RU2537951C2 - Method of depositing lacquer coating on surface of fuel elements with zirconium alloy cladding before mounting in fuel assembly rack and apparatus therefor - Google Patents
Method of depositing lacquer coating on surface of fuel elements with zirconium alloy cladding before mounting in fuel assembly rack and apparatus therefor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2537951C2 RU2537951C2 RU2013111582/07A RU2013111582A RU2537951C2 RU 2537951 C2 RU2537951 C2 RU 2537951C2 RU 2013111582/07 A RU2013111582/07 A RU 2013111582/07A RU 2013111582 A RU2013111582 A RU 2013111582A RU 2537951 C2 RU2537951 C2 RU 2537951C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- varnish
- fuel
- fuel elements
- drying
- lacquer
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Abstract
Description
Заявленная группа изобретений относится к атомной энергетике и может быть использована при изготовлении тепловыделяющих элементов (твэлов) и снаряжении их в тепловыделяющую сборку (ТВС) преимущественно для водо-водяных энергетических реакторов типа ВВЭР и РБМК.The claimed group of inventions relates to nuclear energy and can be used in the manufacture of fuel elements (fuel elements) and their equipment in a fuel assembly (FA) mainly for water-cooled power reactors of the WWER and RBMK type.
Известно, что циркониевые сплавы, используемые в качестве оболочек твэлов, имеют склонностью к коррозии главным образом в местах поверхностных повреждений: царапин, задиров и т.п. (см. Металлургия циркония (перевод с английского), под ред. Меерсона Г.А. и Гагаринского Ю.А. - М.: Изд-во «Иностранная литература», 1959, с.298) [1].It is known that zirconium alloys used as fuel claddings tend to corrode mainly in places of surface damage: scratches, burrs, etc. (see Metallurgy of zirconium (translated from English), edited by G. Meerson and Yu.A. Gagarinsky - M .: Publishing House "Foreign Literature", 1959, p. 298) [1].
Для предупреждения повреждений поверхности твэлов при их снаряжении в каркас ТВС на них наносят защитную полимерную пленку. Наиболее близким к предложенному является способ нанесения лакового покрытия на поверхность тепловыделяющих элементов с оболочками из циркониевых сплавов перед сборкой их в каркас ТВС (см. авторское свидетельство СССР №1045707, опубликовано) [2], согласно которому пучок твэлов в вертикальном положении погружается в ванну ретортного типа, заполненную лаковой смесью, затем выводится на воздух и некоторое время выдерживается для стекания лишней смеси с поверхности твэлов, после чего проводится сушка при температуре 80-90°C.To prevent damage to the surface of the fuel rods when they are equipped in the fuel assembly frame, a protective polymer film is applied to them. Closest to the proposed one is a method of applying a varnish coating to the surface of fuel elements with shells of zirconium alloys before assembling them into a fuel assembly frame (see USSR author's certificate No. 1045707, published) [2], according to which the fuel rod is immersed in a vertical position in the retort bath type, filled with a varnish mixture, is then removed to air and maintained for some time to drain excess mixture from the surface of the fuel rods, after which drying is carried out at a temperature of 80-90 ° C.
В качестве лаковой смеси используют раствор поливинилового спирта в дистиллированной воде с содержанием поливинилового спирта 65±6 г/дм3.As the varnish mixture, a solution of polyvinyl alcohol in distilled water with a polyvinyl alcohol content of 65 ± 6 g / dm 3 is used .
При сборке каркаса полимерная пленка резко снижает усилия заталкивания твэлов в ячейки дистанционирующих решеток и предохраняет их (твэлов) поверхность от образования дефектов. После сборки ТВС защитную пленку удаляют промывкой в воде.When assembling the frame, the polymer film sharply reduces the forces of pushing the fuel rods into the cells of the spacer grids and protects their (fuel rods) surface from the formation of defects. After assembly of the fuel assembly, the protective film is removed by washing in water.
Недостатками известного способа являются:The disadvantages of this method are:
- неравномерная толщина слоя лакового покрытия по длине твэла, которая обусловлена вертикальным его (твэла) положением в процессе сушки (в нижней части пленка в несколько раз толще, чем в верхней);- uneven thickness of the layer of varnish coating along the length of the fuel rod, which is due to its vertical (fuel rod) position during drying (in the lower part of the film is several times thicker than in the upper one);
- чрезвычайно высокий расход лаковой смеси, обусловленный необходимостью заполнения технологических емкостей большого объема и ограничением срока годности свежеприготовленной смеси;- extremely high consumption of varnish mixture, due to the need to fill technological containers of large volume and limiting the shelf life of a freshly prepared mixture;
- огромные габариты (в высоту) технологических участков, связанные с вертикальным расположением твэлов в процессе нанесения лака;- the huge dimensions (in height) of the technological areas associated with the vertical arrangement of fuel rods in the process of applying varnish;
- высокая металлоемкость и энергоемкость используемого оборудования;- high metal and energy intensity of the equipment used;
- сложность его автоматизации и вследствие этого нетехнологичность в условиях массового производства.- the complexity of its automation and, as a result, the lack of technology in the conditions of mass production.
Известна наиболее близкая к предлагаемому устройству линия подготовки тепловыделяющих элементов к сборке в тепловыделяющие сборки, выбранная в качестве ближайшего аналога для устройства (см. патент РФ №2127002, G21C 21/02) [3]. Линия подготовки тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ) к сборке в тепловыделяющие сборки (ТВС) содержит узел сборки ТВЭЛ в пучок, включающий наклонный стол с отсекателями подачи ТВЭЛ на вертикально подвижные рейки кантователя в виде поворотного каркаса, имеющего по торцам пазы для установки плит с разновысотными ложементами для закрепления в них вышеуказанного пучка ТВЭЛа, устройство съема пучка ТВЭЛ с кантователя на захватное приспособление с буфером, транспортное средство в виде цепного конвейера с направляющей внизу для перемещения тележки захватного приспособления с пучком ТВЭЛ, по оси движения которой в технологической последовательности установлены ванна с водорастворимым лаком с устройством-лебедкой вертикального опускания и подъема разъема направляющей с тележкой, захватным приспособлением с пучком ТВЭЛ с нижним датчиком останова опускания и верхним датчиком останова подъема, сушильную камеру с подпружиненными дверцами и узел разборки пучка ТВЭЛ, включающий кантователь в виде поворотного каркаса с пазами по торцам для размещения плит пучка ТВЭЛ с разновысотными ложементами для размещения ТВЭЛ с устройством съема пучка ТВЭЛ с захватного приспособления на кантователь, снабженный вертикально подвижными рейками наклонный стол с отсекателями выдачи ТВЭЛ.Known closest to the proposed device line for the preparation of fuel elements for assembly into heat assemblies, selected as the closest analogue for the device (see RF patent No. 2127002, G21C 21/02) [3]. The line for preparing fuel elements (fuel elements) for assembly into fuel assemblies (fuel assemblies) contains a fuel assembly assembly in a bundle that includes an inclined table with fuel elements for supplying fuel rods to vertically movable tilting rails in the form of a rotary frame having grooves at the ends for installing plates with different-height lodgements for securing the aforementioned fuel rod bundle therein, a fuel rod bundle removal device from the tilter to a gripper with a buffer, a vehicle in the form of a chain conveyor with a guide below for moving the body jaws of a gripping device with a fuel rod bundle, along the axis of movement of which in a technological sequence a bath is installed with a water-soluble varnish with a winch device for vertical lowering and lifting the guide rail with a trolley, a gripping device with a fuel rod bundle with a lower lowering stop sensor and an upper lifting stop sensor, a drying chamber with spring-loaded doors and a TVEL beam disassembling unit, including a tilter in the form of a rotary frame with grooves at the ends to accommodate TVEL beam plates with different heights lodgements for placement of a fuel rod with a device for removing the beam of the fuel rod from the gripper to the tilter equipped with a vertically movable rails inclined table with cutoffs for the delivery of the fuel rod.
Недостатком известного устройства является то, что автоматизирован нетехнологичный способ нанесения лакового покрытия при вертикальном расположении пучка твэлов. Поэтому оборудование чрезвычайно громоздко и энергоемко, содержит цепной конвейер, несколько кантователей для перевода твэлов из начального горизонтального положения в вертикальное и обратно, множество захватов и приводов, которые должны работать синхронно. Все это резко снижает надежность работы линии при высоких затратах на ремонтно-эксплуатационные расходы.A disadvantage of the known device is that a non-technological method of applying varnish coating with a vertical arrangement of a bundle of fuel rods is automated. Therefore, the equipment is extremely cumbersome and energy-intensive, it contains a chain conveyor, several tilters for translating fuel rods from the initial horizontal position to vertical and vice versa, many grippers and drives that must work synchronously. All this dramatically reduces the reliability of the line at high costs for repair and maintenance costs.
Задачами, решаемыми предлагаемой группой изобретений, являются:The tasks solved by the proposed group of inventions are:
- повышение качества наносимого лакового покрытия за счет уменьшения его толщины, повышения адгезии с поверхностью твэла и равномерности по его длине и периметру поперечного сечения;- improving the quality of the applied lacquer coating by reducing its thickness, increasing adhesion to the fuel surface and uniformity along its length and perimeter of the cross section;
- снижение расхода лаковой смеси;- reduced consumption of varnish mixture;
- снижение металлоемкости и энергоемкости оборудования, реализующее технологию подготовки твэлов к сборке в ТВС;- reduction of metal and energy intensity of equipment that implements the technology of preparation of fuel elements for assembly in fuel assemblies;
- полную автоматизацию операции нанесения покрытия и ее осуществление в ритме автоматизированной линии.- full automation of the coating operation and its implementation in the rhythm of an automated line.
Технический результат, достигаемый предложенным способом, заключается в повышении равномерности толщины наносимого лакового слоя, а также в снижении расхода лака за счет нанесения лака в горизонтальном положении и непосредственно на поверхность твэла без использования большой емкости с лаком.The technical result achieved by the proposed method is to increase the uniformity of the thickness of the applied varnish layer, as well as to reduce the consumption of varnish by applying varnish in a horizontal position and directly on the surface of the fuel rod without using a large container with varnish.
Технический результат достигается тем, что в способе нанесения лакового покрытия на поверхность тепловыделяющих элементов (твэлов) с оболочками из циркониевых сплавов, заключающемся в том, что приводят поверхность твэлов в контакт с лаком и затем проводят их сушку с образованием лакового покрытия на поверхности твэла, согласно предложению, приведение поверхности твэлов в контакт с лаком и их сушку осуществляют путем их перемещения в горизонтальном направлении вдоль собственной оси последовательно через зону нанесения лака и зону сушки и принудительного и дозированного смачивания при этом в зоне нанесения лака цилиндрической поверхности твэла лаком при проходе его через плотно облегающий эластичный капиллярно-пористый элемент, в который подают лак до заполнения им его пор, при этом перемещение твэлов осуществляют с помощью роликов, образующих две опоры, расположенные соответственно перед зоной нанесения лака и после зоны сушки, при этом расстояние L между опорами выбирают не более длины, на которой прогиб твэла за счет собственного веса равен предельно допустимому значению, а скорость W перемещения твэлов выбирают из условияThe technical result is achieved by the fact that in the method of applying a varnish coating to the surface of fuel elements (fuel elements) with shells of zirconium alloys, which consists in bringing the surface of the fuel elements into contact with the varnish and then drying them to form a varnish coating on the surface of the fuel element, according to the proposal, bringing the surface of the fuel rods into contact with the varnish and their drying is carried out by moving them horizontally along its own axis sequentially through the area of application of varnish and the drying zone and forced and dosed wetting while in the area of applying the varnish of the cylindrical surface of the fuel element with varnish when it passes through a tight-fitting elastic capillary-porous element into which the varnish is fed until the pores are filled with it, while the fuel rods are moved using rollers forming two supports, located respectively in front of the varnish application zone and after the drying zone, while the distance L between the supports is chosen no more than the length at which the deflection of the fuel rod due to its own weight is equal to the maximum permissible Achen, and the velocity W of the moving fuel rods selected conditions
W<L/τW <L / τ
где L - расстояние между опорами;where L is the distance between the supports;
τ - время сушки лакового покрытия,τ is the drying time of the varnish coating,
а расстояние l между окончанием зоны нанесения лака и началом зоны сушки выбирают из условияand the distance l between the end of the coating zone and the beginning of the drying zone is selected from the condition
l≤Wτk l≤Wτ k
где - W - скорость перемещения твэлов;where - W is the speed of the fuel rods;
τk - время от момента нанесения лака до начала образования капли в нижней части твэла.τ k is the time from the moment of applying the varnish to the beginning of the formation of a drop in the lower part of the fuel rod.
При перемещении твэлы предпочтительно стыкуют друг с другом с помощью проставок, имеющих тот же наружный диаметр, что и диаметр оболочек твэлов.When moving the fuel rods, they are preferably joined together by spacers having the same outer diameter as the diameter of the cladding of the fuel rods.
Кроме того, последовательное перемещение твэлов через зону нанесения лака и зону сушки могут повторять один или более раз.In addition, the sequential movement of the fuel rods through the area of application of the varnish and the drying zone can be repeated one or more times.
В процессе перемещения твэлы можно вращать вокруг собственной оси.In the process of moving the fuel rods can be rotated around its own axis.
Кроме того, подачу лака прекращают перед прохождением стыка идущих друг за другом твэлов через зону нанесения лака и возобновляют вновь после прохода стыка через указанную зону.In addition, the filing of the varnish is stopped before passing the joint of successive fuel rods through the area of application of varnish and resume again after the passage of the joint through the specified area.
Кроме того, сушку могут осуществлять путем создания осесимметричного движения нагретого газового потока вокруг цилиндрической поверхности движущихся твэлов с обеспечением на выходе из зоны сушки температуры поверхности твэлов с лаковым покрытием не более 90°C.In addition, drying can be carried out by creating an axisymmetric movement of the heated gas stream around the cylindrical surface of the moving fuel rods, ensuring that the surface temperature of the varnish-coated fuel rods at the outlet from the drying zone is no more than 90 ° C.
Технический результат, достигаемый предложенным устройством, заключается в снижении материалоемкости и энергоемкости устройства.The technical result achieved by the proposed device is to reduce the material and energy consumption of the device.
Технический результат достигается тем, что устройство для нанесения лакового покрытия на поверхность тепловыделяющих элементов (твэлов) с оболочками из циркониевых сплавов содержит камеру нанесения лака и камеру сушки, при этом указанные камеры имеют соосные каналы для прохода твэла, а перед входом в камеру нанесения лака и после выхода из камеры сушки установлены приводы для продольного перемещения твэлов, при этом камера нанесения лака соединена со средством подачи лака и выполнена в виде емкости с расположенным в ней эластичным капиллярно-пористым элементом, имеющим канал для прохода твэлов и установленным внутри втулки с образованием картриджа, установленного внутри емкости камеры нанесения лака с образованием между стенками емкости и втулки пространства, соединенного со средством подачи лака с возможностью принудительного дозированного смачивания твэла лаком и сообщающегося с каналом для прохода твэла отверстиями, выполненными во втулке, а перед камерой нанесения лака установлено центрирующее устройство, включающее кольцевое основание, имеющее возможность свободного вращения, с установленными на нем тремя кольцевыми секторами, между которыми под углом 120° друг к другу на осях установлены центрирующие ролики, при этом оси свободно установлены в торцах соседних секторов, а секторы установлены на кольцевом основании с возможностью радиального перемещения и фиксации в любом промежуточном положении.The technical result is achieved by the fact that the device for applying a varnish coating to the surface of fuel elements (fuel elements) with shells of zirconium alloys contains a varnish deposition chamber and a drying chamber, while these chambers have coaxial channels for passing the fuel element, and before entering the varnish deposition chamber and after exiting the drying chamber, drives for longitudinal movement of the fuel rods are installed, while the lacquer coating chamber is connected to the varnish supply means and is made in the form of a container with an elastic cap located in it lar-porous element having a channel for the passage of fuel rods and installed inside the sleeve with the formation of a cartridge mounted inside the tank of the varnish deposition chamber with the formation between the walls of the tank and the sleeve of the space connected to the means for supplying varnish with the possibility of forced dosed wetting of the fuel rod with varnish and communicating with the channel for the passage of the fuel rod with holes made in the sleeve, and in front of the lacquer coating chamber, a centering device is installed, including an annular base, with the ability to free rotation, with three ring sectors mounted on it, between which centering rollers are mounted on the axes at an angle of 120 ° to each other, while the axes are freely mounted at the ends of adjacent sectors, and the sectors are mounted on the ring base with the possibility of radial movement and fixing in any intermediate position.
В частных вариантах реализации устройства средство подачи лака может представлять собой сосуд, выполненный с возможностью создания в нем избыточного давления сжатым воздухом.In particular embodiments of the device, the varnish supply means may be a vessel configured to create excess pressure therein with compressed air.
Камера сушки может быть выполнена в виде цилиндрической оболочки с намотанным на нее спиральным нагревательным элементом, имеющей завихритель на входе нагретого газового потока.The drying chamber can be made in the form of a cylindrical shell with a spiral heating element wound around it, having a swirl at the inlet of the heated gas stream.
Приводы продольного перемещения твэлов могут быть снабжены механизмами, обеспечивающими вращение твэлов вокруг собственной оси.The drives for the longitudinal movement of the fuel rods can be equipped with mechanisms for the rotation of the fuel rods around its own axis.
Реализация заявляемых технических решений позволяет проводить подготовку тепловыделяющих элементов к сборке в ТВС в непрерывном, легко автоматизируемом режиме, с высоким качеством наносимого лакового покрытия и с минимальными финансовыми, энергетическими и материальными затратами. При этом равномерность нанесения лакового покрытия достигается за счет принудительного дозированного смачивания цилиндрической поверхности твэла лаковой смесью при проходе его через плотно облегающий по наружной поверхности эластичный капиллярно-пористый элемент, поры которого заполнены лаковой смесью, а также за счет точного центрирования поперечного сечения твэла на входе в камеру нанесения лаковой смеси.Implementation of the claimed technical solutions allows the preparation of fuel elements for assembly in fuel assemblies in a continuous, easily automated mode, with high quality of the applied varnish coating and with minimal financial, energy and material costs. In this case, the uniformity of the application of the varnish coating is achieved due to the forced dosed wetting of the cylindrical surface of the fuel element with the varnish mixture when it passes through an elastic capillary-porous element tightly fitting on the outer surface, the pores of which are filled with the varnish mixture, and also due to the exact centering of the cross section of the fuel element at the entrance to chamber for applying varnish mixture.
Сущность предложенной группы изобретений поясняется графическими материалами.The essence of the proposed group of inventions is illustrated by graphic materials.
На фиг.1 изображена принципиальная схема установки для реализации способа нанесения лакового покрытия на поверхность тепловыделяющих элементов с оболочками из циркониевых сплавов перед сборкой их в кассету.Figure 1 shows a schematic diagram of an installation for implementing the method of applying a varnish coating to the surface of fuel elements with shells of zirconium alloys before assembling them into a cassette.
На фиг.2 показана технологическая камера нанесения лаковой смеси.Figure 2 shows the technological chamber for applying the varnish mixture.
На фиг.3 показано устройство для центрирования твэла в камере нанесения лаковой смеси.Figure 3 shows a device for centering a fuel rod in a chamber for applying a varnish mixture.
На фиг.4 показана камера сушки.4 shows a drying chamber.
На фиг.5 показано соединение твэлов проставками.Figure 5 shows the connection of the fuel rods spacers.
Предлагаемое устройство состоит из технологических камер 1 и 2 нанесения лака и сушки соответственно, которые имеют соосные каналы, образующие единый транспортный канал для прохода твэла 3. На входе в камеру 1 нанесения лака установлено центрирующее устройство 4. Перед камерой 1 нанесения лака и после выхода твэла из камеры 2 сушки установлены приводы 5 и 6 с приводными роликами 27 и 28 для продольного перемещения твэлов 3. Между ними по ходу твэла 3 установлены пассивные ролики 7, служащие опорами при транспортировке изделия. Увеличения толщины лакового покрытия можно достичь и с помощью вращения твэла 3 вокруг собственной оси в процессе продольной транспортировки. Для этого приводы 5 и 6 снабжаются дополнительными наклонными роликами (на чертеже не показаны). Расстояние между всеми роликами выбрано таким образом, чтобы прогиб твэла 3, лежащего на них как на опорах, не превышал максимально допустимого значения. Подача лаковой смеси в камеру 1 нанесения лака производится из сосуда 8 под избыточным давлением в количестве, необходимом для получения поверхностной жидкостной пленки равномерной толщины. Избыточное давление создается либо насосом - дозатором 9, либо сжатым воздухом.The proposed device consists of technological chambers 1 and 2 of the application of varnish and drying, respectively, which have coaxial channels forming a single transport channel for the passage of the
Камера 1 нанесения лака представляет собой цилиндрическую емкость 11, внутри которой установлен картридж, состоящий из втулки 12 и эластичного капиллярно-пористого элемента 13, имеющего цилиндрический канал 14 для прохода твэла 3. Втулка 12 со стенками камеры образует кольцевой объем 15, заполняемый лаковой смесью и сообщающийся с каналом 14 рядом отверстий 16 во втулке 12, через которые лаковая смесь поступает на поверхность твэла 3 и к торцевым элементам 14, пропитывая их. Лаковая смесь (раствор поливинилового спирта в дистиллированной воде с содержанием поливинилового спирта 65±6 г/дм3) подается под избыточным давлением из сосуда 8. Эластичный элемент 13 плотно облегает цилиндрическую поверхность твэла 3 и выполнен из капиллярно-пористого материала, например поролона.The lacquer coating chamber 1 is a
Необходимость принудительной подачи лаковой смеси в капиллярно-пористый эластичный элемент 13 объясняется тем, что исходная лаковая смесь имеет плотность 1,026-1,030 г/см3. В этом диапазоне плотностей вязкость смеси настолько высока, что самотеком к поверхности тепловыделяющего элемента 3 через пористый элемент 13 подана быть не может. Поэтому в реальном процессе смесь принудительно подается либо насосом (для этой цели могут быть использованы только перистальтические микронасосы с регулируемой подачей жидкости), либо избыточным давлением сжатого воздуха, создаваемым в сосуде 8.The need for forced feeding of the varnish mixture into the capillary-porous
Необходимость дозированной подачи лаковой смеси объясняется тем, что расход лаковой смеси при его принудительной подаче подбирается таким образом, чтобы он полностью соответствовал объему жидкостной пленки, удерживаемой на поверхности твэла 3 за счет сил поверхностного натяжения. Превышение расхода приводит к стоку лишнего объема смеси в нижней части выхода картриджа и, как следствие, к неравномерному по толщине слоя наносимой пленки. После сушки нижняя поверхность твэла 3 (где наносимая пленка характеризуется наибольшей толщиной) остается недосушенной и при касании со следующей опорой (приводным роликом 28) прилипает к нему, рвется и наматывается на его (ролика) поверхность.The need for a dosed supply of the varnish mixture is explained by the fact that the consumption of the varnish mixture during its forced supply is selected so that it fully corresponds to the volume of the liquid film held on the surface of the
Камера 2 сушки представляет собой цилиндрическую оболочку 23 с намотанным на нее нагревательным элементом 24, ось которой совмещена с осью транспортного канала. На входе сушильного агента (нагретого воздуха) в камеру 2 сушки установлен завихритель 25 т тангенциальными каналами, обеспечивающий осесимметричное вихревое движение нагретого газового потока вокруг цилиндрической поверхности движущихся твэлов 3.The drying chamber 2 is a
Точное центрирование обеспечивается центрирующим устройством 4, установленным на входе в камеру 1 нанесения лака и представляющее собой кольцевое основание 17, имеющее возможность свободного вращения в подшипниковом узле 18, с тремя секциями 19, каждая из которых представляет собой кольцевой сектор, между которыми под углом 120° друг к другу установлены центрующие ролики 20. Секции 19 связаны между собой осями 21, свободно вставленными в торцы соседних секций и являющимися опорами центрующих роликов 20, а сами секции имеют возможность радиального перемещения и фиксации винтом 22 в любом промежуточном положении.Accurate centering is provided by a centering device 4 mounted at the entrance to the varnish application chamber 1 and which is an
Центрирующее устройство 4 исключает деформирование эластичного капиллярно-пористого элемента 13 в камере 1 нанесения лака и обеспечивает равномерный контакт поверхности твэла 3 с поверхностью эластичного капиллярно-пористого элемента 13 по всему периметру. При нарушении центровки поверхность твэла 3 прижимается к одной из сторон капиллярно-пористого элемента 13, деформируя поверхностные поры. В этом месте толщина жидкостной пленки резко уменьшается, а с противоположной стороны также резко увеличивается. Сушка такой пленки приводит к термической деструкции тонкого слоя и недостаточной эффективности толстого.The centering device 4 eliminates the deformation of the elastic capillary-
Отсутствия образования дефектов лакового покрытия на стыке твэлов можно добиться также, если каждый предыдущий твэл 3 соединен с последующим специальной цилиндрической проставкой 26, имеющей наружный диаметр равный диаметру оболочки твэла 3 и внутреннюю конфигурацию, позволяющую полностью вставить в нее концевые детали стыкуемых твэлов 3.The absence of lacquer coating defects at the junction of the fuel rods can also be achieved if each
Использование защитных стыковочных проставок 26 обеспечивает непрерывность процесса нанесения лака на поверхность твэлов 3 и предотвращает повреждение капиллярно-пористых элементов 13 в камерах 1 нанесения лака (так как твэл имеет переменный диаметр с учетом концевых деталей). Промышленная реализация способа невозможна без использования проставок. На практике процесс запуска установки предполагает сначала проход нескольких имитаторов твэлов, что необходимо для полной стабилизации процесса нанесения пленки и ее сушки, а затем непрерывная работа со штатными изделиями. При этом твэлы 3 стыкуются проставками 26 до нанесения лака и расстыковываются сразу после сушки.The use of
Помимо функции создания непрерывного потока твэлов, проставки 26 выполняют функцию защитных наконечников, которые закрывают посадочные поверхности концевых деталей от попадания на них лака, что недопустимо при сборке твэлов в тепловыделяющую сборку (ТВС).In addition to the function of creating a continuous stream of fuel rods, spacers 26 perform the function of protective tips, which cover the seating surfaces of the end parts from varnish, which is unacceptable when assembling fuel rods in a fuel assembly (FA).
Предлагаемый способ нанесения лакового покрытия на поверхность тепловыделяющих элементов с оболочками из циркониевых сплавов перед сборкой их в кассету заключается в следующем.The proposed method of applying a varnish coating to the surface of the fuel elements with shells of zirconium alloys before assembling them into a cartridge is as follows.
Твэлы 3 подаются на исходную позицию транспортного канала с накопителя (на фиг. не показан). Включается привод 5 (приводные ролики сдвигаются), и твэл 3 перемещается в продольном направлении. При этом передний его конец доходит до имитатора 10 твэла и начинает проталкивать его через камеру нанесения лака 1. Имитатор 10 устанавливается в транспортном канале для выхода всех технологических параметров процесса на рабочий режим при запуске установки.The
При прохождении через камеру 1 нанесения лака на поверхность твэла 3 наносится равномерная по периметру и длине твэла 3 жидкостная пленка лаковой смеси, ее толщина не превышает ~100-120 мкм. Сразу после выхода из камеры 1 твэл поступает в камеру 2 сушки.When passing through the lacquer coating chamber 1, a liquid film of the varnish mixture is applied uniformly along the perimeter and length of the
При помещении твэла 3 на две опоры за счет собственного веса образуется прогиб (кривизна) твэла. Чрезмерная кривизна приводит к расклиниванию топливной таблетки внутри оболочки твэла с возможным последующим разрушением таблетки, что недопустимо для эксплуатации твэлов.When a
При создании защитной лаковой пленки все стадии процесса (нанесение равномерной пленки, удержание ее до начала сушки и высушивание до полного отсутствия прилипания) должны пройти за время перемещения каждой точки твэла 3 между двумя опорами.When creating a protective varnish film, all stages of the process (applying a uniform film, holding it until drying begins and drying until there is no adhesion) must pass during the movement of each point of the
Поэтому расстояние L между первой и второй опорами, образованными приводными роликами 27 и 28, выбирают не более длины, на которой прогиб твэла 3 за счет собственного веса равен предельно допустимому значению. При этом скорость W продольного перемещения твэлов 3 определяют исходя из следующего неравенства:Therefore, the distance L between the first and second supports formed by the drive rollers 27 and 28 is chosen no more than the length at which the deflection of the
W<L/τW <L / τ
где τ - время сушки лакового покрытия (определяется по отсутствию прилипания).where τ is the drying time of the varnish coating (determined by the absence of adhesion).
Невыполнение данного условия приводит к недостаточной эффективности сушки, которая в свою очередь не позволяет получить бездефектную лаковую пленку.Failure to do this leads to insufficient drying efficiency, which in turn does not allow to obtain a defect-free varnish film.
Расстояние l между окончанием зоны нанесения лаковой смеси и началом зоны сушки определяют исходя из следующего неравенства:The distance l between the end of the zone of application of the varnish mixture and the beginning of the drying zone is determined based on the following inequality:
l≤Wτk l≤Wτ k
где τk - время от нанесения лаковой смеси до начала образования капли в нижней части периметра поперечного сечения твэла.where τ k is the time from the application of the varnish mixture to the beginning of the formation of a drop in the lower part of the perimeter of the cross section of the fuel element.
Реально величина τk составляет не более 1 сек. В противном случае жидкостная пленка до начала сушки начинает стекать с верхней части цилиндрической поверхности твэла 3 на нижнюю, приводя к существенной неравномерности толщины наносимого покрытия по периметру его поперечного сечения. Проходя зону сушки, лаковое покрытие высыхает, при этом его толщина уменьшается более чем на порядок и составляет не более 10-12 мкм. Параметры сушки (температура нагревателя камеры сушки, температура сушильного агента на входе в камеру, его расход и время контакта с поверхностью твэла 3) подобраны таким образом, что на выходе из зоны сушки температура поверхности твэлов 3 с лаковым покрытием не превышает 90°C. Невыполнение данного условия приводит к изменению свойств наносимого лакового покрытия и плохой его смываемости после сборки твэлов 3 в ТВС.Actually, the value of τ k is no more than 1 second. Otherwise, the liquid film before drying begins to drain from the upper part of the cylindrical surface of the
При прохождении стыка двух твэлов 3 через камеру 1 нанесения лакового покрытия на их торцах возможно образование отдельных капель, которые, высыхая в камере 1 сушки, превращаются в локальные наплывы и налипания. Указанные дефекты лакового покрытия не влияют на усилия при снаряжении твэлов 3 в каркас ТВС, однако в некоторых случаях образующиеся капли могут попадать на стенки камеры 2 сушки, загрязняя их. Для предотвращения этого подача лаковой смеси в камеру 1 нанесения лака прекращается перед прохождением стыка идущих друг за другом твэлов 3 через зону нанесения лаковой смеси и возобновляется вновь после прохода стыка через указанную зону. При этом образования капель не происходит, т.к. покрытие зоны стыка твэлов 3 осуществляется только за счет имеющегося в порах элемента 13 остаточного и уменьшающегося количества лаковой смеси.When the junction of two
Когда задний конец твэла 3 выходит из зацепления с тянущими роликами 27 привода 5, передний его конец, прошедший камеру 2 сушки, достигает привода 6 дальнейшей транспортировки, ролики 28 которого сводятся, и твэл 3 продолжает продольную транспортировку вплоть до полного его выхода из камеры 2 сушки. Дальнейшая транспортировка покрытого лаком твэла 3 (в продольном или поперечном направлении) осуществляется в соответствии со структурой автоматизированной линии на накопитель автомата снаряжения каркаса тепловыделяющей сборки.When the rear end of the
Увеличение толщины лакового покрытия приводит к снижению величины усилий при заталкивании твэлов 3 в дистанционирующие решетки каркаса, поэтому в случае необходимости на первый слой лака может быть нанесен второй, что реализуется установкой дополнительных камер нанесения лакового покрытия и сушки.An increase in the thickness of the lacquer coating leads to a decrease in the force when pushing the
Твэлы 3, двигаясь непрерывно друг за другом, проходят зоны нанесения и сушки лакового покрытия и на выходе готовы к снаряжению в каркас ТВС.The
Claims (10)
W<L/τ
где L - расстояние между опорами;
τ - время сушки лакового покрытия,
а расстояние l между окончанием зоны нанесения лака и началом зоны сушки выбирают из условия
l≤Wτk
где W - скорость перемещения твэлов;
τk - время от момента нанесения лака до начала образования капли в нижней части твэла.1. The method of applying a varnish coating to the surface of fuel elements (fuel elements) with shells of zirconium alloys, which consists in bringing the surface of the fuel elements into contact with the varnish and then drying them to form a varnish coating on the surface of the fuel element, characterized in that the surface is brought the fuel elements in contact with the varnish and their drying is carried out by moving them in the horizontal direction along their own axis sequentially through the zone of application of varnish and the drying zone and forced and dosed wetted at the same time, in the zone of applying varnish to the cylindrical surface of a fuel rod with varnish when it passes through a tight-fitting elastic capillary-porous element into which the varnish is fed until it is filled with pores, the fuel rods are moved using rollers forming two supports located respectively in front of the zone applying varnish and after the drying zone, while the distance L between the supports is chosen no more than the length at which the deflection of the fuel rod due to its own weight is equal to the maximum permissible value, and the speed W of the movement of the fuel elements is chosen ayut from the condition
W <L / τ
where L is the distance between the supports;
τ is the drying time of the varnish coating,
and the distance l between the end of the coating zone and the beginning of the drying zone is selected from the condition
l≤Wτ k
where W is the speed of the fuel rods;
τ k is the time from the moment of applying the varnish to the beginning of the formation of a drop in the lower part of the fuel rod.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013111582/07A RU2537951C2 (en) | 2013-03-15 | 2013-03-15 | Method of depositing lacquer coating on surface of fuel elements with zirconium alloy cladding before mounting in fuel assembly rack and apparatus therefor |
| UAA201401671A UA110656C2 (en) | 2013-03-15 | 2014-02-21 | Method of applying the lacquer coating on the surface of the heat elements (rods) from shells of zirconium alloys to their equipment in the warmly frame unit (tba) and a device for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013111582/07A RU2537951C2 (en) | 2013-03-15 | 2013-03-15 | Method of depositing lacquer coating on surface of fuel elements with zirconium alloy cladding before mounting in fuel assembly rack and apparatus therefor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013111582A RU2013111582A (en) | 2014-09-20 |
| RU2537951C2 true RU2537951C2 (en) | 2015-01-10 |
Family
ID=51583593
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013111582/07A RU2537951C2 (en) | 2013-03-15 | 2013-03-15 | Method of depositing lacquer coating on surface of fuel elements with zirconium alloy cladding before mounting in fuel assembly rack and apparatus therefor |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2537951C2 (en) |
| UA (1) | UA110656C2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2647127C1 (en) * | 2017-02-10 | 2018-03-14 | Публичное акционерное общество "Машиностроительный завод" | Fuel assembly of nuclear reactor and method of its production |
| WO2021010852A1 (en) | 2019-07-15 | 2021-01-21 | Публичное акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов" (ПАО "НЗХК") | Method for manufacturing a nuclear reactor fuel assembly |
| RU2806658C2 (en) * | 2019-07-15 | 2023-11-02 | Публичное акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов" (ПАО "НЗХК") | Method for manufacturing fuel assembly of nuclear reactor |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU902851A1 (en) * | 1979-12-25 | 1982-02-07 | за витель 8.В. Блинников | Apparatus for painting tubes |
| SU914107A1 (en) * | 1980-02-01 | 1982-03-23 | Aleksandr S Zhukov | Apparatus for applying coating on rod article cylindrical surface |
| SU1026842A1 (en) * | 1982-03-17 | 1983-07-07 | Предприятие П/Я Г-4807 | Apparatus for applying varnish coating onto cylindrical elongate rods |
| RU2127002C1 (en) * | 1996-07-10 | 1999-02-27 | Акционерное Общество Открытого Типа "Новосибирский завод Химконцентратов" | Line for pre-treatment of fuel elements for building fuel assemblies out of them |
| EP2339588B1 (en) * | 2009-12-22 | 2012-06-20 | Westinghouse Electric Company LLC | Process for application of lubricant to fuel rod during fuel assembly loading process |
-
2013
- 2013-03-15 RU RU2013111582/07A patent/RU2537951C2/en active
-
2014
- 2014-02-21 UA UAA201401671A patent/UA110656C2/en unknown
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU902851A1 (en) * | 1979-12-25 | 1982-02-07 | за витель 8.В. Блинников | Apparatus for painting tubes |
| SU914107A1 (en) * | 1980-02-01 | 1982-03-23 | Aleksandr S Zhukov | Apparatus for applying coating on rod article cylindrical surface |
| SU1026842A1 (en) * | 1982-03-17 | 1983-07-07 | Предприятие П/Я Г-4807 | Apparatus for applying varnish coating onto cylindrical elongate rods |
| RU2127002C1 (en) * | 1996-07-10 | 1999-02-27 | Акционерное Общество Открытого Типа "Новосибирский завод Химконцентратов" | Line for pre-treatment of fuel elements for building fuel assemblies out of them |
| EP2339588B1 (en) * | 2009-12-22 | 2012-06-20 | Westinghouse Electric Company LLC | Process for application of lubricant to fuel rod during fuel assembly loading process |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2647127C1 (en) * | 2017-02-10 | 2018-03-14 | Публичное акционерное общество "Машиностроительный завод" | Fuel assembly of nuclear reactor and method of its production |
| WO2021010852A1 (en) | 2019-07-15 | 2021-01-21 | Публичное акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов" (ПАО "НЗХК") | Method for manufacturing a nuclear reactor fuel assembly |
| US20220130559A1 (en) * | 2019-07-15 | 2022-04-28 | Publichnoe Aktsionernoe Obshchestvo “Novosibirsky Zavod Khimkontsentratov” (Pao Nzhk) | Nuclear Reactor Fuel Assembly Manufacturing Method |
| JP7296180B2 (en) | 2019-07-15 | 2023-06-22 | パブリクノエ アクツィオネルノエ オブシチェストヴォ“ノヴォシビルスキー ザヴォッド シムコンシントラトフ” | Method of manufacturing fuel assemblies for nuclear reactors |
| RU2806658C2 (en) * | 2019-07-15 | 2023-11-02 | Публичное акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов" (ПАО "НЗХК") | Method for manufacturing fuel assembly of nuclear reactor |
| US11854710B2 (en) * | 2019-07-15 | 2023-12-26 | Publichnoe Aktsionernoe Obshchestvo “Novosibirsky Zabod Khimkontsentratov” | Nuclear reactor fuel assembly manufacturing method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| UA110656C2 (en) | 2016-01-25 |
| RU2013111582A (en) | 2014-09-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2537951C2 (en) | Method of depositing lacquer coating on surface of fuel elements with zirconium alloy cladding before mounting in fuel assembly rack and apparatus therefor | |
| EP0960070B1 (en) | Method and device for directly converting uranium hexafluoride into uranium oxide | |
| JP6748107B2 (en) | Multifunctional coating system and coating module and method for applying catalyst washcoat and/or catalyst solution to a substrate | |
| US20220314329A1 (en) | Additive manufacturing apparatuses and methods for using the same | |
| RU129695U1 (en) | DEVICE FOR APPLICATION OF A VARNISH COATING ON THE SURFACE OF HEAT-FUEL ELEMENTS (FUELS) WITH SHELLS OF ZIRCONIUM ALLOYS BEFORE EQUIPPING THEM INTO THE HEAT-FUEL-ASSEMBLY (CLEAR) | |
| KR101964128B1 (en) | One-end open mold inner surface coating method and apparatus | |
| KR101705476B1 (en) | Apparatus and method for installing reactor repairing device | |
| CN212596633U (en) | Steel pipeline epoxy powder inner spraying device | |
| CN104324851A (en) | Electrostatic spraying production line of aluminum material | |
| CN103522391A (en) | Double-station vertical vacuum compression molding machine | |
| CN108940725B (en) | Device and method for producing resin outer lining of glass fiber sleeve | |
| KR101966625B1 (en) | Open-end mold tube inner surface coating method and apparatus for manufacturing a metal fuel rod | |
| CN202093842U (en) | Aging, washing and drying device for uranium dioxide (UO2) nuclear core | |
| CN105734227B (en) | The Technology for Heating Processing of hollow forging and a kind of quenching apparatus | |
| CN112495711A (en) | Processing equipment for plastic dipping inside and outside steel pipe | |
| CN104741345A (en) | Surface oil remover | |
| CN210560588U (en) | Spring time-effective constant-temperature oil groove | |
| CN103397149A (en) | Stirring method and device for medium in steel plate inclined quenching and cooling process | |
| CN112489993A (en) | Typesetting paint dipping equipment and typesetting paint dipping method for choke coil | |
| CN202162945U (en) | Self-aligning type polyurethane foaming platform | |
| US11854710B2 (en) | Nuclear reactor fuel assembly manufacturing method | |
| CN206966324U (en) | A kind of heat inspection probe guide | |
| CN211234971U (en) | Supersonic engine test bench thrust measurement exhaust apparatus | |
| CN220334751U (en) | Heat reflection heat insulation cooling coating filling structure | |
| CN113175187B (en) | Vertical wall coating method |