快中子反应堆的吸收元件制造技术

本发明专利技术涉及快中子反应堆的吸收元件，其目的是用于原子能工程中，尤其是用于具有液态金属冷却剂的快中子反应堆的控制装置和防护装置的吸收元件的设计。该吸收元件包括：置于管状包层中的中子吸收材料，该管状包层的端表面由上下端部件堵塞；以及用于使气体从管状包层的收集腔室放出的装置。用于使气体从管状包层的收集腔室放出的装置形成为在管状包层和上端部件的安装座之间的环形空间以及形成为上端部件中的两个横向孔。一个孔形成为在上端部件的开口端表面一侧通过该元件的纵向轴线的盲孔，另一孔形成为通孔，并开口于环形空间中。因此，冷却剂的污染减小，并防止由于冷却剂的快速流动而损害中子吸收材料。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
快中子反应堆的吸收元件的制作方法 专利
本专利技术涉及原子能工程领域，尤其是涉及具有液态金属冷却剂的快中子反应堆的控制装置和防护装置的吸收元件的结构。现有技术包含于工作控制装置即控制棒、中子调节棒和安全棒中的吸收元件将保证原子能反应堆的正常工作，该原子能反应堆的正常工作包括它的起动、电力工作、在过渡区域中的操作以及在非常紧急的情况下关闭反应堆。吸收元件绝对需要使它们的物理效率适于在预定使用寿命内补偿关于绝对值和速度的所有反应操作变化，同时使反应堆芯中的燃料元件不超过危险极限，并在正常工作的许可范围内。本领域已知一种原子能反应堆的燃料或吸收棒，它包括充满中子吸收材料的管状包层以及端部件(DE2633352，G21 C3/04，26.01.1978)。在上端部件中制成有由隔膜封闭的通气通路。当在管状包层中的气体裂变产物的压力增加时，隔膜下面的压力也相应增加，因为气体裂变产物沿在安装于端部件中的螺钉的螺纹以及在上端部件中制成的内螺纹之间的间隙进入隔膜下面的空间。该螺钉起到孔的作用，且当该隔膜破裂时将调节气体裂变产物的流速。最接近本专利技术目的的是一种快中子反应堆的吸收元件，它包括在管状包层中的吸收材料，该管状包层的端表面通过上下端部件堵塞，该上下端部件有它们各自的安装座；以及通气装置，该通气装置使气体能够从管状包层中的收集腔室溢出(GB 1225947，G 21 C7/10，24.03.1971)。在已知装置中，电离辐射作用下形成的气体，尤其是氦气通过球阀或通过由烧结镍粉制成的多孔塞子或通过在上端部件中制成的孔来从收集腔室向外部放出。当上端部件有孔时，下端部件有三个最小直径为6mm的孔。熔融的钠能够通过这些孔进入该管状包层内，并充满在中子吸收材料中的孔以及与气体一起通过在上端部件中的孔溢出。因此，气体产物可以将固体放射性材料带入冷却剂-熔融的钠中，并使它大量污染。而且，通过下端部件中的孔进入的冷却剂流对中子吸收材料产生毁灭性影响，在冷却剂流进入后，将导致破坏芯部区域的中子物理平衡。
技术实现思路
本专利技术的目的是开发和制造一种具有改进参数的快中子反应堆的吸收元件。 如果实现该目的，可以获得降低冷却剂污染的技术效果，并防止由于冷却剂的快速流动而损坏中子吸收材料。 所述技术效果可以通过制造一种快中子反应堆的吸收元件而实现，其中，所述吸收元件包括置于管状包层中的中子吸收材料，该管状包层的端表面由上下端部件堵塞，该上下端部件有各自的安装座；通气装置，该通气装置使气体能够从管状包层中的收集腔室溢出，其中，使气体能够从管状包层中的收集腔室溢出的所述装置形成为在管状包层和上端部件的安装座之间的环形空间以及形成为上端部件中的两个横向孔，一个孔形成为在上端部件的开口端表面一侧通过该元件的纵向轴线的盲孔，另一孔形成为通孔，并开口于环形空间中，其中，长度L选择为从4.73mm到5.67mm，环形空间的宽度δ为从0.038L到0.132L，孔的直径D选择为从2.87mm到3.62mm。 本专利技术的特定特征是使气体能够从管状包层中的收集腔室溢出的通气装置形成为在管状包层和上端部件的安装座之间的环形空间以及形成为上端部件中的两个横向孔，一个孔形成为在上端部件的开口端表面一侧通过该元件的纵向轴线的盲孔，另一孔形成为通孔，并开口于环形空间中。因此，管状包层的收集腔室可以沿这样的通路与外部空间连通环形空间-通孔-盲孔。来自收集腔室的气体从一侧通过所述通道流向冷却剂，而冷却剂从另一侧沿所述通路流入管状包层。为了保证气体能够从管状包层中溢出和冷却剂能够进入该管状包层，需要根据特定尺寸来制造孔和环形空间。试验中已经发现，环形空间的长度L选择为从4.73mm到5.67mm，环形空间的宽度δ为从0.038L到0.132L，孔的直径D选择为从2.87mm到3.62mm。所述尺寸根据沿通路的流体阻力来选择，该通路的剖面形状急剧变化，例如在进入环形空间时气流急剧节流，气流在进入通孔和进入盲孔时明显转向。当该环形空间和孔的所述尺寸不为前述尺寸时，可能由于溢出的气体或相当大的气泡阻塞通路而使冷却剂停止进入管状包层，该溢出的气体或相当大的气泡将起到在沿通路流动的冷却剂的活塞的作用。因此，只有当用于使气体从包层的收集腔室中出来的装置为所述尺寸时，才能保证可靠和弱扰动的质量在管状包层空腔和外界之间传送。 可以设计为用碳化硼作为中子吸收材料，并将分离用的导线缠绕在管状包层的外表面上。 附图描述图1表示了快中子反应堆的吸收元件的总视图；图2是图1中所示的组件A的放大图。 具体实施方式 快中子反应堆的吸收元件1包括中子吸收材料，该中子吸收材料例如制成为位于管状包层3中的小块2。该管状包层3的端表面分别由上下端部件4和5堵塞，该上下端部件4和5分别有它们的安装座，用于安装在管状包层3内。元件1还包括使气体能够从管状包层3的收集腔室6溢出的装置。使气体能够从管状包层3的收集腔室6溢出的该装置形成为在管状包层3和上端部件4的安装座之间的环形空间以及在上端部件4中形成的两个横向孔8和8。孔的直径D选择为从2.87mm到3.62mm。 一个孔8形成为盲孔，该盲孔8从上端部件4的开口端表面一侧通过元件1的纵向轴线。另一孔9形成为通孔，并开口于环形空间7中。环形空间7的长度L选择为从4.73mm到5.67mm，环形空间的宽度δ为从0.038L到0.132L。与元件1分离的导线圈10缠绕在管状包层的外表面上，所述线圈的端头焊接在管状包层3上。 该吸收元件的功能如下。在原子能反应堆芯部，冷却剂-熔融的钠-沿孔8-孔9-环形空间7的通道流动，进入管状包层3并充满管状包层3和中子吸收材料的小块2之间的间隙以及在小块2之间的间隙。可获得钠底层将能够保证用于补偿碳化硼在辐射作用下膨胀的间隙，实际上是使其温度不会升高。在辐射过程中，碳化硼根据它的辐射条件(烧掉(bum-out)、温度)而进行复杂的微结构变化。该变化导致出现中子吸收材料的膨胀和裂纹。在烧掉过程中，溢出气体(尤其是氦气)的质量增加，且该气体通过环形空间和横向孔排向冷却剂。因此，可以消除管状包层的张力，该张力可能由吸收材料内的气体压力引起。 所述吸收材料可以根据任意已知技术和通过使用已知装置而制造，它并不需要开发专用工具。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种快中子反应堆的吸收元件，包括：置于管状包层中的中子吸收材料，该管状包层的端表面由上下端部件堵塞，该上下端部件有各自的安装座；以及用于使气体从管状包层的收集腔室放出的装置，其特征在于：用于使气体从管状包层的收集腔室放出的该装置形成为在管状包层和上端部件的安装座之间的环形空间以及形成为上端部件中的两个横向孔，一个孔形成为在上端部件的开口端表面一侧通过该元件的纵向轴线的盲孔，另一孔形成为通孔，并开口于环形空间中，其中，环形空间的长度Ｌ选择为从４．７３ｍｍ到５．６７ｍｍ，环形空间的宽度δ为从０．０３８Ｌ到０．１３２Ｌ，孔的直径Ｄ选择为从２．８７ｍｍ到３．６２ｍｍ。

【技术特征摘要】
RU 2002-1-29 20021019561.一种快中子反应堆的吸收元件，包括置于管状包层中的中子吸收材料，该管状包层的端表面由上下端部件堵塞，该上下端部件有各自的安装座；以及用于使气体从管状包层的收集腔室放出的装置，其特征在于用于使气体从管状包层的收集腔室放出的该装置形成为在管状包层和上端部件的安装座之间的环形空间以及形成为上端部件中的两个横向孔，一个孔...

【专利技术属性】
技术研发人员：维克托鲍里索维奇波诺马连科，德米特里伊万诺维奇莫尔恰诺夫，尤里伊戈列维奇米罗诺夫，德米特里瓦莱里维奇克雷洛夫，
申请(专利权)人：国营莫斯科多金属工厂，
类型：发明
国别省市：RU[俄罗斯]