SU468565A1

SU468565A1 - Magazine of nuclear reactor

Info

Publication number: SU468565A1
Application number: SU721782317A
Authority: SU
Inventors: В.Ф. Зеленский; С.А. Сиволоб; А.А. Бабичев; А.Г. Лаврук; М.А. Воробьев; Ю.А. Линник; А.С. Давиденко
Original assignee: Предприятие П/Я В-8851
Priority date: 1972-05-10
Filing date: 1972-05-10
Publication date: 1979-12-25

Description

Изобретение относитс к дерным реакторам и может найти применение в области дерной энергетики. Известны конструкции кассет дл дерных реакторов, состо щие из пучка стержневых тепловыдел ющих элементов (ТВЭЛ), покрытых защитной оребренной оболочкой.Сердечник указанных элементов изготовлен из металлического горючего (урана, плутони ) . В кассетах ТВЭЛы расположены, как правило, параллельно и дистанционированы один от другого дистанционирующими элементами (муфтами). К Дистанционирунадим муфтам предъ вл ютс следующие требовани : они должны с необходимой точностью устанавливать ТВЭЛы и сохран ть их местоположение 3 кассете в течение всей работы кассеты в реакторе, предотвра щать ТВЭЛы от искривлени и выталкивани их с места, сохран ть свои раз меры в течение всей кампании работы кассеты; материал дистанционирующей муфты должен иметь малое сечение захвата нейтронов. Известна кассета с концентрически размещенными р дами ТВЭЛ. Дистанционирующий элемент (муфта) представ л ет собой неправильный четырехуголь ник с центральным кольцсм и сторонами , окаймл ющими соседние ТВЭЛы. Однако ъ такой кассете .фиксаци ТВЭЛов соседних р дов приводит к возникновению напр жений вследствие радиационных и гидродинамических изменений; повышенное ги драв л ич ее кое сопротивление кассеты приводит также к повышенным напр жени м в элементах конструкции кассеты. Цель изобретени - повысить надежность кассеты в процессе работы. Это достигаетс применением дистанционирующей муфты, котора представл ет собой в поперечном сечении неправильный четырехугольник с незамкнутым внутренним кольце, диаметр которого равен диаметру кольцевой проточки, выполненной в оребрении защитной оболочки ТВЭЛов, две противоположные стороны четырехугольника выполнены в виде вогнутых-внутрь четырехугольника частей цилиндрических поверхностей диаметром, равным наружнсалу диаметру оболочки ТВЭЛов, а две другие стороны выполнены в виде частей . концентричес ких цилиндрических поверхностей диаметром, равным внутреннему диаметру наружного и внешнему диаметру внутреннего концентрических р дов ТВЭЛов, смежных с кон .центрическим р дом, в котором находитс ТВЭЛ с установленной на нем муфтой, причем муфта снабжена фиксатором дл закреплени кольца муфты в кольцевой проточке тепловыдел ющего элемента.The invention relates to nuclear reactors and may find application in the field of nuclear energy. Designs of nuclear reactor cassettes are known, consisting of a bundle of rod heat-generating elements (TVEL) covered with a protective finned sheath. The core of these elements is made of metal fuel (uranium, plutonium). In cassettes TVELs are located, as a rule, in parallel and are spaced from one another by spacer elements (couplings). The following requirements are placed on the Remote Couplings: they must install the fuel rods with the necessary accuracy and maintain their location 3 of the cassette during the whole cassette operation in the reactor, prevent the fuel rods from being twisted and pushed out of place, keep their dimensions cassette campaigns; The material of the spacer coupling must have a small neutron capture section. A cassette with concentrically placed TVEL rows is known. The spacer element (coupling) is an irregular quadrangle with a central ring and sides bordering neighboring fuel elements. However, in such a cassette, the fixation of fuel elements of adjacent rows leads to the appearance of stresses due to radiation and hydrodynamic changes; The increased helix resistance of the cassette also leads to increased stresses in the cassette design elements. The purpose of the invention is to improve the reliability of the cassette during operation. This is achieved by using a spacer coupling, which is an irregular quadrilateral cross-section with an open inner ring, the diameter of which is equal to the diameter of the annular groove made in the finning of the protective sheath of fuel elements, two opposite sides of the quadrilateral are cylindrical surfaces with a diameter of equal to the outer diameter of the shell of a fuel rod, and the other two sides are in the form of parts. concentric cylindrical surfaces with a diameter equal to the inner diameter of the outer and outer diameter of the inner concentric rows of fuel rods adjacent to the concentric row in which the fuel rod with the coupling installed on it, and the coupling is provided with a retainer for securing the coupling ring in the annular groove of the heat-generating material an item.

На фиг. 1 показан вариант кассеты с 4 концентрическимиJ в данном случае кольцевыми, р дами ТВЭЛов, поперечное сечение; на фиг. 2 - поперечное сечение кассеты, у которой муфты надеты на ТВЭЛы 1-го и 3-го р дов; на фиг. 3 - конструкци дистанционирующей муфты; на фиг. 4 - то же с фик саторс и на одной из сторон четырехугольника .FIG. 1 shows a variant of a cassette with 4 concentric J in this case annular, rows of fuel elements, a cross section; in fig. 2 is a cross section of a cassette in which the couplings are worn on the fuel rods of the 1st and 3rd rows; in fig. 3 - design of the spacer coupling; in fig. 4 is the same with the fixator and on one of the sides of the quadrilateral.

Пучок ТВЭЛов расположен в экранной трубе 1 кассеты. Муфты 2 надеты на ТВЭЛы кольцевых р дов через один ТВЭЛ в данном кольцевом р ду. В правой части сечени кассеты показано, что муфты надеты в следующей по высоте плоскости поперечного сечени кассеты в тех же кольцевых р дах ТВЭЛов, но на ТВЭЛы, на которые вTVEL bundle is located in the screen tube of 1 cassette. Couplings 2 are mounted on fuel rods of annular rows through one TVEL in this annular row. In the right part of the cassette section, it is shown that the couplings are worn in the next in height plane of the cross section of the cassette in the same annular rows of fuel elements, but on the fuel elements on which

предыдущем сечении кассеты муфты не надевались.Экранна труба 1 выполнена, как правило, из циркониевого сплава. ТВЭЛы дистанционированы один -относительно другого муфтами, устанавливаемыми в кольцевых проточках 3 ТВЭЛов с защитным покрытием 4 и сердечником 5. К стороне четырехугольника 6 прикреплена ножка 7, а ножка 8 внутреннего кольца 9 свободна.The previous section of the cartridge cassette is not worn. The screen pipe 1 is made, as a rule, of zirconium alloy. The fuel rods are spaced one with respect to the other couplings installed in the annular grooves 3 TVELs with a protective coating 4 and the core 5. Leg 7 is attached to the side of the quadrilateral 6 and leg 8 of the inner ring 9 is free.

Дистанционирующа муфта выполнена S виде жесткого каркаса из цельной лёты конструкционного материала, например цирсони или .его сплавов, и в поперечном сечении представл ет собой неправи дьный четырехугольник с незамкнутым кольцсм 9 внутри диамет:ром , равным кольцевой проточке на ТВЭЛе. Две боковые стороны 10 четы рехугольника выполн ютс в виде воГнутых внутрь частей цилиндрических поверхностей диаметром, равным наружному диаметру оболочки тепловыдел ющего злолента и служат дл дистанциоНированц ТВЭЛов, расположенных в том же кольцевом р ду, что и ТВЭЛ, на который надета муфта. Две другие сторон Муфты дл дистанционировани в кассеЯе смежных кольцевых р дов ТВЭЛ выполнены в виде частей концентрических Ц1| 1индрических поверхностей диаметром , равным соответственно внутреннему диаметру наружного кольцевого р да ТВЭЛов Дв и наружному диаметру внутреннего кольцевого р да ТВЭЛов Дн, т.е. р дов, смежных с кольцевым р дом, в котором находитс ТВЭЛ с ус гановленной на нем муфтой. Каркас муфты снабжен фиксаторсм дл закреплени кольца муфты в проточке ТВЭЛа. The spacer coupling is S shaped as a rigid frame made of solid structural material, such as trison or its alloys, and in cross section is an irregular quadrilateral with an open ring 9 inside the diameter: rum equal to the annular groove on the fuel rod. The two lateral sides 10 of the quadrangle are made in the form of cylindrical surfaces bent inward to a diameter equal to the outer diameter of the heat release coating shell and serve to distribute the fuel elements located in the same annular row as the fuel element on which the coupling is worn. The other two sides of the Coupling for spacing in cash the adjacent ring rows of TVELs are made as parts of concentric C1 | 1 cylindrical surfaces with a diameter equal, respectively, to the inner diameter of the outer annular row of fuel elements Dv and the outer diameter of the inner annular row of fuel elements Dn, i.e. Rows adjacent to the annular row in which TVEL is located with the clutch mounted on it. The frame of the coupling is provided with a locking device for securing the coupling ring in the groove of the fuel rod.

Кольца в проточку ТВЭЛа можно фиксиоовать различными способами.Rings in the groove of the fuel rod can be fixed in various ways.

На фиг. 3 и 4 показаны два из возможных варианта фиксации муфты на ГВЭЛе.FIG. 3 and 4 two of the possible fixation of the coupling on the GVEL are shown.

В первом варианте (см. фиг. 3) йожка 8 кольца и нижн часть И колца сварены контактной точечной сваркой соответственно с наружной б и внутренней 12 сторонами муфты, таким образом получаетс необходимый жесткий каркас. Ножка 7 свободна; отводитс в сторону при надевании муфты на ТВЭЛ. Дл закреплени муфты на ТВЭЛе кольцо 9 ввод т в проточку, ножка 7 плотно прижимаетс к защитной оболочке и фиксируетс загибом усилка 13, выполненного просечкой на наружной стороне муфты.In the first embodiment (see Fig. 3), the nose 8 of the ring and the lower part of the ring are welded by resistance spot welding, respectively, on the outer b and inner 12 sides of the coupling, thus obtaining the necessary rigid frame. Leg 7 is free; is retracted when putting the coupling on the fuel element. To fasten the coupling to the fuel rod, a ring 9 is inserted into the groove, the leg 7 is pressed tightly against the protective sheath and the amp 13, which is made by notching on the outer side of the coupling, is fixed by bending.

В другой модификации, (см. фиг. 4) ножка 7 приварена к наружной стороне муфты, так же как и нижн часть кольца, а но.жка 8 свободна . При надевании муфты на ТВЭЛ ножка 8 подводитс к ножке 7 и загиб 14 выводитс из зацеплени , после чего ножка 8 отводитс в сторону. Дц фиксации муфты на ТВЭЛе необходимо ввести кольцо 9 в проточку и защелкнуть загиб 14.In another modification, (see Fig. 4), the leg 7 is welded to the outside of the coupling, as well as the lower part of the ring, but the knob 8 is free. When the coupling is put on the fuel element, the leg 8 is brought to the leg 7 and the bend 14 is taken out of the engagement, after which the leg 8 is retracted to the side. Ds fixation of the coupling on the fuel rod, you must insert the ring 9 into the groove and snap the bend 14.

Муфты устанавливаютс в плоскост х поперечного сечени кассеты в данном концентрическом р ду ТВЭЛов через один ТВЭЛ, а в концентрических р дах ТВЭЛов - через один р д (см. фиг. 1 и 2), в смежных сечени х по высоте кассеты муфты устанавливаютс в тех же кольцевых р дах, но на ТВЭЛах, на которые в предыдущем сечении муфты не устанавливались (см. фиг. 1 и 2 правую часть сечени ) . Число р дов муфт по высоте кассеты и их место установки определ ютс в зависимости от длины ТВЭЛов и опасных мест вибрации.Couplings are installed in the cross-sectional planes of the cassette in this concentric row of fuel rods through one fuel rod, and in concentric rows of fuel rods through one row (see Fig. 1 and 2), in adjacent sections along the height of the coupling cassette are installed in those the same annular rows, but on fuel rods, on which the couplings were not installed in the previous section (see Figs. 1 and 2, the right-hand part of the section). The number of rows of couplings in height of the cassette and their place of installation are determined depending on the length of the fuel rods and dangerous places of vibration.

Таким образом достигаетс .надежное дистанционирование ТВЭЛов в кассете , а также простое и надежное закрепление муфт на ТВЭЛах с любым защитным покрытием.In this way, reliable spacing of the fuel elements in the cassette is achieved, as well as simple and reliable fastening of the couplings to the fuel elements with any protective coating.

Кассета обладает меньшим гидравлическим сопротивлением, так как сечение дл прохода Теплоносител менее загорожено вспомогательными детал ми .The cassette has a lower hydraulic resistance, since the cross section for the passage of the heating medium is less obstructed by auxiliary parts.

Така конструкци кассеты наиболее успешно может быть применена в реакторах на природном уране, например КС-150 (Атомна электростанци Вогунице). В таких реакторах сердечник ТВЭЛов выполн етс из металлического урана, очехлованного ребристой защитной оболочкой из магниевого сплава.This cassette design can most successfully be used in natural uranium reactors, such as KS-150 (Vogunitsu Nuclear Power Plant). In such reactors, the fuel element core is made of uranium metal, clad with a ribbed magnesium alloy protective sheath.

Гидродинамические испытани предлагаемой кассеты при параметрах реактора КС-150 подтвердили ее хорошую работоспособность и снижениеHydrodynamic tests of the proposed cassette with the parameters of the reactor KS-150 confirmed its good performance and reduction

Гидрдвлического сопротивлени кассеты .Hydraulic resistance cassette.

Claims

Invention Formula

A nuclear reactor cassette containing equally distributed heat generating elements, which are spaced relative to each other by means of couplings, in cross section representing a quadrilateral with an inner central

kolydsm, put on the heat-generating element, I distinguish y. and so that, in order to increase the reliability of the cassette, one pair of opposite sides of the quadrilateral is made in the form of concave portions of cylindrical surfaces with a diameter equal to the outer diameter of the shell of the heat-generating element, the other pair relates to the heat-generating elements of adjacent rows.

1

2