а при соответствии таблеток требованиям термической стабильности партия таблеток 3 направляется на снаряжение ТВЭЛ.

1.Линияизготовлениятаблетированноготопливадлятепловыделяющихэлементовядерногореактора,включающаяагрегатысмешенияпорошковдиоксидауранаUO,связующегоиоксидауранаUO,прессованиятаблетокизприготовленнойсмеси,нагревания,спеканияиохлаждениятаблеток,мокрогошлифованияповерхноститаблеток,сушкитаблеток,переработкибракаитранспортноесредствопроводкипорошкаитаблетоксагрегатанаагрегат,отличающаясятем,чтолинияснабженаагрегатомконтролятермическойстабильноститаблеток,укотороговертикальныенагревателивыполнены,покрайнеймере,изтрехсекторныхнагревательныхэлементов,образующихвнутрицилиндрическуюполостьдляустановкиконтейнераизмолибденастаблетками,снаружисбоковсекторныхнагревательныхэлементовисверхуразмещенытепловыеэкраны,аконтейнеризмолибденавыполненизспиральноскрученноговнесколькослоевлистамолибденассквознымибоковымищелевымиотверстиями,внихгоризонтальноустановленыопорныестержневыеэлементыизвольфрама,накоторыхсвнешнейбоковойстороныконтейнераразмещеноограничительноекольцоизмолибдена,авовнутреннююполостьконтейнеранаупомянутыеопорныестержневыеэлементывчередующемсяпорядкеустановленыперфорированныесъемныедискиизмолибдена,дистанционированныедруготдругаопорнымисъемнымидистанционирующимикольцамисвысотой,превышающейвысотутаблеток,размещаемыхпоперифериикаждогоперфорированногосъемногодиска.12.Линияпоп.1,отличающаясятем,чтоагрегатконтролятермическойстабильноститаблетоксообщенсвакуумнойсистемой.23.Линияпоп.1,отличающаясятем,чтоагрегатконтролятермическойстабильностиснабженпатрубкамивводааргонаиводорода,средствамиконтроляивыполненсводоохлаждаемойкрышкойистенками.34.Линияпоп.1,отличающаясятем,чтоагрегатконтролятермическойстабильноститаблетокснабженсатураторомувлажненияаргонаиводорода,подаваемыхвагрегат.4
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 61-70 of 109 items.
29.05.2019
№219.017.6476

Устройство для контактно-стыковой сварки трубы с заглушкой

Изобретение относится к машиностроению, а именно к контактно-стыковой сварке трубы с заглушкой при герметизации тепловыделяющих элементов атомных станций. Устройство представляет собой электрод в виде цангового зажима с центральным отверстием, имеющий токоподводящую поверхностью и поверхность...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002291037
Дата охранного документа: 10.01.2007
29.05.2019
№219.017.6483

Устройство для формирования соединения при контактной стыковой сварке трубы с заглушкой (варианты)

Изобретение относится к машиностроению, а именно к оборудованию для контактной стыковой сварки сопротивлением трубчатых оболочек с заглушками при герметизации стержневых тепловыделяющих элементов ядерных реакторов. Устройство для формирования соединения содержит токоподводящую и формообразующую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002293633
Дата охранного документа: 20.02.2007
29.05.2019
№219.017.6486

Заглушка тепловыделяющего элемента ядерного реактора

Изобретение относится к ядерной технике и, в частности, к конструкции тепловыделяющих элементов ядерных реакторов. Заглушка тепловыделяющего элемента ядерного реактора содержит участок, ввариваемый с заглублением в оболочку, с диаметром меньше наружного диаметра оболочки, но больше внутреннего...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002293003
Дата охранного документа: 10.02.2007
29.05.2019
№219.017.64c9

Способ изготовления многослойных изделий

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при производстве многослойных изделий втулочного типа, в частности тепловыделяющих элементов ядерных реакторов. Заявлен способ изготовления многослойных изделий, включающий сборку заготовки сердечника и заготовки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002253543
Дата охранного документа: 10.06.2005
29.05.2019
№219.017.64cd

Линия изготовления таблетированного топлива для тепловыделяющих элементов

Изобретение относится к атомной промышленности. Агрегаты изготовления таблетированного топлива снабжены газоочистной системой, где для грубой очистки использован циклон с завихрителем с цилиндрическим корпусом с обратной конусностью, расширяющейся к нижней части, соединенной с большим...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002255385
Дата охранного документа: 27.06.2005
29.05.2019
№219.017.64ce

Способ контроля качества сварного соединения при электронно-лучевой сварке циркониевых сплавов

Изобретение относится к области сварки плавлением, преимущественно к электронно-лучевой сварке циркониевых сплавов, и может быть использовано для визуального определения глубины проплавления и формы сварки. Способ включает сварку образцов-спутников, изготовление шлифов, оценку глубины...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002254216
Дата охранного документа: 20.06.2005
29.05.2019
№219.017.64d6

Тепловыделяющая сборка ядерного реактора

Тепловыделяющая сборка ядерного реактора относится к атомной энергетике. Техническим результатом изобретения является повышение надежности эксплуатации тепловыделяющей сборки в активной зоне ядерного реактора и улучшения ее гидродинамических характеристик. Опорные ребра хвостовика...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002256243
Дата охранного документа: 10.07.2005
29.05.2019
№219.017.64d8

Автоматическая линия изготовления тепловыделяющих элементов

Автоматическая линия изготовления тепловыделяющих элементов для ядерных реакторов ВВЭР-1000 и ВВЭР-440 относится к атомной энергетике и может найти применение на предприятиях изготовления тепловыделяющих элементов для ядерных реакторов. Техническим результатом является расширение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002256250
Дата охранного документа: 10.07.2005
29.05.2019
№219.017.65d8

Тепловыделяющий элемент ядерного реактора

Изобретение относится к ядерной технике, в частности к конструкции тепловыделяющих элементов ядерного энергетического реактора. Тепловыделяющий элемент ядерного реактора содержит оболочку, заглушки. Оболочка заполнена ядерным топливом. Заглушки соединены с оболочкой сварными швами. Один из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002310930
Дата охранного документа: 20.11.2007
29.05.2019
№219.017.65ef

Способ изготовления таблетированного топлива для тепловыделяющих элементов

Изобретение относится к атомной промышленности, в частности используется в ядерной технике при изготовлении таблетированного топлива из диоксида урана для тепловыделяющих элементов (твэлов) ядерных реакторов. Способ изготовления таблетированного топлива для тепловыделяющих элементов включает...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002317601
Дата охранного документа: 20.02.2008
Showing 31-33 of 33 items.
19.06.2019
№219.017.8c54

Штамп-автомат

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в штамповой оснастке для формовки выступов в трубчатых деталях с автоматической подачей и выгрузкой деталей. В корпусе штампа установлены подпружиненные пуансоны в количестве, соответствующем количеству...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02193941
Дата охранного документа: 10.12.2002
19.06.2019
№219.017.8c59

Способ контроля сварных соединений тепловыделяющего элемента

Изобретение относится к атомной энергетике и может найти применение на предприятиях по изготовлению тепловыделяющих элементов для тепловыделяющих сборок энергетических ядерных реакторов. Технический результат изобретения - повышение выхода годных тепловыделяющих элементов. В способе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02194313
Дата охранного документа: 10.12.2002
29.06.2019
№219.017.9a84

Устройство для измерения размеров тепловыделяющих сборок

Изобретение относится к атомной энергетике и может найти применение на предприятиях по изготовлению тепловыделяющих сборок энергетических ядерных реакторов. Технический результат изобретения - снижение стоимости контроля при полном контроле тепловыделяющих сборок на размер "под ключ",...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02240608
Дата охранного документа: 20.11.2004
+ добавить свой РИД