RU2609900C1

RU2609900C1 - Nuclear reactor

Info

Publication number: RU2609900C1
Application number: RU2016103183A
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Давидович Ким; Сергей Александрович Корецкий; Владимир Владимирович Кудинов; Алексей Платонович Рахманов; Леонид Анатольевич Слепцов; Елена Леонардовна Ромадова
Original assignee: Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом"
Priority date: 2016-02-01
Filing date: 2016-02-01
Publication date: 2017-02-07

Abstract

FIELD: nuclear energy.

SUBSTANCE: invention relates to nuclear reactors, more specifically to their structural elements used to fix the tube bundle secured on the surface of a nuclear reactor subject to vibration and thermal loads during operation. Nuclear reactor comprises housing 1, on the bottom of which in a concentric tube bundle fixed are tubes 2 of the nuclear reactor CPS. For stiffening the tube bundle the nuclear reactor is equipped with a spatial frame, which consists of transverse plates 3 with holes, ring elements 4 and rods 5. Tube bundle is arranged inside ring elements 4. Rings 4 are equipped with spring-loaded retainers thrusting against peripheral tubes 2. On the side surface of plates 3 there are profiled grooves, into which the tubes peripheral row is mounted.

EFFECT: technical result is providing thermal expansion of peripherally arranged tubes while maintaining their stiffness in vibration and thermal loads.

1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к ядерным реакторам, а более точно к их конструктивным элементам общего назначения, применяемым для фиксации трубного пучка, закрепленного на поверхности ядерного реактора, испытывающей при эксплуатации вибрационные и термические нагрузки.The invention relates to nuclear reactors, and more specifically to their structural elements for general use, used to fix a tube bundle mounted on the surface of a nuclear reactor that experiences vibration and thermal loads during operation.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому изобретению является ядерный реактор, содержащий концентричный трубный пучок системы управления и защиты реактора, закрепленный на корпусе ядерного реактора, и пространственную ферму для обеспечения жесткости трубного пучка, включающую поперечные плиты с отверстиями для фиксации в них труб и стержни (В.П. Денисов, Ю.Г. Драгунов "Реакторная установка ВВЭР для электростанций", стр. 138-139, рис. 6.3, Москва, Изд. AT, 2002).The closest set of essential features to the claimed invention is a nuclear reactor containing a concentric tube bundle of the control and protection system of the reactor, mounted on the body of the nuclear reactor, and a spatial truss for stiffness of the tube bundle, including transverse plates with holes for fixing pipes and rods in them (V.P. Denisov, Yu.G. Dragunov "VVER Reactor Unit for Power Plants", p. 138-139, Fig. 6.3, Moscow, Publishing House AT, 2002).

В известном ядерном реакторе через отверстия поперечных плит пропущены все трубы пучка системы управления и защиты ядерного реактора (СУЗ).In the well-known nuclear reactor through the openings of the transverse plates passed all the tubes of the beam control system and protection of a nuclear reactor (CPS).

При транспортировке или землетрясении, когда ядерный реактор испытывает вибрацию, трубный пучок жестко зафиксирован от поперечных перемещений в отверстиях плит. Однако при разогреве ядерного реактора происходит термическое расширение его корпуса, в том числе и днища, вследствие чего начинает увеличиваться расстояние между трубами. Максимально большое поперечное перемещение при термическом расширении днища реактора наблюдается у периферийных рядов трубного пучка. Это перемещение ограничено размерами отверстий плит, поэтому в зоне соприкосновения периферийных труб с границей отверстия возникают напряжения, величина которых может быть выше допускаемых, из-за чего возможна потеря несущей способности силовой рамы и периферийно расположенных труб.During transportation or an earthquake, when the nuclear reactor experiences vibration, the tube bundle is rigidly fixed from lateral movements in the openings of the plates. However, when a nuclear reactor is heated, thermal expansion of its body, including the bottom, occurs, as a result of which the distance between the pipes begins to increase. The greatest possible transverse displacement during thermal expansion of the reactor bottom is observed in the peripheral rows of the tube bundle. This movement is limited by the size of the plate openings, therefore, in the contact zone of the peripheral pipes with the boundary of the hole, stresses arise, the magnitude of which can be higher than the allowable ones, because of which the load-bearing capacity of the power frame and the peripherally located pipes can be lost.

Недостатком известного ядерного реактора является его невысокий уровень надежности, т.к. существует вероятность потери несущей способности фермы из-за отсутствия компенсации термических расширений в (зоне фиксации периферийно расположенных корпусов приводов в решетках).A disadvantage of the known nuclear reactor is its low level of reliability, because there is a possibility of loss of the bearing capacity of the truss due to the lack of compensation for thermal expansions in the (fixation zone of the peripherally located drive housings in the gratings)

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение надежности ядерного реактора как при его транспортировке или землетрясении, так и при работе в штатном режиме.The task to which the invention is directed, is to increase the reliability of a nuclear reactor both during its transportation or earthquake, and during normal operation.

Техническим результатом изобретения является обеспечение термического расширения периферийно расположенных труб при сохранении их жесткости при вибрационных и тепловых нагрузках.The technical result of the invention is the provision of thermal expansion of peripherally located pipes while maintaining their rigidity under vibration and thermal loads.

Технический результат достигается тем, что в ядерном реакторе, содержащем концентричный трубный пучок системы управления и защиты реактора, закрепленный на корпусе ядерного реактора, и пространственную ферму для обеспечения жесткости трубного пучка, включающую поперечные плиты с отверстиями для фиксации в них труб и стержни, согласно изобретению пространственная ферма снабжена поперечными кольцевыми элементами с подпружиненными фиксаторами, трубный пучок расположен внутри кольцевых элементов, а на боковой поверхности плит выполнены выемки, в которых установлен периферийный ряд трубного пучка, подпружиненный со стороны кольцевых элементов, при этом плиты закреплены на внутренних рядах трубного пучка, а кольцевые элементы соединены между собой стержнями.The technical result is achieved by the fact that in a nuclear reactor containing a concentric tube bundle of the reactor control and protection system, mounted on the body of the nuclear reactor, and a spatial truss to provide rigidity to the tube bundle, including transverse plates with holes for fixing pipes and rods therein, according to the invention the spatial truss is equipped with transverse ring elements with spring-loaded clamps, the tube bundle is located inside the ring elements, and on the side surface of the plates recesses in which the peripheral row of the tube bundle is installed, spring-loaded from the side of the annular elements, the plates being fixed to the inner rows of the tube bundle, and the annular elements interconnected by rods.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен ядерный реактор (общий вид), на фиг. 2 изображен узел фиксации трубного пучка (поперечный разрез А-А), на фиг. 3 изображен узел подпружинивания периферийного трубного пучка со стороны кольцевого элемента.The essence of the utility model is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a nuclear reactor (general view), FIG. 2 shows a tube bundle fixing unit (transverse section AA), FIG. 3 depicts a node for springing a peripheral tube bundle from the side of the annular element.

Ядерный реактор содержит корпус 1, на днище которого концентричным трубным пучком закреплены трубы 2 СУЗ ядерного реактора.The nuclear reactor contains a housing 1, on the bottom of which a tube 2 of the CPS of a nuclear reactor is fixed by a concentric tube bundle.

Для придания жесткости трубному пучку ядерный реактор снабжен пространственной фермой, которая закреплена на днище 1 и состоит из поперечных плит 3 с отверстиями, кольцевых элементов 4 и стержней 5, расположенных по высоте трубного пучка.To give rigidity to the tube bundle, the nuclear reactor is equipped with a spatial truss, which is mounted on the bottom 1 and consists of transverse plates 3 with holes, ring elements 4 and rods 5 located along the height of the tube bundle.

Плиты 3 закреплены на трубах 2, а кольцевые элементы 4 соединены между собой стержнями 5.The plates 3 are fixed to the pipes 2, and the annular elements 4 are interconnected by rods 5.

На боковой поверхности плит 3 выполнены профилированные выемки, например дугообразные или полукруглые, в которые устанавливают периферийный ряд труб 2, а в отверстиях плит 3 зафиксированы внутренние ряды трубного пучка. Трубы 2, расположенные в выемках и не зафиксированные таким образом с внешней стороны, могут радиально перемещаться при тепловом расширении днища 1 реактора, что обеспечивает высокую несущую способность конструкции пространственной фермы.On the side surface of the plates 3, profiled recesses are made, for example, arcuate or semicircular, in which a peripheral row of pipes 2 is installed, and in the holes of the plates 3, the internal rows of the tube bundle are fixed. Pipes 2, located in the recesses and not fixed in such a way from the outside, can radially move during thermal expansion of the bottom 1 of the reactor, which ensures a high load-bearing capacity of the spatial truss structure.

Однако при сильных вибрациях реактора, например при землетрясении, должен быть зафиксирован весь трубный пучок.However, with strong vibrations of the reactor, for example during an earthquake, the entire tube bundle must be fixed.

Внутренние ряды трубного пучка, расположенные в отверстиях плит 3, сохраняют свою жесткость при вибрациях, а периферийные, упирающиеся в плиту только по выемке, с внешней стороны не зафиксированы.The inner rows of the tube bundle located in the openings of the plates 3 retain their rigidity during vibrations, and the peripheral ones abutting the plate only along the recess are not fixed from the outside.

Для того чтобы исключить поперечные колебания периферийно расположенных труб 2 при вибрациях, трубный пучок располагают внутри кольцевых элементов 4. Кольца 4 снабжены подпружиненными фиксаторами, упирающимися в периферийные трубы 2. Фиксаторы могут быть выполнены в виде угольников 6, в которые вставлены пальцы 7, поджимающие трубы 2 через лапку 8. Поджатие лапки осуществляется с помощью пружины 9 и гайки 10.In order to exclude lateral vibrations of the peripheral tubes 2 during vibrations, the tube bundle is located inside the annular elements 4. The rings 4 are equipped with spring-loaded clamps abutting the peripheral tubes 2. The latches can be made in the form of elbows 6 into which the fingers 7 are inserted, pressing tubes 2 through the foot 8. The pressing of the foot is carried out using the spring 9 and nut 10.

Подпружиненный таким образом периферийный ряд труб 32 с внешней стороны оказывается зафиксированным при вибрации реактора, но в то же время может радиально перемещаться при расширении днища корпуса реактора под действием температурных нагрузок за счет сжатия пружины 9, на которую начинает давить труба 2 СУЗ.The peripheral row of pipes 32 thus springed from the outside is fixed when the reactor vibrates, but at the same time it can radially move when the bottom of the reactor vessel expands under the influence of temperature loads due to compression of the spring 9, on which the CPS pipe 2 begins to press.

Claims

A nuclear reactor containing a concentric tube bundle of the reactor control and protection system mounted on the body of a nuclear reactor and a spatial truss for stiffening the tube bundle, including transverse plates with holes for fixing tubes and rods in them, characterized in that the spatial truss is provided with transverse annular elements with spring-loaded clamps and the tube bundle is located inside the annular elements, and recesses are made on the lateral surface of the plates, in which perimeter pipes are installed the other row of the tube bundle, spring loaded from the side of the ring elements, with the plates fixed to the tube tubes, and the annular elements interconnected by rods.