專利名稱:快中子反應(yīng)堆的吸收元件的制作方法
發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及原子能工程領(lǐng)域，尤其是涉及具有液態(tài)金屬冷卻劑的快中子反應(yīng)堆的控制裝置和防護裝置的吸收元件的結(jié)構(gòu)。
現(xiàn)有技術(shù)包含于工作控制裝置即控制棒、中子調(diào)節(jié)棒和安全棒中的吸收元件將保證原子能反應(yīng)堆的正常工作，該原子能反應(yīng)堆的正常工作包括它的起動、電力工作、在過渡區(qū)域中的操作以及在非常緊急的情況下關(guān)閉反應(yīng)堆。吸收元件絕對需要使它們的物理效率適于在預(yù)定使用壽命內(nèi)補償關(guān)于絕對值和速度的所有反應(yīng)操作變化，同時使反應(yīng)堆芯中的燃料元件不超過危險極限，并在正常工作的許可范圍內(nèi)。
本領(lǐng)域已知一種原子能反應(yīng)堆的燃料或吸收棒，它包括充滿中子吸收材料的管狀包層以及端部件(DE2633352，G21 C3/04，26.01.1978)。在上端部件中制成有由隔膜封閉的通氣通路。當在管狀包層中的氣體裂變產(chǎn)物的壓力增加時，隔膜下面的壓力也相應(yīng)增加，因為氣體裂變產(chǎn)物沿在安裝于端部件中的螺釘?shù)穆菁y以及在上端部件中制成的內(nèi)螺紋之間的間隙進入隔膜下面的空間。該螺釘起到孔的作用，且當該隔膜破裂時將調(diào)節(jié)氣體裂變產(chǎn)物的流速。
最接近本發(fā)明目的的是一種快中子反應(yīng)堆的吸收元件，它包括在管狀包層中的吸收材料，該管狀包層的端表面通過上下端部件堵塞，該上下端部件有它們各自的安裝座；以及通氣裝置，該通氣裝置使氣體能夠從管狀包層中的收集腔室溢出(GB 1225947，G 21 C7/10，24.03.1971)。在已知裝置中，電離輻射作用下形成的氣體，尤其是氦氣通過球閥或通過由燒結(jié)鎳粉制成的多孔塞子或通過在上端部件中制成的孔來從收集腔室向外部放出。當上端部件有孔時，下端部件有三個最小直徑為6mm的孔。熔融的鈉能夠通過這些孔進入該管狀包層內(nèi)，并充滿在中子吸收材料中的孔以及與氣體一起通過在上端部件中的孔溢出。因此，氣體產(chǎn)物可以將固體放射性材料帶入冷卻劑-熔融的鈉中，并使它大量污染。而且，通過下端部件中的孔進入的冷卻劑流對中子吸收材料產(chǎn)生毀滅性影響，在冷卻劑流進入后，將導(dǎo)致破壞芯部區(qū)域的中子物理平衡。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是開發(fā)和制造一種具有改進參數(shù)的快中子反應(yīng)堆的吸收元件。
如果實現(xiàn)該目的，可以獲得降低冷卻劑污染的技術(shù)效果，并防止由于冷卻劑的快速流動而損壞中子吸收材料。
所述技術(shù)效果可以通過制造一種快中子反應(yīng)堆的吸收元件而實現(xiàn)，其中，所述吸收元件包括置于管狀包層中的中子吸收材料，該管狀包層的端表面由上下端部件堵塞，該上下端部件有各自的安裝座；通氣裝置，該通氣裝置使氣體能夠從管狀包層中的收集腔室溢出，其中，使氣體能夠從管狀包層中的收集腔室溢出的所述裝置形成為在管狀包層和上端部件的安裝座之間的環(huán)形空間以及形成為上端部件中的兩個橫向孔，一個孔形成為在上端部件的開口端表面一側(cè)通過該元件的縱向軸線的盲孔，另一孔形成為通孔，并開口于環(huán)形空間中，其中，長度L選擇為從4.73mm到5.67mm，環(huán)形空間的寬度δ為從0.038L到0.132L，孔的直徑D選擇為從2.87mm到3.62mm。
本發(fā)明的特定特征是使氣體能夠從管狀包層中的收集腔室溢出的通氣裝置形成為在管狀包層和上端部件的安裝座之間的環(huán)形空間以及形成為上端部件中的兩個橫向孔，一個孔形成為在上端部件的開口端表面一側(cè)通過該元件的縱向軸線的盲孔，另一孔形成為通孔，并開口于環(huán)形空間中。因此，管狀包層的收集腔室可以沿這樣的通路與外部空間連通環(huán)形空間-通孔-盲孔。來自收集腔室的氣體從一側(cè)通過所述通道流向冷卻劑，而冷卻劑從另一側(cè)沿所述通路流入管狀包層。為了保證氣體能夠從管狀包層中溢出和冷卻劑能夠進入該管狀包層，需要根據(jù)特定尺寸來制造孔和環(huán)形空間。試驗中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，環(huán)形空間的長度L選擇為從4.73mm到5.67mm，環(huán)形空間的寬度δ為從0.038L到0.132L，孔的直徑D選擇為從2.87mm到3.62mm。所述尺寸根據(jù)沿通路的流體阻力來選擇，該通路的剖面形狀急劇變化，例如在進入環(huán)形空間時氣流急劇節(jié)流，氣流在進入通孔和進入盲孔時明顯轉(zhuǎn)向。當該環(huán)形空間和孔的所述尺寸不為前述尺寸時，可能由于溢出的氣體或相當大的氣泡阻塞通路而使冷卻劑停止進入管狀包層，該溢出的氣體或相當大的氣泡將起到在沿通路流動的冷卻劑的活塞的作用。因此，只有當用于使氣體從包層的收集腔室中出來的裝置為所述尺寸時，才能保證可靠和弱擾動的質(zhì)量在管狀包層空腔和外界之間傳送。
可以設(shè)計為用碳化硼作為中子吸收材料，并將分離用的導(dǎo)線纏繞在管狀包層的外表面上。
附圖描述
圖1表示了快中子反應(yīng)堆的吸收元件的總視圖；圖2是圖1中所示的組件A的放大圖。
具體實施方式
快中子反應(yīng)堆的吸收元件1包括中子吸收材料，該中子吸收材料例如制成為位于管狀包層3中的小塊2。該管狀包層3的端表面分別由上下端部件4和5堵塞，該上下端部件4和5分別有它們的安裝座，用于安裝在管狀包層3內(nèi)。元件1還包括使氣體能夠從管狀包層3的收集腔室6溢出的裝置。使氣體能夠從管狀包層3的收集腔室6溢出的該裝置形成為在管狀包層3和上端部件4的安裝座之間的環(huán)形空間以及在上端部件4中形成的兩個橫向孔8和8?？椎闹睆紻選擇為從2.87mm到3.62mm。
一個孔8形成為盲孔，該盲孔8從上端部件4的開口端表面一側(cè)通過元件1的縱向軸線。另一孔9形成為通孔，并開口于環(huán)形空間7中。環(huán)形空間7的長度L選擇為從4.73mm到5.67mm，環(huán)形空間的寬度δ為從0.038L到0.132L。與元件1分離的導(dǎo)線圈10纏繞在管狀包層的外表面上，所述線圈的端頭焊接在管狀包層3上。
該吸收元件的功能如下。在原子能反應(yīng)堆芯部，冷卻劑-熔融的鈉-沿孔8-孔9-環(huán)形空間7的通道流動，進入管狀包層3并充滿管狀包層3和中子吸收材料的小塊2之間的間隙以及在小塊2之間的間隙?？色@得鈉底層將能夠保證用于補償碳化硼在輻射作用下膨脹的間隙，實際上是使其溫度不會升高。在輻射過程中，碳化硼根據(jù)它的輻射條件(燒掉(bum-out)、溫度)而進行復(fù)雜的微結(jié)構(gòu)變化。該變化導(dǎo)致出現(xiàn)中子吸收材料的膨脹和裂紋。在燒掉過程中，溢出氣體(尤其是氦氣)的質(zhì)量增加，且該氣體通過環(huán)形空間和橫向孔排向冷卻劑。因此，可以消除管狀包層的張力，該張力可能由吸收材料內(nèi)的氣體壓力引起。
所述吸收材料可以根據(jù)任意已知技術(shù)和通過使用已知裝置而制造，它并不需要開發(fā)專用工具。
權(quán)利要求
1.一種快中子反應(yīng)堆的吸收元件，包括置于管狀包層中的中子吸收材料，該管狀包層的端表面由上下端部件堵塞，該上下端部件有各自的安裝座；以及用于使氣體從管狀包層的收集腔室放出的裝置，其特征在于用于使氣體從管狀包層的收集腔室放出的該裝置形成為在管狀包層和上端部件的安裝座之間的環(huán)形空間以及形成為上端部件中的兩個橫向孔，一個孔形成為在上端部件的開口端表面一側(cè)通過該元件的縱向軸線的盲孔，另一孔形成為通孔，并開口于環(huán)形空間中，其中，環(huán)形空間的長度L選擇為從4.73mm到5.67mm，環(huán)形空間的寬度δ為從0.038L到0.132L，孔的直徑D選擇為從2.87mm到3.62mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的吸收元件，其特征在于用碳化硼作為中子吸收材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的吸收元件，其特征在于將分離用的導(dǎo)線盤繞在管狀包層的外表面上。
專利摘要
本發(fā)明涉及快中子反應(yīng)堆的吸收元件，其目的是用于原子能工程中，尤其是用于具有液態(tài)金屬冷卻劑的快中子反應(yīng)堆的控制裝置和防護裝置的吸收元件的設(shè)計。該吸收元件包括置于管狀包層中的中子吸收材料，該管狀包層的端表面由上下端部件堵塞；以及用于使氣體從管狀包層的收集腔室放出的裝置。用于使氣體從管狀包層的收集腔室放出的裝置形成為在管狀包層和上端部件的安裝座之間的環(huán)形空間以及形成為上端部件中的兩個橫向孔。一個孔形成為在上端部件的開口端表面一側(cè)通過該元件的縱向軸線的盲孔，另一孔形成為通孔，并開口于環(huán)形空間中。因此，冷卻劑的污染減小，并防止由于冷卻劑的快速流動而損害中子吸收材料。
文檔編號G21C7/04GKCN1435847SQ03100102
公開日2003年8月13日 申請日期2003年1月2日
發(fā)明者維克托·鮑里索維奇·波諾馬連科, 德米特里·伊萬諾維奇·莫爾恰諾夫, 尤里·伊戈列維奇·米羅諾夫, 德米特里·瓦萊里維奇·克雷洛夫 申請人:國營莫斯科多金屬工廠導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan