RU2129738C1 - Nuclear reactor fuel assembly - Google Patents

Nuclear reactor fuel assembly Download PDF

Info

Publication number
RU2129738C1
RU2129738C1 RU97122290A RU97122290A RU2129738C1 RU 2129738 C1 RU2129738 C1 RU 2129738C1 RU 97122290 A RU97122290 A RU 97122290A RU 97122290 A RU97122290 A RU 97122290A RU 2129738 C1 RU2129738 C1 RU 2129738C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fuel
cylinder
support grid
annular groove
fuel assembly
Prior art date
Application number
RU97122290A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
А.К. Панюшкин
Е.Г. Бек
В.И. Петров
Ю.А. Алешин
Е.Х. Нугаев
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Машиностроительный завод"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Машиностроительный завод" filed Critical Открытое акционерное общество "Машиностроительный завод"
Priority to RU97122290A priority Critical patent/RU2129738C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2129738C1 publication Critical patent/RU2129738C1/en

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

FIELD: assembling cores of pressurized-water reactors. SUBSTANCE: fuel assembly has fuel elements joined to bottom support grid by means of fastening unit. The latter is, essentially, cylinder flexible in cross-sectional area installed in seating hole of support grid. Fillet provided in cylinder bottom contacts surface of annular groove which is coaxial with seating hole below bottom end of support grid which holds fuel element in position within support grid. Cylinder flexibility in cross- sectional area is provided due to its sectional design. Diameters of cylinder and seating hole must meet definite relations including also distance from top end of support grid to surface of fillet contacting annular groove. EFFECT: reduced vulnerability of fuel elements to damage during their installation or refueling, reduced vibration of fuel elements, improved efficiency of fuel utilization. 9 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к ядерной технике, в частности к конструкциям тепловыделяющих сборок (ТВС) ядерных реакторов, используемых для формирования активной зоны, особенно для водо-водяных энергетических реакторов тепловой мощностью порядка 1150-3900 МВт (например ВВЭР-1000). The invention relates to nuclear engineering, in particular to the designs of fuel assemblies (FAs) of nuclear reactors used to form the core, especially for water-cooled power reactors with a thermal power of the order of 1150-3900 MW (for example, VVER-1000).

В конструкции ТВС основополагающим узлом является тепловыделяющий элемент (твэл), из набора (так называемый пучок твэлов) которых состоит собственно ТВС. Твэлы закреплены в нижней опорной решетке ТВС и имеют возможность температурного и радиационного расширения вдоль длины ТВС, в частности за счет их упругого подпружинивания относительно дистанционирующих решеток ТВС. Нормальное и безопасное функционирование твэлов в составе ТВС предполагает наличие надежного узла крепления хвостовика твэла в нижней опорной решетке, который должен обеспечивать заданную величину фиксации твэлов в нижней опорной решетке, удобство дистанционной сборки-разборки твэлов (особенно при контроле разгерметизированных твэлов и их последующей замене) и пр. In the design of a fuel assembly, the fundamental unit is a fuel element (fuel element), from the set (the so-called bundle of fuel elements) of which the fuel assembly itself consists. The fuel rods are mounted in the lower support lattice of the fuel assemblies and have the possibility of temperature and radiation expansion along the length of the fuel assemblies, in particular due to their elastic springing relative to the spacing grids of the fuel assemblies. The normal and safe operation of the fuel rods in the fuel assembly assumes the presence of a reliable fuel rod shank attachment in the lower support grid, which should provide the specified amount of fixation of the fuel rods in the lower support grid, the convenience of remote assembly-disassembly of fuel rods (especially when monitoring depressed fuel rods and their subsequent replacement) and etc.

В настоящее время разработано множество конструкций узлов средств и элементов крепления хвостовика твэла в нижней опорной решетке, удовлетворяющих требованиям безопасности эксплуатации твэлов в составе ТВС. Currently, many designs of assemblies of means and elements for attaching a fuel rod shank in the lower support grid have been developed that satisfy the safety requirements for the operation of fuel rods in a fuel assembly.

К "классической" схеме крепления хвостовика твэлов в нижней опорной решетке следует отнести решение, согласно которому хвостовики (нижние заглушки) твэлов соединены с нижней опорной решеткой ТВС резьбовым соединением (см. патент США N 3775249, кл. G 21 C 3/32, 1973 г.). Соединение хвостовиков твэлов с нижней опорной решеткой при помощи резьбового соединения, очевидно является максимально надежным, но практически исключает дистанционную разборку ТВС и замену твэлов и усложняет процесс установки твэлов в ТВС, поскольку резьбовое соединение предполагает вращение твэлов относительно каркаса ТВС, т.е. относительно нижней решетки. The “classical” scheme for attaching a fuel rod shank to the lower support grid includes the solution according to which the shanks (lower plugs) of the fuel rods are connected to the lower support grid of the fuel assembly by a threaded connection (see US patent N 3775249, class G 21 C 3/32, 1973 g.). The connection of the shanks of the fuel rods with the lower support grid using a threaded connection is obviously the most reliable, but it practically eliminates the remote disassembly of the fuel assemblies and replacing the fuel rods and complicates the installation of fuel rods in the fuel assemblies, since the threaded connection involves the rotation of the fuel rods relative to the fuel assembly frame, i.e. relative to the lower grill.

Известны также ТВС, имеющие средства крепления нижних заглушек твэлов в опорной решетке, позволяющие автоматизировать в той или иной степени процесс сборки-разборки (см., например, патент США N 3505170, кл. G 21 C 3/32, 1968 г. , патент США N 3743578, кл. G 21 C 3/32, 1973 г.). В данных устройствах узлы крепления нижних заглушек твэлов в соответствующей решетке выполнены различным образом с возможностью исключения взаимного вращательного перемещения хвостовиков твэлов относительно нижней решетки, но с риском потери качества поверхности твэлов во время сборки (образование царапин при линейном перемещении твэлов через дистанционирующие решетки), требуют достаточно точного позиционирования твэлов, чтобы в той или иной степени автоматизировать дистанционный процесс сборки-разборки ТВС. FAs are also known that have means for attaching the lower plugs of fuel rods to the support grid, allowing automation of the assembly-disassembly process to one degree or another (see, for example, US Pat. No. 3505170, CL G 21 C 3/32, 1968, patent U.S. N 3743578, CL G 21 C 3/32, 1973). In these devices, the attachment points of the lower plugs of the fuel rods in the corresponding lattice are made in different ways with the possibility of eliminating the mutual rotational movement of the shanks of the fuel rods relative to the lower lattice, but with the risk of loss of surface quality of the fuel rods during assembly (scratching during linear movement of the fuel rods through the spacer grids) requires enough precise positioning of fuel rods in order to more or less automate the remote assembly and disassembly process of fuel assemblies.

Обеспечение дистанционной сборки-разборки твэлов может быть реализовано также за счет выполнения оконечного участка нижней заглушки твэла в виде цилиндра с буртиком, взаимодействующим с кольцевым внутренним выступом, имеющимся на разрезной полой вставке, устанавливаемой в посадочное отверстие нижней опорной решетки (см. заявка Великобритании N 1425038, кл. G 21 C 3/32, 1976 г.). Providing remote assembly-disassembly of the fuel rods can also be implemented by performing the terminal portion of the lower plug of the fuel rod in the form of a cylinder with a shoulder interacting with an annular inner protrusion on a split hollow insert installed in the landing hole of the lower support grid (see UK application N 1425038 , CL G 21 C 3/32, 1976).

В такой ТВС во время сборки-разборки твэлы могут быть свободно ориентированы относительно посадочного гнезда и в процессе установки допускают вращение вокруг оси одновременно с продольным перемещением. Однако в данном узле крепления контактирование нижней заглушки твэла с посадочным гнездом осуществлено практически по линии, что предлагает шарнирное соединение и исключает надежное крепление твэла в посадочном гнезде, что приводит, в частности к недопустимым вибрациям твэлов при эксплуатации ТВС. In such a fuel assembly, during assembly-disassembly, the fuel rods can be freely oriented relative to the seat and during installation allow rotation about the axis simultaneously with longitudinal movement. However, in this attachment node, the contacting of the lower plug of the fuel element with the mounting socket is carried out practically along the line, which offers a swivel connection and excludes reliable mounting of the fuel element in the mounting socket, which leads, in particular, to unacceptable vibrations of the fuel elements during operation of the fuel assemblies.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к описываемому изобретению является тепловыделяющая сборка ядерного реактора, содержащая тепловыделяющие элементы, соединяемые с нижней опорной решеткой узлами крепления, каждый из которых выполнен в виде упругого в поперечном сечении, по крайней мере на части его длины от нижнего торца, цилиндра (см. патент США N 4344915, кл. G 21 C 3/32, 1982 г.). The closest in technical essence and the achieved result to the described invention is a fuel assembly of a nuclear reactor containing fuel elements connected to the lower support grid by attachment nodes, each of which is made in the form of elastic in cross section, at least part of its length from the lower end cylinder (see US patent N 4344915, CL G 21 C 3/32, 1982).

Известное устройство крепления заглушки твэла с нижней опорной решеткой ТВС выполнено в виде цилиндра с продольным фасонным разрезом, взаимодействующим с соответствующей профильной пластиной, что обеспечивает необходимое усилие крепления нижней заглушки и позволяет автоматизировать дистанционную сборку-разборку твэлов. Наличие в нижней части внешней поверхности заглушки и в нижней части паза значительных конических поверхностей допускает определенное вращение твэла вокруг оси и уменьшает требования к точности ориентирования твэла во время сборки. The known device for attaching a fuel rod plug with a lower fuel assembly support lattice is made in the form of a cylinder with a longitudinal shaped cut interacting with the corresponding profile plate, which provides the necessary fastening force of the lower plug and allows automation of remote assembly-disassembly of fuel elements. The presence of significant conical surfaces in the lower part of the outer surface of the plug and in the lower part of the groove allows a certain rotation of the fuel element around the axis and reduces the requirements for the accuracy of the orientation of the fuel element during assembly.

Тем не менее вышеотмеченные различные формы выполнения узлов крепления нижних заглушек (хвостовиков) твэлов с нижней опорной решеткой не позволяют комплексно решить множество задач данного узла ТВС, т.к. указанные решения, как правило, направлены в основном на преодоление единичных конкретных недостатков, присущих известным ранее конструкциям. По этой причине зачастую невозможно оперативно проконтролировать твэлы и заменить дефектные, особенно в условиях эксплуатации до большой степени выгорания топлива и маневрирования мощности реактора. Nevertheless, the aforementioned various forms of execution of the attachment points of the lower plugs (shanks) of the fuel rods with the lower support grid do not allow to comprehensively solve many problems of this FA assembly, because These solutions, as a rule, are aimed mainly at overcoming single specific shortcomings inherent in previously known constructions. For this reason, it is often impossible to quickly control fuel rods and replace defective ones, especially under operating conditions to a large degree of fuel burnup and maneuvering of the reactor power.

Задачей настоящего изобретения является разработка и создание тепловыделяющей сборки ядерного реактора с узлами крепления нижних твэлов с нижней опорной решеткой, позволяющими упростить и повысить качество процесса автоматизированной дистанционной сборки-разборки твэлов при одновременном повышении надежности соединения твэлов с нижней опорной решеткой. The objective of the present invention is to develop and create a fuel assembly of a nuclear reactor with attachment points of the lower fuel rods with a lower support grid, allowing to simplify and improve the quality of the process of automated remote assembly-disassembly of fuel rods while improving the reliability of the connection of fuel rods to the lower support grid.

В результате решения данной задачи при осуществлении настоящего изобретения реализуются технические результаты, заключающиеся в повышении эффективности использования топлива, уменьшении повреждения наружной поверхности твэла при установке и замене, снижения трудоемкости сборки-разборки ТВС, а также в снижении вибраций твэлов. As a result of solving this problem, when implementing the present invention, technical results are realized that increase fuel efficiency, reduce damage to the outer surface of a fuel rod during installation and replacement, reduce the complexity of assembling and disassembling fuel assemblies, and reduce vibration of fuel elements.

Указанные технические результаты достигаются тем, что в тепловыделяющей сборке ядерного реактора, содержащей тепловыделяющие элементы, соединяемые с нижней опорной решеткой узлами крепления, каждый из которых выполнен в виде упорного в поперечном сечении, по крайней мере на части его длины от нижнего торца, цилиндра, последний установлен в посадочном отверстии, выполненным в нижней опорной решетке, и имеет в нижней части буртик, контактирующий с поверхностью кольцевой проточки, выполненной в нижней опорной решетке ниже ее верхнего торца, причем нижний торец цилиндра расположен не ниже нижней границы кольцевой проточки, а диаметр D цилиндра выбран из отношения:
0,6076 • (L • d)0,5 ≤ D ≤ d,
где L - расстояние от верхнего торца нижней опорной решетки до поверхности буртика, контактирующего с поверхностью кольцевой проточки;
d - диаметр посадочного отверстия.These technical results are achieved by the fact that in the fuel assembly of a nuclear reactor containing fuel elements connected to the lower support grid by attachment nodes, each of which is made in the form of a persistent cross-section, at least for part of its length, from the bottom end, cylinder, the last installed in the landing hole made in the lower support grid, and has a flange in the lower part in contact with the surface of the annular groove made in the lower support grill below its upper end a, and the lower end of the cylinder is located not lower than the lower boundary of the annular groove, and the diameter D of the cylinder is selected from the relation:
0.6076 • (L • d) 0.5 ≤ D ≤ d,
where L is the distance from the upper end of the lower supporting lattice to the surface of the flange in contact with the surface of the annular groove;
d is the diameter of the bore hole.

Кроме того, под нижней опорной решеткой установлены прилегающие к ней опорные ребра, в качестве узла крепления может быть использована нижняя заглушка тепловыделяющего элемента, кольцевая проточка в нижней опорной решетке образована путем выполнения отверстия, соосного посадочному отверстию, а упругое поперечное сечение цилиндра имеет форму кольца или круга c, по крайней мере, одним разрезом. In addition, adjacent supporting ribs are installed under the lower support grill, the lower cap of the fuel element can be used as the attachment point, the annular groove in the lower support grill is formed by making a hole coaxial to the mounting hole, and the elastic cross-section of the cylinder has the shape of a ring or circle c with at least one cut.

Целесообразно выполнить буртик и/или посадочное отверстие, и/или кольцевую проточку с нижней и/или верхней фасками. It is advisable to make a flange and / or landing hole, and / or an annular groove with lower and / or upper chamfers.

Отличительной особенностью настоящего изобретения является то, что цилиндр установлен в посадочном отверстии, выполненным в нижней опорной решетке, и имеет в нижней части буртик, контактирующий с поверхностью кольцевой проточки, выполненной в нижней опорной решетке ниже ее верхнего торца. В ядерной технике известно выполнение узла крепления в виде упругого в поперечном сечении (разрезного) цилиндра с буртиком в нижней части (см. заявка Франции N 2670944, кл. G 21 C 3/32, 1990 г.), который используется для установки труб. Однако использование только признаков, характеризующих собственно узел крепления в описываемом объекте (тепловыделяющая сборка ядерного реактора), не позволит получить вышеуказанные технические результаты в связи со специфическими требованиями, предъявляемыми к узлу крепления именно твэлов с нижней опорной решеткой. Действительно, с одной стороны, разрезной цилиндр с буртиком обеспечивает дистанционную сборку-разборку элементов. С другой стороны, наряду с данным положительным моментом необходимо учитывать условия эксплуатации тепловыделяющих элементов. В процессе функционирования твэлов в составе ТВС твэлы подвергаются интенсивным нагрузкам, обусловленным интенсивным воздействием потока омывающего их теплоносителя, тем более при повышенных температурах. Поэтому крепление твэла в нижней решетке должно быть выполнено достаточно жестким (на уровне так называемой "глухой заделки"). Применение известного узла крепления для этой цели предполагает получение требуемой величины фиксации, но без учета иных параметров, особенно геометрических размеров. A distinctive feature of the present invention is that the cylinder is installed in the landing hole made in the lower support grid and has a flange in the lower part in contact with the surface of the annular groove made in the lower support grill below its upper end. In nuclear engineering, it is known that the fastener assembly is made in the form of a cross-sectional elastic (split) cylinder with a shoulder in the lower part (see French application N 2670944, class G 21 C 3/32, 1990), which is used to install pipes. However, the use of only the features characterizing the actual mount site in the described object (fuel assembly of a nuclear reactor) will not allow to obtain the above technical results in connection with the specific requirements for the mount site of the fuel elements with the lower support grid. Indeed, on the one hand, a split cylinder with a shoulder provides remote assembly-disassembly of elements. On the other hand, along with this positive point, it is necessary to take into account the operating conditions of the fuel elements. During the operation of fuel rods in fuel assemblies, fuel rods are subjected to intense loads due to the intense influence of the flow of the heat-transfer fluid washing them, especially at elevated temperatures. Therefore, the fastening of the fuel rod in the lower lattice should be made quite rigid (at the level of the so-called "blind termination"). The use of the known attachment point for this purpose involves obtaining the required amount of fixation, but without taking into account other parameters, especially geometric dimensions.

Прочностные расчеты показывают, что толщина нижней опорной решетки, являющейся основным несущим узлом пучка твэлов, должна быть порядка 15 мм для реальных твэлов, в частности с наружним диаметром от 8 мм до 9,5 мм. Величина диаметра цилиндра, плотно устанавливаемого в посадочное отверстие, по прочностным и конструктивным соображениям составляет для вышеназванных твэлов около 5 мм. Установка разрезного цилиндра с буртиком в посадочное отверстие, выполненное по всей толщине нижней опорной решетки, предполагает контактирование буртика с нижним торцом опорной решетки и наличие значительной посадочной поверхности, что увеличивает степень фиксации. Однако в результате незначительных искривлений твэла в процессе эксплуатации на цилиндр с буртиком действует повышенный изгибающий момент вследствие достаточно протяженной длины поверхности контакта, равной толщине опорной решетки. Данный фактор приводит также к увеличению усилия расцепления и вытягивания твэла и, в предельной ситуации, к невозможности расфиксации твэла с нижней опорной решеткой. Устранение этого негативного фактора в принципе возможно за счет увеличения диаметра цилиндра, т.е. путем увеличения удельной величины - отношения диаметра цилиндра к длине поверхности контакта (толщина опорной решетки). Очевидно, что при увеличении диаметра цилиндра необходимо соответствующим образом повысить и диаметр посадочного отверстия. В свою очередь увеличение диаметра множества отверстий потребует однозначного повышения толщины опорной решетки и, естественно, к уменьшению величины отношения диаметра цилиндра к длине поверхности контакта, т.е. опять же к повышенному изгибающему моменту с вытекающими последствиями. Уменьшение толщины опорной решетки при заданном (рассчитанном) диаметре цилиндра невозможно из прочностных расчетов, т.к. в этом случае следует уменьшить диаметр множества отверстий с аналогичными последствиями. Strength calculations show that the thickness of the lower support lattice, which is the main bearing unit of the fuel rod bundle, should be about 15 mm for real fuel elements, in particular with an outer diameter from 8 mm to 9.5 mm. The value of the diameter of the cylinder, which is tightly installed in the bore hole, for strength and structural reasons, is about 5 mm for the above-mentioned fuel elements. The installation of a split cylinder with a shoulder in the landing hole, made across the entire thickness of the lower support lattice, involves contacting the shoulder with the lower end of the support lattice and the presence of a significant landing surface, which increases the degree of fixation. However, as a result of insignificant curvature of the fuel rod during operation, an increased bending moment acts on the cylinder with the shoulder due to the sufficiently long length of the contact surface equal to the thickness of the support lattice. This factor also leads to an increase in the effort of disengagement and extension of the fuel rod and, in the extreme situation, to the inability to fix the fuel rod with the lower support grid. The elimination of this negative factor is, in principle, possible by increasing the diameter of the cylinder, i.e. by increasing the specific value - the ratio of the diameter of the cylinder to the length of the contact surface (thickness of the support grid). Obviously, as the diameter of the cylinder increases, the diameter of the bore hole must also be increased accordingly. In turn, an increase in the diameter of a plurality of holes will require an unambiguous increase in the thickness of the support lattice and, naturally, a decrease in the ratio of the diameter of the cylinder to the length of the contact surface, i.e. again to the increased bending moment with the ensuing consequences. Reducing the thickness of the support grid for a given (calculated) cylinder diameter is impossible from strength calculations, because in this case, the diameter of the plurality of holes should be reduced with similar consequences.

Поэтому увеличение величины отношения диаметра цилиндра к длине контакта при допустимых заданных значениях диаметра цилиндра и толщины опорной решетки обеспечивается наличием кольцевой проточки, выполненной ниже верхнего торца нижней опорной решетки. Действительно, лишь в этом случае удается уменьшить длину поверхности контакта, которая будет менее чем толщина опорной решетки, т.к. буртик будет контактировать с поверхностью кольцевой проточки, а не с нижним торцом опорной решетки. При этом нижний торец цилиндра должен располагаться не ниже нижней границы кольцевой проточки (иными словами буртик будет "утоплен" в опорной решетке), что обусловлено следующим. Если нижний торец цилиндра выполнить выступающим за нижнюю границу кольцевой проточки, необходимо увеличить диаметр кольцевой проточки для обеспечения свободного размещения в ней буртика, поскольку с увеличением его высоты повышается величина его возможной деформации. Увеличение диаметра кольцевой проточки потребует повышения толщины опорной решетки в связи с ее ослаблением. Компенсация увеличения диаметра кольцевой проточки повышением толщины решетки невозможна по вышеперечисленным причинам. Кроме того, расположение нижнего торца цилиндра не ниже нижней границы кольцевой проточки значительно снижает воздействие на буртик потока теплоносителя и исключает его разрушение какими-либо включениями, поскольку кольцевая проточка выполняет в данном случае функцию защитной камеры. Therefore, an increase in the ratio of the diameter of the cylinder to the length of the contact at acceptable specified values of the diameter of the cylinder and the thickness of the support lattice is provided by the presence of an annular groove made below the upper end of the lower support lattice. Indeed, only in this case it is possible to reduce the length of the contact surface, which will be less than the thickness of the support lattice, because the bead will be in contact with the surface of the annular groove, and not with the lower end of the support grid. In this case, the lower end of the cylinder should be located not lower than the lower boundary of the annular groove (in other words, the flange will be “recessed” in the support grid), which is due to the following. If the lower end of the cylinder is performed protruding beyond the lower boundary of the annular groove, it is necessary to increase the diameter of the annular groove to ensure free placement of the flange in it, since the increase in its height increases the magnitude of its possible deformation. An increase in the diameter of the annular groove will require an increase in the thickness of the support lattice due to its weakening. Compensation for increasing the diameter of the annular groove by increasing the thickness of the lattice is impossible for the above reasons. In addition, the location of the lower end of the cylinder not lower than the lower boundary of the annular groove significantly reduces the impact on the flange of the coolant flow and eliminates its destruction by any inclusions, since the annular groove performs in this case the function of a protective chamber.

Взаимная увязка вышеперчисленных признаков возможна лишь при выборе определенной взаимосвязи между диаметром D цилиндра, расстоянием L от верхнего торца нижней опорной решетки до поверхности буртика, контактирующего с поверхностью кольцевой проточки (длина поверхности контакта) и диаметром d посадочного отверстия, т. к. относительно значительное уменьшение диаметра D цилиндра по сравнению с величиной диаметра d посадочного отверстия не позволит получить требуемую фиксацию твэла при выборе определенного расстояния L. Экспериментально установлено, что надежное закрепление твэла в опорной решетке при выполнении других требований, вытекающих из условий функционирования твэла, будет обеспечено при выборе диаметра D цилиндра из отношения
0,6076 • (L • d)0,5 ≤ D ≤ d.Mutual linking of the above signs is possible only when choosing a certain relationship between the diameter D of the cylinder, the distance L from the upper end of the lower support lattice to the surface of the shoulder in contact with the surface of the annular groove (contact surface length) and diameter d of the bore hole, since a relatively significant decrease the diameter D of the cylinder compared to the diameter d of the landing hole will not allow to obtain the required fixation of the fuel rod when choosing a certain distance L. Experimentally it was found that reliable fastening of the fuel rod in the support grid when other requirements arising from the operating conditions of the fuel rod are fulfilled will be ensured by choosing the cylinder diameter D from the relation
0.6076 • (L • d) 0.5 ≤ D ≤ d.

(Из данного отношения возможен выбор и других величин, входящих в него). (From this relation, it is possible to choose other quantities included in it).

Таким образом, как показано выше, только вся совокупность рассмотренных отличительных признаков, совместно с признаками ограничительной части независимого пункта формулы изобретения, позволяют реализовать вышеперечисленные технические результаты. Thus, as shown above, only the totality of the considered distinguishing features, together with the signs of the restrictive part of the independent claims, allow us to implement the above technical results.

На фиг. 1 изображена нижняя часть тепловыделяющей сборки ядерного реактора, на фиг. 2 показан узел A на фиг. 1, на фиг. 3 приведено поперечное сечение B-B на фиг. 2, на фиг. 4 и на фиг. 5 - варианты выполнения сечения B-B. In FIG. 1 shows the lower part of the fuel assembly of a nuclear reactor; FIG. 2 shows the assembly A in FIG. 1, in FIG. 3 shows a cross section B-B in FIG. 2, in FIG. 4 and in FIG. 5 shows embodiments of a section B-B.

Тепловыделяющая сборка 1 содержит тепловыделяющие элементы 2, которые соединены с нижней опорной решеткой 3 посредством узлов 4 крепления. Под решеткой 3 установлены опорные ребра 5, частично воспринимающие нагрузку, действующую на опорную решетку 3. Каждый узел 4 крепления выполнен в виде упругого в поперечном сечении по крайней мере на части его длины от нижнего торца 6 цилиндра 7. Цилиндр 7 достаточно плотно установлен в посадочном отверстии 8, диаметр которого "d", выполненном в нижней опорной решетке 3. В нижней части цилиндр 7 имеет буртик 9, располагаемый внутри кольцевой проточки 10, выполненной ниже верхнего торца 11 опорной решетки 3. Нижний торец 6 цилиндра 7 расположен не ниже нижней границы 12 кольцевой проточки 10. Диаметр D цилиндра 7, диаметр d посадочного отверстия 8 и расстояние L от верхнего торца нижней опорной решетки до поверхности буртика, контактирующего с поверхностью кольцевой проточки, удовлетворяют соотношению:
0,6076 • (L • d)0,5 ≤ D ≤ d.The fuel assembly 1 comprises fuel elements 2, which are connected to the lower support grid 3 by means of fastening units 4. Supporting ribs 5 are installed under the grill 3, partially absorbing the load acting on the supporting grill 3. Each fastener assembly 4 is made in the form of elastic in cross section at least part of its length from the bottom end 6 of cylinder 7. Cylinder 7 is sufficiently tightly mounted in the seat hole 8, the diameter of which is "d", made in the lower support grid 3. In the lower part, the cylinder 7 has a shoulder 9 located inside the annular groove 10, made below the upper end 11 of the support lattice 3. The lower end 6 of the cylinder 7 is not lower the lower boundary 12 of the annular groove 10. The diameter D of the cylinder 7, the diameter d of the bore hole 8 and the distance L from the upper end of the lower support lattice to the surface of the flange in contact with the surface of the annular groove satisfy the ratio:
0.6076 • (L • d) 0.5 ≤ D ≤ d.

Цилиндр 7 выполнен упругим в поперечном сечении по крайней мере на части его длины от нижнего торца 6 с тем, чтобы буртик 9 мог свободно пройти через посадочное отверстие 8. Упругость поперечного сечения цилиндра 7 обеспечена наличием, по крайней мере, одного разреза (паза) 13. Поперечное сечение цилиндра 7 имеет форму кольца 14 или круга 15. The cylinder 7 is made elastic in cross section at least at a part of its length from the lower end 6 so that the bead 9 can freely pass through the bore hole 8. The elasticity of the cross section of the cylinder 7 is ensured by the presence of at least one cut (groove) 13 The cross section of the cylinder 7 has the shape of a ring 14 or a circle 15.

В качестве узла 4 крепления может быть использована нижняя заглушка 16 тепловыделяющего элемента. Для облегчения прохождения буртика 9 через посадочное отверстие 8 и кольцевую проточку 10, на данных элементах выполнены верхние и/или нижние фаски 17. Кольцевая проточка 10 может быть образована путем выполнения отверстия со стороны нижнего торца опорной решетки 3, соосного посадочному отверстию 8. Для прохода теплоносителя в опорной решетке 3 между тепловыделяющими элементами имеются отверстия 18. As the mount 4, a lower plug 16 of the fuel element can be used. To facilitate the passage of the shoulder 9 through the landing hole 8 and the annular groove 10, the upper and / or lower chamfers 17 are made on these elements. The annular groove 10 can be formed by making holes on the side of the lower end of the support grill 3, coaxial to the landing hole 8. For passage the coolant in the support grid 3 between the fuel elements there are openings 18.

Тепловыделяющая сборка функционирует следующим образом. При первоначальном монтаже твэлы специальной известной оснасткой захватываются и устанавливаются в ТВС, проходя через дистанционирующие решетки до контакта с опорной решеткой 3. Во время данной операции целесообразно придавать твэлам вращательное движение, что облегчает их установку. После начала взаимодействия буртика 9 с верхним торцом 11 опорной решетки 3 за счет упругости в поперечном сечении цилиндра 7, буртик 9 под воздействием продольного усилия войдет в посадочное отверстие 8. При дальнейшем движении вдоль отверстия 8 буртик 9 достигнет кольцевой проточки 10, диаметр которой больше диаметра буртика 9. За счет упругого поперечного сечения цилиндр 7 примет первоначальную форму, а буртик 9 будет контактировать с поверхностью кольцевой проточки 10, обеспечивая надежную фиксацию твэла. The fuel assembly operates as follows. During initial installation, fuel rods with special known equipment are captured and installed in the fuel assemblies, passing through the spacer grids to contact with the support grid 3. During this operation, it is advisable to give the fuel rods a rotational movement, which facilitates their installation. After the beginning of the interaction of the shoulder 9 with the upper end 11 of the support lattice 3 due to the elasticity in the cross section of the cylinder 7, the shoulder 9 under the influence of the longitudinal force will enter the landing hole 8. With further movement along the hole 8, the shoulder 9 will reach an annular groove 10, the diameter of which is larger than the diameter collar 9. Due to the elastic cross-section, the cylinder 7 will take its original shape, and the collar 9 will be in contact with the surface of the annular groove 10, providing reliable fixation of the fuel rod.

Во время полной разборки ТВС или для проверки и замены одиночных твэлов специальным известным оборудованием твэл дистанционно захватывается за верхнюю часть. При превышении продольного усилия величины упругости поперечного сечения цилиндра 7, буртик 9 выйдет из контакта с поверхностью кольцевой проточки 10. During the complete disassembly of the fuel assemblies or for checking and replacing single fuel elements with special known equipment, the fuel element is remotely captured by the upper part. If the longitudinal force is exceeded, the elastic values of the cross section of the cylinder 7, the bead 9 will come out of contact with the surface of the annular groove 10.

Таким образом, описываемая конструкция ТВС позволяет облегчить процесс автоматической сборки-разборки, обеспечивая достаточно надежное закрепление твэлов в нижней опорной решетке. Thus, the described design of the fuel assemblies makes it possible to facilitate the process of automatic assembly-disassembly, providing sufficiently reliable fastening of the fuel rods in the lower support grid.

Claims (9)

1. Тепловыделяющая сборка ядерного реактора, содержащая тепловыделяющие элементы, соединяемые с нижней опорной решеткой узлами крепления, каждый из которых выполнен в виде упругого в поперечном сечении по крайней мере на части его длины от нижнего торца цилиндра, отличающаяся тем, что цилиндр установлен в посадочном отверстии, выполненном в нижней опорной решетке, и имеет в нижней части буртик, контактирующий с поверхностью кольцевой проточки, выполненной в нижней опорной решетке ниже ее верхнего торца, причем нижний торец цилиндра расположен не ниже нижней границы кольцевой проточки, а диаметр D цилиндра выбран из отношения
0,6076 • (L • d)0,5 ≤ D ≤ d,
где L - расстояние от верхнего торца нижней опорной решетки до поверхности буртика, контактирующего с поверхностью кольцевой проточки;
d - диаметр посадочного отверстия.1. A fuel assembly of a nuclear reactor containing fuel elements connected to the lower support grid by attachment nodes, each of which is made elastic in cross section at least for a portion of its length from the lower end of the cylinder, characterized in that the cylinder is installed in the landing hole made in the lower support lattice, and has in the lower part a flange in contact with the surface of the annular groove made in the lower support lattice below its upper end, the lower end of the cylinder being false not below the lower boundary of the annular groove and the diameter D of the cylinder is selected from the relationship
0.6076 • (L • d) 0.5 ≤ D ≤ d,
where L is the distance from the upper end of the lower supporting lattice to the surface of the flange in contact with the surface of the annular groove;
d is the diameter of the bore hole. 2. Тепловыделяющая сборка по п. 1, отличающаяся тем, что под нижней опорной решеткой установлены прилегающие к ней опорные ребра. 2. The fuel assembly according to claim 1, characterized in that adjacent supporting ribs are installed under the lower support grid. 3. Тепловыделяющая сборка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что упругое поперечное сечение цилиндра выполнено в форме кольца, имеющего по крайней мере один разрез. 3. The fuel assembly according to claim 1 or 2, characterized in that the elastic cross section of the cylinder is made in the form of a ring having at least one cut. 4. Тепловыделяющая сборка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что упругое поперечное сечение цилиндра выполнено в форме круга, имеющего по крайней мере один разрез. 4. The fuel assembly according to claim 1 or 2, characterized in that the elastic cross-section of the cylinder is made in the form of a circle having at least one cut. 5. Тепловыделяющая сборка по п.1 или 2, или 3, или 4, отличающаяся тем, что в качестве узла крепления использована нижняя заглушка тепловыделяющего элемента. 5. The fuel assembly according to claim 1 or 2, or 3, or 4, characterized in that the bottom cap of the fuel element is used as the attachment point. 6. Тепловыделяющая сборка по п.1 или 2, или 3, или 4, или 5, отличающаяся тем, что буртик имеет нижнюю и/или верхнюю фаски. 6. The fuel assembly according to claim 1 or 2, or 3, or 4, or 5, characterized in that the bead has a lower and / or upper chamfer. 7. Тепловыделяющая сборка по п.1 или 2, или 3, или 4, или 5, или 6, отличающаяся тем, что посадочное отверстие имеет верхнюю и/или нижнюю фаски. 7. The fuel assembly according to claim 1 or 2, or 3, or 4, or 5, or 6, characterized in that the landing hole has an upper and / or lower chamfer. 8. Тепловыделяющая сборка по п.1 или 2, или 3, или 4, или 5, или 6, или 7, отличающаяся тем, что кольцевая проточка имеет верхнюю и/или нижнюю фаски. 8. The fuel assembly according to claim 1 or 2, or 3, or 4, or 5, or 6, or 7, characterized in that the annular groove has an upper and / or lower chamfer. 9. Тепловыделяющая сборка по п.1 или 2, или 3, или 4, или 5, или 6, или 7, или 8, отличающаяся тем, что кольцевая проточка в нижней опорной решетке образована путем выполнения отверстия, соосного с посадочным отверстием. 9. The fuel assembly according to claim 1 or 2, or 3, or 4, or 5, or 6, or 7, or 8, characterized in that the annular groove in the lower support grid is formed by making a hole coaxial with the landing hole.
RU97122290A 1997-12-29 1997-12-29 Nuclear reactor fuel assembly RU2129738C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97122290A RU2129738C1 (en) 1997-12-29 1997-12-29 Nuclear reactor fuel assembly

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97122290A RU2129738C1 (en) 1997-12-29 1997-12-29 Nuclear reactor fuel assembly

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2129738C1 true RU2129738C1 (en) 1999-04-27

Family

ID=20200887

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU97122290A RU2129738C1 (en) 1997-12-29 1997-12-29 Nuclear reactor fuel assembly

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2129738C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2764061C1 (en) * 2021-07-29 2022-01-13 Акционерное общество «АКМЭ-инжиниринг» Assembly unit for fuel assembly of nuclear reactor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2764061C1 (en) * 2021-07-29 2022-01-13 Акционерное общество «АКМЭ-инжиниринг» Assembly unit for fuel assembly of nuclear reactor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7453972B2 (en) Nuclear fuel assembly control rod drive thimble to bottom nozzle connector
US4323428A (en) Reconstitutable fuel assembly for a nuclear reactor
US4284475A (en) Wear sleeve for control rod guide tube
JPH032436B2 (en)
EP0140588B1 (en) Nuclear reactor fuel assembly with a removable top nozzle
JPS60183588A (en) Connecting pin device for flange of guide tube for control rod
JPS61231485A (en) Reusable tube in fuel aggregate
US4928291A (en) Control cluster provided with removable control elements for a nuclear fuel reactor
US6421406B1 (en) Core spray upper T-box to safe end attachment
RU2129738C1 (en) Nuclear reactor fuel assembly
JPS61231484A (en) Mounting structure and mounting method of upper nozzle
JPH0478957B2 (en)
US20090257545A1 (en) Reinforcement for a nuclear fuel assembly
RU2391724C1 (en) Fuel assembly of nuclear reactor
US4568111A (en) Detachable connection for a nuclear reactor fuel assembly
RU2765655C1 (en) Fuel assembly of a nuclear reactor
US5669729A (en) Reconstitutable rod cluster control assembly
US5671261A (en) Method and apparatus for attaching a lifting bar to a load bearing water rod in a nuclear fuel assembly
EP0889482A1 (en) Tie plate quick release retaining device
US4620960A (en) Method and apparatus for removably mounting a top nozzle on a nuclear reactor fuel assembly
RU2293378C1 (en) Spacer grid of nuclear-reactor fuel assembly
JPH03134592A (en) High-temperature control rod assembly
JPS5932888A (en) Spacer holding means and under tieplate fixing tool for nuclear fuel assembly
RU2339093C2 (en) Fuel assembly of nuclear reactor
RU2124238C1 (en) Nuclear reactor fuel assembly