Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
RL_bachelor.docx
Скачиваний:
0
Добавлен:
01.03.2025
Размер:
518.35 Кб
Скачать

2.3 Опис твела проектованої конструкції

У проектованому твелі стандартне паливо у вигляді UO2 таблеток змінюється силіцид урану. Паливна секція представляє собою повністю закриту ампулу з двох оболонковою конструкцією твела зціпленого типу і зображена на рисунку 2.3. Товщина ампули складає 0,4 мм та 1 мм з торців.

Елементи твела – довжина, кінцеві заглушки не змінюються.

Металеве паливо економічно вигідне, оскільки вміст ділимих нуклідів в ньому близько 100%, при цьому воно має високу щільність і хорошу теплопровідність. Проте ряд недоліків металевого палива стримує його вживання в енергетичних реакторах з високою енергонапруженістю. При роботі в області

400 -500°С відбувається газове розпухання урану унаслідок накопичення в ньому газоподібних продуктів ділення.

При температурі від кімнатної до 400..500°С він легко втрачає свою форму під навантаженням. Урану властиві формозмінення і радіаційне зростання, що приводять до збільшення розмірів паливного сердечника. Внаслідок вказаних причин досяжне вигоряння металевого урану невелике - воно не перевищує (4..10)∙103 МВт діб/т U.

Можливість вживання металевого палива в сучасних енергетичних реакторах вельми перспективна. Проте для цього необхідно істотно підвищити глибину вигоряння до значення не менше (15.20)∙103 МВт∙діб/т U. Для цього потрібна наявність вільного об'єму для розпухання твела при його роботі у реакторі. Такий об'єм може бути створений усередині паливного сердечника у вигляді отвору в центрі.

Рисунок 2.3 – Твел проектованої конструкції

2.4 Розрахунок кількості палива та його збагачення у проектованому твелі

2.4.1 Визначення маси урану у паливному сердечнику базової конструкції з (UO2):

MUб.к = Mпал.сердUO2∙mU / 100, (2.1)

де MUб.к – маса урану в об'ємі паливного сердечника базової конструкції, г;

Mпал.сердUO2 – маса двоокису урану в об'ємі паливного сердечника базової конструкції, г;

mU – процентний зміст урану в двоокисі урану густиною 95% від теоретичної, %.

Маса паливного сердечника рівна добутку щільності на об'єм сердечника і визначається за формулою:

Mпал.сердUO2 = ρUO2∙Vc.б.к. (2.2)

Визначимо щільність двоокису урану в сердечнику базової конструкції твела:

ρUO2 = 0,95∙10,95 = 10,4 г/см3.

Знайдемо об'єм сердечника базової конструкції за формулою, мм3:

Vс.б.к = 0,785∙(D2 – d2) ∙Lа.з, (2.3)

де D – зовнішній діаметр паливної таблетки, мм;

d – діаметр отвору в паливній таблетці, мм;

Lа.з – довжина активної зони, мм.

Vс.б.к = 0,785∙((7,57)2 – (1,5)2) ∙3530 = 153410,5 мм3...

Визначимо процентний вміст урану у двоокисі урану:

AU + 2AО = 100 %, (2.4)

де AU – атомна вага урану;

АО – атомна вага кисню.

Процентний вміст урану в двоокисі урану сердечника базової конструкції буде складати:

mU = AU∙100 / (AU + Аo) (2.5)

mU = 238∙100 / (238 + 32) = 88,15%.

Визначимо масу паливного сердечника:

Mпал.сердUO2 = 10,4∙153,4 = 1595,3 г.

Таким чином, вміст урану в паливному сердечнику базової конструкції з (UO2):

MUб.к = (1595,3 ∙ 88,15) / 100 = 1406,2 г.

2.4.2 Визначення об'єму цирконієвого сплаву, що міститься у деталях, потрібних для розділення паливного сердечника на секції

Об'єм цирконієвого сплаву можна визначити як різницю об'ємів між всією паливною ампулою та паливною ампулою без урахування цирконієвого сплаву:

Vрозд.пер = (Vамп – Vпал. амп)∙N, (2.6)

де Vамп – загальний об'єм паливної ампули, мм3;

Vпал. амп – об'єм паливної ампули без урахування цирконієвого сплаву, мм3;

N – кількість секцій, шт.

Загальний об'єм паливної ампули:

Vамп = 0,785∙Намп∙D2амп, (2.7)

де Dамп – зовнішній діаметр паливної ампули, мм;

Hамп – довжина паливної ампули, мм.

Vамп = 0,785∙70,6∙8,12 = 3636,17 мм3.

Об'єм паливної ампули без урахування цирконієвого сплаву:

Vпал. амп = 0,785∙Нпал. амп∙D2пал. амп, (2.8)

де Dпал. амп – зовнішній діаметр паливної ампули без урахування цирконієвого сплаву, мм;

Hпал. амп – довжина паливної ампули без урахування цирконієвого сплаву, мм.

Vпал. амп = 0,785∙68,6∙7,32 = 2869,72 мм3.

Тоді об'єм цирконієвого сплаву буде рівний:

Vрозд.пер = (3636,17 – 2869,72)∙50 = 38322,55 мм3.

2.4.3 Визначення об'єму займаного центральною порожниною в проектованому твелі, виходячи із запасу на розпухання 10%, мм3

Vц.п = 0,785∙Hпал∙d2пал∙N. (2.9)

де dпал – діаметр центральної порожнини в паливній секції, який знайдемо як:

dпал = 0,1∙D2 пал (2.10)

мм.

Тоді об'єм займаний центральною порожниною буде рівний:

Vц.п = 0,785∙68,6∙2,152∙50 = 14367,72 мм3.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]