Поглинальний стержневий елемент ядерного реактора (варіанти)

1. Поглинальний стержневий елемент ядерного реактора, що містить з'єднані між собою дві частини, одна з яких має заповнену нейтронопоглинальним матеріалом трубчасту оболонку, з'єднану із кінцевою деталлю, яка має обхоплену ділянку та виконана із нержавіючої сталі, а друга частина виготовлена у вигляді стержня із гафнію з охоплюючою ділянкою для кінцевої деталі та співвісно прикріплена до кінцевої деталі з утворенням нерознімного з'єднання, який відрізняється тим, що кінцева деталь має стаканоподібну форму з дни C2 2 (19) 1 3 76216 4 обраний як прототип. Даний варіант стержневого Поставлене завдання вирішується у першому поглинального елемента має з'єднані між собою варіанті поглинального елемента ядерного реакдві частини. Одна з них містить заповнену нейтротора, що містить з'єднані між собою дві частини, нопоглинаючим матеріалом трубчасту оболонку, одна з яких має заповнену нейтронопоглинаючим яка з'єднана з кінцевою деталлю. Остання має матеріалом трубчасту оболонку, з'єднану із кінцеобхоплену ділянку і виконана з нержавіючої сталі. вою деталлю, яка має обхоплену ділянку та викоДруга частина ПЕЛ виготовлена у вигляді стержня нана із нержавіючої сталі, а друга частина виготоз гафнію з відповідною обхоплюючою ділянкою влена у вигляді стержня з гафнію з обхоплюючою для кінцевої деталі. Вона співвісно прикріплена до ділянкою для кінцевої деталі та співвісно прикріпзгаданої кінцевої деталі з утворенням нерознімнолена до кінцевої деталі з утворенням нерознімного го з'єднання. з'єднання. Виконання на кінцевій деталі у приведеному Згідно з винаходом кінцева деталь має стакаваріанті ПЕЛ обхопленої ділянки із зовнішньою ноподібну форму з днищем, розміщеним в обхопбоковою поверхнею, а на гафнієвому стержні відлюючій ділянці гафнієвого стержня, а її порожнина повідної обхоплюючої ділянки для кінцевої деталі заповнена нейтронопоглинаючим матеріалом. та виконання з'єднання нерознімним зварним доСтаканоподібна форма кінцевої деталі забеззволяє збільшити площину зіткнення з'єднуваних печує можливість заповнювати у тому числі її поділянок та забезпечує більшу надійність з'єднання рожнину, розміщену в обхопленій ділянці, нейтров процесі експлуатації ПЕЛ у реакторі. нопоглинаючим матеріалом, яким заповнена Другий з варіантів поглинального стержневого оболонка, наприклад, карбідом бора. Розміщення елемента ядерного реактора [2, приклад 2], також кінцевої деталі днищем в обхоплюючій ділянці як і перший, має з'єднані між собою дві частини, гафнієвого стержня забезпечує можливість ствоодна з яких містить заповнену нейтронопоглинарення безперервного стовпа поглинаючих речольним матеріалом трубчасту оболонку. Вона з'єдвин. Для збільшення, при необхідності, ефективнана з кінцевою деталлю, яка виконана з нержавіності поглинання нейтронів у місці з'єднання в ючої сталі. На відміну від першого варіанта кінцева порожнину вводять матеріал, що має більший педеталь у даному варіанті має стаканоподібну фореріз поглинання нейтронів у порівнянні з матеріарму та обхоплюючу ділянку. Друга частина виготолами, які входять до складу ПЕЛ. влена у вигляді стержня з гафнію з відповідною Поставлене завдання також вирішується у обхопленою ділянкою для кінцевої деталі. На згадругому варіанті поглинального елемента ядерноданій обхопленій ділянці виконані кільцеподібні го реактора, що містить з'єднані між собою дві чаканавки та впадини, що створюють гофри. Гафнієстини, одна з яких має заповнену нейтронопогливий стержень співвісно прикріплений до кінцевої наючим матеріалом трубчасту оболонку, з'єднану деталі з утворенням нерознімного зварного з'єдіз стаканоподібною кінцевою деталлю, яка має нання. обхоплюючу ділянку та виконана із нержавіючої Виконання на кінцевій деталі у даному варіанті сталі, а друга частина виготовлена у вигляді стерПЕЛ обхоплюючої ділянки з внутрішньою боковою жня з гафнію з обхопленою ділянкою для кінцевої поверхнею дозволяє збільшити площину зіткнення деталі і співвісно прикріплена до згаданої кінцевої з'єднуваних ділянок, що надалі, при створенні недеталі з утворенням нерознімного з'єднання. рознімного з'єднання, забезпечить більшу надійЗгідно з винаходом днище стаканоподібної кіність з'єднання в процесі експлуатації ПЕЛ у реакнцевої деталі має виступ, направлений усередину торі. оболонки, та відокремлений від неї зазором, приНаявність на боковій поверхні обхопленої часчому порожнина виступу заповнена гафнієм, а тини гафнієвого стержня ділянки, на якій виконані зазор заповнено нейтронопоглинаючим матеріакільцеподібні канавки та впадини, виключає, за лом. рахунок додаткового механічного зачеплення в Наявність пустотілого виступу, направленого осьовому напрямку, осьове зміщення частини стеусередину оболонки, який відокремлено від стінок ржневого елементу навіть після утворення тріщиоболонки зазором, забезпечує можливість заповни у нерознімному з'єднанні . Приведені з'єднання нити його матеріалом на основі гафнію, а згаданий забезпечують надійність експлуатації стержневого зазор - поглинаючим матеріалом, що входить в елементу, а також не потребують використання оболонку. При цьому створюються умови, коли додаткових елементів для зміцнення з'єднань. частина матеріалу кінцевої деталі замінюється Крім того, це обумовлює спрощення конструкції поглинаючим матеріалом, а стовп поглинаючих ПЕЛ. матеріалів стає безперервним. Виконання на боНедоліком запропонованих варіантів поглинаковій поверхні обхопленої частини гафнієвого стельного елементу, також як і у ПЕЛ, описаному у ржня ділянки, на якій виконані кільцеподібні канав[1], залишається те, що у подовжньому напрямку ки та впадини, виключає осьове зміщення частини між оболонкою та гафнієвим стержнем на кінцевій стержневого елементу у разі утворення тріщини в деталі є ділянка без нейтронопоглинального матенерознімному з'єднанні Приведені рішення підвиріалу, що веде до обмеження ефективності роботи щують ефективність та рівномірність поглинання ПЕЛ. нейтронів ПЕЛ при роботі у реакторі. В основу винаходу поставлене завдання ствоНа Фіг.1 зображена конструкція запропоноварити такий поглинальний елемент ядерного реакного поглинального стержневого елемента за ватора, який би мав більш високу ефективність роріантом, коли частина кінцевої деталі обхоплена боти у реакторі. ділянкою гафнієвого стержня; на Фіг.2 зображена конструкція запропонованого поглинального стер 5 76216 6 жневого елемента, коли кінцева деталь обхоплює ними утворюється герметичне нерознімне зварне частину, яка виконана з гафнію. з'єднання. Кінцеву деталь 4 обхопленою ділянкою Поглинальний стержневий елемент містить 5 вставляють в оболонку 3, приварюють електропротяжну частину 1, виконану у вигляді заповненої дуговим зварюванням, заповнюють оболонку погпорошкоподібним поглинаючим матеріалом 2 герлинаючим матеріалом 2 та герметизують ПЕЛ. У метичної трубчастої оболонки 3 з нержавіючої такому варіанті конструкції ПЕЛ кінцева деталь сталі, що з'єднана зі стаканоподібною кінцевою розміщена днищем 13 в обхоплюючій ділянці стедеталлю 4, яка має зі сторони оболонки обхоплену ржня 8, її порожнина заповнена нейтронопоглинаділянку 5, а з іншої сторони -обхоплену ділянку 6 льним матеріалом 2, що сприяє створенню безпе(Фіг.1), або обхоплюючу ділянку 7 (Фіг.2), а також рервного стовпа поглинаючих речовин 2 та 8. частину 8 виконану у вигляді гафнієвого стержня. Приклад 2. На стаканоподібній кінцевій деталі Згадана частина 8 має відповідну обхоплюючу 4 готують обхоплюючу ділянку 7, а на стержні 8 ділянку 9 (Фіг.1) та обхоплену ділянку 10 (Фіг.2) і обхоплену ділянку 10, бічна поверхня якої виконаспіввісно прикріплена до кінцевої деталі 4. Бічна на у вигляді гофрів, утворених кільцеподібними поверхня ділянки 10 виконана у вигляді гофрів, виступами 11 та канавками 12. Гафнієвий стерутворених кільцеподібними виступами 11 та канажень 8 обхопленою ділянкою 10 розміщують у кінвками 12. цевій деталі 4. Останню нагрівають за допомогою У першому варіанті ПЕЛ (Фіг.1) кінцева деталь локального джерела енергії (наприклад, електронрозміщена днищем 13 в обхоплюючій ділянці стено-променевої гармати) до температури плавленржня 8, її порожнина заповнена нейтронопоглинаня матеріалу кінцевої деталі 4. Внаслідок розплальним матеріалом 2, а стовп поглинаючих речовин влення матеріал останньої заповнює канавки 12 2 та 8 стає безперервним. (Фіг.2) обхопленої ділянки 10 стержня 8. При цьоУ другому варіанті ПЕЛ (Фіг.2) днище кінцевої му між кінцевою деталлю 4 та стержнем 8 внаслідеталі має виступ 14, направлений усередину док дифузійної взаємодії утворюється нерознімне оболонки 3, який відокремлено від стінок оболонки зварне з'єднання. Після приєднання кінцевої детазазором 15. Порожнину виступу 14 заповнено малі до гафнієвого стержня з метою забезпечення теріалом 8 на основі гафнію, простір зазору 15 осьової симетрії проводять механічну обробку заповнено нейтронопоглинальним матеріалом 2, кінцевої деталі, а при необхідності термічну та наприклад, карбідом бора. Стовп поглинаючих хімічну обробку одержаного виробу. Далі кінцеву речовин стає безперервним. деталь 4 із боку її днища приєднують до оболонки Виготовлення варіантів запропонованого пог3 із нержавіючої сталі, яку заповнюють поглинаюлинального стержневого елемента здійснювали чим матеріалом 2. У цьому варіанті днище кінцевої так. деталі має виступ 14, направлений усередину Приклад 1. На стержні 8 із гафнію готували оболонки 3, який відокремлено від стінок оболонки обхоплюючу ділянку 9. На кінцевій деталі 4 готузазором 15. Порожнину виступу 14 заповнено мавали обхоплені ділянки 5 та 6 відповідно для обтеріалом 8 на основі гафнію, простір зазору 15 хоплюючої частини оболонки 3 протяжної частини заповнено нейтронопоглинальним матеріалом 2, 1 (Фіг.1) та ділянки 9, сформованої на гафнієвому наприклад, карбідом бора, що сприяє створенню стержні 8. Причому, обхоплена ділянка 6 кінцевої безперервного стовпа поглинаючих речовин. деталі мала зовнішній діаметр за розмірами більЯк показали механічні іспити, іспити на термоший, ніж внутрішній діаметр обхоплюючої ділянки циклічну та корозійну стійкість зварні з'єднання у 9. Гафнієвий стержень 8 фіксують по зовнішній запропонованих варіантах поглинального стержбоковій поверхні, а кінцеву деталь 4 - по обхопленевого елемента забезпечують високу надійність ній ділянці 5 у цангах контактної стикової машини його роботи. Таким чином, запропонований погли(на кресленні не зображена). Кінцеву деталь 4 та нальний елемент, має міцне з'єднання протяжної стержень 8 приводять до контакту, створюють частини та гафнієвого стержня, більшу кількість осьове зусилля та одночасно з цим пропускають поглинального матеріалу та безперервний стовп імпульсний зварний струм, внаслідок чого кінцева поглинаючих матеріалів, що обумовлює більш деталь 4 заходить своєю обхопленою ділянкою 6 в високу ефективність роботи у реакторі у порівнянні обхоплюючу ділянку 9 гафнієвого стержня 8, а між з прототипом. 7 Комп’ютерна верстка М. Клюкін 76216 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601