RU2273062C1

RU2273062C1 - Nuclear-reactor fuel assembly grid structure

Info

Publication number: RU2273062C1
Application number: RU2004126416/06A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Алексеевич Енин (RU); Анатолий Алексеевич Енин; Михаил Григорьевич Зарубин (RU); Михаил Григорьевич Зарубин; Роман Сергеевич Иванов (RU); Роман Сергеевич Иванов; Юрий Григорьевич Сиников (RU); Юрий Григорьевич Сиников; Александр Владимирович Чиннов (RU); Александр Владимирович Чиннов; Мстислав Александрович Шустов (RU); Мстислав Александрович Шустов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов"
Priority date: 2004-08-30
Filing date: 2004-08-30
Publication date: 2006-03-27

Abstract

FIELD: nuclear power engineering; spacer and mixing grids for reactor fuel assemblies.

SUBSTANCE: proposed spacer or mixing grid designed for triangular disposition of fuel elements has subchannels, each made in the form of polygonal tube whose longitudinal axis is parallel to fuel assembly axis. Six faces are parallel to subchannel axis and two triplets of faces are tilted due to different face width along subchannel axis; width of one triplet of faces is smaller at bottom end of subchannel and larger at its top end, that of other triplet of faces is smaller at top end of subchannel and larger at its bottom end. Faces in each triplet are spaced 120 deg. apart about subchannel axis; subchannels are disposed in spacer grid in triangular assemblies of grid abutting against one another by faces parallel to longitudinal axes of subchannels and are positioned in assemblies so as to form inclined channels for coolant passage.

EFFECT: enhanced coolant mixing factor.

1 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к области ядерной энергетики и предназначено для использования в конструкциях дистанционирующих и перемешивающих решеток тепловыделяющих сборок ядерных реакторов для перемешивания потока теплоносителя с целью улучшения теплоотвода от тепловыделяющих элементов.The invention relates to the field of nuclear energy and is intended for use in the designs of spacer and mixing grids of fuel assemblies of nuclear reactors for mixing the flow of coolant in order to improve heat dissipation from the fuel elements.

Известна решетка (см. патент США 4,726,926), состоящая из двух взаимно перпендикулярных наборов пластин, разбитых на пары. В каждой паре пластины сложены друг с другом, а на каждой пластине выполнены наклонные пазы, которые на сложенных пластинах образуют каналы, которые отклоняют струи теплоносителя. Недостатки - отклонение только отдельных струй теплоносителя, протекающих в указанных каналах.A known lattice (see US patent 4,726,926), consisting of two mutually perpendicular sets of plates, divided into pairs. In each pair, the plates are stacked with each other, and on each plate there are sloping grooves that form channels on the folded plates that deflect the coolant stream. Disadvantages - the deviation of only individual coolant jets flowing in these channels.

Данная конструкция является наиболее близкой по технической сути и достигаемому результату - прототипом.This design is the closest in technical essence and the achieved result is a prototype.

Кроме указанных, у предложенного решения-прототипа к недостаткам относится также и невозможность использования структуры в конструкциях, предполагающих не квадратное, а иное, например треугольное, расположение тепловыделяющих элементов.In addition to the above, the proposed prototype solution also has the disadvantages of the impossibility of using the structure in structures involving not square, but otherwise, for example triangular, arrangement of fuel elements.

Технической задачей изобретения является разработка конструкции дистанционирующей или перемешивающей решетки для треугольного расположения тепловыделяющих элементов, позволяющей достичь высокого коэффициента перемешивания теплоносителя.An object of the invention is to develop the design of a spacer or mixing grid for a triangular arrangement of fuel elements, which allows to achieve a high mixing coefficient of the coolant.

Поставленная задача решается тем, что в структуре дистанционирующей или перемешивающей решетки, состоящей из ячеек, согласно изобретению каждая из ячеек имеет форму многогранной трубки, продольная ось которой параллельна оси тепловыделяющей сборки, шесть граней выполнены параллельными оси ячейки, а две тройки граней выполнены наклонными за счет изменения ширины грани вдоль оси ячейки, причем одна тройка граней выполнена шириной, меньшей у нижнего торца ячейки и большей у верхнего торца ячейки, другая тройка граней выполнена шириной, меньшей у верхнего торца ячейки и большей у нижнего торца ячейки, в каждой тройке грани расположены с шагом 120° вокруг оси ячейки, при этом ячейки в решетке расположены в узлах треугольной сетки, примыкая друг к другу параллельными осям ячеек гранями, и ориентированы в узлах с образованием наклонных каналов для прохода теплоносителя.The problem is solved in that in the structure of the spacer or mixing grid, consisting of cells, according to the invention, each of the cells has the shape of a polyhedral tube, the longitudinal axis of which is parallel to the axis of the fuel assembly, six faces are parallel to the axis of the cell, and two triples of faces are made oblique due to changes in the width of the face along the cell axis, moreover, one triple of faces is made wider, smaller at the lower end of the cell and larger at the upper end of the cell, the other three faces are made wide, the faces at the upper end of the cell and the largest at the lower end of the cell, in each triple the faces are arranged with a step of 120 ° around the cell axis, while the cells in the lattice are located at the nodes of the triangular grid, adjacent to each other by the faces parallel to the cell axes, and oriented at nodes with the formation of inclined channels for the passage of the coolant.

Указанная совокупность признаков является новой и обладает изобретательским уровнем, так как выполнение решетки предложенной структуры позволяет получить высокий коэффициент перемешивания за счет приведения в поперечное движение всего потока теплоносителя как в каналах, образованных наклонными гранями соседних ячеек, так и внутри каждой ячейки. В реализации конструкции с уменьшением ширины наклонных граней до смыкания смежных граней, параллельных оси тепловыделяющей сборки, достигается максимальная эффективность перемешивания. Достигается создание вращательного движения теплоносителя вокруг тепловыделяющего элемента.The specified set of features is new and has an inventive step, since the implementation of the lattice of the proposed structure allows to obtain a high mixing coefficient due to the lateral movement of the entire coolant flow both in the channels formed by the inclined faces of adjacent cells and inside each cell. In the implementation of the design with a decrease in the width of the inclined faces to the closure of adjacent faces parallel to the axis of the fuel assembly, maximum mixing efficiency is achieved. Achieving the creation of a rotational movement of the coolant around the fuel element.

Сущность изобретения поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг.1 показан вариант ячейки (а - вид спереди, б - вид в изометрии).Figure 1 shows a variant of the cell (a - front view, b - isometric view).

На фиг.2 - структура решетки из подобных ячеек (а - вид спереди, б - вид сверху, в - вид сбоку).Figure 2 - lattice structure of such cells (a - front view, b - top view, c - side view).

На фиг.3 показан принцип работы данной структуры.Figure 3 shows the principle of operation of this structure.

Структура решетки для размещения в ней тепловыделяющих элементов 1 состоит из ячеек 2 в виде многогранных трубок, соединенных между собой с образованием каналов для прохода струй теплоносителя 4 сквозь них, также струи теплоносителя 4 проходят сквозь ячейки.The structure of the lattice for accommodating heat-generating elements 1 in it consists of cells 2 in the form of polyhedral tubes connected to each other with the formation of channels for the passage of coolant jets 4 through them, also the coolant jets 4 pass through the cells.

Ячейки имеют по две тройки несмежных граней 5, выполненных наклонными за счет увеличения их ширины от нижнего торца ячейки к верхнему, по две тройки несмежных граней 6, выполненных наклонными за счет уменьшения их ширины от нижнего торца ячейки к верхнему - в противоположном направлении к первой тройке граней. Межъячеечное пространство, образованное наклонными гранями соседних ячеек, имеет форму канала, наклоненного по отношению к оси тепловыделяющей сборки.Cells have two triples of non-adjacent faces 5 made oblique by increasing their width from the bottom of the cell to the top, two triples of non-adjacent faces 6 made oblique by reducing their width from the bottom of the cell to the top - in the opposite direction to the first three faces. The intercellular space formed by the inclined faces of adjacent cells has the shape of a channel inclined with respect to the axis of the fuel assembly.

Структура решетки используется в работе следующим образом.The lattice structure is used in the work as follows.

Решетка, конструкция которой основана на предложенной структуре (фиг.3), устанавливается в тепловыделяющую сборку перпендикулярно ее продольной оси и закрепляется на продольных силовых элементах тепловыделяющей сборки, например, на направляющих каналах. При этом в местах прохождения данных элементов сквозь решетку ячейки могут быть пропущены. Тепловыделяющие элементы 1 проходят сквозь решетку внутри ячеек 2. Во время работы тепловыделяющей сборки в реакторе струи 3 теплоносителя, попадающие в межъячеечный канал, отклоняются от продольного направления за счет наклона канала. Струи 4 теплоносителя, попадающие во внутреннюю полость ячейки, вовлекаются в поперечное движение за счет вытеснения их наклонными гранями 5, расширяющимися по ходу течения, в направлении сужающихся наклонных поверхностей граней 6.The lattice, the design of which is based on the proposed structure (Fig. 3), is installed in the fuel assembly perpendicular to its longitudinal axis and is fixed on the longitudinal power elements of the fuel assembly, for example, on guide channels. At the same time, in the places where these elements pass through the grid, cells can be skipped. The fuel elements 1 pass through the lattice inside the cells 2. During operation of the fuel assembly in the reactor, the coolant jets 3 entering the intercellular channel deviate from the longitudinal direction due to the inclination of the channel. The coolant jets 4 falling into the internal cavity of the cell are involved in the lateral movement due to the displacement of their inclined faces 5, expanding along the course of flow, in the direction of the tapering inclined surfaces of the faces 6.

Таким образом, использование предложенной структуры в дистанционирующих и перемешивающих решетках тепловыделяющей сборки позволяет эффективно перемешивать поток теплоносителя, создавая при этом малое гидравлическое сопротивление потоку; создавать на основе предложенной структуры решетки различного функционального назначения путем дополнения ее различными функциональными элементами, например пружинами и пуклями для фиксации тепловыделяющих элементов.Thus, the use of the proposed structure in the spacer and mixing grids of the fuel assembly allows you to effectively mix the flow of the coolant, while creating a small hydraulic resistance to the flow; create, on the basis of the proposed structure, lattices of various functional purposes by supplementing it with various functional elements, for example, springs and convexes for fixing the fuel elements.

Claims

The lattice structure of the fuel assembly of a nuclear reactor, mainly with a triangular arrangement of fuel elements, consisting of cells, characterized in that each of the cells is made in the form of a polyhedral tube, the longitudinal axis of which is parallel to the axis of the fuel assembly, two triples of non-adjacent faces are made oblique by changing the width faces along the cell axis, and one triple of faces is made with a width smaller at the upper end of the cell and greater at the lower end of the cell, the other three faces are made wide the thickness is greater at the upper end of the cell and smaller at the lower end of the cell, while in each triple the faces are located around the cell axis with a step of 120 °, between the inclined faces there are faces parallel to the cell axis, while the cells in the lattice are located in the nodes of the triangular grid, adjacent to each other by faces parallel to the cell axes, and oriented in nodes with the formation of inclined channels to create rotational motion of the coolant around the fuel element.