RU2234752C2 - Тепловыделяющая сборка ядерного реактора тепловой мощностью от 1150 мвт до 1700 мвт - Google Patents
Тепловыделяющая сборка ядерного реактора тепловой мощностью от 1150 мвт до 1700 мвт Download PDFInfo
- Publication number
- RU2234752C2 RU2234752C2 RU2001131001/06A RU2001131001A RU2234752C2 RU 2234752 C2 RU2234752 C2 RU 2234752C2 RU 2001131001/06 A RU2001131001/06 A RU 2001131001/06A RU 2001131001 A RU2001131001 A RU 2001131001A RU 2234752 C2 RU2234752 C2 RU 2234752C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fuel assembly
- fuel
- assembly
- nuclear reactor
- spacer grids
- Prior art date
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
Изобретение относится к атомной энергетике и может быть использовано, в частности, в конструкциях тепловыделяющих сборок (ТВС) активных зон ядерных энергетических реакторов тепловой мощностью от 1150 до 1700 МВт, особенно для реакторов типа ВВЭР-440. Тепловыделяющая сборка ядерного реактора содержит гексагональный пучок тепловыделяющих элементов, размещенный в расположенных по длине сборки дистанционирующих решетках, головную и хвостовые части. Головная часть, хвостовая часть и дистанционирующие решетки жестко соединены с опорными элементами, выполненными в виде угловых пластин из циркониевого сплава. Ширина луча пластины выбрана от 0,117·Н до 0,177·Н, где Н - размер тепловыделяющей сборки “под ключ”. Технический результат - повышается жесткость пучка тепловыделяющих элементов и всей сборки в целом, исключается возможность соударения пучка твэлов с чехлом, снижается неравномерность энерговыделения по объему тепловыделяющей сборки. 1 н. и 5 з.п.ф-лы, 2 ил.
Description
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к атомной энергетики, в частности к конструкциям тепловыделяющих сборок (ТВС) активных зон ядерных энергетических реакторов тепловой мощностью от 1150 до 1700 МВт, особенно для усовершенствования и модернизации действующих активных зон реакторов типа ВВЭР-440.
Уровень техники
Известна тепловыделяющая сборка, которая может быть использована для формирования активной зоны реактора ВВЭР-440 (RU 2126999, G 21 С 1/04, 27.02.99). Тепловыделяющая сборка содержит от 216 до 270 стержневых тепловыделяющих элементов (твэлов), имеющих наружный диаметр оболочки от 5,85 до 6,17 мм и/или от 6,66 до 6,99 мм. Шаг установки твэлов по гексагональной решетке в тепловыделяющий сборки и их диаметр выбраны исходя из условия обеспечения величины водоуранового отношения от 1,6 до 2,0. Известная тепловыделяющая сборка обладает повышенной работоспособностью как в нормальных условиях эксплуатации, так и в аварийных режимах. Активная зона, сформированная из таких тепловыделяющих сборок, позволяет расширить диапазон маневрирования мощностью реактора, повысить выгорание ядерного топлива. В данной тепловыделяющей сборке снижена также вероятность разгерметизации тепловыделяющих элементов, что обусловило использование тепловыделяющих элементов с диаметром меньшим, чем диаметр штатных твэлов. Известная тепловыделяющая сборка является перспективной разработкой и может быть использована при формировании принципиально новой активной зоны реактора ВВЭР-440.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к описываемой тепловыделяющей сборке является тепловыделяющая сборка ядерного реактора тепловой мощностью от 1150 до 1700 МВт, содержащая гексагональный пучок тепловыделяющих элементов, размещенный в расположенных по длине сборки дистанционирующих решетках, головную и хвостовые части (Нигматулин И.Н., Нигматулин Б.И. Ядерные энергетические установки. М.: Энергоатомиздат, 1986 г., с.116). Активная зона реактора ВВЭР-440 с помощью внутрикорпусных устройств закреплена внутри корпуса реактора и сформирована из 349 тепловыделяющих сборок. Тепловыделяющие сборки подразделяются на неподвижно установленные в активной зоне (рабочие ТВС в количестве 312 единиц) и управляющие тепловыделяющие сборки (двухэтажные аварийно-регулирующие ТВС в количестве 37 единиц), способные перемещаться в вертикальном направлении.
Известная тепловыделяющая сборка используемая для формирования активных зон реакторов типа ВВЭР-440 состоит из 126 стержневых тепловыделяющих элементов диаметром 9,1 мм, которые размещены в полости шестигранного чехла, с концами которого соединены головная часть и хвостовая части. Тепловыделяющие элементы закреплены на нижней опорной решетке и дистанционируются в пучок с шагом 12,2 мм посредством одиннадцати сотовых дистанционирующих решеток, предварительно сформированных в каркас на центральной трубе. Конструкция тепловыделяющей сборки обеспечивает аксиальные смещения дистанционирующих решеток по центральной трубе и тепловыделяющих элементов в ячейках дистанционирующих решеток, что необходимо для компенсации неравномерности температурных и радиационных удлинений твэлов, возникающих в процессе эксплуатации.
Таким образом, пучок тепловыделяющих элементов в известной тепловыделяющей сборке зафиксирован только посредством верхней и нижней опорных решеток и расположенных между ними дистанционирующих решеток, образующих каркас пучка. В результате имеет место износ оболочек тепловыделяющих элементов под пуклевками дистанционирующих решеток с образованием зазоров в соединениях, износ поверхности тепловыделяющих элементов в результате воздействия посторонних предметов, которые в случаях истирания оболочки насквозь вызывают разгерметизацию твэлов и потертости ободов дистанционирующих решеток. Ослабление жесткости посадок, появление и развитие зазоров твэлов в ячейках дистанционирующих решеток определяется уменьшением диаметров твэлов и износом в местах контакта твэлов с пуклевками ячеек дистанционирующих решеток, протекающих в условиях вибрации твэлов в пучке и пучка твэлов в чехле от гидродинамического воздействия напорного движения теплоносителя. Соударения пучка твэлов с чехлом и соударения в образующихся в процессе эксплуатации зазорных соединениях твэлов с ячейками дистанционирующих решеток являются одной из основных причин разгерметизации твэлов, которая проявляется в условиях вибрации.
Кроме того, наличие чехла вносит “паразитный” металл в активную зону, увеличивает линейную тепловую нагрузку тепловыделяющих элементов за счет вынужденного увеличения шага между тепловыделяющими сборками, увеличивает неравномерность энерговыделения по объему тепловыделяющей сборки, ухудшает условия теплообмена в аварийных ситуациях, связанных с потерей теплоносителя и пр.
Сущность изобретения
Задачей настоящего изобретения является создание и разработка тепловыделяющей сборки ядерного реактора тепловой мощностью от 1150 до 1700 МВт, обеспечивающей повышение безопасности эксплуатации в составе активной зоны ядерного реактора при одновременном увеличении экономичности.
В результате решения данной задачи могут быть получены новые технические результаты, заключающиеся в том, что повышается жесткость пучка тепловыделяющих элементов и всей сборки в целом, исключается возможность соударения пучка твэлов с чехлом, снижается неравномерность энерговыделения по объему тепловыделяющей сборки.
Указанные технические результаты достигаются тем, что в тепловыделяющей сборке ядерного реактора тепловой мощностью от 1150 до 1700 МВт, содержащей гексагональный пучок тепловыделяющих элементов, размещенный в расположенных по длине сборки дистанционирующих решетках, головную и хвостовые части, головная часть, хвостовая часть и дистанционирующие решетки жестко соединены с опорными элементами, выполненными в виде угловых пластин из циркониевого сплава, причем ширина D луча пластины выбрана от 0,117·Н до 0,177·Н, где Н - размер тепловыделяющей сборки “под ключ”.
Отличительная особенность описываемого изобретения состоит в следующем. Головная часть, хвостовая часть и дистанционирующие решетки жестко соединены с опорными элементами, выполненными в виде угловых пластин из циркониевого сплава, образуя единый каркас для пучка тепловыделяющих элементов и всей сборки в целом, который существенно снижает вибрацию пучка твэлов. Для этого ширина D луча пластины выбрана от 0,117·Н до 0,177·Н, где Н - размер тепловыделяющей сборки “под ключ”. При величине ширины d луча пластины менее 0,117·Н жесткости угловых пластин недостаточно для надежной фиксации пучка тепловыделяющих элементов, которые будут вибрировать в процессе эксплуатации как в аксиальном, так и в радиальном направлениях. Если значение ширины d луча пластины более 0,177·Н, то, несмотря на дальнейшее повышение жесткости сборки, увеличиваются напряжения в дистанционирующих решетках за счет увеличения поверхности их контакта с угловыми пластинами. Кроме того, в этом случае имеет место неравномерность охлаждения твэлов по сечению сборки, т.к. профиль расхода теплоносителя в угловых зонах и в остальных областях сборки различен.
Целесообразно гексагональный пучок тепловыделяющих элементов выполнить с шагом 12,75 мм.
Кроме того, угловые пластины могут быть соединены с головной частью и хвостовой частью посредством разборного соединения, в качестве которого использовано резьбовое соединение в виде винтов, резьбовая часть которых взаимодействует с ответной резьбой, выполненной в головной и хвостовой частях сборки.
Угловые пластины целесообразно соединять с дистанционирующими решетками посредством неразборного соединения, например сваркой.
Анализ решений, известных из предшествующего уровня техники, не выявил устройства, совпадающего с описываемым изобретением по всей совокупности существенных, включенных в независимый пункт формулы изобретения, что свидетельствует о том, что настоящее изобретение соответствует условию патентоспособности “новизна”.
Из уровня техники известна тепловыделяющая сборка ядерного реактора, содержащая часть признаков с признаками описываемого изобретения - RU 2093906, C1, G 21 С 3/30, 1997 г. Известная тепловыделяющая сборка предназначена для использования в ядерном реакторе с тепловой мощностью 1000 МВт. Общими признаками известного и настоящего изобретений являются признаки, касающиеся наличия опорных элементов в виде угловых пластин, выполненных из циркониевого сплава и жестко соединенных с хвостовой частью и дистанционирующими решетками. С головной частью угловые пластины в известном устройстве не соединены, что не позволяет использовать их в качестве единого каркаса для пучка тепловыделяющих элементов и сборки в целом. В известном устройстве жесткость сборки в целом образуют несущие каналы. Таким образом, вся совокупность отличительных признаков настоящего изобретения из уровня техники не известна, а известные признаки не позволяют получить результат, заключающийся в одновременном повышении жесткости пучка твэлов и всей тепловыделяющей сборки в целом. Поэтому настоящее изобретение соответствует условию патентоспособности “изобретательский уровень”.
На фиг.1 изображен общий вид тепловыделяющей сборки ядерного реактора; на фиг.2 показано сечение А-А на фиг.1.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Тепловыделяющая сборка ядерного реактора содержит гексагональный пучок 1 тепловыделяющих элементов 2, размещенный в расположенных по длине сборки дистанционирующих решетках 3. Головная часть 4, хвостовая часть 5 и дистанционирующие решетки 3 жестко соединены с опорными элементами, выполненными в виде угловых пластин 6 из циркониевого сплава. Ширина D луча 7 пластины выбрана от 0,117·Н до 0,177·Н, где Н - размер тепловыделяющей сборки “под ключ”.
Описываемая конструкция тепловыделяющей сборки относится к конструкциям с жестким каркасом, который состоит из головной части 4, хвостовой части 5, дистанционирующих решеток 3 и угловых пластин 6. Угловые пластины 6 целесообразно приваривать к ободам дистанционирующих решеток 3, а с головной частью 4 и хвостовой частью 5 соединять посредством винтов. Данная тепловыделяющая сборка позволяет исключить зазор между дистанционирующими решетками и чехлом, что позволяет увеличить шаг расположения твэлов до (12,65-12,75) мм. Отсутствие чехла уменьшает количество “паразитного” металла в активной зоне - около 10 кг циркониевого сплава на каждую сборку.
Таким образом, в описываемой тепловыделяющей сборке повышается эффективность использования топлива, снижается неравномерность энерговыделения по объему сборки и обеспечивается выравнивание расхода теплоносителя в нормальных условиях эксплуатации, при нарушении нормальных условий эксплуатации и в аварийных режимах. Использование данной тепловыделяющей сборки позволит существенно повысить устойчивость и собственные частоты пучка твэлов.
Claims (6)
1. Тепловыделяющая сборка ядерного реактора тепловой мощностью от 1150 МВт до 1700 МВт, содержащая гексагональный пучок тепловыделяющих элементов, размещенный в расположенных по длине сборки дистанционирующих решетках, головную и хвостовые части, отличающаяся тем, что головная часть, хвостовая часть и дистанционирующие решетки жестко соединены с опорными элементами, выполненными в виде угловых пластин из циркониевого сплава, причем ширина d луча пластины выбрана от 0,117·Н до 0,177·Н, где Н - размер тепловыделяющей сборки “под ключ”.
2. Тепловыделяющая сборка ядерного реактора по п.1, отличающаяся тем, что гексагональный пучок тепловыделяющих элементов выполнен с шагом 12,75 мм.
3. Тепловыделяющая сборка ядерного реактора по п.1 или 2, отличающаяся тем, что угловые пластины соединены с головной частью и хвостовой частью посредством разборного соединения.
4. Тепловыделяющая сборка ядерного реактора по п.3, отличающаяся тем, что в качестве разборного соединения использовано резьбовое соединение в виде винтов, резьбовая часть которых взаимодействует с ответной резьбой, выполненной в головной и хвостовой частях сборки.
5. Тепловыделяющая сборка ядерного реактора по п.1, или 2, или 3, или 4, отличающаяся тем, что угловые пластины соединены с дистанционирующими решетками посредством неразборного соединения.
6. Тепловыделяющая сборка ядерного реактора по п.5, отличающаяся тем, что в качестве неразборного соединения использована сварка.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001131001/06A RU2234752C2 (ru) | 2001-11-19 | 2001-11-19 | Тепловыделяющая сборка ядерного реактора тепловой мощностью от 1150 мвт до 1700 мвт |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001131001/06A RU2234752C2 (ru) | 2001-11-19 | 2001-11-19 | Тепловыделяющая сборка ядерного реактора тепловой мощностью от 1150 мвт до 1700 мвт |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2001131001A RU2001131001A (ru) | 2003-06-27 |
RU2234752C2 true RU2234752C2 (ru) | 2004-08-20 |
Family
ID=33412166
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001131001/06A RU2234752C2 (ru) | 2001-11-19 | 2001-11-19 | Тепловыделяющая сборка ядерного реактора тепловой мощностью от 1150 мвт до 1700 мвт |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2234752C2 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010128893A1 (ru) | 2009-05-05 | 2010-11-11 | Открытое акционерное общество "ТВЭЛ" | Рабочая кассета ядерного реактора (варианты) |
RU2536817C2 (ru) * | 2009-10-08 | 2014-12-27 | Коммиссариат А Л'Энержи Атомик Э О Энержи Альтернатив | Корпус тепловыделяющей сборки и теплвыделяющая сборка с таким корпусом |
RU2728894C1 (ru) * | 2020-01-22 | 2020-08-03 | Акционерное Общество "Твэл" | Тепловыделяющая сборка ядерного реактора (варианты) |
RU2806814C1 (ru) * | 2022-06-21 | 2023-11-07 | Акционерное Общество "Твэл" | Тепловыделяющая сборка ядерного реактора (варианты) |
-
2001
- 2001-11-19 RU RU2001131001/06A patent/RU2234752C2/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
НИГМАТУЛИН И.Н. и др. Ядерные энергетические установки. - М.: Энергоатомиздат, 1986, с.116. * |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010128893A1 (ru) | 2009-05-05 | 2010-11-11 | Открытое акционерное общество "ТВЭЛ" | Рабочая кассета ядерного реактора (варианты) |
EP2428964A1 (en) * | 2009-05-05 | 2012-03-14 | Open Joint-Stock Company "Tvel" | Working cassette for a nuclear reactor (embodiments) |
EP2428964A4 (en) * | 2009-05-05 | 2012-11-28 | Open Joint Stock Company Tvel | ACTIVE CARTRIDGE OF A NUCLEAR REACTOR |
RU2536817C2 (ru) * | 2009-10-08 | 2014-12-27 | Коммиссариат А Л'Энержи Атомик Э О Энержи Альтернатив | Корпус тепловыделяющей сборки и теплвыделяющая сборка с таким корпусом |
US9589681B2 (en) | 2009-10-08 | 2017-03-07 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Nuclear fuel assembly body and a nuclear fuel assembly with such a body |
RU2728894C1 (ru) * | 2020-01-22 | 2020-08-03 | Акционерное Общество "Твэл" | Тепловыделяющая сборка ядерного реактора (варианты) |
WO2021150133A1 (ru) * | 2020-01-22 | 2021-07-29 | Акционерное Общество "Твэл" | Тепловыделяющая сборка ядерного реактора (варианты) |
RU2806814C1 (ru) * | 2022-06-21 | 2023-11-07 | Акционерное Общество "Твэл" | Тепловыделяющая сборка ядерного реактора (варианты) |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4749544A (en) | Thin walled channel | |
US4478786A (en) | Fuel assembly | |
FI86490C (fi) | Kaernbraenslepatron. | |
CA2968823C (en) | Steam generator with inclined tube sheet | |
JP2572231B2 (ja) | 核燃料集合体 | |
JP2009058392A (ja) | 原子炉 | |
CN85108227A (zh) | 组合式径向中子反射层 | |
RU2234752C2 (ru) | Тепловыделяющая сборка ядерного реактора тепловой мощностью от 1150 мвт до 1700 мвт | |
GB1558907A (en) | Side reflector for hightemperature nuclear reactor | |
RU2462774C2 (ru) | Тепловыделяющая сборка для реактора на быстрых нейтронах | |
RU2216056C2 (ru) | Тепловыделяющая сборка и активная зона водо-водяного ядерного реактора | |
US3793142A (en) | Nuclear reactor having means for clamping a steam treating unit | |
US5255300A (en) | Fuel assembly for boiling water reactors | |
USRE34246E (en) | Thin walled channel | |
RU2410771C1 (ru) | РАБОЧАЯ КАССЕТА ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА ТЕПЛОВОЙ МОЩНОСТЬЮ ОТ 1150 МВт ДО 1700 МВт (ВАРИАНТЫ) | |
JPH11142570A (ja) | 原子炉用のシュラウド | |
KR101913445B1 (ko) | 핵 연료봉 플레넘 스프링 조립체 | |
US6389094B1 (en) | Integral forged shroud flange for a boiling water reactor | |
RU2319233C2 (ru) | Тепловыделяющая сборка ядерного реактора (варианты) | |
EP0528672A1 (en) | Reactor pressure vessel with forged nozzles | |
KR20170015986A (ko) | 내압궤성 핵연료 집합체 지지 그리드 | |
RU2178923C2 (ru) | Тепловыделяющая сборка ядерного реактора | |
RU2255384C2 (ru) | Тепловыделяющая сборка ядерного водо-водяного энергетического реактора | |
JP6752072B2 (ja) | 沸騰水型原子炉 | |
EP1012851B1 (en) | Nuclear fuel assembly |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20041120 |