Стартовая >> Архив >> Генерация >> Тепловыделяющие элементы ядерных реакторов

Соединение топлива с оболочкой с помощью теплопроводящей металлической прослойки - Тепловыделяющие элементы ядерных реакторов

Оглавление
Тепловыделяющие элементы ядерных реакторов
Принципы работы ядерных реакторов
Основы теплотехники ядерных реакторов
Требования к ТВС и твэлам
Твэлы на основе металлического урана
Использование тория и плутония в твэлах ядерных реакторов
Твэлы на основе компактной двуокиси урана
Твэлы на основе смешанного керамического топлива
Твэлы на основе уплотненного порошкообразного окисного топлива
Твэлы на основе карбидного и нитридного топлива
Тепловыделяющие элементы на основе дисперсионного ядерного топлива
Методы покрытия топливных частиц дисперсионных твэлов
Пластинчатые твэлы
Кольцевые твэлы
Стержневые твэлы
Сферические и другие твэлы
Методы соединения ядерного топлива с оболочкой твэла
Выдавливание заготовки твэла через фильеру
Обжатие порошкообразного топлива в оболочке давлением газа
Соединение топлива с оболочкой с помощью теплопроводящей металлической прослойки
Герметизация твэлов
Контроль качества и методы испытания твэлов
Дореакторные испытания твэлов
Реакторные испытания твэлов
Контроль облученных твэлов и ТВС
Требования к конструкционным материалам
Алюминий и его сплавы
Цирконий и его сплавы
Нержавеющие стали
Никель и его сплавы
Титан и его сплавы
Бериллий и его сплавы
Тугоплавкие металлы и их сплавы
Графит
Прямое преобразование тепловой энергии деления ядер в электрическую
Реакторы с термоэмиссионным преобразованием энергии
Реакторы с магнитогидродинамическим преобразованием энергии
Техника безопасности
Литература

Газовая теплопроводящая прослойка.

В твэлах энергетических реакторов с топливом в виде таблеток из двуокиси урана, когда трудно создать жесткое сцепление между сердечником и оболочкой или по конструкционным соображениям между ними оставлен зазор, этот зазор заполняют гелием, обладающим хорошей теплопроводностью. В этом случае требуются точные допуски в технологии изготовления твэла для обеспечения малого зазора и поддержания в нем малого перепада температур.
Изучение соединения уранового сердечника с алюминиевой оболочкой и гелиевой теплопроводящей прослойкой показало, что гелиевая прослойка не обеспечивает удовлетворительной теплоотдачи (табл. 5.1).
Таблица 5.1. Коэффициент теплоотдачи от алюминия к урану


Метод соединения твэла с оболочкой

Давление, МПа

Коэффициент
теплоотдачи,
кВт/(м2-К)

Без промежуточного газового слоя

0,1

6

 

2,5

20

 

5,0

35

С газовым промежуточным слоем: водород

2,5

24

5,0

33

гелий

2,5

20

 

5,0

30

воздух

2,5

19

 

5,0

32

Жидкометаллическая прослойка при температуре 230 °С

 

250

Образующиеся газообразные продукты деления (Хе, Кг) смешиваются с Не и понижают его коэффициент теплопроводности, что приводит к более высокому перепаду температур и росту температуры в центре сердечника для одного и того же теплового потока (табл. 5.2).
Таблица 5.2. Коэффициенты теплопроводности газов

Жидкометаллическая теплопроводящая прослойка. Жидкие металлы Na и РЬ и их сплавы Na—К и Pb—Bi являются хорошими теплопроводящими прослойками, так как они не реагируют при температуре 600 °С с топливным сердечником из двуокиси урана или из UO2—ThO2, UO2—PuO2 и оболочкой из нержавеющей стали или сплавов циркония и обладают высокими теплопроводящими свойствами. Использование таких прослоек не требует высокой точности зазора между таблетками топлива и оболочкой. Кроме того, имеющийся избыток объема в зазоре допускает некоторое распухание
сердечника без повреждения оболочки за счет вытеснения из зазора металлической прослойки.
Уровень жидкого металла или сплава в твэле обычно выше уровня топлива; пространство над металлом заполняется гелием. Это пространство служит дополнительным объемом для теплового расширения металлической жидкости. Необходимо помнить, что газообразные продукты деления, оставаясь в жидкости, образуют пузырьки, которые уменьшают теплопроводность металлической прослойки. Загрязнение жидкометаллической теплопроводящей прослойки газообразными продуктами деления может понизить стойкость оболочки и твэла в делом.
Заполнение оболочек с топливными таблетками металлической жидкостью представляет некоторые трудности. Заполнение кольцевого пространства между топливом и оболочкой осуществляют в контейнере с применением давления газа и вибрации, с предварительной эвакуацией воздуха и последующим нагревом при температуре 425—450 °С в течение 4,5 ч.



 
« Тепловая защита лопаток турбин   Теплозащитные конструкции оборудования ТЭС »
электрические сети