RU2262754C2 - Fuel assembly of a high-power channel nuclear reactor - Google Patents

Fuel assembly of a high-power channel nuclear reactor Download PDF

Info

Publication number
RU2262754C2
RU2262754C2 RU2003134383/06A RU2003134383A RU2262754C2 RU 2262754 C2 RU2262754 C2 RU 2262754C2 RU 2003134383/06 A RU2003134383/06 A RU 2003134383/06A RU 2003134383 A RU2003134383 A RU 2003134383A RU 2262754 C2 RU2262754 C2 RU 2262754C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fuel
fuel assembly
tapes
assembly according
fuel rods
Prior art date
Application number
RU2003134383/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003134383A (en
Inventor
И.И. Белугин (RU)
И.И. Белугин
И.М. Кадарметов (RU)
И.М. Кадарметов
А.В. Иванов (RU)
А.В. Иванов
И.В. Петров (RU)
И.В. Петров
С.А. Мешков (RU)
С.А. Мешков
Г.А. Симаков (RU)
Г.А. Симаков
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт неорганических материалов им. акад. А.А. Бочвара"
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 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт неорганических материалов им. акад. А.А. Бочвара", Открытое акционерное общество "Машиностроительный завод" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт неорганических материалов им. акад. А.А. Бочвара"
Priority to RU2003134383/06A priority Critical patent/RU2262754C2/en
Publication of RU2003134383A publication Critical patent/RU2003134383A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2262754C2 publication Critical patent/RU2262754C2/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

FIELD: nuclear power engineering.
SUBSTANCE: the invention may be used in nuclear reactors, in particular in the high-power channel nuclear reactors. The proposed assembly of these reactors is a framework with fuel elements, located in it. The framework has a central tube with the end grates and multi-tier system of spacers, fixed on the tube. This system is fabricated in the form of bent closed ships, skirting the fuel elements. The ships have the spacing bosses and are fastened between themselves. Besides, the fuel elements of internal and external rows contact with the ships, skirting them, in the places more than two. The external and internal rims, fastened with the ships, skirting the fuel elements, are the part of the multi-tier system of spacers. The ships and rims may be fastened between themselves with a shelf and may be fabricated from one sheet.
EFFECT: increased reliability of the fuel assemblies.
12 cl 28 dwg

Description

Изобретение относится к атомной технике и может быть использовано при изготовлении тепловыделяющих сборок (ТВС) ядерных реакторов, особенно для реакторов большой мощности канальных (РБМК).The invention relates to nuclear technology and can be used in the manufacture of fuel assemblies (FA) of nuclear reactors, especially for high-power channel reactors (RBMK).

Известны ТВС ядерных реакторов CANDU (Canada Deuterium Uranium). Расположение тепловыделяющих элементов (твэлов) относительно друг друга в ТВС реакторов CANDU и РБМК организовано по одинаковому принципу. ТВС реактора CANDU представляет собой каркас, содержащий концевые решетки по торцам сборки и дистанционирующую систему, в которую входят решетки каркаса, и дистанционирующие выступы на оболочках периферийных твэлов ТВС (см. Дементьев А.Б. Ядерные энергетические реакторы, М.: Энергоатомиздат, 1984, с.64, 65).Known fuel assemblies for nuclear reactors CANDU (Canada Deuterium Uranium). The arrangement of fuel elements (fuel elements) relative to each other in the fuel assemblies of the CANDU and RBMK reactors is organized according to the same principle. The fuel assemblies of the CANDU reactor are a frame containing end grids at the ends of the assembly and a spacer system that includes the frame grids and spacing protrusions on the shells of the peripheral fuel rods of the fuel assembly (see A. Dementiev, Nuclear Power Reactors, M .: Energoatomizdat, 1984, p. 64, 65).

Однако такая конструкция возможна только для ТВС небольшой длины, в которых твэлы обладают достаточной изгибной жесткостью. В РБМК и водо-водяных энергетических реакторах типа ВВЭР, в которых используются длинные твэлы, применение такой конструкции может привести к прожогу оболочек твэлов.However, this design is only possible for small fuel assemblies in which the fuel rods have sufficient bending stiffness. In RBMK and water-cooled power reactors of the WWER type, which use long fuel rods, the use of such a design can lead to burn-through of the claddings of fuel rods.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту является ТВС для РБМК (см. там же с.45, 47). ТВС представляет собой каркас с восемнадцатью твэлами, размещенными в нем двумя концентрическими кольцевыми рядами. Каркас выполнен в виде центральной трубы, с закрепленными на ней дистанционирующей системой и концевыми решетками. В такой ТВС все твэлы фиксируются на одинаковых по высоте сборки уровнях в ячейках дистанционирующих решеток.The closest in technical essence and achieved effect is a fuel assembly for RBMK (see ibid. P. 45, 47). A fuel assembly is a frame with eighteen fuel rods placed in it by two concentric annular rows. The frame is made in the form of a central pipe, with a spacer system and end grids fixed to it. In such a fuel assembly, all fuel rods are fixed at the same level of assembly height in the cells of the spacer grids.

Это приводит к формированию узких щелей между ячейками, твэлами и стенками ячеек, а также из условия минимального затеснения потока теплоносителя ограничивает толщину стенок ячеек дистанционирующей системы. Узкие щели способствуют накоплению в местах дистанционирования твэлов реакторного "мусора", циркулирующего вместе с теплоносителем. "Мусор", застрявший в дистанционирующей системе ТВС, приводит к разрушению оболочек твэлов по механизму дебриза. Небольшая толщина стенок ячеек приводит к интенсивному увеличению концентрации водорода в материале дистанционирующих решеток и к большим напряжениям в стенках ячеек от воздействия вибраций и окисной пленки, что в свою очередь вызывает их ускоренное разрушение и аварийное состояние ТВС. Кроме того, дистанционирование центральных и периферийных твэлов на одном уровне по высоте ТВС не способствует поперечным перетечкам теплоносителя и, следовательно, не способствует интенсивному теплообмену между твэлами и теплоносителем, который и так затруднен в местах дистанционирования.This leads to the formation of narrow gaps between the cells, fuel rods and cell walls, and also, from the condition of minimal crowding of the coolant flow, limits the wall thickness of the cells of the spacing system. Narrow gaps contribute to the accumulation of reactor “garbage” circulating with the coolant at the spacing points of the fuel rods. “Garbage”, stuck in the spacer system of a fuel assembly, leads to the destruction of the cladding of the fuel rods according to the debris mechanism. The small thickness of the cell walls leads to an intensive increase in the concentration of hydrogen in the material of the spacer grids and to large stresses in the cell walls from the effects of vibrations and oxide film, which in turn causes their accelerated destruction and emergency condition of the fuel assembly. In addition, the spacing of the central and peripheral fuel rods at the same level along the height of the fuel assemblies does not contribute to the transverse flow of the coolant and, therefore, does not contribute to the intensive heat exchange between the fuel rods and the coolant, which is already difficult at the spacing points.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности ТВС РБМК за счет уменьшения накопления "мусора" в местах дистанционирования твэлов и за счет увеличения надежности дистанционирования твэлов при эксплуатации.The technical task of the invention is to increase the reliability of fuel assemblies RBMK by reducing the accumulation of "garbage" in the spacing of the fuel rods and by increasing the reliability of the spacing of the fuel rods during operation.

Эта техническая задача решается тем, что тепловыделяющая сборка реактора большой мощности канального представляет собой каркас в виде центральной трубы, на которой закреплены концевые решетки и дистанционирующая система, выполненная в виде нескольких ярусов, с размещенными в них двумя концентричными кольцевыми рядами твэлов, причем каждый ярус дистанционирующей системы выполнен в виде нескольких изогнутых лент, каждая их которых соединена с соседней, а каждый твэл контактирует с одной из лент не менее чем в двух местах.This technical problem is solved in that the fuel assembly of a large channel power reactor is a frame in the form of a central pipe, on which end grids and a spacer system are fixed, made in the form of several tiers, with two concentric annular rows of fuel rods placed in them, with each tier spacing The system is made in the form of several curved tapes, each of which is connected to the adjacent one, and each fuel element contacts one of the tapes in at least two places.

В частном варианте выполнения тепловыделяющей сборки ленты в местах контакта с твэлами снабжены дистанционирующими выступами.In a particular embodiment, the fuel assemblies of the tape at the contact points with the fuel rods are provided with spacing protrusions.

В другом частном варианте выполнения тепловыделяющей сборки ленты, огибающие наружный ряд твэлов, состоят из нескольких фрагментов.In another particular embodiment of the fuel assembly, the ribbons enveloping the outer row of fuel elements consist of several fragments.

В другом частном варианте выполнения тепловыделяющей сборки соседние ленты каждого яруса размещены с уступом по высоте не менее ширины ленты.In another particular embodiment of the fuel assembly, adjacent ribbons of each tier are arranged with a step of not less than the width of the ribbon in height.

В другом частном варианте выполнения тепловыделяющей сборки по меньшей мере часть ярусов дистанционирующей системы снабжена внешним ободом, с которым скреплены ленты, огибающие наружный ряд твэлов.In another particular embodiment of the fuel assembly, at least a portion of the tiers of the spacer system is provided with an external rim with which tapes are enveloped around the outer row of fuel elements.

В другом частном варианте выполнения тепловыделяющей сборки внешний обод и соседние ленты размещены с уступом по высоте не менее ширины ленты или обода.In another particular embodiment of the fuel assembly, the outer rim and adjacent tapes are placed with a height step of at least the width of the tape or rim.

В другом частном варианте выполнения тепловыделяющей сборки на внешнем ободе сформированы дистанционирующие выступы для фиксации твэлов.In another particular embodiment of the fuel assembly, spacer protrusions are formed on the outer rim to secure the fuel rods.

В другом частном варианте выполнения тепловыделяющей сборки дистанционирующие выступы сформированы в виде пуклевок, гофров или изгибов.In another particular embodiment of the fuel assembly, the spacing protrusions are formed in the form of beakings, corrugations or bends.

В другом частном варианте выполнения тепловыделяющей сборки ленты, огибающие твэлы наружного ряда, выполнены с лепестками для фиксации твэлов внутреннего ряда.In another particular embodiment of the fuel assembly, the ribbons enveloping the fuel rods of the outer row are made with petals for fixing the fuel rods of the inner row.

В другом частном варианте выполнения тепловыделяющей сборки ленты, огибающие твэлы внутреннего ряда, прикреплены к центральной трубе.In another particular embodiment of the fuel assembly, the ribbons enveloping the fuel rods of the inner row are attached to the central pipe.

В другом частном варианте выполнения тепловыделяющей сборки по крайней мере часть ярусов дистанционирующей системы снабжена внутренним ободом, который закреплен на центральной трубе и соединен с лентами, огибающими твэлы внутреннего ряда.In another particular embodiment of the fuel assembly, at least a portion of the tiers of the spacer system is provided with an inner rim that is fixed to the central pipe and connected to ribbons enveloping the fuel rods of the inner row.

В другом частном варианте выполнения тепловыделяющей сборки ленты выполнены с лепестками для турбулизации потока теплоносителя.In another private embodiment, the fuel assembly of the tape is made with petals for turbulization of the coolant flow.

Данная конструкция в сравнении с любыми ранее известными конструкциями 18-ти стержневой сборки позволяет при меньшем затеснении потока теплоносителя вдвое увеличить толщину стенок дистанционирующей системы и, следовательно, в два раза уменьшить концентрацию водорода в ее материале, накапливающегося в процессе эксплуатации. Кроме того, значительно уменьшаются растягивающие напряжения в дистанционирующей системе ТВС, что, в свою очередь, в конструкциях, выполненных из сплавов циркония, затруднит формирование радиальных гидридов и, следовательно, значительно отодвинет по времени начало разрушения дистанционирующей системы при эксплуатации ТВС. Это снимает препятствие для применения сплавов циркония в качестве материала дистанционирующих систем тепловыделяющих сборок РБМК, что заметно увеличит и экономичность РБМК и долговечность тепловыделяющих сборок. Увеличение площади отверстий для протекания теплоносителя в местах дистанционирования твэлов и уменьшение в ряде вариантов смачиваемой поверхности дистанционирующей системы, наряду со ступенчатым расположением полос и обода, уменьшает ее засорение "мусором", способствующим дебризу. Кроме того, формирование элементов дистанционирующей системы из целого листа, заложенное в некоторых частных вариантах предлагаемой конструкции, позволяет применять сварные соединения только на ободах, что, в свою очередь, повышает надежность ТВС.This design, in comparison with any previously known designs of an 18-rod assembly, allows, with less oppression of the coolant flow, to double the wall thickness of the spacer system and, therefore, halve the concentration of hydrogen in its material that accumulates during operation. In addition, tensile stresses in the fuel assembly spacing system are significantly reduced, which, in turn, in structures made of zirconium alloys will complicate the formation of radial hydrides and, therefore, will significantly delay the start of destruction of the spacing system during fuel assembly operation. This removes the obstacle to the use of zirconium alloys as a material for spacing systems of RBMK fuel assemblies, which will significantly increase the efficiency of RBMK and the durability of fuel assemblies. The increase in the area of the holes for the flow of coolant in the spacing of the fuel rods and the decrease in a number of options of the wetted surface of the spacer system, along with the stepwise arrangement of the strips and the rim, reduces its clogging with "garbage", contributing to debris. In addition, the formation of the elements of the spacing system from a whole sheet, incorporated in some particular versions of the proposed design, allows the use of welded joints only on the rims, which, in turn, increases the reliability of the fuel assemblies.

Сущность предлагаемого изобретения иллюстрируется чертежами.The essence of the invention is illustrated by drawings.

На фиг.1 представлено поперечное сечение 18-ти стержневой тепловыделяющей сборки ядерного реактора с дистанционирующей системой без ободов, непосредственно прикрепленной к центральной трубе ТВС. Ленты дистанционирующей системы скреплены непосредственно друг с другом по наиболее широким граням.Figure 1 shows the cross-section of an 18-rod fuel assembly of a nuclear reactor with a spacer system without rims directly attached to the central tube of the fuel assembly. The tapes of the spacer system are fastened directly to each other along the widest edges.

На фиг.2 представлена листовая заготовка ленты, огибающей твэлы наружного ряда.Figure 2 presents the sheet billet tape envelope of the fuel rods of the outer row.

На фиг.3 представлена листовая заготовка ленты, огибающей твэлы внутреннего ряда, со сформированными на одном из ее концов технологическими выступами для крепления лент на центральной трубе.Figure 3 presents the sheet blank of the tape envelope of the fuel rods of the inner row, with technological protrusions formed at one of its ends for fastening the tapes on the central pipe.

На фиг.4 представлен фрагмент дистанционирующей системы, изображенной на фиг.1.Figure 4 presents a fragment of the spacing system shown in figure 1.

На фиг.5 представлено поперечное сечение 18-ти стержневой тепловыделяющей сборки ядерного реактора с дистанционирующей системой, не имеющей ободов и непосредственно прикрепленной к центральной трубе ТВС. Ленты дистанционирующей системы скреплены друг с другом по ребрам. Дистанционирующие выступы на лентах выполнены в виде изгибов лент, пуклевок и гофров.Figure 5 shows a cross section of an 18-rod fuel assembly of a nuclear reactor with a spacer system that does not have rims and is directly attached to the central fuel assembly pipe. The tapes of the spacer system are fastened to each other along the ribs. The spacing protrusions on the tapes are made in the form of bends of tapes, bellows and corrugations.

На фиг.6 представлена листовая заготовка лент, огибающих твэлы, вырезанная из целого листа.Figure 6 presents the sheet blank tape, envelope of the fuel rods, cut from a whole sheet.

На фиг.7 представлена листовая заготовка лент, огибающих твэлы, состоящая из двух фрагментов.Figure 7 presents the sheet blank tape, envelope of the fuel rods, consisting of two fragments.

На фиг.8 представлена листовая заготовка лент, огибающих твэлы, состоящая из трех фрагментов.On Fig presents a sheet blank tape, envelope of the fuel rods, consisting of three fragments.

На фиг.9 представлен фрагмент дистанционирующей системы, изображенной на фиг.5.In Fig.9 presents a fragment of the spacer system depicted in Fig.5.

На фиг.10 представлено поперечное сечение тепловыделяющей сборки ядерного реактора, дистанционирующая система которой имеет внешний обод, прикрепленный по наиболее широким граням к ленте, огибающей твэлы наружного ряда. На ободе сформированы дистанционирующие выступы.Figure 10 shows a cross section of a fuel assembly of a nuclear reactor, the spacing system of which has an external rim attached along the widest edges to a tape enveloping the fuel rods of the outer row. Spacing protrusions are formed on the rim.

На фиг.11 представлен участок дистанционирующей системы с внешним ободом, состоящим из отдельных фрагментов.11 shows a portion of a spacer system with an external rim consisting of individual fragments.

На фиг.12 представлено поперечное сечение тепловыделяющей сборки ядерного реактора, у дистанционирующей системы которой внешний обод образован лентой, соединенной по ребрам (с уступом, равным ширине лент) с лентой, огибающей твэлы наружного ряда. На ободе сформированы дистанционирующие выступы. Часть ленты, огибающей твэлы наружного ряда, сформирована в виде симметрично расположенных дистанционирующих лепестков, а на лепестках также сформированы дистанционирующие выступы.On Fig presents a cross section of a fuel assembly of a nuclear reactor, in the spacer system of which the outer rim is formed by a tape connected along the ribs (with a ledge equal to the width of the tapes) with a tape enveloping the fuel rods of the outer row. Spacing protrusions are formed on the rim. A part of the tape envelope of the outer row fuel rods is formed in the form of symmetrically spaced spacing petals, and spacing protrusions are also formed on the petals.

На фиг.13 представлена листовая заготовка фрагмента этой дистанционирующей системы со сформированными пуклевками и гофрами.On Fig presents a sheet blank of a fragment of this spacer system with formed beakings and corrugations.

На фиг.14 представлен фрагмент дистанционирующей системы тепловыделяющей сборки, изображенной на фиг.12.On Fig presents a fragment of the spacing system of the fuel Assembly shown in Fig.

На фиг.15 представлен фрагмент дистанционирующей системы тепловыделяющей сборки, подобный изображенной на фиг.14, но со смещением лент и обода относительно друг друга вдоль оси ТВС с уступом, равным удвоенной ширине ленты.On Fig presents a fragment of the spacer system of the fuel assembly, similar to that shown in Fig, but with the displacement of the tapes and the rim relative to each other along the axis of the fuel assembly with a ledge equal to twice the width of the tape.

На фиг.16 представлено поперечное сечение 18-ти стержневой тепловыделяющей сборки ядерного реактора, у дистанционирующей системы которой внешний обод образован лентами, соединенными с двух сторон (с уступом) с двумя симметрично расположенными относительно обода лентами, огибающими твэлы наружного ряда. У лент, огибающих твэлы наружного ряда, сформированы дистанционирующие лепестки. Причем часть лепестков соединяют ленты наружного ряда, а на ободе, лепестках и профилированных лентах сформированы дистанционирующие выступы.On Fig presents a cross section of an 18-rod fuel assembly of a nuclear reactor, in the spacer system of which the outer rim is formed by tapes connected on both sides (with a step) with two tapes symmetrically located relative to the rim, enveloping the fuel rods of the outer row. At the tapes enveloping the fuel rods of the outer row, spacing petals are formed. Moreover, part of the petals connect the outer row tapes, and spacing protrusions are formed on the rim, petals and profiled tapes.

На фиг.17 представлен вид сбоку фрагмента тепловыделяющей сборки, поперечное сечение которой представлено на фиг.16.On Fig presents a side view of a fragment of the fuel Assembly, the cross section of which is presented in Fig.16.

На фиг.18 показаны сечения (на разных уровнях) фрагмента ТВС, изображенного на фиг.17. В плоскости сечений изображены только элементы дистанционирующей системы.On Fig shows the cross section (at different levels) of the fragment of the fuel assembly shown in Fig. In the plane of sections only elements of the spacing system are shown.

На уровнях "а" и "и" расположены как ленты, огибающие внутренний ряд твэлов, так и лепестки ленты, огибающей наружный ряд твэлов.At levels "a" and "and" are located both the tape envelope of the inner row of fuel rods, and the petals of the tape envelope of the outer row of fuel rods.

На уровнях "б" и "з" расположены места соединения лент, огибающих внутренний и наружный ряды твэлов, и дистанционирующие лепестки ленты, огибающей наружный ряд твэлов.At levels "b" and "h" are the junction of the ribbons enveloping the inner and outer rows of the fuel rods, and the spacing petals of the ribbon enveloping the outer row of the fuel rods.

На уровнях "в" и "ж" расположены ленты, огибающие наружный ряд твэлов.At levels "c" and "g" there are ribbons enveloping the outer row of fuel rods.

На уровнях "г" и "е" расположены места соединения обода с лентами, огибающими наружный ряд твэлов и дистанционирующие лепестки этих лент.At the levels "g" and "e" are the junction of the rim with tapes, enveloping the outer row of fuel rods and spacing the petals of these tapes.

На уровне "д" расположен обод.At level "d" is the rim.

На фиг.19 представлена листовая заготовка с выдавленными пуклевками и гофрами дистанционирующей системы сборки, которая показана на фиг.16, 17.On Fig presents a sheet blank with extruded beetles and corrugations of the spacing assembly system, which is shown in Fig.16, 17.

На фиг.20 представлен фрагмент дистанционирующей системы сборки, изображенной на фиг.16, 17.On Fig presents a fragment of the spacer assembly system shown in Fig.16, 17.

На фиг.21 представлено поперечное сечение тепловыделяющей сборки ядерного реактора, в которой расположение твэлов характерно для РБМК и у которой внешний обод дистанционирующей системы образован лентами, соединенными с уступом с лентой, огибающей твэлы наружного ряда. Пуклевки, гофры и участки профилированных лент направлены под углом к центральной оси решетки.On Fig presents a cross section of a fuel assembly of a nuclear reactor, in which the arrangement of the fuel rods is typical for RBMK and in which the outer rim of the spacer system is formed by tapes connected to the ledge with a tape enveloping the fuel rods of the outer row. Puklevki, corrugations and sections of profiled tapes are directed at an angle to the central axis of the lattice.

На фиг.22 представлена листовая заготовка яруса дистанционирующей системы с выдавленными пуклевками и гофрами.On Fig presents a sheet blank of the tier of the spacer system with extruded beetles and corrugations.

На фиг.23 представлен фрагмент дистанционирующей системы сборки, изображенной на фиг.21.On Fig presents a fragment of the spacer assembly system depicted in Fig.21.

На фиг.24 представлено поперечное сечение тепловыделяющей сборки ядерного реактора, в которой часть ленты дистанционирующей системы, огибающей твэлы наружного ряда, сформирована в виде дистанционирующих лепестков. На лепестках и лентах сформированы пуклевки. На ободе прикреплены дистанционирующие ленты. Ленты дистанционирующей системы прикреплены к внешнему и внутреннему ободам, а края этих лент сформированы в виде лепестков, скрученных и/или расположенных под углом к центральной оси дистанционирующей решетки.On Fig presents a cross section of a fuel assembly of a nuclear reactor, in which part of the tape spacer system, envelope the fuel rods of the outer row, is formed in the form of spacer lobes. Puklevki are formed on the petals and ribbons. Spacer tapes are attached to the rim. The tapes of the spacer system are attached to the outer and inner rims, and the edges of these tapes are formed in the form of petals twisted and / or angled to the central axis of the spacer grid.

На фиг.25 представлена листовая заготовка лент ярусов этой дистанционирующей системы с выдавленными пуклевками и гофрами.On Fig presents a sheet blank tapes of tiers of this spacer system with extruded beetles and corrugations.

На фиг.26 представлен фрагмент дистанционирующей системы, изображенной на фиг.24.On Fig presents a fragment of the spacer system depicted in Fig.24.

На фиг.27 представлен вид сбоку дистанционирующей системы фрагмента тепловыделяющей сборки, изображенной на фиг.24, и сечения:On Fig presents a side view of the spacer system fragment of the fuel assembly shown in Fig.24, and a section:

- А-А по лентам системы, огибающим внутренний ряд твэлов, и внутреннему ободу;- AA on the system tapes, enveloping the inner row of fuel rods, and the inner rim;

- Б-Б по ленте системы, огибающей наружный ряд твэлов, и внешнему ободу.- BB on the tape system envelope the outer row of fuel rods, and the outer rim.

На фиг.28 представлено поперечное сечение 18-ти стержневой тепловыделяющей сборки ядерного реактора, в которой по два твэла внутреннего ряда и по два периферийных находятся на каждой из 3-х осей, проходящих через центр сборки. На внешнем ободе приварены отрезки дистанционирующей ленты, на которых сформированы дистанционирующие выступы.On Fig presents a cross section of an 18-rod fuel assembly of a nuclear reactor, in which two fuel rods of the inner row and two peripheral are located on each of the 3 axes passing through the center of the assembly. On the outer rim, pieces of spacer tape are welded onto which spacer tabs are formed.

Тепловыделяющая сборка содержит концевые решетки и дистанционирующую систему, представляющую собой изогнутые замкнутые и скрепленные между собой не менее чем в нескольких местах ленты 1 (фиг.1, 4, 5, 9-21, 23, 24, 26-28), закрепленные на центральной трубе 2 (фиг.1, 5, 10, 12, 16-18, 21, 24, 27, 28) тепловыделяющей сборки. Ленты дистанционируют твэлы 3 (фиг.1, 5, 10, 12, 16-18, 21, 24, 28) посредством имеющихся на них дистанционирующих выступов 4 (фиг.1, 4, 5, 9-16, 18-28), расположенных под углом 120° друг к другу относительно оси фиксируемого ими твэла. Ленты, огибающие наружный ряд ячеек, прикреплены по наиболее широким граням к внешнему ободу 5 (фиг.10, 24, 27, 28), к фрагментам внешнего обода 6 (фиг.11) или по ребрам к лентам, образующим внешний обод 7 (фиг.12-23), и/или их концы скреплены друг с другом.The fuel assembly contains end grids and a spacer system, which are curved closed and fastened together at least in several places of the tape 1 (Fig. 1, 4, 5, 9-21, 23, 24, 26-28), mounted on the central pipe 2 (Fig. 1, 5, 10, 12, 16-18, 21, 24, 27, 28) of the fuel assembly. The tapes span the fuel rods 3 (FIGS. 1, 5, 10, 12, 16-18, 21, 24, 28) by means of the spacing projections 4 on them (FIGS. 1, 4, 5, 9-16, 18-28), located at an angle of 120 ° to each other relative to the axis of the fuel rod fixed by them. Tapes enveloping the outer row of cells are attached along the widest edges to the outer rim 5 (Fig. 10, 24, 27, 28), to fragments of the outer rim 6 (Fig. 11) or along the edges to ribbons forming the outer rim 7 (Fig. .12-23), and / or their ends are bonded to each other.

Дистанционирующие лепестки 8 (фиг.12-20, 24-27) являются частью лент 1 и могут быть сформированы на краях лент. Отдельные участки 9 (фиг.21, 23) лент могут быть наклонены по отношению к оси ТВС. В центре может находиться внутренний обод 10 (фиг.24, 27), скрепленный с лентами, огибающими внутренний ряд твэлов, а также эти ленты могут быть скреплены между собой. На краях лент могут быть сформированы турбулизирующие лепестки 11 (фиг.24-27). Внешний обод или фрагмент обода может быть снабжен дистанционирующими элементами. Дистанционирующие элементы могут быть выполнены в виде волнообразной ленты 12, прикрепленной к ободу непосредственно (фиг.24, 28), или обод может быть выполнен с дистанционирующими элементами (фиг.10-20). Твэл 3 дистанционируется элементами 12 и выступами лент.The distance lobes 8 (FIGS. 12-20, 24-27) are part of the tapes 1 and can be formed at the edges of the tapes. Individual sections 9 (Fig.21, 23) of the tapes can be tilted with respect to the axis of the fuel assembly. In the center, there may be an inner rim 10 (FIGS. 24, 27) fastened with tapes enveloping the inner row of fuel rods, and also these tapes can be fastened together. At the edges of the tapes can be formed turbulent petals 11 (Fig.24-27). The outer rim or rim fragment may be provided with spacing elements. The distance elements can be made in the form of a wave-like tape 12 attached to the rim directly (Fig.24, 28), or the rim can be made with distance elements (Fig.10-20). The fuel rod 3 is spaced by the elements 12 and the protrusions of the tapes.

В большинстве описываемых частных вариантов конструкции тепловыделяющей сборки тепловыделяющие элементы, расположенные в центре, могут быть дистанционированы на других уровнях, чем тепловыделяющие элементы, расположенные на периферии около обода (фиг.5-28). Ленты без лепестков и ленты с лепестками сформированы из одного листа (фиг.6, 9-28). В некоторых вариантах заготовка лент и обода формируется из одного листа просечками или прорезями с шириной прорезей до удвоенной ширины лент (фиг.12-23).In most of the described private construction options of the fuel assembly, the fuel elements located in the center can be spaced at different levels than the fuel elements located on the periphery near the rim (Figs. 5-28). Ribbons without petals and ribbons with petals are formed from one sheet (Fig.6, 9-28). In some embodiments, the tape and rim preform is formed from a single sheet by notches or slots with a slot width of up to twice the tape width (Figs. 12-23).

Большая, чем удвоенная ширина лент, ширина прорезей приводит к снижению жесткости дистанционирующей системы, что, в свою очередь, может привести к недопустимым ее деформациям при перегрузках сборок. Места сварки или пайки в большинстве вариантов конструкции расположены только на ободах и концах дистанционирующих лент, что увеличивает долговечность всей дистанционирующей системы по сравнению со штатной конструкцией, а также увеличивает технологичность изготовления ТВС в целом (фиг.5-28). Предлагаемая тепловыделяющая сборка может быть изготовлена с использованием любой известной технологии на известном оборудовании с применением несложной оснастки.Large than doubled tape width, the width of the slots leads to a decrease in the rigidity of the spacing system, which, in turn, can lead to its unacceptable deformations during assembly overloads. Welding or soldering places in most design options are located only on the rims and ends of the spacing tapes, which increases the durability of the entire spacing system compared to the standard design, and also increases the manufacturability of the fuel assembly as a whole (Figs. 5-28). The proposed fuel assembly can be manufactured using any known technology on known equipment using simple equipment.

Предлагаемая тепловыделяющая сборка РБМК оснащена лентами 1, которые прикреплены к центральной трубе 2 непосредственно (фиг.1, 5, 10, 12, 16-18, 21, 28) или через внутренний обод 10 (фиг.24, 27), а также могут быть прикреплены и к внешнему ободу 5 (фиг.10, 24, 27, 28), к фрагментам внешнего обода 6 (фиг.11) или выполнены вместе с внешним ободом 7 (фиг.12-23).The proposed RBMK fuel assembly is equipped with ribbons 1 that are attached to the central pipe 2 directly (Fig. 1, 5, 10, 12, 16-18, 21, 28) or through the inner rim 10 (Fig. 24, 27), and can also be attached to the outer rim 5 (Fig.10, 24, 27, 28), to fragments of the outer rim 6 (Fig.11) or made together with the outer rim 7 (Fig.12-23).

В предлагаемой ТВС дистанционирующая система при помощи сформированных на лентах лепестков 8, которые являются частью лент (фиг.12-20, 24-27), дистанционирующих выступов 4 (фиг.1, 4, 5, 9-16, 18-28) и расположенных на ободах или фрагментах обода дистанционирующих элементов (фиг.10-20, 24, 27, 28), дистанционирует твэлы 3 на заданном расстоянии друг от друга более надежно, чем в существующих ТВС, предотвращая искривление и выталкивание их со своего места в течение всего времени эксплуатации ТВС.In the proposed fuel assembly, the spacing system using the petals 8 formed on the tapes, which are part of the tapes (Figs. 12-20, 24-27), spacers 4 (Figs. 1, 4, 5, 9-16, 18-28) and spacing elements located on the rims or fragments of the rim (Figs. 10-20, 24, 27, 28), spans fuel rods 3 at a given distance from each other more reliably than in existing fuel assemblies, preventing them from being bent and pushed out of place throughout FA operation time.

Повышенная надежность предлагаемой конструкции ТВС с дистанционирующей системой из сплавов циркония обеспечивается тем, что отношение площади поверхности стенок дистанционирующей системы к объему ее материала значительно меньше, чем у ТВС с дистанционирующими решетками, изготовленными из особотонкостенных труб. При той же скорости окисления поверхности и, соответственно, том же потоке водорода, идущем в материал лент через единицу площади их поверхности, накопление водорода в единице объема материала лент значительно меньше. Кроме того, напряжения от растягивающего действия образующейся окисной пленки и вибрационных воздействий твэлов на ленты будут много меньше, так как у лент, вследствие их большей толщины, площадь поперечного сечения стенки и момент сопротивления значительно выше, чем у стенки ячейки. Уменьшение концентрации водорода отодвинет по времени, а возможно, предотвратит образование гидридов в стенках дистанционирующей системы при эксплуатации. Снижение растягивающих напряжений, с одной стороны, уменьшает вероятность формирования гидридов наиболее опасной радиальной ориентации, а с другой стороны, как известно, уменьшение растягивающих напряжений всегда снижает вероятность разрушения изделий. Следовательно, время эксплуатации ТВС до разрушения ее дистанционирующей системы значительно увеличится. Кроме того, увеличение средней площади отверстий в местах дистанционирования в загруженной твэлами ТВС и уменьшение общей длины стенок дистанционирующей системы наряду с двухступенчатым расположением лент снижает засорение ТВС "мусором", содержащимся в теплоносителе, что уменьшит дебриз твэлов. Следовательно, надежность ТВС значительно возрастает. При набегании потока теплоносителя на дистанционирующую систему "наличие расположенных под углом к центральной оси решетки и, соответственно, направлению потока теплоносителя, дистанционирующих выступов 4, участков лент 9, турбулизирующих лепестков 11 и дистанционирующих элементов (фиг.21-23) приводит к турбулизации потока теплоносителя и, соответственно, улучшению теплосъема с поверхности твэлов. Угол наклона к оси ТВС турбулизирующих выступов и элементов, пуклевок, гофров и участков профилированной ленты не должен превышать 60° из-за возможности возникновения кавитации.The increased reliability of the proposed design of fuel assemblies with a spacer system made of zirconium alloys is ensured by the fact that the ratio of the surface area of the walls of the spacer system to the volume of its material is significantly less than that of a fuel assembly with spacer grids made of especially thin-walled pipes. At the same rate of surface oxidation and, correspondingly, the same stream of hydrogen going into the material of the tapes through a unit area of their surface, the accumulation of hydrogen in a unit volume of the material of the tapes is much less. In addition, the stresses from the tensile action of the formed oxide film and the vibrational effects of the fuel rods on the ribbons will be much less, since the ribbons, due to their greater thickness, have a cross-sectional area of the wall and a moment of resistance much higher than that of the cell wall. A decrease in hydrogen concentration will delay in time, and possibly prevent the formation of hydrides in the walls of the spacer system during operation. Reducing tensile stresses, on the one hand, reduces the likelihood of hydrides forming the most dangerous radial orientation, and on the other hand, as is known, reducing tensile stresses always reduces the likelihood of product failure. Consequently, the operating time of a fuel assembly before the destruction of its spacer system will increase significantly. In addition, an increase in the average area of the holes in the spacing points in the fuel assemblies loaded with fuel rods and a decrease in the total length of the walls of the spacer system along with a two-stage arrangement of tapes reduces the clogging of the fuel assemblies with “garbage” in the coolant, which will reduce the debris of the fuel rods. Therefore, the reliability of fuel assemblies increases significantly. When the flow of heat transfer medium onto the spacer system ", the presence of spacing projections 4 located at an angle to the central axis of the grate and, accordingly, the direction of flow of the heat transfer medium, sections of tapes 9, turbulent lobes 11 and distance elements (Figs. 21-23) lead to turbulence of the heat transfer stream and, consequently, improved heat removal from the surface of the fuel rods.The angle of inclination to the axis of the fuel assembly of the turbulent protrusions and elements, puppets, corrugations and sections of the profiled tape should not exceed 60 ° due to ozhnosti cavitation.

Таким образом, повышается надежность тепловыделяющей сборки РБМК за счет повышения надежности ее дистанционирующей системы и снижения вероятности разрушения оболочек твэлов по механизму дебриза.Thus, the reliability of the RBMK fuel assembly is increased by increasing the reliability of its spacer system and reducing the likelihood of destruction of the claddings of fuel rods by the debris mechanism.

Источники информацииSources of information

1. Б.А.Дементьев "Ядерные энергетические реакторы", стр.64, 65. М.: Энергоатомиздат. 1984 г.1. B. A. Dementyev "Nuclear Power Reactors", p. 64, 65. M.: Energoatomizdat. 1984 year

2. Там же, стр. 45, 47.2. Ibid., Pp. 45, 47.

Claims (12)

1. Тепловыделяющая сборка ядерного реактора большой мощности канального (РБМК), представляющая собой каркас в виде центральной трубы, на которой закреплены концевые решетки и дистанционирующая система, выполненная в виде нескольких ярусов, с размещенными в них двумя концентричными кольцевыми рядами твэлов, отличающаяся тем, что каждый ярус дистанционирующей системы выполнен в виде нескольких изогнутых лент, каждая из которых соединена с соседней, причем каждый твэл контактирует с одной из лент не менее чем в двух местах.1. The fuel assembly of a high-power channel nuclear reactor (RBMK), which is a framework in the form of a central pipe, on which end grids and a spacing system are made, made in the form of several tiers, with two concentric annular rows of fuel rods placed in them, characterized in that each tier of the spacing system is made in the form of several curved tapes, each of which is connected to the adjacent one, and each fuel rod contacts at least two places with one of the tapes. 2. Тепловыделяющая сборка по п.1, отличающаяся тем, что ленты в местах контакта с твэлами снабжены дистанционирующими выступами.2. The fuel assembly according to claim 1, characterized in that the tapes at the points of contact with the fuel rods are equipped with spacing protrusions. 3. Тепловыделяющая сборка по п.1, отличающаяся тем, что ленты, огибающие наружный ряд твэлов, состоят из нескольких фрагментов.3. The fuel assembly according to claim 1, characterized in that the ribbons enveloping the outer row of fuel rods consist of several fragments. 4. Тепловыделяющая сборка по п.1, отличающаяся тем, что соседние ленты каждого яруса размещены с уступом по высоте не менее ширины ленты.4. The fuel assembly according to claim 1, characterized in that the adjacent tapes of each tier are placed with a step in height of not less than the width of the tape. 5. Тепловыделяющая сборка по п.1, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, часть ярусов дистанционирующей системы снабжена внешним ободом, с которым скреплены ленты, огибающие наружный ряд твэлов.5. The fuel assembly according to claim 1, characterized in that at least part of the tiers of the spacer system is provided with an external rim with which tapes are enveloped that envelope the outer row of fuel elements. 6. Тепловыделяющая сборка по п.5, отличающаяся тем, что внешний обод и соседние ленты размещены с уступом по высоте не менее ширины ленты или обода.6. The fuel assembly according to claim 5, characterized in that the outer rim and adjacent tapes are placed with a step in height not less than the width of the tape or rim. 7. Тепловыделяющая сборка по п.5, отличающаяся тем, что на внешнем ободе сформированы дистанционирующие выступы для фиксации твэлов.7. The fuel assembly according to claim 5, characterized in that spacing protrusions are formed on the outer rim for fixing the fuel rods. 8. Тепловыделяющая сборка по п.2, отличающаяся тем, что дистанционирующие выступы сформированы в виде пуклевок, гофров или изгибов.8. The fuel assembly according to claim 2, characterized in that the spacing protrusions are formed in the form of bellows, corrugations or bends. 9. Тепловыделяющая сборка по п.1, отличающаяся тем, что ленты, огибающие твэлы наружного ряда, выполнены с лепестками для фиксации твэлов внутреннего ряда.9. The fuel assembly according to claim 1, characterized in that the tape envelope of the fuel rods of the outer row is made with petals for fixing the fuel rods of the inner row. 10. Тепловыделяющая сборка по п.1, отличающаяся тем, что ленты, огибающие твэлы внутреннего ряда, прикреплены к центральной трубе.10. The fuel assembly according to claim 1, characterized in that the tape envelope of the fuel rods of the inner row are attached to the Central pipe. 11. Тепловыделяющая сборка по п.1, отличающаяся тем, что, по крайней мере, часть ярусов дистанционирующей системы снабжена внутренним ободом, который закреплен на центральной трубе и соединен с лентами, огибающими твэлы внутреннего ряда.11. The fuel assembly according to claim 1, characterized in that at least a portion of the tiers of the spacer system is provided with an inner rim that is mounted on a central pipe and connected to ribbons enveloping the fuel rods of the inner row. 12. Тепловыделяющая сборка по п.1, отличающаяся тем, что ленты выполнены с лепестками для турбулизации потока теплоносителя.12. The fuel assembly according to claim 1, characterized in that the tape is made with petals for turbulence of the coolant flow.
RU2003134383/06A 2003-11-28 2003-11-28 Fuel assembly of a high-power channel nuclear reactor RU2262754C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003134383/06A RU2262754C2 (en) 2003-11-28 2003-11-28 Fuel assembly of a high-power channel nuclear reactor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003134383/06A RU2262754C2 (en) 2003-11-28 2003-11-28 Fuel assembly of a high-power channel nuclear reactor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2003134383A RU2003134383A (en) 2005-05-10
RU2262754C2 true RU2262754C2 (en) 2005-10-20

Family

ID=35746537

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003134383/06A RU2262754C2 (en) 2003-11-28 2003-11-28 Fuel assembly of a high-power channel nuclear reactor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2262754C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2540981C1 (en) * 2013-09-27 2015-02-10 Открытое акционерное общество "Машиностроительный завод" Fuel assembly of nuclear reactor
RU183139U1 (en) * 2018-01-19 2018-09-12 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) Remote and mixing grid of a fuel assembly of a nuclear reactor

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2448375C1 (en) * 2010-11-15 2012-04-20 Открытое акционерное общество "Машиностроительный завод" Spacer grid for fuel assembly

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ДЕМЕНТЬЕВ Б.А. Ядерные энергетические реакторы. - М.: Энергоатомиздат, 1984, с.45, 47, 64, 65. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2540981C1 (en) * 2013-09-27 2015-02-10 Открытое акционерное общество "Машиностроительный завод" Fuel assembly of nuclear reactor
RU183139U1 (en) * 2018-01-19 2018-09-12 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) Remote and mixing grid of a fuel assembly of a nuclear reactor

Also Published As

Publication number Publication date
RU2003134383A (en) 2005-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH02285286A (en) Fuel assembly and fuel spacer
KR950001733B1 (en) Mixing grid
JP2004508543A (en) Radioactive material storage cage
JP3328364B2 (en) Low pressure drop spacer for nuclear fuel assemblies
JP5469074B2 (en) Support device for nuclear fuel plate for fissionable bundle of GFR nuclear reactor with high-temperature heat conduction gas, fissionable bundle including the support device, and nuclear fuel core assembly including the fissionable bundle
RU2262754C2 (en) Fuel assembly of a high-power channel nuclear reactor
JPH06273559A (en) Spacer with swirl vane for fuel bundle of boiling water nuclear reactor
JPH0436355B2 (en)
US4888152A (en) Fuel assembly grid for light water reactor
JPH0743433B2 (en) Ferrule spacer with low pressure drop
JP4991213B2 (en) Reactor control rod
US3798125A (en) Nuclear fuel subassembly
US3994779A (en) Nuclear reactor fuel rod spacer
JP2001141866A (en) Fuel assembly
EP0820066B1 (en) Fuel bundles and nuclear reactor using such fuel bundles
JP4612540B2 (en) Nuclear fuel assembly
JP2005172748A (en) Foreign matter filter for reactor and fuel assembly
JPH01132990A (en) Integral turning blade for spacer grid
JP2523694B2 (en) Fuel assembly
JP3165278B2 (en) Reactor fuel assembly and upper tie plate
JP2740660B2 (en) Fuel assembly
JPH05157867A (en) Fuel assembly
US6151376A (en) Nuclear fuel assembly
JPH06294880A (en) Fuel handle having enhanced scab-resistant property and critical output performance
JPH06249987A (en) Fuel spacer and fuel assembly

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20101129