RU2079170C1

RU2079170C1 - Nuclear reactor fuel assembly

Info

Publication number: RU2079170C1
Application number: RU9595108844A
Authority: RU
Inventors: В.М. Петров; Ю.Г. Сиников; С.А. Мамыкин
Original assignee: Акционерное Общество Открытого Типа "Новосибирский завод Химконцентратов"
Priority date: 1995-05-30
Filing date: 1995-05-30
Publication date: 1997-05-10

Abstract

FIELD: nuclear power engineering. SUBSTANCE: fuel assembly has bundle of fuel elements assembled in can built up of spacing grids and tubular channels secured at bottom ends, together with fuel elements, in bottom grid; it also has head mounted on top ends of tubular channels and tail end. The latter has supporting ribs for bottom grid connected to the latter by means of adapters. The latter are made in the form of flat plates secured on two opposite side edges of bottom grid in parallel to supporting ribs abutting bottom grid between rows of fuel element cells. Fuel elements are provided with bottom plugs are longitudinally cut into parts which are mechanically set apart for holding fuel elements against longitudinal displacement upwards relative to bottom grid, including after pre-connection of tail end to this grid. EFFECT: improved design. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к атомной энергетике и может быть использовано на предприятиях, занятых изготовлением тепловыделяющих сборок (ТВС), в том числе со смешанным топливом, для энергетических реакторов типа ВВЭР-1000 преимущественно. The invention relates to nuclear energy and can be used in enterprises engaged in the manufacture of fuel assemblies (FA), including mixed fuel, for power reactors of the WWER-1000 type mainly.

Известна ТВС ядерного реактора (см. Дементьев Б.А. Ядерные энергетические реакторы: Учебник для вузов. 2-е изд. перераб. и доп. М. Энергоатомиздат, 1990, с. 31-35), включающая пучок тепловыделяющих элементов (ТВЭЛов), установленных в каркасе из дистанционирующих решеток шестигранной формы, смонтированных на центральном трубчатом канале, закрепленном вместе с ТВЭЛами нижним концом в нижней решетке, хвостовик, соединенный с нижней решеткой с помощью переходников в виде гнутых пластин, закрепленных в углах этой решетки, чехол в виде охватывающей весь пучок ТВЭЛов шестигранной трубы, присоединенной одним концом к хвостовику, головку, закрепленную на другом конце чехла, и элементы, обеспечивающие закрепление ТВЭЛов в нижней решетке. The fuel assemblies of a nuclear reactor are known (see B. Dementiev, Nuclear Power Reactors: A Textbook for High Schools. 2nd ed. Revised and revised by M. Energoatomizdat, 1990, pp. 31-35), including a bundle of fuel elements (fuel elements) mounted in a frame of hexagonal spacing grids mounted on a central tubular channel fixed together with fuel rods with the lower end in the lower grating, a shank connected to the lower grating using adapters in the form of bent plates fixed in the corners of this grating, a cover in the form of a covering all a bundle of fuel rods of a hexagonal tube connected at one end to the shank, a head mounted on the other end of the sheath, and elements that secure the fuel rods to the lower grate.

ТВЭЛы закреплены в нижней решетке своими нижними заглушками, вставленными в ее соответствующие ячейки, от продольного перемещения относительно этой решетки как вниз, так и вверх. В качестве элемента, препятствующего продольному перемещению ТВЭЛов относительно нижней решетки вниз, использован уступ, имеющийся на каждой нижней заглушке над верхним торцем этой решетки. Продольное перемещение ТВЭЛов относительно нижней решетки вверх ограничено посредством шплинта, размещенного в пазу, прорезанном на нижнем торце этой решетки вдоль всего ряда ячеек для нижних заглушек, отверстия, выполненного в каждой нижней заглушке на уровне упомянутого паза для прохода шплинта, и шлица, имеющегося на торце каждой нижней заглушки для установки ТВЭЛа названным отверстием навстречу шплинту. Количество шплинтов соответствует числу рядов ТВЭЛов в ТВС. Оба конца каждого шплинта загнуты на боковые грани нижней решетки и законтрены от выпадания с помощью сварки. The fuel rods are fixed in the lower lattice with their lower caps inserted into its corresponding cells from longitudinal movement relative to this lattice, both down and up. As an element that impedes the longitudinal movement of fuel rods relative to the lower grating down, a ledge is used, which is available on each lower plug above the upper end of this grating. The longitudinal movement of the fuel rods relative to the lower grate upward is limited by means of a cotter pin located in a groove cut on the lower end of this grate along the entire row of cells for the lower plugs, an opening made in each lower plug at the level of the mentioned slot for the passage of the cotter pin, and a slot located at the end each bottom plug for installing a fuel rod with the named hole towards the cotter pin. The number of cotter pins corresponds to the number of rows of fuel rods in a fuel assembly. Both ends of each cotter pin are bent to the side faces of the lower lattice and are prevented from falling out by welding.

Центральный трубчатый канал, используемый для размещения в ТВС измерительных приборов, закреплен своим наконечником в нижней решетке аналогичным, что и ТВЭЛы, образом. The central tubular channel used to place measuring instruments in the fuel assemblies is fixed with its tip in the lower lattice in a manner similar to that of fuel rods.

Недостатком данной ТВС является высокая трудоемкость ее изготовления из-за высокой трудоемкости операции монтажа шплинтов, поскольку прежде, чем установить каждый шплинт на свое место, необходимо все ТВЭЛы с помощью шлица развернуть так, чтобы отверстия в их нижних заглушках совпали с направлением движения шплинта, а после установки этих шплинтов на место концы каждого из них нужно загнуть и законтрить сваркой. Все эти работы практически не поддаются механизации и выполняются вручную. The disadvantage of this fuel assembly is the high complexity of its manufacture due to the high complexity of the cotter pin assembly operation, since before installing each cotter pin in its place, it is necessary to expand all the fuel rods with a slot so that the holes in their lower caps coincide with the direction of the cotter pin movement, and after installing these cotter pins in place, the ends of each of them must be bent and locked by welding. All these works are practically not mechanized and are performed manually.

Известна также ТВС ядерного реактора (см. там же, с. 41-45, прототип), включающая пучок ТВЭЛов, установленных в каркасе из дистанционирующих решеток шестигранной формы, смонтированых на трубчатых каналах, закрепленных вместе с ТВЭЛами нижними концами в нижней решетке, хвостовик, соединенный с нижней решеткой с помощью переходников в виде гнутых пластин, закрепленных в углах этой решетки, головку и элементы, обеспечивающие закрепление ТВЭЛов в нижней решетке. A fuel assembly of a nuclear reactor is also known (see ibid., Pp. 41-45, prototype), including a bunch of fuel rods installed in a frame of spacing lattices of hexagonal shape mounted on tubular channels fixed together with fuel rods with lower ends in the lower lattice, a shank, connected to the lower lattice with the help of adapters in the form of bent plates fixed in the corners of this lattice, a head and elements ensuring the fastening of fuel rods in the lower lattice.

Эта ТВС, кроме центрального, имеет еще ряд трубчатых каналов, используемых для размещения в ней регулирующих стержней. Данные трубчатые каналы, включая и центральный, закреплены в нижней решетке своими наконечниками, вставленными в ее ячейки, с помощью сварки. Для этого на нижнем торце нижней решетки выполнены обнижения, в которых размещены сварные швы, чтобы они не мешали закреплению ТВЭЛов. ТВЭЛы закреплены в нижней решетке аналогичным, что и в описанной выше ТВС, образом. Хвостовик снабжен системой опорных ребер для нижней решетки, которые прилегают к ее нижнему торцу под некоторыми рядами ячеек для ТВЭЛов, а головка закреплена на выступающих из пучка ТВЭЛов верхних концах трубчатых каналов для регулирующих стержней. This fuel assembly, in addition to the central one, also has a number of tubular channels used to place control rods in it. These tubular channels, including the central one, are fixed in the lower lattice with their tips inserted into its cells by welding. To do this, at the lower end of the lower lattice are made depressions in which welds are placed so that they do not interfere with the fastening of the fuel rods. The fuel elements are fixed in the lower lattice in the same way as in the fuel assemblies described above. The shank is equipped with a system of supporting ribs for the lower lattice, which are adjacent to its lower end under some rows of cells for the fuel rods, and the head is mounted on the upper ends of the tubular channels protruding from the bundle of fuel rods for the control rods.

Данная ТВС имеет тот же недостаток, что и описанная выше, но выраженный более явно, поскольку она имеет почти втрое больше ТВЭЛов, следовательно, и более высокую трудоемкость операции монтажа шплинтов. This fuel assembly has the same drawback as described above, but is more pronounced, since it has almost three times as many fuel elements, and therefore, the higher complexity of the cotter pin assembly operation.

Целью изобретения является снижение трудоемкости изготовления ТВС. The aim of the invention is to reduce the complexity of manufacturing FAs.

Для достижения этой цели в известной ТВС ядерного реактора, включающей пучок ТВЭЛов, установленных в каркасе из дистанционирующих решеток, смонтированных на трубчатых каналах, закрепленных вместе с ТВЭЛами нижними концами в нижней решетке, снабженной переходниками, хвостовик с опорными ребрами, присоединенный к переходникам нижней решетки, головку, закрепленную на верхних концах трубчатых каналов, и элементы, обеспечивающие закрепление ТВЭЛов в нижней решетке, опорные ребра хвостовика выполнены прилегающими к нижней решетке между рядами ячеек для ТВЭЛов, а в качестве элементов, обеспечивающих закрепление ТВЭЛов от продольного перемещения вверх, использованы выступающие из этой решетки снизу части нижних заглушек, рассеченных в продольном направлении. To achieve this, in a known fuel assembly of a nuclear reactor comprising a bunch of fuel rods installed in a frame of spacer grids mounted on tubular channels fixed together with fuel rods with lower ends in a lower grate equipped with adapters, a shank with supporting ribs attached to the lower grating adapters, a head mounted on the upper ends of the tubular channels, and elements that secure the fuel rods in the lower lattice, the supporting ribs of the shank are made adjacent to the lower lattice between the row cells for the fuel rods, and as elements ensuring the fastening of the fuel rods from the longitudinal upward movement, the parts of the lower plugs dissected in the longitudinal direction protruding from this grating from below are used.

Кроме этого, с целью снижения опасности облучения персонала при сборке ТВС со смешанным топливом, переходники могут быть выполнены в виде плоских пластин, закрепленных на противоположных боковых гранях нижней решетки параллельно опорным ребрам хвостовика. In addition, in order to reduce the risk of exposure to personnel during the assembly of fuel assemblies with mixed fuel, adapters can be made in the form of flat plates mounted on opposite side faces of the lower lattice parallel to the supporting ribs of the shank.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен ТВС ядерного реактора, общий вид; на фиг. 2 опорный узел ТВС (нижняя часть ТВС, включающая нижнюю решетку и хвостовик), вид сбоку. The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 presents a fuel assembly of a nuclear reactor, general view; in FIG. 2 fuel assembly support unit (lower part of the fuel assembly, including the lower grill and shank), side view.

ТВС ядерного реактора (см. фиг. 1) состоит из пучка (множества) ТВЭЛов 1, установленных в каркасе отдельным элементом (на чертеже не показан) из дистанционирующих решеток шестигранной формы 2, смонтированных на трубчатых каналах 3, закрепленных вместе с ТВЭЛами 1 нижними концами в нижней решетке 4, снабженной переходниками 5, а также из хвостовика 6 и головки 7. A fuel assembly of a nuclear reactor (see Fig. 1) consists of a beam (set) of fuel rods 1 installed in the frame as a separate element (not shown in the drawing) from spacing grids of hexagonal shape 2 mounted on tubular channels 3 fixed together with fuel rods 1 at the lower ends in the lower grill 4, equipped with adapters 5, as well as from the shank 6 and the head 7.

Хвостовик 6 присоединен к переходникам 5 нижней решетки 4 и снабжен опорными ребрами 8 для этой решетки. The shank 6 is attached to the adapters 5 of the lower lattice 4 and is equipped with supporting ribs 8 for this lattice.

Головка 7 закреплена на верхних концах трубчатых каналов 3. The head 7 is fixed at the upper ends of the tubular channels 3.

Переходники 5 (см. фиг. 2) выполнены в виде плоских пластин, закрепленных, например, с помощью сварки на противоположных боковых гранях нижней решетки 4 параллельно опорным ребрам 8 хвостовика 6. Adapters 5 (see Fig. 2) are made in the form of flat plates fixed, for example, by welding on opposite side faces of the lower lattice 4 parallel to the supporting ribs 8 of the shank 6.

Опорные ребра 8 выполнены прилегающими к нижней решетке 4 между рядами ячеек для ТВЭЛов 1. The supporting ribs 8 are made adjacent to the lower lattice 4 between the rows of cells for the fuel elements 1.

Нижние концы ТВЭЛов 1 снабжены нижними заглушками 9, которые выступают из нижней решетки 4 снизу. Выступающие концы нижних заглушек 9 рассечены в продольном направлении, например, на две равные части 10, которые используют в качестве элементов, обеспечивающих закрепление ТВЭЛов 1 в нижней решетке 4 от продольного перемещения вверх. Такое закрепление осуществляют путем раздвижки частей 10 нижней заглушки 9 в разные стороны, пока они не перекроют проходное сечение ячейки для ТВЭЛа 1. Раздвижка частей 10 нижних заглушек 9 для закрепления ТВЭЛов 1 может быть выполнена, например, осадкой их на конусные дорны, размещаемые в промежутках между переходниками 5 и опорными ребрами 8 на время сборки пучка. The lower ends of the fuel rods 1 are equipped with lower caps 9, which protrude from the lower lattice 4 from the bottom. The protruding ends of the lower plugs 9 are dissected in the longitudinal direction, for example, into two equal parts 10, which are used as elements for securing the fuel rods 1 in the lower lattice 4 from longitudinal upward movement. Such fastening is carried out by sliding the parts 10 of the lower plug 9 in different directions until they overlap the passage section of the cell for the fuel rod 1. The sliding parts 10 of the lower plug 9 for fixing the fuel elements 1 can be performed, for example, by upsetting them on conical mandrels placed in the gaps between the adapters 5 and the supporting ribs 8 at the time of assembly of the beam.

Из описанного выше следует, что ТВС предложенной конструкции по сравнению с известными имеет менее трудоемкое крепление ТВЭЛов в нижней решетке, а эта операция может быть механизирована, т.е. цель изобретения достигнута. From the above it follows that the fuel assemblies of the proposed design, in comparison with the known ones, have less labor-intensive fastening of the fuel rods in the lower lattice, and this operation can be mechanized, i.e. the objective of the invention is achieved.

Использование ТВС предложенной конструкции позволит снизить трудоемкость их изготовления, повысить уровень механизации производства, а также снизить его безопасность при изготовлении ТВС со смешанным топливом, так как соединение хвостовика с нижней решеткой можно выполнять до сборки пучка ТВЭЛов, не подвергая персонал облучению вредными излучениями. The use of fuel assemblies of the proposed design will reduce the complexity of their manufacture, increase the level of mechanization of production, and also reduce its safety in the manufacture of fuel assemblies with mixed fuel, since the connection of the shank with the lower lattice can be performed before assembling the bundle of fuel rods without exposing the personnel to harmful radiation.

Кроме того, ТВС предложенной конструкции более ремонтопригодна, поскольку для замены поврежденного ТВЭЛа достаточно выступающие из нижней решетки части нижних заглушек вернуть в исходное состояние, чтобы освободить его от закрепления. In addition, the fuel assembly of the proposed design is more maintainable, since to replace the damaged fuel rod, it is enough to return the parts of the lower plugs protruding from the lower lattice to their original state in order to free it from fastening.

Испытания полномасштабных макетов ТВС предложенной конструкции показали ее работоспособность и приемлемость конструкции для организации серийного производства. Tests of full-scale mock-ups of the fuel assemblies of the proposed design showed its operability and design acceptability for the organization of mass production.

Claims

1. The fuel assembly of a nuclear reactor, including a bunch of fuel elements installed in the frame of the spacer grids mounted on tubular channels, fixed together with the fuel elements with the lower ends in the lower grid equipped with adapters, a shank with supporting ribs attached to the adapters of the lower lattice, head fixed at the upper ends of the tubular channels, and elements that secure the fuel elements in the lower lattice, characterized in that the supporting the shank ribs are made adjacent to the lower lattice between the rows of cells for fuel elements, and the protruding parts of their lower caps, cut from the longitudinal direction, protruding from this lattice from below from the bottom, are used to secure the fuel elements in the lower lattice from longitudinal movement upwards.

2. The assembly according to claim 1, characterized in that the adapters are made in the form of flat plates mounted on opposite side faces of the lower lattice parallel to the supporting ribs of the shank.