Паливна збірка для ядерного реактора з вмонтованими стрижнями структурної підтримки

Реферат: Винахід пропонує оригінальні паливні збірки для застосування з PWR ядерними реакторами та енергетичними установками, і зокрема - з VVER ядерними реакторами. Ці паливні збірки забезпечують підвищену стабільність конструкції, жорсткість каркаса і опір викривленню (згинанню й перекошуванню), аби підтримувати керування високим споживанням палива в ядерному реакторі. Кожна паливна збірка може містити множину паливних стрижнів, множину графітових стрижнів і напрямних каналів, принаймні одну вимірювальну трубку, а також множину сіток. Принаймні один паливний стрижень заміняють на стрижень структурної підтримки, виготовлений з цирконієвого (Zr) сплаву, нержавіючої сталі або будь-якого іншого підхожого матеріалу, може бути пустотілим чи суцільним. Стрижні структурної підтримки розташовують переважно у кутах геометричної структури, яка переважно є шестикутною чи квадратною. UA 98441 C2 (12) UA 98441 C2 UA 98441 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід стосується паливних збірок ядерних реакторів і енергетичних установок, зокрема паливних збірок, у яких принаймні один паливний стрижень було замінено на стрижень структурної підтримки. Ядерні енергетичні установки для відводу тепла, що утворилося в результаті розпаду всередині ядерного реактора такого елемента як уран, використовують зазвичай воду. У ядерних реакторах з водою під тиском (PWR) тепло від реактора відводять з допомогою води, що протікає в закритому контурі з підвищеним тиском. Тепло передається до другого водяного контуру через теплообмінник. Другий контур підтримується при меншому тискові, що дозволяє воді кипіти з утворенням пари. Пара використовується для обертання турбінного генератора і вироблення електроенергії. Потім пара конденсується, а отримана вода повертається до теплообмінника. Водно-водяний енергетичний реактор (VVER) являє собою російську версію PWR. На Фіг. 1а зображено вертикальну проекцію стандартної паливної збірки 2 для використання з WER. Паливна збірка 2 містить множину паливних стрижнів 3, множину сіток 4, головку тепловидільної збірки 6 і хвостовик тепловидільної збірки 8. На Фіг. 1b відображено вигляд крупним планом Області А, показаної на Фіг. 1а, що зображує головку тепловидільної збірки 6 і верхню сітку 5. На Фіг. 1с відображено вигляд крупним планом Області В, показаної на Фіг. 1а, що зображує дві середні сітки 7, 9 і частину паливних стрижнів 3. На Фіг. 1d відображено вигляд крупним планом Області С, показаної на фігурі 1а, що зображує хвостовик тепловидільної збірки 8 і нижню сітку 10. Кожен паливний стрижень 3 містить пластинки з оксиду урану, складені у вигляді оболонки. Згори стопки розташована пружина для стискання пластинок. З обох боків паливний стрижень закритий кінцевими заглушками, що приварені до оболонки. Сітчасті пружини підтримують паливні стрижні 3 з боків і пристосовані до збільшення їх розміру, що відбувається при опроміненні. Поміж паливних стрижнів, для керування ядерною реакцією, розташовані графітові стрижні. Графітові стрижні шляхом ковзання рухаються всередині напрямних каналів, що прикріплені до сіток 4 і/або головки 6 і хвостовика 8 шляхом зварювання. Сітки 4 розташовані послідовно одна над одною, зазвичай на однакових відстанях. Вимірювальна трубка може розташовуватися в середині паливних стрижнів і графітових стрижнів. На Фіг. 2 показано вигляд перерізу D-D', зображеного на Фіг. 1а, Фіг. 2 ілюструє геометричну структуру 11 або форму, у якій паливна збірка міститься у VVER. Як показано, паливні стрижні містяться всередині геометричної структури 11, що має форму, подібну до шестикутника із шістьма кутами 13 ("шестикутна структура"). Графітові стрижні 14 та відповідні їм напрямні канали 15 розташовані поміж паливними стрижнями 3, а вимірювальна трубка 16 знаходиться в центрі. Зазвичай паливна збірка WER із шестикутною структурою містить 312 паливних стрижнів, 18 графітових стрижнів з відповідними напрямними каналами і одну вимірювальну трубку. Утримання конструкції паливної збірки здійснюють сітки, головка тепловидільної збірки і хвостовик тепловидільної збірки, прикріплені до напрямних каналів. Підтримку конструкції здійснюють також сітчасті пружини, що додають паливним стрижням певної поперечної стабільності. Крім шестикутних структур, паливні блоки VVER можуть мати квадратні або круглі структури. Квадратні паливні збірки зазвичай матимуть структуру 14×14, 15×15, 16×16 або 17×17. Структура 16×16 може містити 237 паливних стрижнів, 18 графітових стрижнів з відповідними напрямними каналами і одну вимірювальну трубку. На жаль, паливна збірка VVER не може створити відповідної геометричної і просторової стабільності під час опромінення, або достатнього опору викривленню паливної збірки. Вимірювання згину і скручування паливних збірок, необхідність їх пересування, а також випадки неповного вставляння стрижнів (IRI) свідчать про те, що конструкція стандартних паливних збірок VVER не може належним чином підтримувати існуючі схеми розташування палива упродовж чотирирічних циклів (тобто паливних циклів тривалістю чотири роки, упродовж яких зона паливних збірок має залишатися в активній зоні ядерного реактора). Крім того, стандартна конструкція паливної збірки може неналежним чином підтримувати запропоновані схеми розташування палива упродовж 6-річних циклів (тобто паливних циклів тривалістю шість років, упродовж яких зона паливних збірок має залишатися в активній зоні ядерного реактора), а також максимальне для паливного стрижня споживання палива в атомному реакторі величиною 75,000 MWD/MTU. Деякі паливні збірки були сконструйовані таким чином, щоб містити елемент зміцнення конструкції у вигляді смуг, які проходять навколо периметра збірки. Ці смуги структурної підтримки створюють підвищений опір щодо викривлення паливної збірки. Однак, їх конструкція має певні недоліки, зумовлені проблемами виготовлення (наприклад, достатньо велика кількість з'єднань з допомогою зварювання) і термогідравлічними обмеженнями 1 UA 98441 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 (підвищений перепад тиску паливної збірки; зменшення DNB - продуктивності для паливних стрижнів, розташованих в кутах). Таким чином, існує потреба в новій конструкції паливної збірки, що створювала б стабільність конструкції чи жорсткість каркаса, а також опір викривленню, щоб задовольнити поточні і запропоновані схеми розташування палива, позбавлені деградації термогідравлічної продуктивності, а також проблем виготовлення. Мета полягає в підтриманні джерела палива якомога довший час з підтриманням у той самий час номінальної потужності ядерного реактора. Даний винахід пропонує оригінальні паливні збірки для застосування з PWR ядерними реакторами та енергетичними установками, і зокрема - з VVER ядерними реакторами. Ці паливні збірки забезпечують підвищену стабільність конструкції, жорсткість каркаса і опір викривленню, щоб підтримувати керування високим споживанням палива в ядерному реакторі. Кожна паливна збірка може містити множину паливних стрижнів, множину графітових стрижнів і напрямних каналів, принаймні одну вимірювальну трубку, а також множину сіток. Принаймні один паливний стрижень заміняють на стрижень структурної підтримки, виготовлений з цирконієвого (Zr) сплаву, нержавіючої сталі або будь-якого іншого схожого матеріалу. Цирконієвому сплаву надається перевага, бо він має невеликий переріз захоплення нейтронів, що робить ядерну реакцію більш ефективною при дотриманні належної корозійної стійкості. У конструкції, якій надається перевага, стрижні структурної підтримки можуть розташовуватися в або навколо кутів геометричної структури, що переважно є шестикутною чи квадратною. Задачею даного винаходу є створення оригінального паливної збірки для роботи з реакторами VVER. Ще одна задача даного винаходу полягає у створенні паливної збірки з підвищеною стабільністю конструкції, жорсткістю каркаса і опором викривленню (наприклад, необмежені згинання і скручування). Наступною задачею даного винаходу є створення паливної збірки, який може підтримувати підвищені вимоги керування споживанням палива. Ще одна задача даного винаходу полягає у збільшенні стабільності конструкції паливних паливної збірок, що мають шестикутну чи квадратну структуру. Наступною задачею даного винаходу є використання стрижнів структурної підтримки з метою збільшення стабільності конструкції паливної збірки. Ці та інші задачі даного винаходу стануть більш зрозумілими з подальшого детального опису і формули винаходу. Таблиця 1, наведена в розділі Детальний опис переважної реалізації, представляє результати щодо оцінки жорсткості каркаса паливних збірок зі стрижнями структурної підтримки, розташованими в різних положеннях. Таблиця 2, наведена в розділі Детальний опис переважної реалізації, представляє результати щодо оціночних розрахунків ядерного палива паливних збірок зі стрижнями структурної підтримки, розташованими в різних положеннях. На Фіг. 1а зображено вертикальну проекцію стандартного паливної збірки для використання у VVER-реакторі. На Фіг. 1b відображено крупнимпланом вид збоку показаної на Фіг. 1а Області А. На Фіг. 1с відображено крупним планом вид збоку показаної на Фіг. 1а Області В. На Фіг. 1d відображено крупним планом вид збоку показаної на Фіг. 1а Області С. На Фіг. 2 зображено вигляд перерізу D-D', показаного на Фіг. 1а. Фіг. 3 відображає вигляд перерізу паливної збірки, який згідно з переважною реалізацією даного винаходу має шестикутну структуру. Фіг. 4 відображає вигляд перерізу паливного вузла, який згідно з переважною реалізацією даного винаходу має шестикутну структуру. Фіг. 5 відображає вигляд перерізу паливної збірки, який згідно з переважною реалізацією даного винаходу має шестикутну структуру. Фіг. 6 відображає вигляд перерізу паливної збірки, який згідно з переважною реалізацією даного винаходу має шестикутну структуру. Фіг. 7 відображає вигляд перерізу паливної збірки, який згідно з переважною реалізацією даного винаходу має квадратну структуру. Фіг. 8 відображає вигляд перерізу паливної збірки, який згідно з різними реалізаціями даного винаходу має шестикутну структуру. Даний винахід пропонує оригінальну паливну збірку для використання з PWR ядерними реакторами та енергетичними блоками, і зокрема, VVER ядерними реакторами. Винахід розглядає як самі оригінальні паливні збірки, так і ядерні реактори, що містять паливну збірку, вставлену в камеру підвищеного тиску, і ядерні енергетичні установки, що містять одну чи 2 UA 98441 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 більше ядерних збірок. Такі паливні збірки забезпечують підвищену стабільність конструкції, жорсткістю каркаса і опір викривленню, що дозволяє підтримувати в ядерному реакторі керування високим споживанням палива. Принаймні один паливний стрижень заміняють на стрижень структурної підтримки, виготовлений з цирконієвого (Zr) сплаву, нержавіючої сталі або будь-якого іншого підхожого матеріалу. Замінюючий стрижень може бути пустотілим чи суцільним. Цирконієвому сплаву надається перевага, бо він має невеликий переріз захоплення нейтронів, що робить ядерну реакцію більш ефективною при дотриманні належної корозійної стійкості. Сітки розташовані послідовно одна над одною. Задача сіток полягає в підтриманні паливних стрижнів, напрямних каналів, вимірювальної трубки і графітових стрижнів на відстані один від одного. Просторове розташування визначається геометричною структурою паливних збірок. Застосовуваний тут термін "геометрична структура" означає форму перерізу або конструкцію, в якій міститься паливна збірка, і має на увазі, як приклад і без будь-яких обмежень, шестикутник, квадрат чи коло. Іншими словами, проекція периметра паливної збірки на площину являє собою шестикутник, квадрат чи коло. Напрямні канали можуть бути прикріплені, зварені чи зчеплені із сітками. Для надання додаткової підтримки напрямні канали можна також прикріпити до головки і хвостовика паливної збірки. Сітчасті пружини підтримують паливні стрижні з боків і пристосовані до збільшення їх розміру, що відбувається при опроміненні. Як буде проілюстровано і обговорено далі, стрижні структурної підтримки розташовані на чи навколо периметра геометричної структури, у якій міститься паливна збірка. У реалізації, якій надається перевага, стрижні структурної підтримки розташовані на чи навколо кутів геометричної структури, що переважно має форму шестикутника чи квадрата. Відповідно до застосування виразу "кут" в даному описі, він означає точку на периметрі, де перетинаються два боки паливної збірки. Таким чином, наприклад шестикутна геометрична структура, згідно з винаходом, має шість кутів. Для шестикутної структури (Фіг. 2-6, і Фіг. 8), паливна збірка може містити від приблизно 1 до приблизно 12 стрижнів структурної підтримки, і переважно містить від приблизно 3 до приблизно 6 стрижнів структурної підтримки, причому кожний стрижень структурної підтримки розташований на чи біля кута шестикутника. Однак, даний винахід не обмежений будь-якою конкретною кількістю стрижнів структурної підтримки або їх розташуванням. Фіг. 3 відображає вигляд перерізу паливної збірки 28 згідно з переважною реалізацією даного винаходу. Паливна збірка 28 містить паливні стрижні 30, графітові стрижні 32, які шляхом ковзання можуть рухатися в напрямних каналах 33, і вимірювальну трубку 34. Паливна збірка 28 розташована в геометричній структурі 3 6, яка виконана у формі шестикутника з шістьма кутами 37. Незважаючи на те, що даний винахід зосереджується на використанні шестикутних (Фіг. 2-6, і Фіг. 8) та чотирикутних (Фіг. 7) структур, зрозуміло, що можуть використовуватися численні інші форми конструкції (не показані), хоча переважно геометрична структури не має форми кола. Таким чином, згідно з переважною реалізацією геометрична структура має принаймні один кут (наприклад, кут 37 на Фіг. 3). На прикладі фігури 3 паливні стрижні біля кожного кута 37 шестикутної структури 3 6 замінені на стрижні структурної підтримки 38. Завдяки цьому усій конструкції паливної збірки 28 надається додаткова стабільність і каркасна жорсткість. Хоча стрижні структурної підтримки 38 переважно виготовлені з суцільного цирконієвого сплаву, треба взяти до уваги, що вони можуть бути суцільними чи пустотілими, і можуть виготовлятися з будь-якого відомого чи підхожого матеріалу, а не тільки з цирконієвого сплаву. Фіг. 4, 5, 6, і 8 відображають вигляд перерізів типових розташувань стрижнів структурної підтримки у паливних збірках, що мають шестикутну геометричну структуру, згідно з даним винаходом. Компоненти паливних збірок у кожному випадку є суттєво ідентичними, єдине що може відрізнятися - кількість, розташування і/або тип (тобто суцільні чи пустотілі) стрижнів структурної підтримки. Конкретніше, у паливній збірці 128 на Фіг. 4, щоб замінити шість паливних стрижнів 30, шість стрижнів структурної підтримки 138 розташовані на один паливний стрижень убік від кутів 37 шестикутної структури 36. У іншій реалізації винаходу, показаній на фігурі 5, щоб замінити шість паливних стрижнів 30 паливної збірки 228, шість стрижнів структурної підтримки 238 розташовані неподалік від кутів 37 шестикутної структури 36. Конкретніше, кожний зі стрижнів структурної підтримки 238 розташований, як показано, на два паливних стрижні вбік від кутів 37. У паливній збірці 328 прикладу, наведеного на Фіг. 6, шість стрижнів структурної підтримки 338 заміняють шість паливних стрижнів 30 у положенні між кутами 37 шестикутної структури 36. Конкретніше, стрижні структурної підтримки 338 розташовані посередині між парами кутів 37 на периметрі структури 36. 3 UA 98441 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 У реалізації, показаній на Фіг. 3-6, кожна паливна збірка містить 306 паливних стрижнів 30, шість стрижнів структурної підтримки 28, 138, 238, 338, 18 графітових стрижнів і напрямних каналів 32 і одну вимірювальну трубку 34. Однак, треба взяти до уваги, що згідно з винаходом шестикутна структура може містити від приблизно трьох чи менше стрижнів структурної підтримки до приблизно шести чи більше стрижнів структурної підтримки. Однак, треба також взяти до уваги, що даний винахід не обмежений будь-якою конкретною кількістю паливних стрижнів, стрижнів структурної підтримки, графітових стрижнів, напрямних каналів, вимірювальних трубок, сіток чи головок/хвостовиків. Взагалі, кількість стрижнів структурної підтримки відповідає кількості, яка необхідна для досягнення потрібної стабільності конструкції при компенсації впливу заміни паливних стрижнів на продуктивність реактора. Крім того, треба також взяти до уваги, що даний винахід не обмежений будь-яким конкретним розташуванням стрижнів структурної підтримки. Кожен стрижень структурної підтримки може бути розташований в будь-якому просторовому положенні в межах геометричної структури. Про це свідчать наведені вище приклади рисунків 3-6. А саме, як обговорювалося вище, графітові стрижні (наприклад, 38, 138, 238, 338), можуть бути розташовані в або поряд з кутами 37 геометричної структури (наприклад, шестикутної геометричної структури 36), або стрижні структурної підтримки можуть бути розташовані взагалі між кутами 37 на чи біля периметра структури 36. Розташування стрижнів структурної підтримки може визначатися таким чином, щоб: 1) максимізувати поперечну жорсткість паливної збірки і 2) мінімізувати максимальне значення радіального потоку біля периметра паливної збірки. Фіг. 7 відображає вигляд перерізу паливної збірки 50 з квадратною структурою 58 відповідно до варіанта конструкції за даним винаходом. Квадратний масив 58 переважно має розміри 14×14, 15×15, 16×16 чи 17×17. Для прикладу Фіг. 7 паливна збірка 50 являє собою квадратну структуру 58 розмірами 17×17 з двомастами шістдесятьма чотирма паливними стрижнями 60, двадцятьма графітовими стрижнями 62 і відповідними напрямними каналами 63, однією вимірювальною трубкою 64 і чотирма стрижнями структурної підтримки 66. Стрижні структурної підтримки 66 розташовані в кутах 70 квадратної структури 58. Однак, треба мати на увазі, що винахід не обмежений будь-якими конкретними розмірами квадратної структури, числом компонентів або їх розташуванням. Як відмічалось вище, заміна паливних стрижнів на один чи більше стрижнів структурної підтримки згідно з винаходом покращуватиме стабільність конструкції і каркасну жорсткість усієї паливної збірки. Це робитиме паливну збірку більш стійкою до викривлення/згину і скручування під час опромінювання, а також більш здатною підтримувати жорсткість в умовах керування споживанням палива. Таким чином, стрижні структурної підтримки служать у паливній збірці як каркасні елементи конструкції. Для надання додаткової жорсткості каркасній конструкції стрижні структурної підтримки можуть бути закріплені, прикручені, приварені або прикріплені іншим чином до сіток і/чи головки та хвостовика паливної збірки. При заміні паливних стрижнів відбувається зменшення завантаження паливного матеріалу в конкретний ядерний реактор. Наприклад, при заміні шести паливних стрижнів завантаження паливного матеріалу зменшується приблизно на два відсотки. Для компенсації втрати палива можна для кожного паливного стрижня, що залишився, збільшити довжину стопки паливних таблеток чи густину палива. Для прикладу, у якому шість паливних стрижнів замінено на шість стрижнів структурної підтримки, довжина стопки таблеток в кожному паливному стрижні, що залишився, може бути збільшена на дві таблетки, що в результаті дасть в цілому загальне збільшення густини палива приблизно до 96,5 % від теоретичної густини (TD). Однак, даний винахід не обмежений будь-яким конкретним значенням густини палива. Отже, треба зауважити, що густина палива може бути збільшена вище 96,5 %. Винахід краще буде зрозуміло після розгляду наступного прикладу, мета якого полягає в ілюстрації винаходу, але в будь-якому випадку цей приклад не треба тлумачити як такий, що обмежує границі винаходу. Приклад Фіг. 8 відображає чотири різні конфігурації чи схеми стрижнів структурної підтримки згідно з даним винаходом. Схеми позначені в написі до Фігури 8 як Схема А, Схема В, Схема С і Схема D. Для кожної схеми в паливну збірку 36 з шестикутною геометричною структурою були установлені шість стрижнів структурної підтримки, виготовлені з цирконію. Для Схеми А було припущено, що стрижні структурної підтримки розташовані поряд з кутами 37 шестикутної структури 36. Для Схеми В було припущено, що стрижні структурної підтримки розташовані на один паливний стрижень 30 убік від кутів 37 шестикутної структури 36. Для Схеми С було припущено, що стрижні структурної підтримки розташовані на два паливних стрижні 30 убік від 4 UA 98441 C2 5 10 кутів 37 шестикутної структури 36. Для Схеми D було припущено, що стрижні структурної підтримки розташовані приблизно посередині між кутами 37 шестикутної структури 36. Були проведені модельні розрахунки з метою оцінки жорсткості каркаса і оцінки ядерного палива для Схем A-D. Оцінки були також проведені для зразкової паливної збірки, яка не містила стрижнів структурної підтримки. Схеми A-D були перевірені двічі для двох різних типів стрижнів структурної підтримки. Стрижні структурної підтримки першого типу були із суцільного цирконію, стрижні структурної підтримки другого типу були виготовлені з пустотілого цирконію і характеризувалися внутрішнім і зовнішнім діаметром. Таблиця 1 представляє результати оцінки жорсткості каркаса, включаючи момент інерції каркаса та коефіцієнт жорсткості на згин. Таблиця 1 Оцінка жорсткості каркаса Схема Зразок А В С D А В С D 15 20 Напрямні канали (19 місяць) ID 0,433 ’’ 0,496 ’’ Заміна паливних стрижнів (6 місяць). ID 0,360 ’’ 0,433 ’’ Момент інерції каркаса, дюйм 2,07 2,07+7,70=9,77 2,07+6,24=8,31 2,07+4,93=7,00 2,07+5,78=7,85 2,07+3,48=5,55 2,07+2,82=4,89 2,07+2,23=4,30 2,07+2,61=4,68 0,496 ’’ 4 Коефіцієнт жорсткості на 1,0 4,7 4,0 3,4 3,8 2,7 2,4 2,1 2,3 Як видно, всі паливні збірки, що використовують стрижні структурної підтримки, продемонстрували більш високий коефіцієнт жорсткість на згин, ніж зразкова паливна збірка, що не містила стрижнів структурної підтримки. Крім того, суцільні стрижні структурної підтримки виявили вищий коефіцієнт жорсткості на згин, ніж пустотілі стрижні структурної підтримки. Схема А із суцільними стрижнями структурної підтримки виявила максимальний коефіцієнт жорсткості каркаса 4,7. Схема В із суцільними стрижнями структурної підтримки виявила найвищий коефіцієнт жорсткості на згин (4,0), за нею йшли Схема D (3,8) і Схема С (3,4) із суцільними цирконієвими стрижнями. Таблиця 2 представляє результати оціночних розрахунків ядерного палива Таблиця 2 Оцінка ядерного палива Схема Зразок А В С D 25 30 Густина палива 95 % TD 97 % TD Пік-фактор min max 0,908 1,056 0,952 1,045 0,933 1,085 0,928 1,059 0,904 1,045 Зміна пікфактора 0,148 0,093 0,152 0,131 0,141 Зміна реактивності (BOL) -60 -40 +102 +94 BOL=Beginning of life; pem=percent-mi Me=0.00001 зміни в k/k реактивності активної зони. Конкретніше, серед оцінюваних параметрів були пікфактор і зміна реактивності. Пікфактор характеризує відношення генерації тепла до середньої генерації тепла. Різниця між мінімальним і максимальним пікфактором є переважно невеликим числом. Зміна реактивності являє собою зміну ядерної реактивності при заміні паливних стрижнів на один чи більше стрижнів структурної підтримки, переважно цією зміною нехтують незалежно від того позитивна вона чи негативна. Для наведеного прикладу припускали, що зразкова паливна збірка містить 5 UA 98441 C2 5 10 15 20 паливо з густиною 95 % TD (теоретична густина), а для паливних збірок за Схемами A-D припускалося, що кожна з них містить густину палива 97 % TD. Для Схем A-D припускалося, що як стрижні структурної підтримки використовуються суцільні цирконієві прути (зовнішній діаметр - 0,360 дюйма). Як показано в Таблиці 2, Схема А виявила найвужчий розподіл між максимальним і мінімальним пікфактором (різниця 0,093) і малу зміну реактивності (-60), за нею йшли Схема С з різницею пікфакторів 0,131 і Схема D різницею пікфакторів 0,141. Схема В виявила вищу різницю пік-факторів (0,152), ніж еталонна паливна збірка (0,148). Таким чином, було визначено, що цирконієві стрижні структурної підтримки (зовнішній діаметр = 0,360 дюйма), розташовані в шістьох положеннях, як це визначено для схем А і С, де (номінальна) TD для паливних таблеток дорівнює чи більше за 96,5 %, являють собою самі підходящі конструкційні рішення щодо запропонованого керування витратами палива (високе споживання палива до 75,000 MWD/MTU і подовжений час використання). Крім того, було визначено, що розташування і кількість стрижнів структурної підтримки для випадку будь-якої геометричної структури може бути визначене шляхом узгодження трьох важливих факторів: реактивності, поперечної жорсткості й пік-факторів. Хоча вище, з метою ілюстрації, було описано кілька конкретних реалізацій даного винаходу, спеціалістам у даній царині буде зрозуміло, що згідно з доданою формулою винаходу можна зробити численні зміни окремих деталей даного винаходу, не відхиляючись при цьому від суті самого винаходу. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 25 30 35 40 45 50 55 60 1. Паливна збірка для ядерного реактора, де паливна збірка утворює геометричну структуру з периметром і принаймні одним кутом, причому паливна збірка містить: множину паливних стрижнів; множину графітових стрижнів; множину напрямних каналів, де графітові стрижні можуть рухатися шляхом ковзання в напрямних каналах; принаймні одну вимірювальну трубку; принаймні один стрижень структурної підтримки; і множину сіток, що встановлені й розташовані одна над одною щоб підтримувати паливні стрижні, напрямні канали, принаймні одну вимірювальну трубку і принаймні один стрижень структурної підтримки у просторовому положенні в геометричній структурі, де напрямні канали прикріплені до сіток і де принаймні один стрижень із принаймні одного стрижня структурної підтримки розташований біля кута геометричної структури таким чином, щоб забезпечувати збільшену стабільність конструкції паливної збірки. 2. Паливна збірка за п. 1, яка відрізняється тим, що принаймні один стрижень структурної підтримки виготовлений з цирконієвого сплаву. 3. Паливна збірка за п. 1, яка відрізняється тим, що принаймні один стрижень структурної підтримки є суцільним. 4. Паливна збірка за п. 1, яка відрізняється тим, що принаймні один стрижень структурної підтримки є пустотілим. 5. Паливна збірка за п. 1, яка відрізняється тим, що паливна збірка містить принаймні один стрижень структурної підтримки між приблизно п'ятьма і приблизно шістьма стрижнями структурної підтримки. 6. Паливна збірка за п. 1, яка відрізняється тим, що паливна збірка містить 306 паливних стрижнів, 18 графітових стрижнів, 18 напрямних каналів, одну вимірювальну трубку і шість стрижнів структурної підтримки. 7. Паливна збірка за п. 1, яка відрізняється тим, що геометричну структуру вибирають з групи, до якої входить шестикутна і квадратна структура. 8. Паливна збірка за п. 1, яка відрізняється тим, що периметр геометричної структури має множину кутів, а також тим, що принаймні один із принаймні одного стрижня структурної підтримки розташований між кожною парою кутів. 9. Ядерний реактор, який містить: камера підвищеного тиску; і множину паливних збірок, розташованих у камері підвищеного тиску, причому кожна з паливних збірок утворює геометричну структуру з периметром і принаймні одним кутом, яка містить: множину паливних стрижнів, множину графітових стрижнів, множину напрямних каналів, причому графітові стрижні можуть рухатися шляхом ковзання в напрямних каналах, 6 UA 98441 C2 5 10 15 20 принаймні одну вимірювальну трубку, принаймні один стрижень структурної підтримки і множину сіток, що встановлені й розташовані одна над одною, щоб підтримувати паливні стрижні, напрямні канали, принаймні одну вимірювальну трубку і принаймні один стрижень структурної підтримки у просторовому положенні в геометричній структурі, де напрямні канали прикріплені до сіток і де принаймні один стрижень із принаймні одного стрижня структурної підтримки розташований біля кута геометричної структури таким чином, щоб забезпечувати збільшену стабільність конструкції паливної збірки. 10. Ядерний реактор за п. 9, який відрізняється тим, що принаймні один зі стрижнів структурної підтримки виготовлений з цирконієвого сплаву. 11. Ядерний реактор за п. 9, який відрізняється тим, що принаймні один зі стрижнів структурної підтримки є суцільним. 12. Ядерний реактор за п. 9, який відрізняється тим, що принаймні один зі стрижнів структурної підтримки є пустотілим. 13. Ядерний реактор за п. 9, який відрізняється тим, що паливна збірка містить від приблизно трьох до приблизно шести стрижнів структурної підтримки. 14. Ядерний реактор за п. 9, який відрізняється тим, що геометричну структуру вибирають з групи, до якої входить шестикутна і квадратна структура. 15. Ядерний реактор за п. 9, який відрізняється тим, що периметр геометричної структури має множину кутів, а також тим, що принаймні один із принаймні одного стрижня структурної підтримки розташований між кожною парою кутів. 16. Ядерний реактор за п. 11, який відрізняється тим, що паливна збірка містить головку тепловидільної збірки і хвостовик тепловидільної збірки, з'єднані з паливною збіркою і прикріплені до напрямних каналів. 7 UA 98441 C2 8 UA 98441 C2 9 UA 98441 C2 10 UA 98441 C2 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 11