BG113264A - Топлоотделящ възел на ядрен реактор - Google Patents

Abstract

Изобретението се отнася до атомната техника в частност, към конструкциите на безпокривни топлоотделящи сглобявания. Топлоотделящо сглобяване на атомен реактор, се състои от глава, опашка, топлоотделящ сноп, насочващи канали, дистанциращи решетки (3) и долни накрайници на топлоотделящи елементи и долни накрайници (30) на насочващи канали (2) закрепени в опорната плоча на опашката. Накрайникът на насочващия канал е осъществен във вид на конструкция, състояща се от втулка, в която са поместени болт и фиксиращият го винт с централен отвор. Болтът минава през отвор на опорната плоча на опашката и закрепва накрайникът на насочващият канал в опорната плоча на опашката чрез резбовно съединение с гайка. Четири радиални отвора са направени във втулката и гайката, споменатите отвори се простират в кухината на централния отвор на винта. Изобретението позволява да се подобри надеждността на съединението между каналът и накрайникът на насочващ канал и да повиши експлоатационния живот на топлоотделящо сглобяване на атомен реактор.

Description

Описание

Изобретението се отнася към атомната техника, в частност, към конструкциите на без покривни топлоотделящи сглобявания, от които са формирани активните зони на водоводни енергийни реактори (ВВЕР), особенно от тип ВВЕР-1000.

В конструкцията на топлоотделящото сглобяване основни възли са топлоотделящите елементи, главата и опашката.

Снопът топлоотделящи елементи, като правило, се инсталира в скелета, образуван от насочващите канали и дистанциращите решетки, и се съединява с главата и опашката на топлоотделящото сглобяване.

Опашката на топлоотделящото сглобяване, като правило, се състои от опорна чаша и опорна плоча.

Насочващите канали, като правило, са съединени с глават на топлоотделящото сглобяване чрез цангов възел, закреплени са в опорната плоча на опашката и имат възможност за температурно и радиационно разширяване покрай топлоотделящото сглобяване, в частност, за сметка на тяхно гъвкаво пружиниране в главата на топлоотделящото сглобяване. Нормалното и безопасно функциониране на насочващите канали в състав на топлоотделящите сглобявания предполага наличието на възел на закрепване на долния накрайник на насочващия канал в опорната плоча на опашката, който следва да осигурява сигурно фиксиране на насочващия канал и прилягане към опорната плоча.

В настоящото време е разработена редица конструкции на възли на насочващите канали и елементи на закрепване на накрайници на насочващите канали.

Известна е конструкцията на насочващ канал, състояща се от тръба, захващата втулка за съединяване с главата на топлоотделящото сглобяване, накрайника за съединяване с опашката на топлоотделящото сглобяване, при което втулката и накрайникът са закрепени върху тръбата чрез стискане (САЩ 4687619, G21 С 19/20, 1987 г.). Съединението на насочващия канал с главата се осъществява чрез фиксиране на цанговото захващане на главата на втулката на насочващия канал; съединението на насочващия канал с опашката се осъществява чрез заваряване на накрайника на насочващия канал с плочата на опашката. Недостатъкът на посочената конструкция е низката сигурност на съединенията: втулкатръба и накрайникът-тръба, осъществени чрез стискане, тъй като в процес на експлоатацията поради температурни разширявания и вибрации в поток на топлоносителя посочените съединения стават по-слаби, което води към недопустимо изкривяване и криви насочващи канали и на снопа на топлоотделящите елементи, чрез който преминават насочващите канали.

Известна е конструкцията на насочващ канал, състояща се от тръба, захващаща втулка за съединяване с главата на топлоотделящото сглобяване, накрайника за съединяване с опашката на топлоотделящото сглобяване, при което втулката и накрайникът са закрепени върху тръбата чрез заваряване (RU 2152084, G21 С 3/04, 27.06.2000). Накрайникът на насочващия канал е направен от прът, върху тялото на който е инсталирана втулка, закрепена с валцуване върху челото на прътта. Втулката е направена с материал на тръбата и чрез заваряване осигурява съединяване на накрайника с трубата на насочващия канал. Закрепването на насочващия канал в състав на топлоотделящо сглобяване се осъществява по начин на инсталиране на накрайника на насочващия канал в отвора на плочата на опашката и заваряване на лицето на прътта на насочващия канал с плочата. Недостатъкът на посочената конструкция е инсталирането на втулката върху тялото на прътта на накрайника на насочващия канал с гарантиран луфт, което в процеса на експлоатацията поради температурни разширения и вибрации в потока на топлоносителя също така води към губене на здравината на настоящото съединение.

Най-близък аналог на заявеното изобретение е конструкцията на топлоотделящо сглобяване на ядрения реактор, съдържаща сноп топлоотделящи елементи, дистанциониращи решетки, разположени според дължината на топлоотделящото сглобяване, глава и опашка, съединени с насочващите канали, в които се преместват регулиращите прътове, при което насочващите канали твърдо са съединени с опашката, а техните горни части са разположени в пружинния блок на главата (RU 2137223, G21 С 3/32, 10.IX.1999). В известно топлоотделящо сглобяване опашката представлява конструкция от опорна плоча и опорна чаша. Опорната плоча е предназначена за фиксиране и закрепване на долни крайни превключватели на топлоотделящите елементи и насочващите канали, инсталирани в отворите на опорната плоча, при което долните накрайници на насочващите канали се закрепват в опорната плоча на опашката чрез резбовно съединение с помощта на гайки.

В посочената конструкция на насочващия канал се прилагат известни накрайници на насочващия канал, обладаващи с горепосочените недостатъци.

Задачата на настоящото изобретение е разработка и създаване на топлоотделящо сглобяване на ядрен реактор, обладаващо с подобрени якостни характеристики.

Техническият резултат от изобретението се състои в повишаване на сигурността на закрепването на накрайниците на насочващите канали, повишаване на ремонтопригодността и увеличаване на ресурса за експлоатацията на топлоотделящите сглобявания.

Техническият резултат се постига с това, че топлоотделящото сглобяване на ядрения реактор съдържа глава, топлоотделящи елементи и насочващи канали, дистанциониращи решетки, опашка, долните накрайници на топлоотделящите елементи и долните накрайници на насочващи канали са закрепени в опорната плоча на опашката. Накрайникът на насочващия канал е осъществен във вид на конструкция, състояща от втулка, във вътрешната кухина на която са поместени болт и фиксиращият го винт с централен отвор, болтът минава чрез отвора на опорната плоча и чрез резбовно съединение с гайка закрепва накрайника в опорната плоча, във втулката и винта са направени четири радиални отвора, излизащи в кухината на централния отвор на винта.

Отличителната черта на настоящото изобретение се състои в следното. Използването на накрайника на насочващия канал на предложената конструкция позволява при изготвянето на насочващия канал да се използва тръбата на насочващия канал и втулката на накрайника, направени от еднородни циркониеви сплави, при което се създава сигурно цялостно метално съединение тръба-втулка по начин на прилагане на контактно-съединително заваряване. При което вътре във втулката се инсталира болт от неръждаема стомана, който позволява сигурно чрез резбовно съединение с гайга, направена от неръждаема стомана,да се закрепи насочващия канал в опорната плоча на опашката. При което винтът, инсталиран във вътрешната кухина на втулката на накрайника, сигурно фиксира болта в накрайника и едновременно изпълнява функцията на опорен елемент при осъществяване на контактносъединително заваряване. При което във винта е направено централно изливен отвор, който се съединява с четири изливни радиални отвора, направени във втулката. Настоящата система от изливни отвора е предназначена за постъпване на топлоносителя във вътрешната кухина на насочващия канал с цел охлаждане при експлоатация на прътовете на органите за регулиране и защита на реакторната инсталация, премествани в насочващите канали. Целесъобразно е над опорната плоча на опашката да се постави антивибрационна решетка, състояща се от съединени помежду си клетки. При което клетките на решетката да се разположат по хексагонална схема и да се изпълнят те с шестоъгълна форма с три опори за топлоотделящи елементи, разположени след 120 градуса един от друг, образувани с пуклевки (повдигане краищата на листа относно повърхнината на листа, засилване на отвора - бел. на преводача) с вече пробития отвор върху плоскостите на този шестоъгълник с издатени, насочени вътре в клетката. Антивибрационната решетка, опорната плоча на опашката и опорната чаша на опашката са съединени помежду си с крепежни елементи, изпълнени във вид на шест пластини.

Целесъобразно е да се разположат елементите, съединяващи дистанционните решетки помежду си и с опашката, по дължина на топлоотделящото сглобяване и да се изпълнят те във вид на шест ъгьлни профила с ребра на твърдост във форма на отбортовки (подгъване на листата за тяхно укрепване и/или подготовка за съединяване с друг лист - бел. на преводача) между дистанциращите решетки. Целесъобразно е да се направят дистанциониращи решетки, състоящи от съединени помежду си клетки. При което клетките на решетките да се разположат по хексагонална схема и да се направят те с шестоъгълна форма с три опори за топлоотделящите елементи, разположени след 120 градуса един от друг, образувани пуклевки върху плоскостите на този шестоъгълник с издатени, насочени вътре в клетката.

Целесъобразно е долният накрайник на топлоотделящия елемент да се направи във вид на цилиндрическа запушалка, долната част на която представлява жилав пръстеновиден елемент, имащ един надлъжен разрез и цилиндричен ръб, който при поставяне в отвора на опорната плоча на опашката образува цангово съединение.

Целесъобразно е горната част на насочващия канал, предназначена за закрепване в главата на топлоотделящото сглобяване, да се направи във вид на гилза, съединена с тръбата на насочващия канал чрез спирала посредством ротационно коване.

Целесъобразно е в долната част на опашката да се разположи антидебризен филтър) във вид на плоча с V - образни изливни отвора.

Целесъобразно е конструкцията на главата да се направи с 19 независими демпфиращи пружинени елементи за индивидуално закрепване на насочващия канал.

Целесъобразно е в горната част на топлоотделящите елементи между дистанциращите решетки да се разположат смесителни решетки, съдържащи венец и комплект от взаимно пресичащи се пластини под форма на ивици, съединени помежду си и с венеца в местата на пресичане, образуващи поле с клетките за преминаване на топлоотделящите елементи и насочващи канали на топлоотделящите сглобявания, осъществени с шестоъгълни, и съседни с шестоъгълните клетки триъгълни клетки за проход на топлоносителя, на челата на които да се направят отгънати настрана триъгълни клетки на смесващите пласти нчати дефлектори.

Изобретението се пояснява графично.

На фиг.1 е посочена принципиална схема на топлоотделящото сглобяване (ТОС), на фиг.2 е показана опашка с антивибрационна решетка и схема за закрепване на насочващия канал и топлоотделящите елементи в опорната плоча на опашката на топлоотделящото сглобяване, на напречно сечение А-А от фиг.2 е показана схема на разполагане на насочващия канал и топлоотделящите елементи в снопа, на фиг. 3 е показан изнасящ се елемент Б фиг.2 с напречно сечение на накрайник на насочващия канал (НК), на фиг. 4 е показан ъглов профил и напречно сечение Г-Г на ъгловия профил с отбортовки (подгъване на листата за тяхно укрепване и/или подготовка за съединяване с друг лист - бел. на преводача), на фиг.5 е показана клетка на дистанциращата и антивибрационната решетка, на фиг.6 е показан изнасящ се елемент В от фиг.2 с накрайник на топлоотделящия елемент, на фиг.7 е показано напречно сечение на насочващия канал (НК), на фиг. 8 е показано напречно сечение на антидебризния филтър, на фиг.9 е показана глава с 19 независими пружинени елементи за закрепване на насочващия канал, на фиг. 10 е показана смесваща решетка.

Топлоотделящото сглобяване на ядрения реактор (виж фиг.1) съдържа сноп от топлоотделящи елементи 1 и насочващи канали 2, дистанциращи решетки 3, съединени помежду си чрез заваряване с ъгловите елементи 4, опашка 5 и глава 6. Ъгловите елементи 4 чрез винтове 7 са съединени с опашката 5. Между дистанциращите решетки в горната част на снопа на топлоотделящите елементи са разположени смесващите решетки 8, съединени чрез заваряване с ъгловите елементи.

Опашката (виж фиг. 2) се състои от опорна чаша 9 и опорна плоча 10, съединени помежду си и с антивибрационна решетка 11 чрез заваряване с шест пластини 12. Във вътрешната кухина на опорната чаша 9 е инсталиран антидебризен филтър 13, съединен с опорната чаша чрез заваряване.

Насочващите канали 2 (виж фиг. 1, 2) преминават между клетките на дистанциращите решетки 3 и антивибрационната решетка 11 и се закрепват към опорната плоча 10 чрез съединение с болтове.

Долният накрайник на насочващия канал (виж фиг. 3) е осъществен във вид на конструкция, състояща от втулка 14, във вътрашната кухина на която са разположени болтът 15 и фиксиращият го винт 16 с централен отвор 17, при което болтът преминава чрез отвора на опорната плоча 10 и чрез резбово съединение с гайка 18 закрепва накрайника в опорната плоча 10, при което във втулката и винта са направени четири радиални отвора 19, излизащи в кухината на централния отвор 17 на винта.

Елементите, съединяващи дистанциращите решетки помежду си и с опашката (виж фиг. 1, 4), са осъществени във вид на шест ъглови профила 4 с ребра на твърдост във форма на отбортовки 20 между дистанциращите решетки 3.

Дистанциращите решетки 3 (виж фиг.1) и антивибрационната решетка 11 (виж фиг.2) са направени от съединени помежду си клетки 21 (виж сечението А-А на фиг.2, фиг.5), при което клетките на решетките са разположени по хексагонална схема и са направени с шестиъгълна форма с три опори за топлоотделящите елементи, разположени след 120 градуса един от друг, образувани чрез пуклеване (повдигане краищата на листа относно повърхнината на листа, засилване на отвора - бел. на преводача) 22 върху плоскостите на този шестоъгълник с издатени, насочени вътре в клетката.

Долните накрайници на топлоотделящите елементи 1 (виж фиг. 2) за сметка на жилавите елементи се инсталират в отворите на опорната плоча 10 на опашката и се фиксират от радиални и осеви премествания в клетки 21 на антивибрационната решетка 11. Накрайникът на топлоотделящия елемент (виж фиг. 6) е изработен във вид на цилиндрична запушалка 23, долната част на която представлява жилав пръстеновиден елемент 24, имащ един надлъжен разрез 25 и цилиндричен ръб 26, който при инсталиране в отвора на опорната плоча 10 на опашката образува цангово съединение.

Горната част на насочващия канал (виж фиг.7), предназначена за закрепване в главата на топлоотделящото сглобяване, е осъществена във вид на гилза 27, съединена с тръба 28 на насочващия канал чрез спирала 29 посредством ротационно коване. Долната част на тръба 28 е съединена чрез контактно-съединително заваряване с накраищника 30 на насочващия канал.

В долната част на опашката е инсталиран антидебризен филтър 13 (виж фиг. 2, 8), осъществен във вид на плоча 31 с V - образни изливни отвора 32. Конструкцията на главата 6 (виж фиг. 1, 9), е осъществена от 19 независими демпфиращи пружинени елемента 33 за индивидуално закрепване на насочващите канали 2.

В горната част на снопа твели между дистанциращите решетки 3 са инсталирани смесващи решетки 8 (виж фиг. 1, 10), съдържащи венец 34 и комплект от взаимно пресичащи се пластини във форма на ивици, съединени помежду си и с венеца в местата на пресичане със заваряване, образуващи поле от клетки 35 за преминаване на топлоотделящите елементи и насочващите канали на топлоотделящото сглобяване, осъществени като шестоъгълни, и междинни с шестоъгълни клетки триъгълни клетки 36 за проход на топлоносителя, на челата на които са направени отгънати в страна триъгълни клетки смесващите пластинчати дефлектори 37.

Предлаганото топлоотделящо сглобяване работи по следния начин:

След инсталиране на топлоотделящото сглобяване в реактора то се подгъва с горната плоча на реактора по начин на опиране в челото на обечайката (цилиндричен или коничен елемент от конструкцията, предназначен за укрепване на оворите; този елемент се поставя в отвора (някой път се закрева, някой път се фиксира със силата на притискане (обикновено в конични обичайки)- бел. на преводача) на главата 6. След това усилието се предава чрез пружинния блок на главата, който се подгъва с величина, пресметната по такъв начин, че да задържи топлоотделящото сглобяване от изплуване в потока на движущия се отдолу топлоносител, на насочващия канал 2 и по-нататък на опорна плоча 10 и чрез пластини 12 на опорната чаша 9 на опашката 5, която влиза в отвора на долната плоча на реактора.

Дистанциращите решетки 3 и смесващите решетки 8, съединени помежду си с ъглови елементи 4, образуват скелет, който посредством винтове 7 е съединен с опашката 5.

Топлоносителят, постъпвайки в топлоотделящото сглобяване чрез влизащия отвор на опорната чаша 9 на опашката 5, преминава чрез антидебризния филтър 13, изливните отвори на опорната плоча 10 и по-нататък мие топлоотделящите елементи 1 на снопа, нагрявайки се за сметка на контакт с повърхнината на топлоотделящия елемент. Топлоотделящите елементи 1, а с тях и скелетът, нагрявайки се за сметка на процеса на ядрено деление вътре в топлоотделящите елементи, започват да се удължават нагоре за сметка на топлинния и радиационния растеж; при което снопът расте независимо от насочващия канал 2, тъй като последните с гарантиран луфт преминават чрез дистанциращите решетки 3. По такъв начин, снопът с топлоотделящите елементи 1 не оказва въздействие върху носещите силово натоварване насочващи канали 2 и не ги деформира.

Един от основните елементи от конструкцията на топлоотделящото сглобяване са насочващите канали 2, които съединяват помежду си главата 6 и опашката 5.

Долните накрайници 30 на насочващите канали 2 чрез съединение с болтове здраво са закрепени в опорната плоча 10 на опашката 5 и с гарантирано натягане преминават между клетките на антивибрационната решетка 11. Гилзите 27 на горните части от насочващия канал 2 преминават през втулките на главата 6; при което главата се фиксира върху гилзите на насочващите канали посредством, например, цангов катинар.

Долните накрайници на топлоотделящите елементи 1 посредством цангово съединение са закрепени в опорната плоча 10 на опашката 5 и преминавайки през клетките 21 на антивибрационната решетка 11 за сметка на опъвания, възникващи между жилавите елементи (пуклевки 22) на клетките и обвивката на топлоотделящите елементи, сигурно се фиксират в антивибрационната решетка от осеви и радиални луфтове. От своя страна, антивибрационната решетка 11 сигурно е съединена чрез пластини 12 с опашката 5. По този начин се премахва възможността от изтриване и разрушаване на накрайниците на топлоотделящите елементи в процес на експлоатация от въздействието на вибрация на потока топлоносител.

Използването на предлаганата конструкция накрайник 30 на насочващия канал 2 позволява да се повиши сигурността на съединението тръбата-накрайник на насочващия канал и да се увеличи срокът на експлоатация на топлоотделящото сглобяване.

Производството на настоящата конструкция може да е осъществено върху известно оборудване с използване на стандартни технологии.

Claims (9)

1. Топлоотделящото сглобяване на ядрения реактор, съдържащо глава, опашка, топлоотделящи елементи, насочващи канали, дистанциониращи решетки, долни накрайници на топлоотделящите елементи и долни накрайници на насочващите канали са закрепени в опорната плоча на опашката, различаваща се с това, че накрайникът на насочващия канал е осъществен във вид на конструкция, състояща от втулка, във вътрешната кухина на която са поместени болт и фиксиращият го винт с централен отвор, болтът преминава през отвора на опорната плоча на опашката и посредством резбово съединение с гайка закрепва накрайника на насочващия канал в опорната плоча на опашката, във втулката и винта са направени четири радиални отвора, излизащи в кухината на централния отвор на винта.

2. Топлоотделящото сглобяване на ядрения реактор според т.1, различаващо се с това, че над опорната плоча на опашката е инсталирана антивибрационна решетка, състояща от съединени помежду си клетки, при което клетките на решетката са разположени по хексагонална схема и имат шестоъгълна форма с три опори за топлоотделящи елементи, разположени чрез 120 градуса един от друг, образувани от пуклеване на ръбовете на този шестоъгълник с издатени, насочени вътре в клетките, антивибрационната решетка, опорната плоча на опашката и опорната чаша на опашката са съединени помежду си с крепежни елементи, осъществени във вид на шест пластини.

3. Топлоотделящото сглобяване на ядрения реактор според т.1, различаващо се с това, че елементите, съединяващи дистанциращите решетки помежду си и с опашката, са разположени по дължината на топлоотделящото сглобяване и са направени във вид на шест ъглови профила с ребра на жилавост във форма на отбортовка между дистанциращите решетки.

4. Топлоотделящото сглобяване на ядрения реактор според т.1, различаващо се с това, че дистанциращите решетки се състоят от съединени помежду си клетки, при което клетките на решетата са разположени по хексагонална схема и имат шестоъгълна форма с три опори за топлоотделящи елементи и разположени чрез 120 градуса един от друг, образувани от пуклеване на ръбовете на този шестоъгълник с издатени, насочени вътре в клетките.

5. Топлоотделящото сглобяване на ядрения реактор според т.1, различаващо се с това, че долният накрайник на топлоотделящия елемент е направен във вид на цилиндрична запушалка, долната част на която представлява жилав пръстеновиден елемент, имащ един надлъжен разрез и цилиндричен ръб, който при поставяне в отвора на опорната плоча на опашката образува цангово съединение.

6. Топлоотделящото сглобяване на ядрения реактор според т.1, различаващо се с това, че горната част на насочващия канал, предназначена за закрепване в главата, е осъществена във вид на гилза, съединена с тръбата на насочващия канал чрез спирала посредством ротационно коване.

7. Топлоотделящото сглобяване на ядрения реактор според т.1, различаващо се с това, че в долната част на опашката е инсталиран антидебризен филтър във вид на плоча с V - образни изливни отвора.

8. Топлоотделящото сглобяване на ядрения реактор според т.1, различаващо се с това, че конструкцията на главата е осъществена от 19 независими демпфиращи пружинени елемента за индивидуално закрепване на насочващите канали.

9. Топлоотделящото сглобяване на ядрения реактор според т.1, различаващо се с това, че в горната част на топлоотделящите елементи между дистанциращите решетки са инсталирани смесващи решетки, съдържащи венец и комплект от взаимно пресичащи се пластини във форма на ивици, съединени помежду си и с венеца в местата на пресичане, образуващи поле с клетките за преминаване на топлоотделящите елементи и насочващи канали на топлоотделящите сглобявания, осъществени с шестоъгълни, и съседни с шестоъгълните клетки триъгълни клетки за проход на топлоносителя, на челата на които са направени отгънати настрана триъгълни клетки на смесващите пластинчати дефлектори.