Тепловыделяющий элемент с многозначной эффективной плотностью топлива

1. Устройство, содержащее:
тепловыделяющий элемент для тепловыделяющей сборки, имеющий трубчатый внутренний объем и содержащий делимую композицию в по меньшей мере части трубчатого внутреннего объема, причем делимая композиция находится в теплопередающем контакте с внутренней поверхностью тепловыделяющего элемента и определяется профилем эффективной плотности, который выборочно изменяется с положением вдоль продольной оси тепловыделяющего элемента и содержит по меньшей мере одну область с локально повышенной эффективной плотностью, расположенную так, чтобы соответствовать по меньшей мере одной области с локально уменьшенным нейтронным потоком.
2. Устройство по п. 1, в котором профиль эффективной плотности содержит несколько областей с локально повышенной эффективной плотностью, соответствующих областям с локально уменьшенным нейтронным потоком.
3. Устройство по п. 1, в котором профиль эффективной плотности аппроксимируется инвертированной гауссовой формой.
4. Устройство по п. 1, в котором профиль эффективной плотности изменяется в соответствии со ступенчатой функцией.
5. Устройство по п. 1, в котором профиль эффективной плотности больше на первом конце тепловыделяющего элемента, чем на втором, противоположном конце тепловыделяющего элемента.
6. Устройство по п. 5, в котором первый конец тепловыделяющего элемента находится вблизи точки входа теплоносителя в тепловыделяющую сборку, а второй, противоположный конец тепловыделяющего элемента находится вблизи точки выхода теплоносителя из тепловыделяющей сборки.
7. Устройство по п. 1, в котором эффективная плотность тепловыделяющего элемента меньше в центральной секции продольной оси, чем на первом конце или на втором конце продольной оси.
8. Устройство по п. 1, в котором тепловыделяющий элемент содержит по меньшей мере три секции, причем первая секция расположена рядом с первым продольным концом тепловыделяющего элемента, третья секция расположена рядом со вторым продольным концом тепловыделяющего элемента, и вторая секция расположена между первой и третьей секциями, причем средняя эффективная плотность первой секции больше, чем средняя эффективная плотность второй секции, а средняя эффективная плотность третьей секции больше, чем эффективная плотность второй секции.
9. Устройство по п. 8, в котором средняя эффективная плотность третьей секции меньше, чем средняя эффективная плотность второй секции.
10. Способ изготовления тепловыделяющего элемента, включающий:
моделирование деформации топлива вдоль продольной оси тепловыделяющего элемента;
моделирование профиля эффективной плотности вдоль продольной оси тепловыделяющего элемента для компенсации смоделированной деформации топлива так, что по меньшей мере одна область локально уменьшенной деформации соответствует области локально увеличенной эффективной плотности;
изготовление тепловыделяющего элемента с трубчатым внутренним объемом, содержащим делимую композицию, причем делимая композиция находится в теплопередающем контакте с внутренней поверхностью тепловыделяющего элемента и имеет эффективную плотность, основанную на указанном смоделированном профиле эффективной плотности.
11. Способ по п. 10, в котором профиль эффективной плотности увеличивает среднее выгорание во множестве положений вдоль продольной оси тепловыделяющего элемента.
12. Способ по п. 10, в котором смоделированная эффективная плотность аппроксимируется инвертированной гауссовой формой.
13. Способ по п. 10, в котором эффективная плотность тепловыделяющего элемента больше на первом конце тепловыделяющего элемента, чем на втором, противоположном конце тепловыделяющего элемента.
14. Способ по п. 13, в котором первый конец тепловыделяющего элемента находится рядом с точкой входа теплоносителя в тепловыделяющую сборку, а второй, противоположный конец тепловыделяющего элемента находится рядом с точкой выхода теплоносителя из тепловыделяющей сборки.
15. Способ по п. 10, в котором тепловыделяющий элемент содержит по меньшей мере три секции, причем первую секцию размещают рядом с первым продольным концом тепловыделяющего элемента, третью секцию размещают рядом со вторым продольным концом тепловыделяющего элемента, и вторую секцию размещают между первой и третьей секциями, причем средняя эффективная плотность первой секции больше, чем средняя эффективная плотность второй секции, а средняя эффективная плотность третьей секции больше, чем средняя эффективная плотность второй секции.
16. Способ по п. 10, в котором смоделированный профиль эффективной плотности включает области повышенной эффективной плотности, которые соответствуют областям уменьшенного нейтронного потока в тепловыделяющем элементе.
17. Способ по п. 10, в котором при изготовлении тепловыделяющего элемента дополнительно изготавливают тепловыделяющий элемент с переменной толщиной оболочки вдоль продольной оси для компенсации смоделированной деформации топлива.
18. Способ изготовления тепловыделяющего элемента, включающий:
использование оболочки;
размещение первой делимой композиции в первой концевой секции внутреннего объема оболочки и в теплопередающем контакте с внутренней поверхностью оболочки, причем первая делимая композиция имеет первую среднюю эффективную плотность;
размещение второй делимой композиции в центральной секции внутреннего объема и в теплопередающем контакте с внутренней поверхностью оболочки, причем вторая делимая композиция имеет вторую среднюю эффективную плотность, меньшую, чем первая средняя эффективная плотность;
размещение третьей делимой композиции во второй концевой секции внутреннего объема оболочки и в теплопередающем контакте с внутренней поверхностью оболочки, причем третья делимая композиция имеет третью среднюю эффективную плотность, большую, чем вторая средняя эффективная плотность.
19. Способ по п. 18, в котором эффективная плотность первой делимой композиции изменяется в соответствии с уменьшающейся ступенчатой функцией в первой концевой секции, а эффективная плотность второй делимой композиции изменяется в соответствии с возрастающей ступенчатой функцией во второй концевой секции.
20. Способ по п. 18, в котором первая концевая секция и вторая концевая секция имеют одинаковую длину, а первая средняя эффективная плотность больше, чем третья средняя эффективная плотность.
21. Способ по п. 18, в котором эффективная плотность изменяется непрерывно по длине тепловыделяющего элемента и аппроксимируется инвертированной гауссовой формой.
22. Способ изготовления тепловыделяющего элемента, включающий:
моделирование деформации топлива вдоль продольной оси тепловыделяющего элемента;
моделирование профиля толщины оболочки вдоль продольной оси тепловыделяющего элемента для компенсации смоделированной деформации топлива так, что по меньшей мере одна область локально уменьшенной деформации соответствует области локально повышенной толщины оболочки;
изготовление тепловыделяющего элемента с трубчатым внутренним объемом, содержащим делимую композицию, причем делимая композиция находится в теплопередающем контакте с внутренней поверхностью тепловыделяющего элемента и имеет толщину оболочки, основанную на смоделированном профиле толщины оболочки.
23. Способ изготовления тепловыделяющей сборки, включающий:
определение профиля деформации вдоль продольной оси чехла тепловыделяющей сборки, причем чехол тепловыделяющей сборки выполнен с возможностью удерживания множества тепловыделяющих элементов;
изготовление тепловыделяющего элемента, имеющего профиль деформации, который содержит области с локально повышенной деформацией, которые пространственно соответствуют областям с локально повышенной деформацией чехла тепловыделяющей сборки, когда тепловыделяющий элемент размещен внутри чехла тепловыделяющей сборки.
24. Способ по п. 23, в котором при изготовлении тепловыделяющего элемента дополнительно изготавливают тепловыделяющий элемент, имеющий по меньшей мере одно из следующего: профиль переменной эффективной плотности и профиль переменной толщины оболочки вдоль продольной оси.