RU2610716C1 - Фильтр для тепловыделяющей сборки ядерного реактора - Google Patents
Фильтр для тепловыделяющей сборки ядерного реактора Download PDFInfo
- Publication number
- RU2610716C1 RU2610716C1 RU2015152583A RU2015152583A RU2610716C1 RU 2610716 C1 RU2610716 C1 RU 2610716C1 RU 2015152583 A RU2015152583 A RU 2015152583A RU 2015152583 A RU2015152583 A RU 2015152583A RU 2610716 C1 RU2610716 C1 RU 2610716C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fuel assembly
- filter
- dof
- grooves
- axis
- Prior art date
Links
- 239000003758 nuclear fuel Substances 0.000 title abstract 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 32
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000003698 laser cutting Methods 0.000 claims description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000000712 assembly Effects 0.000 abstract description 10
- 238000000429 assembly Methods 0.000 abstract description 10
- 238000001914 filtration Methods 0.000 abstract description 5
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 235000019837 monoammonium phosphate Nutrition 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D29/00—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor
- B01D29/01—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor with flat filtering elements
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
- G21C3/30—Assemblies of a number of fuel elements in the form of a rigid unit
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D29/00—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor
- B01D29/11—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor with bag, cage, hose, tube, sleeve or like filtering elements
-
- 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Filtering Materials (AREA)
- Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (AREA)
Abstract
Изобретение относится к атомной энергетике, а именно к конструктивным элементам тепловыделяющих сборок (ТВС) ядерных реакторов типа ВВЭР, а именно к фильтрам debris-предметов (АДФ). АДФ выполняют из нескольких фильтрующих элементов пластинчатой конструкции с пазами для протока теплоносителя в форме вытянутых прямоугольников, наклоненными к оси ТВС в одной из двух взаимно перпендикулярных плоскостей под определенным углом, обеспечивающим отсутствие просвета фильтрующего элемента в направлении, параллельном оси тепловыделяющей сборки. Причем АДФ для повышения эффективности фильтрации может содержать несколько (2…3) фильтрующих элементов пластинчатой конструкции, расположенных по отношению к соседним зеркально относительно плоскости их соприкосновения. Технический результат - повышение эффективности задержания debris-предметов любой формы по сравнению с известными АДФ. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.
Description
Изобретение относится к атомной энергетике, а именно к конструктивным элементам тепловыделяющих сборок (ТВС) ядерных реакторов типа ВВЭР (ВВЭР-440, ВВЭР-1000 и т.п.)
Из уровня техники известна конструкция ТВС ядерных реакторов ВВЭР-440, ВВЭР-1000 (см. Кириллов П.Л. и др. Справочник по теплогидравлическим расчетам (ядерные реакторы, теплообменники, парогенераторы). М.: Энергоатомиздат, 1990., рис. П.8.1, П.8.3 и П.8.5, с. 317-319), рабочая кассета (РК) которой состоит из пучка твэлов, закрепленного в несущей решетке (HP), головки для обеспечения загрузки-выгрузки и хвостовика.
Из уровня техники известна HP ТВС типа ВВЭР, которая имеет 126 круглых отверстий для установки твэлов, центральное отверстие для установки центральной трубы, 102 отверстия в форме «гантели» для протока теплоносителя, 12 отверстий диаметром 5,9 min и полуотверстия по контуру опорной решетки для протока теплоносителя. Отверстия типа «гантель» образованы двумя отверстиями радиусом 2,95 min, соединенным отверстием, шириной 5 min. Отверстия для установки твэлов и центральной трубы имеют диаметр 5+0.1, причем по контуру каждой грани шестигранной HP расположены по семь отверстий для нижних заглушек твэлов (см. Дементьев Б.Д. Ядерные энергетические реакторы. М.: Энергоатомиздат, 1990., с. 31-35).
Наряду с недостатком, связанным с существенной анизотропией конструкции, недостатком известной HP являются также большие размеры проливных отверстий. В ТВС ВВЭР они способны пропускать в пучок твэлов цилиндрические предметы диаметром до 5,9 мм и плоские шириной до 13 мм при толщине до 5 мм.
В связи с накоплением по мере эксплуатации АЭС в теплоносителе посторонних дебриз-предметов и преждевременным повреждением по этой причине оболочек твэлов возникла необходимость в оснащении ТВС анти-debris фильтрами (АДФ), устанавливаемыми в хвостовики ТВС.
В настоящее время все ТВС ВВЭР-440, ВВЭР-1000 оснащены АДФ.
АДФ РК ВВЭР-440 состоит из системы колец увеличивающегося по направлению потока теплоносителя диаметра и имеет кольцевые зазоры, шириной 2 мм, для улавливания частиц с линейным размером 2 мм и более.
В проекте ТВС-2М ВВЭР-1000 разработан АДФ, состоящий из наклонных перфорированных пластин. Предлагаемая конструкция АДФ ТВС-2М собирается из 12 таких пластин, установленных под определенным углом друг к другу с помощью дополнительных ребер в сложную пространственную конструкцию, при этом большая протяженность сварных швов снижает надежность сварных соединений.
Было предложено также оснастить штатные HP дополнительными прутками из проволоки 1,5…2 мм, приваренными на нижнюю поверхность HP в районе проливных отверстий, что в условиях массового производства реализовать практически невозможно.
Данные конструкции АДФ были исследованы в ОАО «ЭНИЦ» и результаты исследований были представлены на 7-й МНТК «Безопасность, эффективность и экономика атомной энергетики», Москва, 26-27 мая 2010 г. в докладе «Экспериментальное исследование эффективности антидебрисных фильтров кассет ВВЭР-1000».
Рассмотрение имеющихся данных показывает, что конструкции указанных АДФ позволяют с достаточной эффективностью задерживать криволинейные debris-частицы, однако они не технологичны и требуют больших трудозатрат на изготовление.
Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является АДФ, разработанный для ТВСА ВВЭР-1000, установленный в хвостовике перпендикулярно его оси и представляющий собой густо перфорированную плоскую пластину толщиной 8 мм с пазами для протока теплоносителя типа «шеврон» 7 (см. фиг. 1) шириной 2 мм (RU 2264666, опубл. 20.11.2005).
Существенным недостатком данного АДФ является малая, порядка 0,6 мм, толщина перемычек между отверстиями при толщине пластины 8 мм, что не позволяет изготовить его с помощью механической обработки. Изготовление его как электроэррозионным способом, так и с помощью гидроабразивной резки приводит к большим трудозатратам.
При этом, эффективность задержания debris-частиц прямолинейной формы - проволоки, диаметром менее 2 мм любой длины и плоских debris-предметов толщиной менее 2 мм и шириной до 20 мм - практически отсутствует.
Задачей настоящего изобретения является создание конструкции АДФ, имеющей высокую эффективность задержания debris-предметов любой формы по сравнению с известными АДФ.
Для устранения этих недостатков предлагается выполнить АДФ из нескольких фильтрующих элементов пластинчатой конструкции с пазами для протока теплоносителя в форме вытянутых прямоугольников, шириной не более 2 мм, наклоненными к оси ТВС под определенным углом, чтобы обеспечить отсутствие просвета фильтрующего элемента в направлении, параллельном оси тепловыделяющей сборки.
Причем, предлагаемый АДФ для повышения эффективности фильтрации может содержать несколько (2…3) фильтрующих элементов пластинчатой конструкции, расположенных по отношению к соседним зеркально относительно плоскости их соприкосновения.
Пластинчатую конструкцию имеют перемешивающие решетки (ПР) ТВСА ВВЭР-1000, а также перспективные пластинчатые ДР для ТВС типа ВВЭР (RU 2518058, 10.06.2014), изготавливаемые в настоящее время на основе цифровой высокоточной и высокопроизводительной технологии газолазерной резки, т.е. серийная технология газолазерной резки освоена.
Техническим результатом изобретения является повышение надежности и работоспособности ТВС типа ВВЭР при снижении трудоемкости ее изготовления.
Данный технический результат достигается тем, что АДФ, установленный в хвостовике тепловыделяющей сборки ядерного реактора перпендикулярно потоку теплоносителя, содержащий ряд взаимно пересекающихся групп пластин, образующих пазы для протока теплоносителя в форме вытянутых прямоугольников, содержит 2…3 фильтрующих элемента, каждый из которых содержит две группы параллельных друг другу пластин, одна из которых параллельна оси тепловыделяющей сборки, а другая расположена под углом к ней, образующих пазы для протока теплоносителя, наклоненные в одной из двух взаимно перпендикулярных плоскостей под углом, обеспечивающим отсутствие просвета фильтрующего элемента в направлении, параллельном оси тепловыделяющей сборки, причем в каждом из соседних фильтрующих элементов пазы наклонены на один и тот же угол зеркально по отношению к плоскости их соприкосновения.
При этом пазы для прохода теплоносителя имеют ширину не более 2 мм и наклонены в одной из двух взаимно перпендикулярных плоскостей под углом 15…20°, а высота фильтрующего элемента выбрана такой, чтобы обеспечить отсутствие просвета фильтрующего элемента в направлении, параллельном оси тепловыделяющей сборки.
При этих углах наклона для перекрытия паза шириной 2 мм и обеспечения отсутствия просвета, т.е. непрозрачности АДФ в направлении, параллельном оси ТВС, достаточно толщины фильтрующего элемента 8 мм и более.
Длина пазов предпочтительно соизмерима с шагом твэлов в пучке ТВС, что составляет 10…15 мм.
Толщина пластин, выполненных из нержавеющей стали типа Х18Н10Т, из практических возможностей существующего оборудования находится в диапазоне 0,5…1,0 мм.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг. 1 изображен штатный АДФ ТВСА ВВЭР-1000.
На фиг. 2 изображен фильтрующий элемент предлагаемого АДФ ТВС типа ВВЭР.
На фиг. 3 изображен фрагмент предлагаемого АДФ ТВС типа ВВЭР, состоящего из двух фильтрующих элементов.
На фиг. 4 изображены пластины с верхними прорезями, из которых состоит предлагаемый АДФ.
На фиг. 5 изображены пластины с нижними прорезями, из которых состоит предлагаемый АДФ.
Фильтрующий элемент 1 состоит из двух видов пластин: пластины 2 с нижними прорезями 3, параллельные оси ТВС, и наклоненные на определенный угол пластины 4 с верхними прорезями 5, образующие пазы 6 для протока теплоносителя.
Claims (6)
1. Фильтр, установленный в хвостовике тепловыделяющей сборки ядерного реактора перпендикулярно потоку теплоносителя, содержащий ряд взаимно пересекающихся групп пластин, образующих пазы для протока теплоносителя в форме вытянутых прямоугольников, отличающийся тем, что фильтр содержит 2…3 фильтрующих элемента, каждый из которых содержит две группы параллельных друг другу пластин, одна из которых параллельна оси тепловыделяющей сборки, а другая расположена под углом к ней, образующих пазы для протока теплоносителя, наклоненные в одной из двух взаимно перпендикулярных плоскостей под углом, обеспечивающим отсутствие просвета фильтрующего элемента в направлении, параллельном оси тепловыделяющей сборки, причем в каждом из соседних фильтрующих элементов пазы наклонены на один и тот же угол зеркально по отношению к плоскости их соприкосновения.
2. Фильтр по п. 1, отличающийся тем, что пазы для протока теплоносителя наклонены под углом 15…20° к продольной оси тепловыделяющей сборки.
3. Фильтр по п. 1, отличающийся тем, что пазы для протока теплоносителя имеют ширину не более 2 мм.
4. Фильтр по п. 1, отличающийся тем, что толщина пластин составляет 0,5…1,0 мм.
5. Фильтр по п. 1, отличающийся тем, что длина пазов составляет 10…15 мм.
6. Фильтр по п. 1, отличающийся тем, что выполнен из нержавеющей стали с помощью газолазерной резки.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015152583A RU2610716C1 (ru) | 2015-12-09 | 2015-12-09 | Фильтр для тепловыделяющей сборки ядерного реактора |
PCT/RU2016/000306 WO2017099622A1 (ru) | 2015-12-09 | 2016-05-23 | Фильтр для тепловыделяющей сборки ядерного реактора |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015152583A RU2610716C1 (ru) | 2015-12-09 | 2015-12-09 | Фильтр для тепловыделяющей сборки ядерного реактора |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2610716C1 true RU2610716C1 (ru) | 2017-02-15 |
Family
ID=58458771
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015152583A RU2610716C1 (ru) | 2015-12-09 | 2015-12-09 | Фильтр для тепловыделяющей сборки ядерного реактора |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2610716C1 (ru) |
WO (1) | WO2017099622A1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019132697A1 (ru) * | 2017-12-28 | 2019-07-04 | Акционерное Общество "Твэл" | Тепловыделяющая сборка ядерного реактора |
WO2023249511A1 (ru) * | 2022-06-21 | 2023-12-28 | Акционерное Общество "Твэл" | Тепловыделяющая сборка ядерного реактора (варианты) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2264666C2 (ru) * | 2004-01-16 | 2005-11-20 | Открытое акционерное общество "Машиностроительный завод" | Антидебрисный фильтр тепловыделяющей сборки ядерного реактора |
RU2308102C1 (ru) * | 2006-04-06 | 2007-10-10 | ФГУП Опытное конструкторское бюро "ГИДРОПРЕСС" | Устройство для улавливания твердых частиц в тепловыделяющей сборке ядерного реактора (варианты) |
US20090092217A1 (en) * | 2007-08-31 | 2009-04-09 | Global Nuclear Fuel - Americas, Llc | Method to shield nuclear fuel assembly with removable debris shield in upper tie plate |
US20130248434A1 (en) * | 2010-12-03 | 2013-09-26 | Nuclear Fuel Industries, Ltd. | Debris filter |
EP2487690B1 (en) * | 2011-02-14 | 2015-04-15 | Global Nuclear Fuel-Americas, LLC | Debris exclusion and retention device for a fuel assembly |
-
2015
- 2015-12-09 RU RU2015152583A patent/RU2610716C1/ru active
-
2016
- 2016-05-23 WO PCT/RU2016/000306 patent/WO2017099622A1/ru active Application Filing
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2264666C2 (ru) * | 2004-01-16 | 2005-11-20 | Открытое акционерное общество "Машиностроительный завод" | Антидебрисный фильтр тепловыделяющей сборки ядерного реактора |
RU2308102C1 (ru) * | 2006-04-06 | 2007-10-10 | ФГУП Опытное конструкторское бюро "ГИДРОПРЕСС" | Устройство для улавливания твердых частиц в тепловыделяющей сборке ядерного реактора (варианты) |
US20090092217A1 (en) * | 2007-08-31 | 2009-04-09 | Global Nuclear Fuel - Americas, Llc | Method to shield nuclear fuel assembly with removable debris shield in upper tie plate |
US20130248434A1 (en) * | 2010-12-03 | 2013-09-26 | Nuclear Fuel Industries, Ltd. | Debris filter |
EP2487690B1 (en) * | 2011-02-14 | 2015-04-15 | Global Nuclear Fuel-Americas, LLC | Debris exclusion and retention device for a fuel assembly |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ДАНИЛОВ В.И. и др. Особенности лазерной резки листовой стали и мониторинг качества образцов после лазерного воздействия. Прикладная механика и техническая физика, 2006. Т. 47, 4, стр. 176 стр. 28-30, стр. 178 стр. 17-18. * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019132697A1 (ru) * | 2017-12-28 | 2019-07-04 | Акционерное Общество "Твэл" | Тепловыделяющая сборка ядерного реактора |
EA038791B1 (ru) * | 2017-12-28 | 2021-10-20 | Акционерное Общество "Твэл" | Тепловыделяющая сборка ядерного реактора |
EP3734614A4 (en) * | 2017-12-28 | 2021-12-01 | Joint-Stock Company "TVEL" | NUCLEAR FUEL BUNDLES |
US11437154B2 (en) * | 2017-12-28 | 2022-09-06 | Joint-Stock Company “Tvel” | Nuclear fuel assembly having a filter for retention of foreign objects in the coolant |
WO2023249511A1 (ru) * | 2022-06-21 | 2023-12-28 | Акционерное Общество "Твэл" | Тепловыделяющая сборка ядерного реактора (варианты) |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2017099622A1 (ru) | 2017-06-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2742042C1 (ru) | Тепловыделяющая сборка ядерного реактора | |
US7787584B2 (en) | Debris filtering bottom spacer grid with louvers for preventing uplift of fuel rods | |
RU2610716C1 (ru) | Фильтр для тепловыделяющей сборки ядерного реактора | |
RU2627307C1 (ru) | Тепловыделяющая сборка ядерного реактора | |
RU2473989C1 (ru) | Тепловыделяющая сборка ядерного реактора | |
RU2610913C1 (ru) | Тепловыделяющая сборка ядерного реактора | |
KR100907635B1 (ko) | M형 딤플을 갖는 이물질 여과용 지지격자 | |
KR100844879B1 (ko) | 연료봉 프레팅 마모저항성이 향상된 w형 및 m형 스프링을구비한 지지격자 | |
RU2728894C1 (ru) | Тепловыделяющая сборка ядерного реактора (варианты) | |
RU2622112C1 (ru) | Тепловыделяющая сборка ядерного реактора | |
RU2447518C1 (ru) | Опорная решетка-фильтр для тепловыделяющей сборки ядерного реактора | |
RU2623580C1 (ru) | Тепловыделяющая сборка ядерного реактора | |
RU2805363C1 (ru) | Тепловыделяющая сборка ядерного реактора | |
RU2518058C1 (ru) | Дистанционирующая решетка тепловыделяющей сборки ядерного реактора (варианты) | |
KR100907634B1 (ko) | 비대칭형 딤플을 갖는 이물질 여과용 지지격자 | |
WO2021075993A1 (ru) | Тепловыделяющая сборка ядерного реактора | |
RU2639711C1 (ru) | Тепловыделяющая сборка ядерного реактора | |
KR100800094B1 (ko) | 연료봉 프레팅 마모방지를 위한 탁자형 스프링을 구비한지지격자 | |
US9171647B2 (en) | Spacer grid for nuclear fuel assembly for reducing flow-induced vibration | |
RU113055U1 (ru) | Дистанционирующая решетка тепловыделяющей сборки высокоэнергетического ядерного реактора | |
KR20090047438A (ko) | 원통모양의 딤플을 갖는 이물질여과용 지지격자 | |
KR20200089348A (ko) | 나선형 유로홀을 형성한 핵연료 집합체의 하단고정체 | |
RU2639716C1 (ru) | Опорная решетка-фильтр для тепловыделяющей сборки ядерного реактора | |
KR100844883B1 (ko) | 연료봉 프레팅 마모방지를 위한 받침 날개형 스프링 및 딤플을 구비한 지지격자 | |
RU2383954C1 (ru) | Перемешивающая решетка тепловыделяющей сборки ядерного реактора |