Схема типового твэла

Схема типового твэла
Заглушка
Оболочка
Газосборник
Сердечник
Зазор
Заглушка
Основные требования к твэлам
- определенное пространственное распределение делящегося
материала в строгом сочетании с замедлителем,
теплоносителем, поглощающими, конструкционными
материалами и материалами воспроизводства;
– отсутствие контакта делящегося материала с теплоносителем и
предотвращение выхода продуктов деления в контур
теплоносителя;
– прочность, устойчивость формы и размеров;
– отвод тепла, выделяющегося в ядерном топливе;
– отсутствие локальных перегревов и концентраторов
напряжений;
– совместимость используемых материалов;
– нормальная работа твэла в течение всей кампании реактора;
– минимальный паразитный захват нейтронов;
– возможность переработки твэлов и регенерации ядерного
топлива и технологических отходов при изготовлении твэлов;
– простота конструкции, автоматизация производства.
Классификация твэлов по назначению
– твэлы энергетических реакторов на
тепловых нейтронах и на быстрых
нейтронах;
– твэлы исследовательских реакторов;
– твэлы реакторов с прямым
преобразованием энергии в
электрическую;
– твэлы реакторов-конверторов для
получения делящихся материалов для
военных целей.
Классификация по составу сердечника
• твэлы, содержащие делящий материал,
обеспечивающий поддержание цепной
реакции деления в активной зоне реактора;
• твэлы, содержащие воспроизводящие
материалы;
• твэлы, содержащие как делящийся, так и
воспроизводящий материал;
• твэлы, содержащие топливо и выгорающий
поглотитель
По виду делящегося материала
– твэлы, содержащие металлическое
ядерное топливо (в виде однородных
металлов или сплавов);
– твэлы с ядерным топливом в виде
неметаллических соединений делящихся
материалов ;
– твэлы дисперсионного типа, в которых
топливная фаза в виде частиц размещена
в непрерывной матрице из неделящегося
материала.
Пример твэла дисперсионного типа
• Сплавы U-Pu-Mo, U-Pu-Zr
или соединения в составе
дисперсионного топлива,
распределенного в матрице
из стали, алюминия,
бериллия, графита.
• Расстояние между
частицами топлива больше
длины пробега осколка (10
–15 мкм)
Твэл стержневого типа
1 — заглушка, 2 — топливная таблетка, 3 — оболочка,
4 — пружина, 5 — втулка, 6 — наконечник
Самодистанционирующиеся твэлы
Внешний вид твэла
Кольцевой твэл
Кольцевые твэлы
топливо
оболочки
Варианты ТВС с пластинчатыми
твэлами
Твэлы высокотемпературных реакторов
60 мм
Прочный PyC
1 мм
Пористый PyC
Шаровой твэл
SiC
топливо
Микротопливо
Призматический твэл
Крестообразный твэл
Классификация по типу контакта
топлива и оболочки
• Твэлы с газовым зазором между
топливом и оболочкой;
• Твэлы с диффузионным,
металлургическим сцеплением топлива
и оболочки;
• Твэлы с зазором, заполненным жидким
металлом;
• Твэлы, топливо и оболочка которых
разделены заливкой из металла.
Требования к ТВС
– обеспечение установленного физическим расчетом реактора
необходимого соотношения в единице объема активной
зоны количества делящегося материала, замедлителя,
теплоносителя, конструкционных материалов;
– обеспечение распределения расхода теплоносителя по
активной зоне в соответствии с энерговыделением в
различных ее частях;
– обеспечение достаточного охлаждения каждого твэла в ТВС;
– обеспечение свободы передвижения твэлов при их тепловом
расширении;
– отсутствие механических воздействий на твэлы со стороны
кожуха и крепежных деталей ТВС;
– предотвращение соприкосновения тепловыделяющих
поверхностей соседних твэлов;
– устойчивость формы и размеров ТВС.
Дистанционирование твэлов в ТВС
Способы дистанционирования
I — проволока; II — лента; III — ребро по оболочке;
IY — ребро по ребру; Y, YI — решетки