RU2448375C1

RU2448375C1 - Spacer grid for fuel assembly

Info

Publication number: RU2448375C1
Application number: RU2010146410/07A
Authority: RU
Inventors: Юрий Николаевич Бабенко (RU); Юрий Николаевич Бабенко; Александр Викторович Иванов (RU); Александр Викторович Иванов; Игорь Константинович Колосов (RU); Игорь Константинович Колосов; Станислав Игоревич Цирин (RU); Станислав Игоревич Цирин
Original assignee: Открытое акционерное общество "Машиностроительный завод"
Priority date: 2010-11-15
Filing date: 2010-11-15
Publication date: 2012-04-20

Abstract

FIELD: power engineering.

SUBSTANCE: spacer grid for a fuel assembly comprises tubular cells with sites, along which each cell is integral with neighbouring cells, and between which on each cell there are corrugations, in tops of which a circumference is inscribed in the cross section. On each cell corrugations and specified sites are made at opposite end parts of the cell.

EFFECT: invention makes it possible to develop a spacer grid with softer cells, which reduce forces during assembly of fuel elements with spacer grids in process of fuel assembly manufacturing.

3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области атомной энергетики, а именно к средствам для фиксирования тепловыделяющих элементов в реакторе.The invention relates to the field of nuclear energy, and in particular to means for fixing fuel elements in a reactor.

Для обеспечения в течение всего срока эксплуатации тепловыделяющей сборки (ТВС) требуемого шага дистанционирования тепловыделяющих элементов (твэлов) используются дистанционирующие решетки (ДР), которые фиксируют тепловыделяющие элементы в поджатом состоянии. В отечественных энергетических реакторах тепловыделяющие элементы размещены в тепловыделяющих сборках по треугольной схеме, а для их дистанционирования применяются решетки сотового типа (см., например, патент RU 2152086 C1, опубл. 2000 г. - ближайший аналог). Особенностью решеток данного типа является то, что они формируются из отдельных ячеек, имеющих трубчатую форму. На обоих концах ячейки имеются плоские грани, по которым ячейка сопрягается при сборке (в процессе изготовления ДР) с соседними ячейками, а затем способом контактно-точечной сварки выполняется неразъемное соединение ячеек по этим граням, образуя поле ячеек дистанционирующей решетки сотового типа. Между сопрягаемыми с соседней ячейкой гранями в средней части ячейки выполнены гофры-пуклевки, имеющие форму криволинейной поверхности, вершины которых охватывают окружность. Диаметр этой окружности принято называть вписанным диаметром ячейки дистанционирующей решетки. За счет положительной разницы между диаметром твэла и вписанным диаметром ячейки ДР при монтаже твэла происходит деформация пуклевок, обеспечивающая его поджатие в готовой тепловыделяющей сборке.To ensure the required spacing of the fuel elements (fuel rods) throughout the life of the fuel assembly (FA), spacing grids (DRs) are used that fix the fuel elements in the preloaded state. In domestic power reactors, fuel elements are placed in the fuel assemblies in a triangular pattern, and honeycomb lattices are used for their spacing (see, for example, patent RU 2152086 C1, publ. 2000 - the closest analogue). A feature of gratings of this type is that they are formed from separate cells having a tubular shape. At both ends of the cell there are flat faces along which the cell is mated during assembly (during the manufacturing process of the DR) with neighboring cells, and then the method of contact spot welding is used to permanently connect the cells along these faces, forming a field of cells of a honeycomb spacer grid. Between the faces mating with the neighboring cell in the middle part of the cell are made corrugation-bellows having the shape of a curved surface, the vertices of which span a circle. The diameter of this circle is called the inscribed diameter of the spacer grid cell. Due to the positive difference between the diameter of the fuel element and the inscribed diameter of the DR cell during the installation of the fuel element, the markings are deformed, which ensures its compression in the finished fuel assembly.

К недостатку конструкции ближайшего аналога можно отнести достаточно высокую жесткость пуклевок из-за двустороннего защемления упругого элемента. Это приводит к высоким усилиям при монтаже твэлов с ДР во время изготовления ТВС. Для снижения усилий в технологический процесс изготовления ТВС вынуждены вводить операцию лакопокраски твэлов (наносится антифрикционное покрытие). Высокая жесткость также вызывает высокий уровень напряжений в пуклевках при их деформировании твэлом. Поэтому у ячеек ДР такой конструкции упругая область имеет небольшую величину, что может приводить к возникновению зазоров в соединении «твэл-ячейка ДР» как при изготовлении ТВС, так и при ее эксплуатации.The disadvantage of the design of the closest analogue can be attributed to a fairly high stiffness of the pupples due to bilateral pinching of the elastic element. This leads to high efforts in the installation of fuel rods with DR during the manufacture of fuel assemblies. To reduce efforts, the fuel assembly process is forced to introduce the operation of varnish-painting of fuel elements (anti-friction coating is applied). High rigidity also causes a high level of stresses in the pickles when they are deformed by a fuel rod. Therefore, in DR cells of this design, the elastic region has a small value, which can lead to gaps in the DR fuel cell connection both in the manufacture of fuel assemblies and during its operation.

Задачей предлагаемого изобретения является создание ДР с более «мягкими» ячейками, снижающими усилия при монтаже твэлов с ДР во время изготовления ТВС.The task of the invention is the creation of DR with softer cells, reducing the effort when installing fuel rods with DR during the manufacture of fuel assemblies.

Поставленная задача решается тем, что дистанционирующая решетка для тепловыделяющей сборки содержит трубчатые ячейки с площадками, по которым каждая ячейка неразъемно соединена с соседними ячейками и между которыми на каждой ячейке выполнены гофры, в вершины которых в поперечном сечении вписывается окружность, при этом на каждой ячейке гофры выполнены на одной из концевых частей ячейки и упомянутые площадки также выполнены на одной из концевых частей ячейки.The problem is solved in that the spacer grid for the fuel assembly contains tubular cells with platforms along which each cell is inseparably connected to adjacent cells and between which corrugations are made on each cell, a circle fits into the vertices of the cross section, with corrugations on each cell made at one of the end parts of the cell, and said sites are also made at one of the end parts of the cell.

Кроме того, на каждой ячейке гофры и упомянутые площадки могут быть выполнены как на одной и той же концевой части ячейки, так и на противоположных концевых частях ячейки.In addition, on each cell, the corrugations and said platforms can be made both on the same end part of the cell, and on opposite end parts of the cell.

Также концевая часть ячейки, на которой выполнены гофры, расположена в проточке, выполненной на наружной поверхности нижней заглушки тепловыделяющей сборки для закрепления твэлов.Also, the end part of the cell on which the corrugations are made is located in a groove made on the outer surface of the lower plug of the fuel assembly for fixing the fuel rods.

Кроме того, неразъемное соединение ячеек выполнено контактно-точечной сваркой.In addition, one-piece connection of the cells is made by spot welding.

Сущность изобретения поясняется с помощью чертежей, на которых изображено:The invention is illustrated using the drawings, which depict:

фиг.1 (а, б) - ДР по ближайшему аналогу (а) и неразъемное соединение ее ячеек в сечении А-А (б);figure 1 (a, b) - DR on the closest analogue (a) and an integral connection of its cells in section AA (b);

фиг.2 (а, б) - ячейки предлагаемой ДР в аксонометрии для расположения верхней (а) и нижней (б) заглушек твэл;figure 2 (a, b) - cells of the proposed DR in a perspective view for the location of the upper (a) and lower (b) fuel plugs;

фиг.3 (а, б) - предлагаемая ДР (а) и неразъемное соединение ее ячеек в сечении Б-Б (б);figure 3 (a, b) - the proposed DR (a) and an integral connection of its cells in section BB (b);

фиг.4 - ячейка предлагаемой ДР с расположенной в ней заглушкой твэла в аксонометрии.4 is a cell of the proposed DR with the fuel cap located in it in a perspective view.

ДР сотового типа по ближайшему аналогу (см. фиг.1) сформирована из отдельных ячеек 1, имеющих трубчатую форму, на обоих концах каждой из которых имеются плоские грани, по которым ячейка 1 сопрягается и неразъемно соединяется контактно-точечной сваркой в точках 2 с соседними ячейками 1, обеспечивая двустороннее защемление упругого элемента.A cell-type DR according to the closest analogue (see Fig. 1) is formed of separate cells 1 having a tubular shape, at both ends of each of which there are flat faces, along which cell 1 is mated and indivisibly connected by spot-welding at points 2 with neighboring cells 1, providing bilateral jamming of the elastic element.

Предлагаемая ДР (фиг.2, 3), также как и ДР по ближайшему аналогу, сформирована из отдельных ячеек 1 трубчатой формы с образованием поля ячеек дистанционирующей решетки сотового типа. Отличие предлагаемой ДР заключается в том, что площадки 3, по которым ячейка 1 сопряжена и неразъемно соединена контактно-точечной сваркой в точках 2 с соседними ячейками 1 расположены на одном из концов ячейки 1, при этом пуклевки в виде гофр 4, имеющие форму криволинейной поверхности и расположенные между площадками 3, также выполнены на конце ячейки 1, противоположном расположению площадок 3.The proposed DR (Fig.2, 3), as well as the DR according to the closest analogue, is formed of individual cells 1 of a tubular shape with the formation of a field of cells of a spacer grid of a honeycomb type. The difference of the proposed DR lies in the fact that the platforms 3 along which the cell 1 is paired and permanently connected by contact spot welding at points 2 with neighboring cells 1 are located at one of the ends of the cell 1, while the bellows in the form of corrugations 4 having the shape of a curved surface and located between the sites 3, are also made at the end of the cell 1, the opposite location of the sites 3.

ДР с ячейками 1, имеющими одностороннее (консольное) защемление твэлов 6, могут использоваться для закрепления твэлов 6 в тепловыделяющей сборке через верхнюю или нижнюю заглушку 5 (фиг.4). В этом случае на наружной поверхности заглушки 5 твэла 6 выполнена проточка, по которой идет поджатие гофрами 4 ячейки 1. Торец проточки препятствует выходу нижней заглушки 5 из зацепления с гофрами 4 ячейки 1. При демонтаже твэлов 6 надо приложить некоторое усилие на деформацию гофр 4 торцем нижней заглушки 5. Увеличенная упругая область гофр 4 позволяет обеспечить надежную фиксацию твэла 6 ячейкой 1. В этом случае отпадает необходимость использования узла крепления твэлов 6 в опорной решетке.DR with cells 1 having one-sided (cantilever) jamming of the fuel rods 6, can be used to secure the fuel rods 6 in the fuel assembly through the upper or lower plug 5 (figure 4). In this case, a groove is made on the outer surface of the plug 5 of the fuel rod 6, along which 4 cells 1 are pressed by the corrugations. The end face of the groove prevents the bottom plug 5 from engaging with the corrugations of 4 cells 1. When removing the fuel rods 6, some force must be applied to deform the corrugations 4 with the end bottom plug 5. The increased elastic region of the corrugations 4 allows for reliable fixation of the fuel rod 6 by the cell 1. In this case, there is no need to use the attachment point of the fuel rods 6 in the support grid.

Придание ДР дополнительной функции узла крепления твэла 6 позволит снизить трудоемкость изготовления нижней решетки (за счет упрощения конструкции), а также сборки твэлов 6 в ТВС (за счет придания нижней заглушке формы технологического наконечника).Giving the DR additional function of the mounting unit of the fuel rod 6 will reduce the complexity of manufacturing the lower lattice (due to simplification of the design), as well as the assembly of fuel rods 6 in the fuel assembly (due to the shape of the technological tip of the lower plug).

Claims

1. A spacer grid for a fuel assembly comprising tubular cells with sites along which each cell is inseparably connected to adjacent cells and between which corrugations are made on each cell, at the vertices of which a circle inscribes in cross section, characterized in that each corrugation cell and said sites are made at opposite end parts of the cell.

2. The spacer grid according to claim 1, characterized in that the end part of each cell on which the corrugations are made is located in a groove on the outer surface of the upper or lower fuel plug.

3. The spacer grid according to claim 1, characterized in that the one-piece connection of the cells is made by contact-spot welding.