RU2765636C1 - Устройство для улавливания твердых частиц в тепловыделяющей сборке ядерного реактора - Google Patents
Устройство для улавливания твердых частиц в тепловыделяющей сборке ядерного реактора Download PDFInfo
- Publication number
- RU2765636C1 RU2765636C1 RU2021118331A RU2021118331A RU2765636C1 RU 2765636 C1 RU2765636 C1 RU 2765636C1 RU 2021118331 A RU2021118331 A RU 2021118331A RU 2021118331 A RU2021118331 A RU 2021118331A RU 2765636 C1 RU2765636 C1 RU 2765636C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- channels
- filter element
- fuel assembly
- jumpers
- axis
- Prior art date
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 44
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims abstract description 26
- 239000007787 solid Substances 0.000 title claims abstract description 16
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 7
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- G21C3/32—Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements
- G21C3/3206—Means associated with the fuel bundle for filtering the coolant, e.g. nozzles, grids
-
- 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
- G21C3/02—Fuel elements
- G21C3/04—Constructional details
- G21C3/06—Casings; Jackets
- G21C3/10—End closures ; Means for tight mounting therefor
-
- 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)
- Filtering Materials (AREA)
- Auxiliary Devices For Machine Tools (AREA)
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Abstract
Изобретение относится к устройству для улавливания твердых частиц в ТВС ядерного реактора, установленному в хвостовике ТВС. Устройство состоит из двух скрепленных между собой фильтрующих элементов пластинчатого типа, расположенных друг над другом и имеющих каналы для прохода теплоносителя определенной длины и ширины. Причем в нижнем фильтрующем элементе каналы расположены под наклоном к оси ТВС, а в верхнем фильтрующем элементе параллельно оси ТВС. Каналы могут быть выполнены, в частности, методом гидроабразивной резки в виде прорезей в поле пластины фильтрующего элемента, разделенных по длине вертикальными ребрами, а по ширине – перемычками. На вертикальных ребрах и перемычках между каналами каждого фильтрующего элемента выполнены скругления, а между вертикальными ребрами и перемычками каналов, выполненными в пластинах разных фильтрующих элементов, имеется зазор. Скругления вертикальных ребер и перемычек могут быть выполнены со стороны зазора между ними. Перемычки верхнего и нижнего фильтрующих элементов могут быть смещены друг относительно друга. Также перемычки верхнего фильтрующего элемента могут быть расположены под углом к оси тепловыделяющей сборки в сторону, противоположную наклону каналов нижнего фильтрующего элемента. Техническим результатом является возможность задерживать и улавливать твердые частицы любого размера, находящиеся в контуре теплоносителя, без уменьшения проходного сечения для теплоносителя. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к атомной энергетике и может быть использовано в тепловыделяющих сборках (ТВС) ядерных реакторов ВВЭР и PWR.
Известен антидебрисный фильтр тепловыделяющей сборки ядерного реактора (см. патент RU №2264666, опубл. 20.11.2005), представляющий собой густо перфорированную плоскую пластину с отверстиями формы «шеврон» шириной 2 мм. Недостатком данного технического решения является малая толщина перемычек между отверстиями (0,3…0,6 мм) при толщине пластины 6…8 мм, что ведет к увеличению трудозатрат при изготовлении, а также существенное гидравлическое сопротивление.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому устройству является фильтр для задержания посторонних предметов в тепловыделяющей сборке ядерного реактора (см. патент RU №2610913, опубл. 17.02.2017) - прототип, который установлен в хвостовике ТВС и состоит из двух фильтрующих элементов пластинчатого типа, расположенных в хвостовике друг над другом, содержащих две группы пересекающихся прямолинейных пластин, образующих вдоль оси ТВС ряд криволинейных каналов прямоугольного поперечного сечения для прохода теплоносителя, при этом каналы нижнего фильтрующего элемента расположены под углом к продольной оси ТВС, а каналы верхнего фильтрующего элемента, расположенного между нижним фильтрующим элементом и несущей решеткой, параллельны оси ТВС.
Недостатком данной конструкции является ее высокая трудоемкость изготовления, так как она состоит из отдельных пластин, и высокий коэффициент гидравлического сопротивления.
Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение надежности тепловыделяющих сборок при их длительной эксплуатации в ядерном реакторе, уменьшение коэффициента гидравлического сопротивления с одновременным снижением трудоемкости изготовления.
Техническим результатом изобретения является создание устройства, способного задерживать и улавливать твердые частицы любого размера, находящиеся в контуре теплоносителя, без уменьшения проходного сечения для теплоносителя.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве для улавливания твердых частиц в ТВС ядерного реактора, установленном в хвостовике ТВС и состоящем из двух скрепленных между собой фильтрующих элементов пластинчатого типа, расположенных друг над другом и имеющих каналы для прохода теплоносителя определенной длины и ширины, при этом в нижнем фильтрующем элементе расположенные под наклоном к оси ТВС, а в верхнем фильтрующем элементе расположенные параллельно оси ТВС, согласно изобретению, каналы для прохода теплоносителя выполнены, например, методом гидроабразивной резки, в виде прорезей в поле пластины фильтрующего элемента, разделенных по длине вертикальными ребрами, а по ширине - перемычками, при этом на вертикальных ребрах и перемычках между каналами каждого фильтрующего элемента выполнены скругления, а между вертикальными ребрами и перемычками каналов, выполненными в пластинах разных фильтрующих элементов, имеется зазор.
Поставленная задача решается также тем, что скругления вертикальных ребер и перемычек выполнены со стороны зазора между ними.
Поставленная задача решается также тем, что перемычки верхнего и нижнего фильтрующих элементов смещены друг относительно друга.
Поставленная задача решается также тем, что перемычки верхнего фильтрующего элемента расположены под углом к оси тепловыделяющей сборки в сторону, противоположную наклону каналов нижнего фильтрующего элемента.
Предложенная конструкция устройства для улавливания позволяет решить поставленную задачу. При эксплуатации ТВС в ядерном реакторе поток теплоносителя, в среде которого находятся твердые частицы, поступает на вход ТВС. Известно, что частицы, способные вызвать фреттинг-износ оболочек тепловыделяющих элементов, в основном, представляют из себя фрагменты проволоки различных размеров. При движении в потоке теплоносителя данные частицы располагаются длинной стороной по линиям тока, то есть, по линиям меньшего сопротивления. Таким образом, частицы двигаются своей длинной осью параллельно оси ТВС. При взаимодействии с фильтрующим элементом, имеющим наклонные каналы, частицы ориентируются параллельно этим каналам и попадают в зазор между перемычками каналов пластин разных фильтрующих элементов, застревая в них. Наличие скруглений на вертикальных ребрах и перемычках между каналами уменьшает образование вихрей после перемычек, что способствует снижению коэффициента гидравлического сопротивления.
Так как основная масса вихрей образуется в зазоре между пластинами, выполнение скруглений вертикальных ребер и перемычек только со стороны зазора между ними позволяет уменьшить коэффициент гидравлического сопротивления фильтрующего элемента по сравнению с прототипом.
Выполнение каналов для прохода теплоносителя в виде прорезей, например, методом гидроабразивной резки, в пластине фильтрующего элемента позволяет упростить изготовление устройства для улавливания твердых частиц, тем самым снизить трудозатраты и повысить производительность труда.
Смещение перемычек верхнего и нижнего фильтрующих элементов друг относительно друга позволяет улавливать более мелкие частицы в теплоносителе.
Расположение перемычек верхнего фильтрующего элемента под углом к оси тепловыделяющей сборки в сторону, противоположную наклону каналов нижнего фильтрующего элемента, позволяет улучшить фильтрующую способность устройства.
Изготовление каналов из цельной пластины позволит повысить надежность фильтрующих элементов и ТВС в целом.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг. 1 представлена тепловыделяющая сборка ядерного реактора с устройством для улавливания твердых частиц, общий вид:
а) ТВС ВВЭР;
б) ТВС PWR.
На фиг. 2 представлено устройство для улавливания твердых частиц в тепловыделяющей сборке, сектор.
На фиг. 3 представлено устройство для улавливания твердых частиц в тепловыделяющей сборке, фрагмент:
а) - со скруглением на вертикальных ребрах и перемычках между каналами;
б) - со смещением перемычек верхнего и нижнего фильтрующих элементов;
в) - с расположением перемычек верхнего фильтрующего элемента с наклоном к оси тепловыделяющей сборки.
Устройство для улавливания твердых частиц 1 тепловыделяющей сборки ядерного реактора (ТВС) 2 закреплено в хвостовике 3 и представляет собой два скрепленных между собой фильтрующих элемента пластинчатого типа - пластина 4, в которой выполнены каналы 5, параллельные оси ТВС, и пластина 6 с каналами 7, выполненными с наклоном к оси ТВС. По длине пластин 4, 6 каналы разделены вертикальными ребрами 8, по ширине - перемычками 9. Длина каналов 5, 7 определяется шагом вертикальных ребер 8, а ширина каналов 5, 7 - шагом и положением перемычек 9. На вертикальных ребрах 8 и перемычках 9 выполнены скругления 10. Перемычки 9 верхнего фильтрующего элемента 4 могут быть выполнены с наклоном к оси ТВС в сторону, противоположную наклону каналов 7 пластины 6.
Устройство для улавливания твердых частиц в тепловыделяющей сборке ядерного реактора работает следующим образом.
Устройство 1 изготовлено из двух скрепленных между собою пластин 4, 6, расположенных друг над другом, в которых, например, методом гидроабразивной резки выполнены прорези - каналы 5, 7, разделенные по длине пластины вертикальными ребрами 8, а по ширине пластины - перемычками 9. Каналы 5 верхней пластины 4 параллельны оси ТВС 2, каналы 7 нижней пластины 6 наклонны по отношению к оси ТВС 2. На вертикальных ребрах 8 каналов и перемычках 9 могут быть выполнены скругления 10. Между вертикальными ребрами 8 и перемычками 9 разных пластин имеется зазор (на фиг. не показан). Изготовленное таким образом устройство располагают в хвостовике ТВС. При эксплуатации тепловыделяющей сборки в ядерном реакторе поток теплоносителя, в среде которого находятся твердые частицы, поступает на вход ТВС. Частицы, способные вызвать фреттинг-износ оболочек тепловыделяющих элементов, представляют из себя, в основном, фрагменты проволоки различных размеров. При движении в потоке теплоносителя данные частицы располагаются длинной стороной по линиям тока, то есть, по линиям меньшего сопротивления. Таким образом, частицы двигаются своей длинной осью параллельно оси ТВС. При взаимодействии с наклонными каналами частицы ориентируются параллельно каналам и попадают в зазор между ребрами 8 и перемычками 9 разных пластин 4, 6 устройства для улавливания. Наличие скруглений 10 на ребрах 8 и перемычках 9 уменьшает образование вихрей после перемычек, что способствует снижению коэффициента гидравлического сопротивления. Выполнение фильтрующих элементов из целых пластин дополнительно повышает надежность как устройства, так и ТВС в целом. Выполнение перемычек 9 верхнего фильтрующего элемента 4 с наклоном к оси ТВС улучшает фильтрующую способность, позволяя фильтру улавливать посторонние частицы с меньшими линейными размерами.
По окончании работы тепловыделяющая сборка 2 выгружается из реактора, удержанные устройством 1 для улавливания твердые частицы выгружаются вместе с ней.
Таким образом, устройство для улавливания твердых частиц в тепловыделяющей сборке ядерного реактора позволяет повысить надежность тепловыделяющих сборок при их длительной эксплуатации в ядерном реакторе, уменьшить коэффициент гидравлического сопротивления, снизить трудоемкость изготовления.
Claims (4)
1. Устройство для улавливания твердых частиц в тепловыделяющей сборке ядерного реактора, установленное в хвостовике тепловыделяющей сборки и состоящее из двух скрепленных между собой фильтрующих элементов пластинчатого типа, расположенных друг над другом и имеющих каналы для прохода теплоносителя определенной длины и ширины, в нижнем фильтрующем элементе расположенные под наклоном к оси ТВС, а в верхнем фильтрующем элементе расположенные параллельно оси ТВС, отличающееся тем, что каналы для прохода теплоносителя выполнены в виде прорезей в поле пластины фильтрующего элемента, разделенных по длине вертикальными ребрами, а по ширине - перемычками, при этом на вертикальных ребрах и перемычках между каналами каждого фильтрующего элемента выполнены скругления, а между вертикальными ребрами и перемычками каналов, выполненными в пластинах разных фильтрующих элементов, имеется зазор.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что скругления вертикальных ребер и перемычек выполнены со стороны зазора между ними.
3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что перемычки верхнего и нижнего фильтрующих элементов смещены друг относительно друга.
4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что перемычки верхнего фильтрующего элемента расположены под углом к оси тепловыделяющей сборки в сторону, противоположную наклону каналов нижнего фильтрующего элемента.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021118331A RU2765636C1 (ru) | 2021-06-21 | 2021-06-21 | Устройство для улавливания твердых частиц в тепловыделяющей сборке ядерного реактора |
EP22828860.1A EP4339966A1 (en) | 2021-06-21 | 2022-01-10 | Device for trapping debris in a nuclear fuel assembly |
CN202280043266.7A CN117561580A (zh) | 2021-06-21 | 2022-01-10 | 用于捕获核燃料组件中的碎屑的装置 |
PCT/RU2022/000003 WO2022271049A1 (ru) | 2021-06-21 | 2022-01-10 | Устройство для улавливания твердых частиц в тепловыделяющей сборке ядерного реактора |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021118331A RU2765636C1 (ru) | 2021-06-21 | 2021-06-21 | Устройство для улавливания твердых частиц в тепловыделяющей сборке ядерного реактора |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2765636C1 true RU2765636C1 (ru) | 2022-02-01 |
Family
ID=80214587
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021118331A RU2765636C1 (ru) | 2021-06-21 | 2021-06-21 | Устройство для улавливания твердых частиц в тепловыделяющей сборке ядерного реактора |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP4339966A1 (ru) |
CN (1) | CN117561580A (ru) |
RU (1) | RU2765636C1 (ru) |
WO (1) | WO2022271049A1 (ru) |
Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2106027C1 (ru) * | 1996-03-05 | 1998-02-27 | Электрогорский научно-исследовательский центр по безопасности атомных станций Всероссийского научно-исследовательского института по эксплуатации атомных станций | Устройство противоаварийной защиты, замедляющее продвижение и улавливающее жидкие и твердые материалы разрушенной активной зоны, конструктивно объединенное с реактором |
US5867551A (en) * | 1996-09-13 | 1999-02-02 | Nuclear Fuel Industries, Ltd. | Nuclear fuel assembly for pressurized water reactor |
WO2002058075A1 (en) * | 2001-01-22 | 2002-07-25 | Westinghouse Atom Ab | Filter for cooling water in a light water cooled nuclear reactor |
WO2002075746A1 (en) * | 2001-03-20 | 2002-09-26 | Westinghouse Atom Ab | Filter and fuel assembly for a light-water nuclear reactor |
RU2264666C2 (ru) * | 2004-01-16 | 2005-11-20 | Открытое акционерное общество "Машиностроительный завод" | Антидебрисный фильтр тепловыделяющей сборки ядерного реактора |
US7805926B2 (en) * | 2007-04-30 | 2010-10-05 | Caterpillar Inc | Exhaust treatment system having an acidic debris filter |
US20130248434A1 (en) * | 2010-12-03 | 2013-09-26 | Nuclear Fuel Industries, Ltd. | Debris filter |
CN205073743U (zh) * | 2015-10-26 | 2016-03-09 | 上海韵力润滑油有限公司 | 多用滤油车 |
CN205182293U (zh) * | 2015-11-26 | 2016-04-27 | 河南豫冠化工科技开发有限公司 | 一种化工生产用物料分离装置 |
RU2610913C1 (ru) * | 2016-03-17 | 2017-02-17 | Публичное акционерное общество "Машиностроительный завод" | Тепловыделяющая сборка ядерного реактора |
CN106769450B (zh) * | 2016-11-29 | 2019-05-03 | 中国科学院上海应用物理研究所 | 熔盐环境力学性能测试装置、系统及方法 |
-
2021
- 2021-06-21 RU RU2021118331A patent/RU2765636C1/ru active
-
2022
- 2022-01-10 CN CN202280043266.7A patent/CN117561580A/zh active Pending
- 2022-01-10 EP EP22828860.1A patent/EP4339966A1/en active Pending
- 2022-01-10 WO PCT/RU2022/000003 patent/WO2022271049A1/ru active Application Filing
Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2106027C1 (ru) * | 1996-03-05 | 1998-02-27 | Электрогорский научно-исследовательский центр по безопасности атомных станций Всероссийского научно-исследовательского института по эксплуатации атомных станций | Устройство противоаварийной защиты, замедляющее продвижение и улавливающее жидкие и твердые материалы разрушенной активной зоны, конструктивно объединенное с реактором |
US5867551A (en) * | 1996-09-13 | 1999-02-02 | Nuclear Fuel Industries, Ltd. | Nuclear fuel assembly for pressurized water reactor |
WO2002058075A1 (en) * | 2001-01-22 | 2002-07-25 | Westinghouse Atom Ab | Filter for cooling water in a light water cooled nuclear reactor |
WO2002075746A1 (en) * | 2001-03-20 | 2002-09-26 | Westinghouse Atom Ab | Filter and fuel assembly for a light-water nuclear reactor |
RU2264666C2 (ru) * | 2004-01-16 | 2005-11-20 | Открытое акционерное общество "Машиностроительный завод" | Антидебрисный фильтр тепловыделяющей сборки ядерного реактора |
US7805926B2 (en) * | 2007-04-30 | 2010-10-05 | Caterpillar Inc | Exhaust treatment system having an acidic debris filter |
US20130248434A1 (en) * | 2010-12-03 | 2013-09-26 | Nuclear Fuel Industries, Ltd. | Debris filter |
CN205073743U (zh) * | 2015-10-26 | 2016-03-09 | 上海韵力润滑油有限公司 | 多用滤油车 |
CN205182293U (zh) * | 2015-11-26 | 2016-04-27 | 河南豫冠化工科技开发有限公司 | 一种化工生产用物料分离装置 |
RU2610913C1 (ru) * | 2016-03-17 | 2017-02-17 | Публичное акционерное общество "Машиностроительный завод" | Тепловыделяющая сборка ядерного реактора |
CN106769450B (zh) * | 2016-11-29 | 2019-05-03 | 中国科学院上海应用物理研究所 | 熔盐环境力学性能测试装置、系统及方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2022271049A1 (ru) | 2022-12-29 |
EP4339966A1 (en) | 2024-03-20 |
CN117561580A (zh) | 2024-02-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2742042C1 (ru) | Тепловыделяющая сборка ядерного реактора | |
EP2710599B1 (en) | Debris filter for nuclear reactor installation and nuclear fuel assembly comprising such a debris filter | |
EP0273183A2 (en) | Grid spacer and method of making same | |
WO2012073461A1 (ja) | デブリフィルタ | |
JPH04230892A (ja) | 燃料集合体の破片フィルタ | |
DE4206812A1 (de) | Motorabgasfilter | |
RU2765636C1 (ru) | Устройство для улавливания твердых частиц в тепловыделяющей сборке ядерного реактора | |
JP7445738B2 (ja) | 原子燃料集合体用のデブリフィルタの形成方法 | |
RU2627307C1 (ru) | Тепловыделяющая сборка ядерного реактора | |
RU2264666C2 (ru) | Антидебрисный фильтр тепловыделяющей сборки ядерного реактора | |
JP2019529892A (ja) | 燃料集合体 | |
RU2610913C1 (ru) | Тепловыделяющая сборка ядерного реактора | |
DE2228686A1 (de) | Magnetisches filter | |
RU2610716C1 (ru) | Фильтр для тепловыделяющей сборки ядерного реактора | |
RU2805363C1 (ru) | Тепловыделяющая сборка ядерного реактора | |
JP5241876B2 (ja) | 異物捕捉用フィルタ | |
EP1834693B1 (de) | Gewebepackung | |
WO2021075993A1 (ru) | Тепловыделяющая сборка ядерного реактора | |
RU2622112C1 (ru) | Тепловыделяющая сборка ядерного реактора | |
KR100907634B1 (ko) | 비대칭형 딤플을 갖는 이물질 여과용 지지격자 | |
RU2623580C1 (ru) | Тепловыделяющая сборка ядерного реактора | |
RU2689138C1 (ru) | Устройство для улавливания твердых частиц в тепловыделяющей сборке ядерного реактора | |
RU2639711C1 (ru) | Тепловыделяющая сборка ядерного реактора | |
DE2438028A1 (de) | Vorrichtung zum trennen von partikeln aus einem fluid-strom | |
JP5241809B2 (ja) | デブリフィルタ |