RU2510538C1 - Fuel assembly of nuclear reactor - Google Patents

Fuel assembly of nuclear reactor Download PDF

Info

Publication number
RU2510538C1
RU2510538C1 RU2012153408/07A RU2012153408A RU2510538C1 RU 2510538 C1 RU2510538 C1 RU 2510538C1 RU 2012153408/07 A RU2012153408/07 A RU 2012153408/07A RU 2012153408 A RU2012153408 A RU 2012153408A RU 2510538 C1 RU2510538 C1 RU 2510538C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fuel
elements
rim
fuel assembly
face
Prior art date
Application number
RU2012153408/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Петр Михайлович Аксенов
Александр Ефимович Лернер
Юрий Васильевич Лузан
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Машиностроительный завод"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Машиностроительный завод" filed Critical Открытое акционерное общество "Машиностроительный завод"
Priority to RU2012153408/07A priority Critical patent/RU2510538C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2510538C1 publication Critical patent/RU2510538C1/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

  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

FIELD: power industry.
SUBSTANCE: invention refers to fuel assembly elements of a nuclear reactor of VVER-440 type and is aimed at providing a possibility of increasing power and energy generation of VVER-440 fuel assemblies. The fuel assembly of the nuclear reactor includes a top nozzle, a bottom nozzle attaching their cover to a bundle of fuel elements, which is arranged in a frame. The frame includes spacer grids with hexagonal rims, which are connected by means of a central pipe. On each of the spacer grids, which are arranged in the upper part of the frame, on the upper edge of each face of the rim between two corner fuel elements on each of the ends of the face, as well as between a middle fuel element of a peripheral row and fuel elements adjacent to it there are diverting elements in the form of plates bent from the rim at an acute angle and projecting to the space between the above fuel elements.
EFFECT: improving efficiency of heat carrier temperature equalisation across the fuel assembly cross section.

Description

Изобретение относится к атомной энергетике, а именно, к элементам тепловыделяющей сборки (ТВС) ядерного реактора типа ВВЭР-440.The invention relates to nuclear energy, and in particular, to elements of a fuel assembly (FA) of a VVER-440 type nuclear reactor.

В конструкци ТВС ВВЭР-440 (см. Кириллов П.Л., Юрьев Ю.С., Бобков В.П. Справочник по теплогидравлическим расчетам (ядерные реакторы, теплообменники, парогенераторы). М.: Энергоатомиздат, 1990, с.317) [1] основными конструктивными узлами являются пучок тепловыделяющих элементов (твэлов), дистанционирующие решетки (ДР), закрепленные на центральной трубе, головка, хвостовик и соединяющий их чехол. Твэлы закреплены в верхней, дистанционирующих и нижней опорной решетках.The design of the VVER-440 fuel assemblies (see Kirillov P.L., Yuryev Yu.S., Bobkov V.P. Handbook of Thermohydraulic Calculations (nuclear reactors, heat exchangers, steam generators). M: Energoatomizdat, 1990, p. 317) [1] the main structural units are a bunch of fuel elements (fuel elements), spacer grids (DR), mounted on the central pipe, head, shank and a cover connecting them. The fuel rods are fixed in the upper, spacing and lower support grids.

В настоящее время фактором, ограничивающим увеличение мощности ТВС ВВЭР-440, является неравномерность температуры теплоносителя по сечению ТВС, причем как показывают расчеты, наибольшая температура теплоносителя имеет место в районе 2-3-го рядов твэлов от периферии пучка в верхней части ТВС.At present, the factor limiting the increase in the power of VVER-440 fuel assemblies is the non-uniformity of the temperature of the coolant over the cross section of the fuel assemblies, and calculations show that the highest temperature of the coolant occurs in the region of the 2-3rd fuel rods from the beam periphery in the upper part of the fuel assembly.

Известна ТВС ядерного реактора типа ВВЭР-1000, содержащая тепловыделяющие элементы (твэлы), головку и хвостовик, закрепленные на силовом каркасе, включающем ДР с ободами, при этом на каждой кромке граней ободов каждой ДР имеются отбойники в виде лепестков, наклоненных под определенным углом к оси ТВС, для обеспечения незацепляемости ДР соседних ТВС при перегрузке и перемешивания теплоносителя с целью выравнивания температуры теплоносителя по сечению ТВС (RU 2163036 С2, опуб. 10.02.2001). Причем ободы ДР выполнены из составных частей, соединенных внахлестку сварными соединениями, и приваренных точечной сваркой к ячейкам ДР.Known fuel assemblies of a VVER-1000 type nuclear reactor containing fuel elements (fuel rods), a head and a shank mounted on a power frame including a DR with rims, while on each edge of the rim faces of each DR there are fenders in the form of petals, inclined at a certain angle to the axis of the fuel assembly, in order to ensure the unobtrusiveness of the DR of neighboring fuel assemblies during overloading and mixing of the coolant in order to equalize the temperature of the coolant along the cross section of the fuel assembly (RU 2163036 C2, publ. 02.10.2001). Moreover, the rims of the DR are made of components that are overlapped by welded joints, and spot-welded to the DR cells.

Недостатками известной ТВС является повышенное гидравлическое сопротивление ДР, вызванное наличием отбойников по всей длине всех кромок ободов всех ДР, низкая эффективность перемешивания при наличии разнонаправленных отбойников на верхней и нижней кромках обода одновременно, трудоемкость выполнения соединений составных частей ободов.The disadvantages of the known fuel assemblies are the increased hydraulic resistance of the DR caused by the presence of chippers along the entire length of all edges of the rims of all DRs, low mixing efficiency in the presence of multidirectional chippers on the upper and lower edges of the rim at the same time, the complexity of making connections of the components of the rims.

Задачей изобретения является обеспечение возможности увеличения мощности и энерговыработки ТВС ВВЭР-440.The objective of the invention is to provide the possibility of increasing the power and power generation of fuel assemblies VVER-440.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности выравнивания температуры теплоносителя по поперечному сечению ТВС.The technical result of the invention is to increase the efficiency of balancing the temperature of the coolant along the cross section of the fuel assembly.

Технический результат достигается тем, что в тепловыделяющей сборке ядерного реактора, содержащей головку, хвостовик, соединяющий их чехол и пучок твэлов, размещенный в каркасе, включающем дистанционирующие решетки с шестигранными ободами, соединенные центральной трубой, согласно изобретению на каждой из дистанционирующих решеток, находящихся в верхней части каркаса, на верхней кромке каждой грани обода между двумя угловыми твэлами на каждом из концов грани, а также между средним по грани и соседними с ним твэлами периферийного ряда выполнены отклоняющие элементы в виде пластин, отогнутых от обода под углом 5…15° и выступающих в пространство между указанными твэлами.The technical result is achieved in that in a fuel assembly of a nuclear reactor containing a head, a shank connecting their case and a bundle of fuel rods, placed in a frame including spacing grids with hexagonal rims connected by a central pipe, according to the invention, on each of the spacing grids located in the upper parts of the frame, on the upper edge of each face of the rim between two angular fuel rods at each end of the face, and also between the middle along the face and neighboring fuel rods of the peripheral row deflecting elements in the form of plates bent from the rim at an angle of 5 ... 15 ° and protruding into the space between these fuel rods are filled.

Кроме того, ободы дистанционирующих решеток выполнены предпочтительно из циркониевого сплава с использованием лазерной резки.In addition, the rims of the spacer grids are preferably made of zirconium alloy using laser cutting.

На фиг.1 показан общий вид ТВС ВВЭР-440.Figure 1 shows a General view of the fuel assemblies VVER-440.

На фиг.2 - предложенная ДР, вид сверху.Figure 2 - proposed DR, top view.

На фиг.3 - грань ДР.Figure 3 - face of the DR.

На фиг.4 - поперечное сечение грани ДР.Figure 4 is a cross section of the face of the DR.

На фиг.5 - фото грани обода.Figure 5 is a photo of the rim face.

Тепловыделяющая сборка ядерного реактора содержит головку 1, хвостовик 2 и соединяющие их чехол и силовой каркас, включающий верхнюю и нижнюю опорную решетки 3 и 4 и дистанционирующие решетки (ДР) 5 и центральную трубу (ЦТ). В силовом каркасе закреплен пучок тепловыделяющих элементов (твэлов 6). (см. фиг.1). Твэлы 6 закреплены в ДР 5 и нижней опорной решетке 4 (HP).The fuel assembly of a nuclear reactor contains a head 1, a shank 2 and a cover and a power frame connecting them, including the upper and lower support grids 3 and 4 and spacer grids (DR) 5 and a central pipe (CT). A beam of fuel elements (fuel rods 6) is fixed in the power frame. (see figure 1). The fuel rods 6 are mounted in the DR 5 and the lower support grid 4 (HP).

На каждой из ДР 5, находящихся в верхней части каркаса (от четырех до десяти ДР, например), на верхней кромке каждой грани 7 обода 8 ДР между двумя угловыми ячейками для твэлов 9, 10 и 11, 12 на каждом из концов грани 7, а также между средней 13 по грани 7 и соседними с ним ячейками для твэлов 14 и 15 периферийного ряда выполнены отклоняющие элементы 16 (фиг.3).On each of the DR 5 located in the upper part of the frame (from four to ten DR, for example), on the upper edge of each face 7 of the rim 8 of the DR between two corner cells for fuel rods 9, 10 and 11, 12 at each end of the face 7, as well as between the middle 13 along the edge 7 and adjacent cells for the fuel elements 14 and 15 of the peripheral row, deflecting elements 16 are made (Fig. 3).

Отклоняющие элементы 16 выполнены в виде пластин длиной 4…5 мм, отогнутых от обода 8 под острым углом и выступающих в пространство между указанными твэлами (фиг.4).The deflecting elements 16 are made in the form of plates with a length of 4 ... 5 mm, bent from the rim 8 at an acute angle and protruding into the space between these fuel rods (figure 4).

Угол между отклоняющим элементом 16 и плоскостью, являющуюся продолжением плоскости наружной поверхности грани 7 обода 8, предпочтительно выбирают из интервала 5-20°. При меньших углах снижается эффективность перемешивания теплоносителя, а при больших - повышается гидравлическое сопротивление ДР.The angle between the deflecting element 16 and the plane, which is a continuation of the plane of the outer surface of the face 7 of the rim 8, is preferably selected from the interval of 5-20 °. At smaller angles, the efficiency of mixing the coolant decreases, and at large angles, the hydraulic resistance of the DR increases.

Наличие отклоняющих элементов 16 не на всех ДР 5, а только на ДР в верхней части каркаса не приводит к существенному увеличению гидравлического сопротивления ТВС. Также этому способствует расположение этих элементов только на верхней кромке ободов 7 и не по всей их длине обода 8, а там где имеются наиболее теплонапряженные твэлы - в угловых зонах и в средней зоне каждого обода 7.The presence of deflecting elements 16 is not on all DR 5, but only on DR in the upper part of the frame does not lead to a significant increase in the hydraulic resistance of the fuel assembly. Also, this is facilitated by the location of these elements only on the upper edge of the rims 7 and not along the entire length of the rim 8, and where there are the most heat-stressed fuel rods - in the corner zones and in the middle zone of each rim 7.

Кроме того отсутствие аналогичных разнонаправленных отклоняющих элементов на нижней кромке ободов увеличивает эффект выравнивания температуры теплоносителя по сечению ТВС за счет направления периферийного более холодного теплоносителя от чехла к более нагретому центру. Разнонаправленные отклоняющие элементы на нижней кромке обода такого эффекта не дают, т.к. часть их - на нижней кромке ободов, наоборот направляет теплоноситель от центра к периферии ТВС.In addition, the absence of similar multidirectional deflecting elements on the lower edge of the rims increases the effect of equalizing the temperature of the coolant along the cross section of the fuel assembly due to the direction of the peripheral cooler coolant from the case to the warmer center. Multidirectional deflecting elements on the lower edge of the rim do not give such an effect, because part of them is on the lower edge of the rims, on the contrary, directs the coolant from the center to the periphery of the fuel assembly.

Форма обода 7 с отклоняющими элементами 16 с высокой точностью может быть выполнена с помощью высокопроизводительной технологии лазерной резки.The shape of the rim 7 with the deflecting elements 16 with high accuracy can be performed using high-performance laser cutting technology.

Claims (3)

1. Тепловыделяющая сборка ядерного реактора, содержащая головку, хвостовик, соединяющий их чехол и пучок твэлов, размещенный в каркасе, включающем дистанционирующие решетки с шестигранными ободами, соединенные центральной трубой, отличающаяся тем, что на каждой из дистанционирующих решеток, находящихся в верхней части каркаса, на верхней кромке каждой грани обода между двумя угловыми твэлами на каждом из концов грани, а также между средним по грани и соседними с ним твэлами периферийного ряда выполнены отклоняющие элементы в виде пластин, отогнутых от обода под острым углом и выступающих в пространство между указанными твэлами.1. A fuel assembly of a nuclear reactor comprising a head, a shank connecting their case and a bundle of fuel rods, placed in a frame including spacer grids with hexagonal rims connected by a central pipe, characterized in that on each of the spacer grids located in the upper part of the skeleton, on the upper edge of each face of the rim between the two angular fuel rods at each end of the face, as well as between the middle along the face and adjacent fuel rods of the peripheral row, deflecting elements are made in the form of a layer Bent from the rim at an acute angle and projecting into the space between said fuel rods. 2. Тепловыделяющая сборка по п.1, отличающаяся тем, что пластины отогнуты от обода под углом 5-20°.2. The fuel assembly according to claim 1, characterized in that the plates are bent from the rim at an angle of 5-20 °. 3. Тепловыделяющая сборка по п.1, отличающаяся тем, что ободы дистанционирующих решеток выполнены из циркониевого сплава с использованием лазерной резки. 3. The fuel assembly according to claim 1, characterized in that the rims of the spacer grids are made of zirconium alloy using laser cutting.
RU2012153408/07A 2012-12-11 2012-12-11 Fuel assembly of nuclear reactor RU2510538C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012153408/07A RU2510538C1 (en) 2012-12-11 2012-12-11 Fuel assembly of nuclear reactor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012153408/07A RU2510538C1 (en) 2012-12-11 2012-12-11 Fuel assembly of nuclear reactor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2510538C1 true RU2510538C1 (en) 2014-03-27

Family

ID=50343114

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012153408/07A RU2510538C1 (en) 2012-12-11 2012-12-11 Fuel assembly of nuclear reactor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2510538C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE744910A (en) * 1970-01-26 1970-07-01 Belgonucleaire Sa Nuclear fuel rod spacer grid
RU2102799C1 (en) * 1991-07-09 1998-01-20 Фраматом Removable nuclear fuel assembly
RU2163036C2 (en) * 1999-04-05 2001-02-10 Открытое акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов" Nuclear reactor fuel assembly
RU2192051C2 (en) * 1992-10-29 2002-10-27 Вестингхауз Электрик Корпорейшн Fuel assembly
US20080232536A1 (en) * 2004-01-15 2008-09-25 Westinghouse Electric Sweden Ab Spacer and a Fuel Unit for a Nuclear Plant

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE744910A (en) * 1970-01-26 1970-07-01 Belgonucleaire Sa Nuclear fuel rod spacer grid
RU2102799C1 (en) * 1991-07-09 1998-01-20 Фраматом Removable nuclear fuel assembly
RU2192051C2 (en) * 1992-10-29 2002-10-27 Вестингхауз Электрик Корпорейшн Fuel assembly
RU2163036C2 (en) * 1999-04-05 2001-02-10 Открытое акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов" Nuclear reactor fuel assembly
US20080232536A1 (en) * 2004-01-15 2008-09-25 Westinghouse Electric Sweden Ab Spacer and a Fuel Unit for a Nuclear Plant

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2525726T3 (en) Support grid of a nuclear fuel assembly
CN101958155B (en) Spent fuel storage grillage
ES2486740T3 (en) Support structure of fractionated spring anti-corrosion fuel rod
RU2510538C1 (en) Fuel assembly of nuclear reactor
RU2477537C1 (en) Fuel assembly of nuclear reactor
RU2638647C2 (en) Mixing and spacer grids of nuclear reactor fuel assembly (versions)
RU2557254C1 (en) Nuclear reactor fuel assembly spacer grid
US9536628B2 (en) Nuclear fuel assembly support grid
CN104021821A (en) Holding grille and fuel assembly with same
KR20090010443A (en) Space grid for dual cooling nuclear fuel rods by using a supporting structure at intersection
US20120250814A1 (en) Nuclear fuel assembly support grid
RU2410771C1 (en) Working holder for nuclear reactor with thermal power between 1150 mw and 1700 mw (versions)
EA201700569A1 (en) THERMAL DETECTIVE ASSEMBLY OF A NUCLEAR REACTOR
EP2337034B1 (en) Mixing grid of a nuclear reactor fuel assembly
US9646724B2 (en) Fuel assembly
US20150357053A1 (en) Crush resistant nuclear fuel assembly support grid
KR101017318B1 (en) Nuclear Fuel Grid Assembly with Hydraulically Balanced Mixing Vane Pattern
RU2610915C1 (en) Absorbing grid for nuclear fuel assembly of nuclear reactor
RU67760U1 (en) KINDING LATTICE OF THE FUEL ASSEMBLY OF THE NUCLEAR REACTOR
KR20090047438A (en) Spacer grid with tubular dimple for the debris filtering
EP3564965B1 (en) Nuclear reactor fuel assembly
RU113401U1 (en) END GRILLE FOR THERMAL FUEL ASSEMBLY OF THE CHANNEL NUCLEAR REACTOR
RU2566674C1 (en) Fuel assembly of nuclear reactor
RU79211U1 (en) KINDING LATTICE OF THE FUEL ASSEMBLY OF THE NUCLEAR REACTOR
US20170032853A1 (en) Nuclear fuel assembly with seismic/loca tolerance grid