RU2542324C1

RU2542324C1 - Fuel assembly of nuclear reactor

Info

Publication number: RU2542324C1
Application number: RU2013143829/07A
Authority: RU
Inventors: Александр Ефимович Лернер; Юрий Васильевич Лузан; Виктор Михайлович Кочергин; Александр Леопольдович Крылов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Машиностроительный завод"
Priority date: 2013-09-27
Filing date: 2013-09-27
Publication date: 2015-02-20

Abstract

FIELD: power industry.

SUBSTANCE: invention relates to elements of a fuel assembly (FA) of a VVER-440 nuclear reactor. A FA cover is connected to a shank by means of six special screws having a conical shape of a head from below. On edges of a mounting seat of an end part, in the middle part around each of the holes for attachment screws there are cavities, the surface of which coincides with the deformed shape of the cover surface at loading with radial forces along the outline of holes or is close to it. Cavities have a width that is smaller than that of the cover edge.

EFFECT: providing alignment of a cover and an end part assembly.

2 cl, 5 dwg

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) основными конструктивными узлами являются пучок тепловыделяющих элементов (твэлов), дистанционирующие решетки (ДР), закрепленные на центральной трубе, головка, хвостовик и соединяющий их чехол.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) 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.

Тепловыделяющая сборка ядерного реактора содержит концевые детали - головку 1 и хвостовик 2, и соединяющий их чехол, силовой каркас, включающий верхнюю и нижнюю опорную решетки 3 и 4, 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 end parts — a head 1 and a shank 2, and a cover connecting them, a power frame including upper and lower support grids 3 and 4, spacer grids (DR) 5 and a central pipe (CT). A beam of fuel elements (fuel elements) is fixed in the power frame 6. (see. Fig. 1). The fuel rods 6 are mounted in the DR 5 and the lower support grid 4 (HP).

Как показывает опыт изготовления и эксплуатации, существующее соединение чехла и хвостовика не обеспечивает в полной мере требуемую соосность этих деталей, особенно в ТВС АРК ВВЭР-440. По этой причине на АЭС «Пакш» было зафиксировано превышение установленных пределов усилия выгрузки ТВС после имитации срабатывания АЗ при испытаниях.As experience in manufacturing and operation shows, the existing joint between the cover and the liner does not fully ensure the required alignment of these parts, especially in the FA VVER-440 fuel assemblies. For this reason, at the Paks NPP, the established limits for the fuel assembly unloading force were exceeded after simulating the operation of AZ during tests.

Известна ТВС (RU 2092914 C1), в которой крепление чехла к концевой детали осуществляется 12 винтами (по 2 винта на грани) со специальными головками, законтривание которых производится в материал концевой детали. Для обеспечения точности, надежности и работоспособности при выполнении сборки-разборки на углах чехла в местах соединения с концевыми деталями выполнены разрезы на ребрах. Однако большое количество винтов и наличие разрезов снижают конструкторско-технологическую привлекательность такого соединения.A fuel assembly is known (RU 2092914 C1), in which the cover is attached to the end part by 12 screws (2 screws on the edge) with special heads, which are locked into the material of the end part. To ensure accuracy, reliability and performance during the assembly-disassembly at the corners of the cover at the junction with the end parts, cuts were made on the ribs. However, a large number of screws and the presence of cuts reduce the design and technological attractiveness of such a connection.

Известна ТВС, в которой для обеспечения разборности соединения чехол - концевая деталь, в месте установки крепежного винта в чехле выполняется выштамповка для обеспечения невыступания за пределы контура поперечного сечения головки винта. Чехол соединяется с хвостовиком с помощью 6-ти специальных винтов. Известная конструкция соединения хвостовика и чехла ТВС приведена на фиг. 2. Конструкция винта показана на фиг. 3.A fuel assembly is known, in which, to ensure the collapsibility of the joint, the cover is the end piece, stamping is performed at the place of the mounting screw in the cover to ensure that the screw head does not protrude beyond the contour of the cross-section. The cover is connected to the shank using 6 special screws. The known construction of the connection of the shank and the fuel assembly cover is shown in FIG. 2. The design of the screw is shown in FIG. 3.

Однако прижатие чехла к посадочному месту концевой детали в этой конструкции возможно только в зоне выштамповок, что не может гарантированно обеспечить натяга по всей внутренней поверхности посадочного места чехла, и что, в свою очередь, не может гарантированно обеспечить соосности чехла и концевой детали (например, хвостовика) в сборе.However, pressing the cover to the seat of the end piece in this design is possible only in the stamping area, which cannot guarantee the tightness over the entire inner surface of the seat of the cover, and that, in turn, cannot guarantee the alignment of the cover and the end part (for example, shank) assy.

Конструктивно чехол состоит из 2-х полутруб, которые изготавливаются из 2-х заготовок прямоугольной формы, продольные протяженные стороны которых строгаются, образуя плоскости, перпендикулярные плоскости листа для обеспечения плотного прилегания кромок при последующей сварке полутруб. При этом строго обеспечивается параллельность обеих протяженных кромок заготовок полутруб. Гибка полутруб производится на прессе с числовым программным управлением с базированием от одной из протяженных кромок, что, соответственно, обеспечивает параллельность протяженных кромок и образующихся в процессе гибки ребер полутруб. Согнутые полутрубы устанавливаются на оправке для сварки с обеспечением плотного прилегания каждой из протяженных кромок друг к другу для обеспечения качества сварки. Это, в свою очередь, позволяет обеспечить параллельность всех 6 ребер готового чехла между собой.Structurally, the cover consists of 2 half-pipes, which are made of 2 rectangular blanks, the longitudinal elongated sides of which are planed, forming planes perpendicular to the sheet plane to ensure a tight fit of the edges during subsequent welding of half-pipes. In this case, the parallelism of both extended edges of the semi-pipe blanks is strictly ensured. The bending of half pipes is carried out on a numerically controlled press based on one of the extended edges, which, accordingly, ensures parallelism between the extended edges and the half tubes formed during bending. Bent half pipes are mounted on a mandrel for welding, ensuring a snug fit of each of the extended edges to each other to ensure the quality of welding. This, in turn, makes it possible to ensure parallelism of all 6 edges of the finished cover to each other.

Посадочное место хвостовика под установку чехла, как и весь хвостовик, изготавливается на обрабатывающем центре с числовым программным управлением, что позволяет обеспечить высокую точность параллельности ребер посадочного места хвостовика между собой.The shank seat for the installation of the cover, as well as the entire shank, is manufactured at a machining center with numerical control, which allows for high accuracy of parallelism of the edges of the shank seat between them.

Таким образом, обеспечение плотного прилегания зон ребер внутренней поверхности чехла к ребрам посадочного места хвостовика позволяет обеспечить соосность продольных осей чехла и хвостовика.Thus, ensuring a tight fit of the zones of the ribs of the inner surface of the cover to the ribs of the seat of the shank allows you to ensure alignment of the longitudinal axes of the cover and the shank.

В связи с этим предлагается конструкция ТВС, в которой крепежные винты имеют коническую форму головки снизу, но с большим по сравнению с известным винтом углом при вершине конуса, поверхность которой в процессе затяжки соприкасается с внешней поверхностью чехла вокруг отверстия под винт крепления, перемещая ее внутрь по мере закручивания, чем обеспечивает возможность контровки в дополнительное отверстие в чехле, а также размещение головок винтов внутри контура поперечного сечения ТВС за счет выборки зазоров между внутренней поверхностью чехла и посадочным местом концевой детали в зонах граней с обеспечением за счет этого натяга в зонах ребер, для чего на гранях посадочного места концевой детали в средней части вокруг каждого из отверстий под крепежные винты выполнены углубления, поверхность которых совпадает с деформированной формой поверхности чехла при нагружении радиальными силами по контуру отверстий или близка к ней, имеющие ширину меньше, чем ширина грани чехла.In this regard, a fuel assembly design is proposed, in which the mounting screws have a conical head shape from the bottom, but with a larger angle at the top of the cone compared to the known screw, the surface of which touches the outer surface of the cover around the hole for the fastening screw, moving it inward as it is twisted, which makes it possible to lock into an additional hole in the case, as well as the placement of the screw heads inside the cross section of the fuel assembly due to the selection of gaps between the inner surface the cover and the seat of the end piece in the zones of the faces, thereby providing an interference fit in the areas of the ribs, for which recesses are made on the faces of the seat of the end part in the middle part around each of the holes for the mounting screws, the surface of which coincides with the deformed shape of the cover surface at loading by radial forces along the contour of the holes or close to it, having a width less than the width of the edge of the cover.

Для повышения технологичности также представляется возможным посадочные места под чехол в концевой детали в районах расположения крепежных винтов выполнить в виде наклонной плоскости с уклоном в направлении от центра ТВС.To improve manufacturability, it also seems possible to place seats under the cover in the end part in the areas where the fixing screws are located in the form of an inclined plane with a slope in the direction from the center of the fuel assembly.

Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг. 1 изображена ТВС ядерного реактора с пучком твэлов, концевыми деталями и соединенным с ними чехлом.In FIG. 1 shows a fuel assembly of a nuclear reactor with a bunch of fuel rods, end parts and a cover connected to them.

На фиг. 2 изображена существующая конструкция соединения чехла и концевой детали известной ТВС.In FIG. 2 shows the existing construction of the connection of the cover and the end parts of the known fuel assemblies.

На фиг. 3 изображена конструкция винта крепления чехла известной ТВС.In FIG. 3 shows the design of the mounting screw of the cover of the known fuel assembly.

На фиг. 4 изображена предлагаемая конструкция крепления чехла ТВС, где 7 - чехол, 8 - хвостовик, 9 - винт.In FIG. 4 shows the proposed design of the mounting of the cover of the fuel assembly, where 7 is the cover, 8 is the shank, 9 is the screw.

На фиг. 5 изображена конструкция винта крепления чехла предлагаемой ТВС.In FIG. 5 shows the design of the screw securing the cover of the proposed fuel assembly.

Claims

1. The fuel assembly of a nuclear reactor, including a bundle of fuel rods assembled in a frame of spacer grids, a cover, end parts and fixing screws, characterized in that the fixing screws have a countersunk head conical from the bottom, the surface of which is in contact with the outer surface of the cover, ensuring the placement of the screw head inside the cross section of the fuel assembly cross section due to the selection of gaps between the inner surface of the cover and the seat of the end piece in the zones of the faces, thereby ensuring an interference fit in the zones of er, for which, in the middle part of the faces along the length of the seat of the end part around each of the holes for mounting screws, recesses are made, the surface of which coincides with the deformed shape of the surface of the cover when loaded by radial forces along the contour of the holes or close to it, having a width less than the width the edges of the cover.

2. The fuel assembly of the nuclear reactor according to claim 1, characterized in that the recesses in the seats under the cover in the end part in the regions where the fixing screws are located are made in the form of an inclined plane with a slope in the direction from the center of the fuel assembly.