RU2800030C1 - Nuclear reactor fuel assembly bottom nozzle - Google Patents
Nuclear reactor fuel assembly bottom nozzle Download PDFInfo
- Publication number
- RU2800030C1 RU2800030C1 RU2022109127A RU2022109127A RU2800030C1 RU 2800030 C1 RU2800030 C1 RU 2800030C1 RU 2022109127 A RU2022109127 A RU 2022109127A RU 2022109127 A RU2022109127 A RU 2022109127A RU 2800030 C1 RU2800030 C1 RU 2800030C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ribs
- fuel
- fuel assembly
- thinning
- bottom nozzle
- Prior art date
Links
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY
Изобретение относится к атомной технике, а именно - к тепловыделяющим сборкам ядерных энергетических реакторов с водой под давлением.The invention relates to nuclear engineering, namely to fuel assemblies of nuclear power reactors with pressurized water.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИPRIOR ART
Для повышения надежности тепловыделяющей сборки и ее защиты в процессе эксплуатации от повреждений дебрис-частицами в хвостовик тепловыделяющей сборки устанавливают антидебрисный фильтр, располагая его между ребрами хвостовика в наибольшее проходное сечение хвостовика с целью уменьшения гидравлического сопротивления. Как правило, современные антидебрисные фильтры состоят из фильтрующего элемента и обода, с помощью которого фильтр соединяется с хвостовиком.To increase the reliability of the fuel assembly and protect it during operation from damage by debris particles, an anti-debris filter is installed in the liner of the fuel assembly, placing it between the ribs of the liner in the largest flow area of the liner in order to reduce hydraulic resistance. As a rule, modern anti-debris filters consist of a filter element and a rim, with which the filter is connected to the liner.
Известен хвостовик тепловыделяющей сборки ядерного реактора (патент РФ №2079170, опубл. 10.05.1997), снабженный ребрами, прилегающими своими торцами к нижней плоскости нижней опорной решетки между рядами отверстий для тепловыделяющих элементов (твэлов), недостатком которого является частичное перекрытие отверстий для прохода теплоносителя сквозь нижнюю опорную решетку, а также отсутствие возможности выравнивания поля скоростей потока теплоносителя по сечению в хвостовике.A shank of a fuel assembly of a nuclear reactor is known (RF patent No. 2079170, publ. 05/10/1997), equipped with ribs adjacent with their ends to the lower plane of the lower support grid between rows of holes for fuel elements (fuel rods), the disadvantage of which is the partial overlap of the holes for the passage of the coolant through the lower support grid, as well as the inability to equalize the field of coolant flow velocities over the cross section in shank.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому техническому решению является хвостовик тепловыделяющей сборки ядерного реактора (патент РФ №2325714, опубл. 10.12.2007), содержащий соединенные между собой соосно цоколь, опорный элемент, диффузор, шестигранную раму с закрепленными на упомянутой раме ребрами звездообразной формы для установки опорной решетки пучка твэлов тепловыделяющей сборки.The closest in technical essence and the achieved result to the proposed technical solution is the shank of the fuel assembly of a nuclear reactor (RF patent No. 2325714, publ. 10.12.2007), containing coaxially interconnected plinth, support element, diffuser, hexagonal frame with star-shaped ribs fixed on the said frame for installing the support grid of the fuel assembly of the fuel assembly.
Недостатком данного хвостовика тепловыделяющей сборки является уменьшение его проходного сечения при установке антидебрисных фильтров, наличие в месте соединения ребер затененного участка для протока теплоносителя, возникновение турбулентности потока теплоносителя в месте соединения ребра хвостовика с ободом антидебрисного фильтра и, как следствие, повышение коэффициента гидравлического сопротивления, приводящего к повышенному вибронагружению твэлов.The disadvantage of this fuel assembly liner is a decrease in its flow area when anti-debris filters are installed, the presence of a shaded area for the coolant flow at the junction of the fins, the occurrence of turbulence in the coolant flow at the junction of the liner fin with the rim of the anti-debris filter and, as a result, an increase in the hydraulic resistance coefficient, leading to increased vibration loading of the fuel rods.
Предлагаемая конструкция хвостовика тепловыделяющей сборки ядерного реактора устраняет указанные недостатки.The proposed design of the shank of the fuel assembly of a nuclear reactor eliminates these disadvantages.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
Технической задачей изобретения является повышение надежности хвостовика и, соответственно, тепловыделяющей сборки в целом.The technical objective of the invention is to increase the reliability of the shank and, accordingly, the fuel assembly as a whole.
Для решения поставленной задачи необходимо создать конструкцию хвостовика, позволяющую исключить уменьшение проходного сечения, минимизировать затененный центральный участок, влияющие на проток теплоносителя, исключить турбулентность потока теплоносителя в местах контакта ребер хвостовика с ободом устанавливаемого антидебрисного фильтра и сохранить прочностные свойства хвостовика.To solve this problem, it is necessary to create a liner design that makes it possible to exclude a decrease in the flow area, minimize the shaded central section that affects the coolant flow, eliminate the turbulence of the coolant flow at the points of contact of the liner fins with the rim of the installed anti-debris filter and preserve the strength properties of the liner.
Повышенный коэффициент гидравлического сопротивления активной зоны приводит к снижению расхода теплоносителя через реактор и, как следствие, к ухудшению охлаждения активной зоны в номинальном режиме и режимах с нарушением нормальной эксплуатации. Увеличение перепада давления на активной зоне, вызванное увеличением ее коэффициента гидравлического сопротивления, приводит к снижению запаса до всплытия тепловыделяющей сборки.An increased coefficient of hydraulic resistance of the core leads to a decrease in the coolant flow through the reactor and, as a result, to a deterioration in the cooling of the core in the nominal mode and modes with violation of normal operation. An increase in the pressure drop across the core, caused by an increase in its coefficient of hydraulic resistance, leads to a decrease in the reserve before the fuel assembly floats.
Техническим результатом изобретения является снижение гидравлического сопротивления хвостовика и, как следствие, вибронагружения твэлов.The technical result of the invention is to reduce the hydraulic resistance of the liner and, as a consequence, the vibration loading of the fuel rods.
Технический результат достигается тем, что:The technical result is achieved by:
- хвостовик тепловыделяющей сборки ядерного реактора содержит соосно соединенные между собой опорный элемент, диффузор и шестигранную раму, на которой закреплены ребра переменной высоты;- the shank of the nuclear reactor fuel assembly contains a support element, a diffuser and a hexagonal frame coaxially connected to each other, on which ribs of variable height are fixed;
- закрепленные на шестигранной раме ребра установлены в несмежные углы рамы со смещением от плоскости симметрии углов таким образом, что торец одного ребра сопрягается с боковой поверхностью другого ребра;- the ribs fixed on the hexagonal frame are installed in non-adjacent corners of the frame with an offset from the plane of symmetry of the corners in such a way that the end face of one rib mates with the side surface of the other rib;
- на боковой поверхности закрепленных на шестигранной раме ребер выполнен уступ, на верхнем торце этих ребер выполнено утонение, уступ служит для установки обода антидебрисного фильтра, а утонение - для упора в опорную решетку пучка твэлов;- on the side surface of the ribs fixed on the hexagonal frame, a ledge is made, at the upper end of these ribs, a thinning is made, the ledge serves to install the rim of the anti-debris filter, and the thinning - to abut against the support grid of the fuel bundle;
- при выполнение утонения закрепленных на шестигранной раме ребер верхние кромки ребер изготавливаются в виде зубьев с плоскими вершинами, взаимодействующими с перемычками между проливными отверстиями опорной решетки пучка твэлов.- when performing thinning of the ribs fixed on the hexagonal frame, the upper edges of the ribs are made in the form of teeth with flat tops, interacting with the bridges between the pouring holes of the supporting grid of the fuel bundle.
Закрепление ребер в несмежных углах рамы со смещением и сопряжением торца одного ребра с боковой поверхностью другого обеспечивает минимальное затенение для теплоносителя центральной части хвостовика без потери необходимой прочности конструкции и увеличение проходного сечения хвостовика с установленным антидебрисным фильтром. При этом снижается гидравлическое сопротивление хвостовика и, как следствие, вибронагружение твэлов.Fastening the fins in non-adjacent corners of the frame with displacement and mating of the end of one rib with the side surface of the other provides minimal shading for the coolant in the central part of the liner without losing the required structural strength and increasing the flow area of the liner with an installed anti-debris filter. This reduces the hydraulic resistance of the liner and, as a consequence, the vibration loading of the fuel rods.
Выполнение ребер с уступом на боковой поверхности ребер, утонением верхнего торца ребер и их соединение друг с другом посредством сопряжения торца одного ребра с боковой поверхностью другого, исключающее необходимость наличия центрального соединительного узла, позволяет уменьшить металлоемкость изделия, а также номенклатуру и количество используемых при изготовлении изделия деталей.Making the ribs with a ledge on the side surface of the ribs, thinning the upper end of the ribs and connecting them to each other by mating the end of one rib with the side surface of the other, eliminating the need for a central connecting node, makes it possible to reduce the metal content of the product, as well as the range and number of parts used in the manufacture of the product.
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых представлены:The essence of the invention is illustrated by drawings, which show:
фиг. 1 - тепловыделяющая сборка, общий вид;fig. 1 - fuel assembly, general view;
фиг. 2 - хвостовик с ребрами, вид сверху;fig. 2 - shank with ribs, top view;
фиг. 3 - хвостовик с установленными опорной решеткой и антидебрисным фильтром, вертикальный разрез;fig. 3 - liner with installed support grid and anti-debris filter, vertical section;
фиг.4 - ребро хвостовика, вид в двух проекциях;Fig.4 - edge of the shank, view in two projections;
фиг. 5 - ребро хвостовика с выполнением верхней кромки в виде зубьев с плоскими вершинами, главный вид.fig. 5 - shank edge with upper edge in the form of teeth with flat tops, main view.
Хвостовик 1 тепловыделяющей сборки 2 ядерного реактора содержит соединенные между собой соосно опорный элемент 3, диффузор 4, шестигранную раму 5. В несмежные углы шестигранной рамы 5 закреплены со смещением от плоскости симметрии углов ребра 6 переменной высоты. На ребрах 6 выполнены уступы 7 и утонения 8. В уступы 7 устанавливается обод антидебрисного фильтра 9. Утонение 8 контактирует с перемычками между проливными отверстиями опорной решетки 10 пучка твэлов. Верхнее утонение ребра 6 может быть выполнено в виде зубьев 11 с плоскими вершинами.The shank 1 of the fuel assembly 2 of a nuclear reactor contains coaxially interconnected supporting element 3, a diffuser 4, a hexagonal frame 5. Ribs 6 of variable height are fixed to non-adjacent corners of the hexagonal frame 5 with an offset from the plane of symmetry of the angles of the ribs 6. Ledges 7 and thinnings 8 are made on the ribs 6. The rim of the anti-debris filter 9 is installed in the ledges 7. The thinning 8 is in contact with the bridges between the pouring holes of the support grid 10 of the fuel bundle. The upper thinning of the rib 6 can be made in the form of teeth 11 with flat tops.
Работа хвостовика осуществляется следующим образом.The work of the shank is carried out as follows.
Теплоноситель входит в хвостовик 1, снабженный антидебрисным фильтром 9, установленным своим ободом в уступы 7 профиля ребра 6, попадает в диффузор 4, свободно растекается также в радиальных направлениях вдоль ребер 6 и подходит к опорной решетке 10 пучка твэлов.The coolant enters the liner 1, equipped with an anti-debris filter 9, installed with its rim in the ledges 7 of the profile of the rib 6, enters the diffuser 4, freely spreads also in radial directions along the ribs 6 and approaches the support grid 10 of the fuel bundle.
Закрепление ребер 6 в несмежные углы шестигранной рамы 5 со смещением от плоскости симметрии углов таким образом, что торец одного ребра сопрягается с боковой поверхностью другого ребра, создает условия для выравнивания поля скоростей теплоносителя при прохождении диффузора 4.Fastening the fins 6 to non-adjacent corners of the hexagonal frame 5 with an offset from the plane of symmetry of the corners in such a way that the end of one rib mates with the side surface of the other fin creates conditions for equalizing the velocity field of the coolant when passing through the diffuser 4.
Опора на утонение 8 профиля ребра 6 опорной решетки 10 пучка твэлов перемычками между проливными отверстиями исключает перекрытие части проливных отверстий для прохода теплоносителя и создает возможность для перетечек теплоносителя для выравнивания локальных неоднородностей потока между смежными полостями, ограниченными общими ребрами 6.Relying on the thinning 8 of the profile of the rib 6 of the support grid 10 of the bundle of fuel rods by bridges between the pouring holes eliminates the overlap of some of the pouring holes for the passage of the coolant and creates the possibility for coolant overflows to equalize local flow inhomogeneities between adjacent cavities bounded by common ribs 6.
Выровненный по скоростям в поперечном сечении поток имеет меньшие горизонтальные составляющие скоростей после прохождения опорной решетки 10 пучка твэлов, следовательно, создает меньшие вибродинамические нагрузки на твэлы и узлы их крепления в опорной решетке 10 пучка твэлов. Обеспечивается повышение надежности хвостовика 1 и тепловыделяющей сборки 2 в целом.The velocity-aligned flow in the cross section has lower horizontal velocity components after passing through the support grid 10 of the fuel bundle, therefore, it creates less vibrodynamic loads on the fuel rods and their attachment points in the support grid 10 of the fuel bundle. EFFECT: increased reliability of shank 1 and fuel assembly 2 as a whole.
Промышленная применимостьIndustrial Applicability
Таким образом, применение предлагаемой конструкции хвостовика тепловыделяющей сборки ядерного реактора позволяет решить поставленную задачу повышения надежности хвостовика за счет снижения гидравлического сопротивления хвостовика и вибронагружения твэлов и целесообразно для использования в тепловыделяющих сборках ядерных энергетических реакторов с водой под давлением.Thus, the use of the proposed design of the liner of a nuclear reactor fuel assembly allows solving the task of increasing the reliability of the liner by reducing the hydraulic resistance of the liner and vibration loading of fuel elements and is advisable for use in fuel assemblies of nuclear power reactors with pressurized water.
Claims (2)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2800030C1 true RU2800030C1 (en) | 2023-07-14 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1992010839A1 (en) * | 1990-12-05 | 1992-06-25 | Siemens Aktiengesellschaft | Fuel or control element with a releasable lock between casing and top or bottom of the element |
RU52512U1 (en) * | 2005-12-05 | 2006-03-27 | Открытое акционерное общество "Машиностроительный завод" | NUCLEAR REACTOR FUEL ASSEMBLY |
RU2312413C1 (en) * | 2006-03-14 | 2007-12-10 | Альберт Константинович Панюшкин | Nps reactor fuel magazine |
RU2325714C2 (en) * | 2006-05-29 | 2008-05-27 | Открытое акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов" | Nuclear reactor fuel assembly shank (versions) |
RU2410771C1 (en) * | 2009-05-05 | 2011-01-27 | Открытое акционерное общество "ТВЭЛ" | Working holder for nuclear reactor with thermal power between 1150 mw and 1700 mw (versions) |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1992010839A1 (en) * | 1990-12-05 | 1992-06-25 | Siemens Aktiengesellschaft | Fuel or control element with a releasable lock between casing and top or bottom of the element |
RU52512U1 (en) * | 2005-12-05 | 2006-03-27 | Открытое акционерное общество "Машиностроительный завод" | NUCLEAR REACTOR FUEL ASSEMBLY |
RU2312413C1 (en) * | 2006-03-14 | 2007-12-10 | Альберт Константинович Панюшкин | Nps reactor fuel magazine |
RU2325714C2 (en) * | 2006-05-29 | 2008-05-27 | Открытое акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов" | Nuclear reactor fuel assembly shank (versions) |
RU2410771C1 (en) * | 2009-05-05 | 2011-01-27 | Открытое акционерное общество "ТВЭЛ" | Working holder for nuclear reactor with thermal power between 1150 mw and 1700 mw (versions) |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN111095431B (en) | nuclear reactor fuel assembly | |
CN102867547B (en) | The bottom nozzle of light-water reactor nuclear fuel assembly and bottom device | |
JPH01165992A (en) | Fragment protection type fuel assembly and lattice spacer | |
EP2642488B1 (en) | Bottom nozzle filter device and debris-resistant bottom nozzle using the device | |
CN109898405B (en) | Intelligent adjusting grid device and method for inhibiting wind vibration of split box girder | |
CN101947397A (en) | Containment sump filter of horizontal pressurized water reactor (PWR) nuclear power plant | |
RU2800030C1 (en) | Nuclear reactor fuel assembly bottom nozzle | |
CN102651242B (en) | The anti-foreign matter plate of light-water reactor nuclear fuel assembly and bottom device | |
KR102268275B1 (en) | A bottom Fixture of Nuclear Fuel Assembly formed flow hole by a Aircraft Airfoil Structure forming a flow hole | |
US20130272479A1 (en) | Lower end fitting for nuclear fuel assembly made from intersecting metal strips | |
RU2473989C1 (en) | Nuclear reactor fuel assembly | |
WO2021075992A1 (en) | Bottom nozzle of nuclear reactor fuel assembly | |
EA042963B1 (en) | SHANK OF NUCLEAR REACTOR Fuel Assembly | |
RU2627307C1 (en) | Thermal electrical assembly of nuclear reactor | |
CN102651243A (en) | Lower pipe seat and bottom device | |
KR20200089347A (en) | A bottom nozzle of Nuclear Fuel Assembly formed flow hole by utilizing a layered Aircraft Airfoil Structure | |
RU2610913C1 (en) | Nuclear reactor fuel assembly | |
JP2008157972A (en) | Inlet structure for coolant core | |
JP4300011B2 (en) | Coolant core inlet structure | |
RU2216056C2 (en) | Fuel assembly and core of water-cooled nuclear reactor | |
KR100219742B1 (en) | Making method of filter plate for nuclear buzzer | |
CN208747670U (en) | A kind of column plate | |
US20130272477A1 (en) | Pressurized Water Reactor with Skirted Lower End Fitting and Filter Plate | |
CN208320036U (en) | A kind of flood tower tray floor improving fuel oil quality | |
RU113402U1 (en) | FILTER CARRIER FOR FUEL ASSEMBLY OF THE NUCLEAR REACTOR |