WO2019240610A1 - Тепловыделяющая сборка ядерного реактора - Google Patents

Тепловыделяющая сборка ядерного реактора Download PDF

Info

Publication number
WO2019240610A1
WO2019240610A1 PCT/RU2018/000399 RU2018000399W WO2019240610A1 WO 2019240610 A1 WO2019240610 A1 WO 2019240610A1 RU 2018000399 W RU2018000399 W RU 2018000399W WO 2019240610 A1 WO2019240610 A1 WO 2019240610A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
shank
fuel assembly
fuel
nuclear reactor
cells
Prior art date
Application number
PCT/RU2018/000399
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Олег Борисович САМОЙЛОВ
Игорь Владимирович ЕВСТИГНЕЕВ
Владимир Алексеевич КОСТРИЦЫН
Александр Иванович РОМАНОВ
Original Assignee
Акционерное Общество "Твэл"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное Общество "Твэл" filed Critical Акционерное Общество "Твэл"
Priority to PCT/RU2018/000399 priority Critical patent/WO2019240610A1/ru
Priority to CZ2020611A priority patent/CZ2020611A3/cs
Priority to RU2020140581A priority patent/RU2765655C1/ru
Publication of WO2019240610A1 publication Critical patent/WO2019240610A1/ru
Priority to BG113264A priority patent/BG67433B1/bg

Links

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
    • G21C3/02—Fuel elements
    • G21C3/04—Constructional details
    • 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
    • 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

Definitions

  • the invention relates to nuclear technology, in particular, to the construction of shellless fuel assemblies from which the active zones of pressurized water reactors (VVER) are formed, especially of the VVER-1000 type.
  • VVER pressurized water reactors
  • the main components in the design of the fuel assembly are the fuel elements, the head and the shank.
  • a bundle of fuel elements as a rule, is installed in a frame formed by guide channels and spacer grids, and is connected to the head and shank of the fuel assembly.
  • the shank of the fuel assembly typically consists of a base cup and a base plate.
  • the guide channels as a rule, are connected to the head of the fuel assembly by means of a collet assembly, are fixed in the base plate of the shank and have the possibility of thermal and radiation expansion along the fuel assembly, in particular, due to their elastic springing in the head of the fuel assembly.
  • a known design of the guide channel consisting of a pipe, a gripping sleeve for connecting to the head of the fuel assembly, a tip for connecting to the shank of the fuel assembly, while the sleeve and the tip are fixed to the pipe by crimping (US 4687619, G21 C 19/20, 1987).
  • the connection of the guide channel with the head is carried out by fixing the collet grip of the head on the sleeve of the guide channel;
  • the connection of the guide channel with the shank is carried out by welding the tip of the guide channel with the shank plate.
  • a known design of the guide channel consisting of a pipe, a gripping sleeve for connecting to the head of the fuel assembly, a tip for connecting to the shank of the fuel assembly, while the sleeve and the tip are fixed to the pipe by welding (RU 2152084, G21 C 3/04, 06/27/2000) .
  • the tip of the guide channel is made of a rod, on the body of which a sleeve is mounted, fixed by rolling the end of the rod.
  • the sleeve is made of pipe material and by welding ensures the connection of the tip with the pipe of the guide channel.
  • the guide channel is fastened as a part of the fuel assembly by installing the tip of the guide channel in the hole of the shank plate and welding the end of the shaft of the guide channel with the plate.
  • the disadvantage of this design is the landing of the sleeve on the body of the rod of the tip of the guide channel with a guaranteed gap, which during operation due to temperature expansion and vibration in the coolant flow also leads to softening of this connection.
  • the closest analogue of the claimed invention is the design of a fuel assembly of a nuclear reactor containing a bunch of fuel elements, spacer grids located along the length of the fuel assembly, a head and a shank connected by guide channels in which the control rods move, and the guide channels are rigidly connected to the shank, and their top parts are placed in the spring block of the head (RU 2137223, G21 C 3/32, 09/10/1999).
  • the shank is a structure of a base plate and a support cup.
  • the base plate is designed to fix and fasten the lower end of the fuel elements and guide channels that are installed in the holes of the base plate, and the lower tips of the guide channels are mounted in the base plate of the shank by means of a threaded connection using nuts.
  • the objective of the present invention is to develop and create a fuel assembly of a nuclear reactor having improved strength characteristics.
  • the technical result of the invention is to increase the reliability of fastening of the tips of the guide channels, increase maintainability and increase the service life of fuel assemblies.
  • the fuel assembly of a nuclear reactor contains a head, fuel elements and guide channels, spacer grids, a shank, lower tips of the fuel elements and lower tips of the guide channels are fixed in the base plate of the shank.
  • the tip of the guide channel is made in the form of a structure consisting of a sleeve, in the inner cavity of which there is a bolt and its fixing screw with a central hole, the bolt passes through the hole of the base plate and fastens the tip in the base plate by means of a threaded connection with a nut, four are made in the sleeve and screw radial holes extending into the cavity of the central hole of the screw.
  • a distinctive feature of the present invention is as follows.
  • the use of the tip of the guide channel proposed The design allows the manufacture of the guide channel to use the pipe of the guide channel and the sleeve of the tip made of homogeneous zirconium alloys, while creating a reliable all-metal pipe-sleeve connection by the use of flash butt welding.
  • a stainless steel bolt is installed inside the sleeve, which allows you to secure the guide channel in the base plate of the shank by means of a threaded connection with a nut made of stainless steel.
  • the screw installed in the inner cavity of the tip sleeve securely fixes the bolt in the tip and at the same time performs the function of a supporting element during flash butt welding.
  • a central pouring hole is made in the screw, which is connected to four pouring radial holes made in the sleeve.
  • This system of pouring holes is designed for the coolant to enter the internal cavity of the guide channel for cooling during operation of the rods of the regulating and protection elements of the reactor installation, which are moved in the guide channels.
  • an anti-vibration grating above the base plate of the shank, consisting of interconnected cells.
  • the lattice cells should be arranged in a hexagonal pattern and they should be hexagonal with three supports for fuel elements located 120 degrees apart, formed by beadings on the faces of this hexagon with protrusions directed into the cell.
  • Anti-vibration lattice, base plate of the shank and the base plate of the shank are interconnected by fasteners made in the form of six plates.
  • the lattice cells are arranged in a hexagonal pattern and they are hexagonal in shape with three supports for fuel elements located 120 degrees apart, formed by beadings on the faces of this hexagon with protrusions directed into the cell.
  • the lower tip of the fuel element is made in the form of a cylindrical plug, the lower part of which is an elastic annular element having one longitudinal section and a cylindrical flange, which, when installed in the hole of the base plate of the shank, forms a collet connection.
  • the upper part of the guide channel intended to be fixed in the head of the fuel assembly, be made in the form of a sleeve connected to the pipe of the guide channel through a spiral by means of rotational forging.
  • the invention is illustrated graphically.
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of a fuel assembly (FA)
  • figure 2 shows a shank with anti-vibration grille and a diagram fastenings of the guide channel and fuel elements in the base plate of the shank of the fuel assembly, in cross section AA 2, a location diagram of the guide channel and fuel elements in the beam is shown, in FIG. (NK)
  • FIG. 4 shows a corner profile and a cross-section GG of a corner profile with flanges
  • FIG. 5 shows a cell of a spacing and anti-vibration grating
  • FIG. 6 shows a remote element B of FIG.
  • Fig.7 shows a longitudinal section of the guide channel (NK)
  • Fig.8 shows a cross section of an anti-debris filter
  • Fig.9 shows a head with 19 independent spring elements for mounting the guide channel
  • Fig.10 shows mixing grid.
  • the fuel assembly of a nuclear reactor contains a bunch of fuel elements 1 and guide channels 2, spacer grids 3, interconnected by welding with corner elements 4, a shank 5 and a head 6.
  • the corner elements 4 by means of screws 7 are connected to the shank 5
  • stirring grids 8 are mounted, connected by welding to the corner elements.
  • the shank (see Fig. 2) consists of a support cup 9 and a support plate 10 connected to each other and to the anti-vibration grill 11 by welding with six plates 12.
  • An anti-debris filter 13 is installed in the inner cavity of the support cup 9, connected to the support cup by welding.
  • the guide channels 2 (see FIGS. 1, 2) pass between the cells of the spacer grids 3 and the anti-vibration grille 11 and are attached to the base plate 10 by means of a bolted connection.
  • the lower tip of the guide channel (see Fig.Z) is made in the form of a structure consisting of a sleeve 14, in the inner cavity of which a bolt 15 and its fixing screw 16 with a central hole 17 are placed, moreover, the bolt passes through the hole of the base plate 10 and by means of a threaded connection with the nut 18 secures the tip in the base plate 10, and in the sleeve and screw there are four radial holes 19 that exit into the cavity of the Central hole 17 of the screw.
  • the spacer grids 3 (see FIG. 1) and the anti-vibration grille 11 (see FIG. 2) are made of interconnected cells 21 (see section AA in FIG. 2, FIG. 5), the grid cells being located along hexagonal pattern and made of a hexagonal shape with three supports for fuel elements located 120 degrees from each other, formed by beadings 22 on the faces of the hexagon with protrusions directed into the cell.
  • the lower tips of the fuel elements 1 due to the elastic elements are installed in the holes of the base plate 10 of the shank and are fixed from radial and axial movements in the cells 21 of the anti-vibration lattice 11.
  • the tip of the fuel element (see Fig. 6) is made in the form a cylindrical plug 23, the lower part of which is an elastic annular element 24 having one longitudinal section 25 and a cylindrical flange 26, which when installed in the hole of the base plate 10 of the shank forms a collet connection.
  • the upper part of the guide channel (see Fig. 7), designed to be fixed in the head of the fuel assembly, is made in the form of a sleeve 27 connected to the pipe 28 of the guide channel through a spiral 29 by means of rotational forging.
  • the lower part of the pipe 28 is connected by flash butt welding to the tip 30 of the guide channel.
  • anti-debris filter 13 In the lower part of the shank is installed anti-debris filter 13 (see figure 2, 8), made in the form of a plate 31 with V-shaped pouring holes 32.
  • the design of the head 6 (see figures 1, 9), is made with 19 independent damping spring elements 33 for individual fastening of the guide channels 2.
  • mixing grids 8 In the upper part of the bundle of fuel rods between the spacer grids 3 there are mixing grids 8 (see Figs. 1, 10) containing a rim 34 and a set of mutually intersecting plates in the form of strips connected to each other and to the rim at the intersection points by welding, forming a field of cells 35 for the passage of the fuel elements and the guide channels of the fuel assembly, made hexagonal and adjacent to the hexagonal cells of the trihedral cells 36 for the passage of the coolant, at the ends of which are made bent towards the trihedral cells to mixing plate deflectors 37.
  • the proposed fuel assembly works as follows:
  • the fuel assembly After the fuel assembly is installed in the reactor, it is pressed by the top plate of the reactor by abutment against the end face of the head shell 6. Then, the force is transmitted through the spring block of the head, which is compressed by an amount calculated in such a way as to keep the fuel assembly from floating up in the flow of the heat carrier moving from below, onto the guide channel 2 and further to the support plate 10 and through the plates 12 to the support cup 9 of the shank 5, which enters the hole of the bottom plate of the reactor.
  • the distance grids 3 and the stirring grids 8, interconnected by corner elements 4, form a frame, which is connected to the shank 5 by means of screws 7.
  • the coolant entering the fuel assembly through the inlet of the support cup 9 of the shank 5 passes through the anti-debris filter 13, the pouring holes of the base plate 10 and then washes the fuel elements 1 of the beam, heating due to contact with the surface of the fuel element.
  • the beam with fuel elements 1 does not affect the guide channels 2 that carry the power load and does not deform them.
  • One of the main structural elements of the fuel assembly are guide channels 2, which connect the head 6 and the shank 5 to each other.
  • the lower tips 30 of the guide channels 2 by means of a bolt connection are securely fixed in the base plate 10 of the shank 5 and with guaranteed interference fit between the cells of the anti-vibration grating 11.
  • the liners 27 of the upper parts of the guide channel 2 pass through the bushings of the head 6; the head is fixed on the sleeves of the guide channels by means of, for example, a collet lock.
  • the lower tips of the fuel elements 1 by means of a collet connection are fixed in the base plate 10 of the shank 5 and passing through the cells 21 of the anti-vibration lattice 11 due to the tightness arising between the elastic elements (bellows 22) of the cells and the shell of the fuel elements are securely fixed in the anti-vibration lattice from axial and radial backlash.
  • the anti-vibration lattice 11 is reliably connected by means of the plates 12 to the shank 5. This eliminates the possibility of abrasion and destruction of the tips of the fuel elements during operation from the effects of vibration of the coolant flow.
  • Using the proposed design of the tip 30 of the guide channel 2 can improve the reliability of the connection pipe-tip of the guide channel and increase the life of the fuel assembly.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

Изобретение относится к атомной технике, в частности, к конструкции бесчехловых тепловыделяющих сборок. Тепловыделяющая сборка ядерного реактора содержит головку, хвостовик, тепловыделяющие элементы, направляющие каналы, дистанционирующие решетки, нижние наконечники тепловыделяющих элементов и нижние наконечники направляющих каналов закреплены в опорной плите хвостовика. Наконечник направляющего канала выполнен в виде конструкции, состоящей из втулки, во внутренней полости которой размещены болт и фиксирующий винт с центральным отверстием. Болт проходит сквозь отверстие опорной плиты хвостовика и посредством резьбового соединения с гайкой закрепляет наконечник направляющего канала в опорной плите хвостовика. Во втулке и винте выполнены четыре радиальных отверстия, выходящие в полость центрального отверстия винта. Изобретение позволяет повысить надежность соединения труба-наконечник направляющего канала и увеличить срок эксплуатации тепловыделяющей сборки ядерного реактора.

Description

Тепловыделяющая сборка ядерного реактора
Изобретение относится к атомной технике, в частности, к конструкциям бесчехловых тепловыделяющих сборок, из которых сформированы активные зоны водо-водяных энергетических реакторов (ВВЭР), особенно типа ВВЭР- 1000.
В конструкции тепловыделяющей сборки основными узлами являются тепловыделяющие элементы, головка и хвостовик.
Пучок тепловыделяющих элементов, как правило, устанавливается в каркасе, образованном направляющими каналами и дистанционирующими решетками, и соединяется с головкой и хвостовиком тепловыделяющей сборки.
Хвостовик тепловыделяющей сборки, как правило, состоит из опорного стакана и опорной плиты. Направляющие каналы, как правило, соединены с головкой тепловыделяющей сборки посредством цангового узла, закреплены в опорной плите хвостовика и имеют возможность температурного и радиационного расширения вдоль тепловыделяющей сборки, в частности, за счет их упругого подпружинивания в головке тепловыделяющей сборки.
Нормальное и безопасное функционирование направляющих каналов в составе тепловыделяющих сборок предполагает наличие узла крепления нижнего наконечника направляющего канала в опорной плите хвостовика, который должен обеспечивать надежную фиксацию направляющего канала и прилегание к опорной плите.
В настоящее время разработан ряд конструкций узлов направляющих каналов и элементов крепления наконечников направляющих каналов.
Известна конструкция направляющего канала, состоящая из трубы, захватной втулки для соединения с головкой тепловыделяющей сборки, наконечника для соединения с хвостовиком тепловыделяющей сборки, при этом втулка и наконечник закреплены на трубе посредством обжатия (США 4687619, G21 С 19/20, 1987г.). Соединение направляющего канала с головкой осуществляется путем фиксации цангового захвата головки на втулке направляющего канала; соединение направляющего канала с хвостовиком осуществляется путем сварки наконечника направляющего канала с плитой хвостовика. Недостатком данной конструкции является низкая надежность соединений: втулка-труба и наконечник-труба, выполненных обжатием, так как в процессе эксплуатации из-за температурных расширений и вибрации в потоке теплоносителя данные соединения разупрочняются, что приводит к недопустимому искривлению и перекосам направляющих каналов и пучка тепловыделяющих элементов, сквозь который проходят направляющие каналы.
Известна конструкция направляющего канала, состоящая из трубы, захватной втулки для соединения с головкой тепловыделяющей сборки, наконечника для соединения с хвостовиком тепловыделяющей сборки, при этом втулка и наконечник закреплены на трубе посредством сварки (RU 2152084, G21 С 3/04, 27.06.2000). Наконечник направляющего канала выполнен из стержня, на теле которого установлена втулка, закрепленная завальцовкой торца стержня. Втулка выполнена из материала трубы и посредством сварки обеспечивает соединение наконечника с трубой направляющего канала. Закрепление направляющего канала в составе тепловыделяющей сборки осуществляется путем установки наконечника направляющего канала в отверстие плиты хвостовика и сварки торца стержня направляющего канала с плитой. Недостатком данной конструкции является посадка втулки на тело стержня наконечника направляющего канала с гарантированным зазором, что в процессе эксплуатации из-за температурных расширений и вибрации в потоке теплоносителя также приводит к разупрочнению данного соединения.
Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является конструкция тепловыделяющей сборки ядерного реактора, содержащая пучок тепловыделяющих элементов, дистанционирующие решетки, расположенные по длине тепловыделяющей сборки, головку и хвостовик, соединенные направляющими каналами, в которых перемещаются регулирующие стержни, причем направляющие каналы жестко соединены с хвостовиком, а их верхние части размещены в пружинном блоке головки (RU 2137223, G21 С 3/32, 10.09.1999). В известной тепловыделяющей сборке хвостовик представляет собой конструкцию из опорной плиты и опорного стакана. Опорная плита предназначена для фиксирования и крепления нижних концевиков тепловыделяющих элементов и направляющих каналов, устанавливаемых в отверстия опорной плиты, причем нижние наконечники направляющих каналов крепятся в опорной плите хвостовика посредством резьбового соединения с помощью гаек.
В данной конструкции направляющего канала применяются известные наконечники направляющего канала, обладающие вышеуказанными недостатками.
Задачей настоящего изобретения является разработка и создание тепловыделяющей сборки ядерного реактора, обладающей улучшенными прочностными характеристиками.
Технический результат изобретения заключается в повышении надежности крепления наконечников направляющих каналов, повышении ремонтопригодности и увеличении ресурса эксплуатации тепловыделяющих сборок.
Технический результат достигается тем, что тепловыделяющая сборка ядерного реактора содержит головку, тепловыделяющие элементы и направляющие каналы, дистанционирующие решетки, хвостовик, нижние наконечники тепловыделяющих элементов и нижние наконечники направляющих каналов закреплены в опорной плите хвостовика. Наконечник направляющего канала выполнен в виде конструкции, состоящей из втулки, во внутренней полости которой размещены болт и фиксирующий его винт с центральным отверстием, болт проходит сквозь отверстие опорной плиты и посредством резьбового соединения с гайкой закрепляет наконечник в опорной плите, во втулке и винте выполнены четыре радиальных отверстия, выходящие в полость центрального отверстия винта.
Отличительная особенность настоящего изобретения состоит в следующем. Применение наконечника направляющего канала предложенной конструкции позволяет при изготовлении направляющего канала использовать трубу направляющего канала и втулку наконечника, выполненные из однородных циркониевых сплавов, при этом создается надежное цельнометаллическое соединение труба-втулка путем применения контактно-стыковой сварки. При этом внутри втулки устанавливается болт из нержавеющей стали, который позволяет надежно посредством резьбового соединения с гайкой, выполненной из нержавеющей стали, закрепить направляющий канал в опорной плите хвостовика. При этом винт, установленный во внутренней полости втулки наконечника, надежно фиксирует болт в наконечнике и одновременно выполняет функцию опорного элемента при проведении контактно-стыковой сварки. При этом в винте выполнено центральное проливное отверстие, которое соединяется с четырьмя проливными радиальными отверстиями, выполненными во втулке. Данная система проливных отверстий предназначена для поступления теплоносителя во внутреннюю полость направляющего канала с целью охлаждения при эксплуатации стержней органов регулирования и защиты реакторной установки, перемещаемых в направляющих каналах.
Целесообразно над опорной плитой хвостовика установить антивибрационную решетку, состоящую из соединенных между собой ячеек. Причем ячейки решетки расположить по гексагональной схеме и выполнить их шестигранной формы с тремя опорами для тепловыделяющих элементов, расположенными через 120 градусов друг от друга, образованными пуклевками на гранях этого шестигранника с выступами, направленными внутрь ячейки. Антивибрационная решетка, опорная плита хвостовика и опорный стакан хвостовика соединены между собой крепежными элементами, выполненными в виде шести пластин.
Целесообразно расположить элементы, соединяющие дистанционирующие решетки между собой и с хвостовиком, по длине тепловыделяющей сборки и выполнить их в виде шести уголковых профилей с ребрами жесткости в форме отбортовок между дистанционирующими решетками.
Целесообразно выполнить дистанционирующие решетки, состоящими из соединенных между собой ячеек. Причем ячейки решеток расположить по гексагональной схеме и выполнить их шестигранной формы с тремя опорами для тепловыделяющих элементов, расположенными через 120 градусов друг от друга, образованными пуклевками на гранях этого шестигранника с выступами, направленными внутрь ячейки.
Целесообразно нижний наконечник тепловыделяющего элемента выполнить в виде цилиндрической заглушки, нижняя часть которой представляет собой упругий кольцевой элемент, имеющий один продольный разрез и цилиндрический буртик, который при установке в отверстие опорной плиты хвостовика образует цанговое соединение.
Целесообразно верхнюю часть направляющего канала, предназначенную для закрепления в головке тепловыделяющей сборки, выполнить в виде гильзы, соединенной с трубой направляющего канала через спираль посредством ротационной ковки.
Целесообразно в нижней части хвостовика установить антидебрисный фильтр в виде плиты с V - образными проливными отверстиями.
Целесообразно конструкцию головки выполнить с 19-ю независимыми демпфирующими пружинными элементами для индивидуального крепления направляющего канала.
Целесообразно в верхней части тепловыделяющих элементов между дистанционирующими решетками установить перемешивающие решетки, содержащие обод и набор взаимно пересекающихся пластин в форме полос, соединенных между собой и с ободом в местах пересечения, образующих поле ячеек для прохождения тепловыделяющих элементов и направляющих каналов тепловыделяющих сборок, выполненных шестигранными, и смежных с шестигранными ячейками трехгранных ячеек для прохода теплоносителя, на торцах которых выполнить отогнутые в сторону трехгранных ячеек перемешивающие пластинчатые дефлекторы.
Изобретение поясняется графически.
На фиг.1 приведена принципиальная схема тепловыделяющей сборки (ТВС), на фиг.2 показан хвостовик с антивибрационной решеткой и схема крепления направляющего канала и тепловыделяющих элементов в опорной плите хвостовика тепловыделяющей сборки, на поперечном сечении А-А фиг.2 показана схема расположения направляющего канала и тепловыделяющих элементов в пучке, на фиг.З показан выносной элемент Б фиг.2 с продольным сечением наконечника направляющего канала (НК), на фиг.4 показан уголковый профиль и поперечное сечение Г-Г уголкового профиля с отбортовками, на фиг.5 показана ячейка дистанционирующей и антивибрационной решетки, на фиг.6 показан выносной элемент В фиг.2 с наконечником тепловыделяющего элемента, на фиг.7 показано продольное сечение направляющего канала (НК), на фиг.8 показано поперечное сечение антидебрисного фильтра, на фиг.9 показана головка с 19-ю независимыми пружинными элементами для крепления направляющего канала, на фиг.10 показана перемешивающая решетка.
Тепловыделяющая сборка ядерного реактора (см. фиг.1) содержит пучок тепловыделяющих элементов 1 и направляющие каналы 2, дистанционирующие решетки 3, соединенные между собой посредством сварки угловыми элементами 4, хвостовик 5 и головку 6. Угловые элементы 4 посредством винтов 7 соединены с хвостовиком 5. Между дистанционирующими решетками в верхней части пучка тепловыделяющих элементов установлены перемешивающие решетки 8, соединенные посредством сварки с угловыми элементами.
Хвостовик (см. фиг.2) состоит из опорного стакана 9 и опорной плиты 10, соединенных между собой и с антивибрационной решеткой 11 посредством сварки шестью пластинами 12. Во внутренней полости опорного стакана 9 установлен антидебрисный фильтр 13, соединенный с опорным стаканом посредством сварки.
Направляющие каналы 2 (см. фиг.1, 2) проходят между ячейками дистанционирующих решеток 3 и антивибрационной решетки 11 и крепятся к опорной плите 10 посредством болтового соединения.
Нижний наконечник направляющего канала (см. фиг.З) выполнен в виде конструкции, состоящей из втулки 14, во внутренней полости которой размещены болт 15 и фиксирующий его винт 16 с центральным отверстием 17, причем болт проходит сквозь отверстие опорной плиты 10 и посредством резьбового соединения с гайкой 18 закрепляет наконечник в опорной плите 10, причем во втулке и винте выполнены четыре радиальных отверстия 19, выходящие в полость центрального отверстия 17 винта.
Элементы, соединяющие дистанционирующие решетки между собой и с хвостовиком (см. фиг.1 , 4), выполнены в виде шести уголковых профилей 4 с ребрами жесткости в форме отбортовок 20 между дистанционирующими решетками 3.
Дистанционирующие решетки 3 (см. фиг.1) и антивибрационная решетка 11 (см. фиг.2) выполнены из соединенных между собой ячеек 21 (см. сечение А-А на фиг.2, фиг.5), причем ячейки решеток расположены по гексагональной схеме и выполнены шестигранной формы с тремя опорами для тепловыделяющих элементов, расположенными через 120 градусов друг от друга, образованными пуклевками 22 на гранях шестигранника с выступами, направленными внутрь ячейки.
Нижние наконечники тепловыделяющих элементов 1 (см. фиг.2) за счет упругих элементов устанавливаются в отверстия опорной плиты 10 хвостовика и фиксируются от радиальных и осевых перемещений в ячейках 21 антивибрационной решетки 11. Наконечник тепловыделяющего элемента (см. фиг.6) выполнен в виде цилиндрической заглушки 23, нижняя часть которой представляет собой упругий кольцевой элемент 24, имеющий один продольный разрез 25 и цилиндрический буртик 26, который при установке в отверстие опорной плиты 10 хвостовика образует цанговое соединение.
Верхняя часть направляющего канала (см. фиг.7), предназначенная для закрепления в головке тепловыделяющей сборки, выполнена в виде гильзы 27, соединенной с трубой 28 направляющего канала через спираль 29 посредством ротационной ковки. Нижняя часть трубы 28 соединена посредством контактно-стыковой сварки с наконечником 30 направляющего канала.
В нижней части хвостовика установлен антидебрисный фильтр 13 (см. фиг.2, 8), выполненный в виде плиты 31 с V - образными проливными отверстиями 32. Конструкция головки 6 (см. фиг.1, 9), выполнена с 19-ю независимыми демпфирующими пружинными элементами 33 для индивидуального крепления направляющих каналов 2.
В верхней части пучка твэлов между дистанционирующими решетками 3 установлены перемешивающие решетки 8 (см. фиг.1 , 10), содержащие обод 34 и набор взаимно пересекающихся пластин в форме полос, соединенных между собой и с ободом в местах пересечения сваркой, образующих поле ячеек 35 для прохождения тепловыделяющих элементов и направляющих каналов тепловыделяющей сборки, выполненных шестигранными, и смежных с шестигранными ячейками трехгранных ячеек 36 для прохода теплоносителя, на торцах которых выполнены отогнутые в сторону трехгранных ячеек перемешивающие пластинчатые дефлекторы 37.
Предлагаемая тепловыделяющая сборка работает следующим образом:
После установки тепловыделяющей сборки в реактор она поджимается верхней плитой реактора путем упора в торец обечайки головки 6. Затем усилие передается через пружинный блок головки, который поджимается на величину, рассчитанную таким образом, чтобы удержать тепловыделяющую сборку от всплытия в потоке движущегося снизу теплоносителя, на направляющий канал 2 и далее на опорную плиту 10 и через пластины 12 на опорный стакан 9 хвостовика 5, который входит в отверстие нижней плиты реактора.
Дистанционирующие решетки 3 и перемешивающие решетки 8, соединенные между собой угловыми элементами 4, образуют каркас, который посредством винтов 7 соединен с хвостовиком 5.
Теплоноситель, поступая в тепловыделяющую сборку через входное отверстие опорного стакана 9 хвостовика 5, проходит через антидебрисный фильтр 13, проливные отверстия опорной плиты 10 и далее омывает тепловыделяющие элементы 1 пучка, нагреваясь за счет контакта с поверхностью тепловыделяющего элемента. Тепловыделяющие элементы 1, а с ними и каркас, нагреваясь за счет процесса ядерного деления внутри тепловыделяющих элементов, начинают удлиняться вверх за счет теплового и радиационного роста; при этом пучок растет независимо от направляющего канала 2, так как последние с гарантированным зазором проходят сквозь дистанционирующие решетки 3. Таким образом, пучок с тепловыделяющими элементами 1 не оказывает воздействия на несущие силовую нагрузку направляющие каналы 2 и не деформирует их.
Одним из основных элементов конструкции тепловыделяющей сборки являются направляющие каналы 2, которые соединяют между собой головку 6 и хвостовик 5.
Нижние наконечники 30 направляющих каналов 2 посредством болтового соединения надежно закреплены в опорной плите 10 хвостовика 5 и с гарантированным натягом проходят между ячеек антивибрационной решетки 11. Гильзы 27 верхних частей направляющего канала 2 проходят сквозь втулки головки 6; при этом головка фиксируется на гильзах направляющих каналов посредством, например, цангового замка.
Нижние наконечники тепловыделяющих элементов 1 посредством цангового соединения закреплены в опорной плите 10 хвостовика 5 и проходя сквозь ячейки 21 антивибрационной решетки 11 за счет натягов, возникающих между упругими элементами (пуклевками 22) ячеек и оболочкой тепловыделяющих элементов, надежно фиксируются в антивибрационной решетке от осевых и радиальных люфтов. В свою очередь антивибрационная решетка 11 надежно соединена посредством пластин 12 с хвостовиком 5. Тем самым исключается возможность истирания и разрушения наконечников тепловыделяющих элементов в процессе эксплуатации от воздействия вибрации потока теплоносителя.
Использование предлагаемой конструкции наконечника 30 направляющего канала 2 позволяет повысить надежность соединения труба-наконечник направляющего канала и увеличить срок эксплуатации тепловыделяющей сборки.
Изготовление настоящей конструкции может быть осуществлено на известном оборудовании с использованием стандартных технологий.

Claims

Формула изобретения
1. Тепловыделяющая сборка ядерного реактора, содержащая головку, хвостовик, тепловыделяющие элементы, направляющие каналы, дистанционирующие решетки, нижние наконечники тепловыделяющих элементов и нижние наконечники направляющих каналов закреплены в опорной плите хвостовика, отличающаяся тем, что наконечник направляющего канала выполнен в виде конструкции, состоящей из втулки, во внутренней полости которой размещены болт и фиксирующий его винт с центральным отверстием, болт проходит сквозь отверстие опорной плиты хвостовика и посредством резьбового соединения с гайкой закрепляет наконечник направляющего канала в опорной плите хвостовика, во втулке и винте выполнены четыре радиальных отверстия, выходящие в полость центрального отверстия винта.
2. Тепловыделяющая сборка ядерного реактора по п.1, отличающаяся тем, что над опорной плитой хвостовика установлена антивибрационная решетка, состоящая из соединенных между собой ячеек, причем ячейки решетки расположены по гексагональной схеме и имеют шестигранную форму с тремя опорами для тепловыделяющих элементов, расположенными через 120 градусов друг от друга, образованными пуклевками на гранях этого шестигранника с выступами, направленными внутрь ячейки, антивибрационная решетка, опорная плита хвостовика и опорный стакан хвостовика соединены между собой крепежными элементами, выполненными в виде шести пластин.
3. Тепловыделяющая сборка ядерного реактора по п.1, отличающаяся тем, что элементы, соединяющие дистанционирующие решетки между собой и с хвостовиком, расположены по длине тепловыделяющей сборки и выполнены в виде шести уголковых профилей с ребрами жесткости в форме отбортовок между дистанционирующими решетками.
4. Тепловыделяющая сборка ядерного реактора по п.1, отличающаяся тем, что дистанционирующие решетки состоят из соединенных между собой ячеек, причем ячейки решеток расположены по гексагональной схеме и имеют шестигранную форму с тремя опорами для тепловыделяющих элементов, И
расположенными через 120 градусов друг от друга, образованными пуклевками на гранях этого шестигранника с выступами, направленными внутрь ячейки.
5. Тепловыделяющая сборка ядерного реактора по п.1, отличающаяся тем, что нижний наконечник тепловыделяющего элемента выполнен в виде цилиндрической заглушки, нижняя часть которой представляет собой упругий кольцевой элемент, имеющий один продольный разрез и цилиндрический буртик, который при установке в отверстие опорной плиты хвостовика образует цанговое соединение.
6. Тепловыделяющая сборка ядерного реактора по п.1, отличающаяся тем, что верхняя часть направляющего канала, предназначенная для закрепления в головке, выполнена в виде гильзы, соединенной с трубой направляющего канала через спираль посредством ротационной ковки.
7. Тепловыделяющая сборка ядерного реактора по п.1, отличающаяся тем, что в нижней части хвостовика установлен антидебрисный фильтр в виде плиты с V - образными проливными отверстиями.
8. Тепловыделяющая сборка ядерного реактора по п.1, отличающаяся тем, что конструкция головки выполнена с 19-ю независимыми демпфирующими пружинными элементами для индивидуального крепления направляющих каналов.
9. Тепловыделяющая сборка ядерного реактора по п.1, отличающаяся тем, что в верхней части тепловыделяющих элементов между дистанционирующими решетками установлены перемешивающие решетки, содержащие обод и набор взаимно пересекающихся пластин в форме полос, соединенных между собой и с ободом в местах пересечения, образующих поле ячеек для прохождения тепловыделяющих элементов и направляющих каналов, выполненных шестигранными, и смежных с шестигранными ячейками трехгранных ячеек для прохода теплоносителя, на торцах которых выполнены отогнутые в сторону трехгранных ячеек перемешивающие пластинчатые дефлекторы.
PCT/RU2018/000399 2018-06-15 2018-06-15 Тепловыделяющая сборка ядерного реактора WO2019240610A1 (ru)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2018/000399 WO2019240610A1 (ru) 2018-06-15 2018-06-15 Тепловыделяющая сборка ядерного реактора
CZ2020611A CZ2020611A3 (cs) 2018-06-15 2018-06-15 Palivový soubor jaderného reaktoru
RU2020140581A RU2765655C1 (ru) 2018-06-15 2018-06-15 Тепловыделяющая сборка ядерного реактора
BG113264A BG67433B1 (bg) 2018-06-15 2020-11-12 Топлоотделящ възел на ядрен реактор

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2018/000399 WO2019240610A1 (ru) 2018-06-15 2018-06-15 Тепловыделяющая сборка ядерного реактора

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019240610A1 true WO2019240610A1 (ru) 2019-12-19

Family

ID=68841948

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2018/000399 WO2019240610A1 (ru) 2018-06-15 2018-06-15 Тепловыделяющая сборка ядерного реактора

Country Status (4)

Country Link
BG (1) BG67433B1 (ru)
CZ (1) CZ2020611A3 (ru)
RU (1) RU2765655C1 (ru)
WO (1) WO2019240610A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11476009B2 (en) * 2018-08-23 2022-10-18 Joint Stock Company “Experimental And Design Organization Gidropress” Awarded The Order Of The Red Nuclear reactor fuel assembly

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4671926A (en) * 1983-11-30 1987-06-09 Ab Asea-Atom Fuel assembly for a nuclear reactor
RU2391724C1 (ru) * 2008-11-26 2010-06-10 Открытое акционерное общество "Машиностроительный завод" Тепловыделяющая сборка ядерного реактора
US20110261921A1 (en) * 2005-12-27 2011-10-27 Central Research Institute Of Electric Power Ind. Fuel assembly
EP2124230B1 (en) * 2008-05-21 2011-11-23 Westinghouse Electric Company LLC Nuclear core component hold-down assembly
RU2506657C1 (ru) * 2012-09-18 2014-02-10 Открытое акционерное общество "Машиностроительный завод" Тепловыделяющая сборка ядерного реактора

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4603027A (en) * 1983-12-21 1986-07-29 Westinghouse Electric Corp. Removable top nozzle and tool for a nuclear reactor fuel assembly
SE445401B (sv) * 1984-10-24 1986-06-16 Asea Atom Ab Forband vid fixering av en metallisk kropp vid ett veggparti hos ett i en zirkoniumlegering utfort holjeror for en kernbrenslepatron
US4698200A (en) * 1985-12-23 1987-10-06 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Self-actuated nuclear reactor shutdown system using induction pump to facilitate sensing of core coolant temperature
RU2137223C1 (ru) * 1995-12-22 1999-09-10 Опытное конструкторское бюро машиностроения Тепловыделяющая сборка ядерного реактора
RU2152084C1 (ru) * 1998-06-22 2000-06-27 Открытое акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов" Направляющий канал
CN104575629B (zh) * 2014-12-05 2017-05-31 上海核工程研究设计院 一种可拆式上管座与导向管的连接结构

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4671926A (en) * 1983-11-30 1987-06-09 Ab Asea-Atom Fuel assembly for a nuclear reactor
US20110261921A1 (en) * 2005-12-27 2011-10-27 Central Research Institute Of Electric Power Ind. Fuel assembly
EP2124230B1 (en) * 2008-05-21 2011-11-23 Westinghouse Electric Company LLC Nuclear core component hold-down assembly
RU2391724C1 (ru) * 2008-11-26 2010-06-10 Открытое акционерное общество "Машиностроительный завод" Тепловыделяющая сборка ядерного реактора
RU2506657C1 (ru) * 2012-09-18 2014-02-10 Открытое акционерное общество "Машиностроительный завод" Тепловыделяющая сборка ядерного реактора

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11476009B2 (en) * 2018-08-23 2022-10-18 Joint Stock Company “Experimental And Design Organization Gidropress” Awarded The Order Of The Red Nuclear reactor fuel assembly

Also Published As

Publication number Publication date
BG67433B1 (bg) 2022-04-15
CZ2020611A3 (cs) 2021-05-26
RU2765655C1 (ru) 2022-02-01
BG113264A (bg) 2021-06-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5521951A (en) Reactor core shroud repair with tapered pins
KR101336490B1 (ko) 원자로용 핵연료 집합체
KR20060045760A (ko) 연료 집합체에서 최하부 격자를 위한 격자 인서트
WO2019240610A1 (ru) Тепловыделяющая сборка ядерного реактора
US4702882A (en) Quick disconnect top nozzle for a nuclear fuel assembly
US6240156B1 (en) Top guide grid attachment for a boiling water reactor
RU2391724C1 (ru) Тепловыделяющая сборка ядерного реактора
JPH0547078B2 (ru)
US6067338A (en) Reactor core shroud repair using thermally tensioned links to apply compression across shroud vertical seam weld
US9053826B2 (en) Protective grid attachment
US4718479A (en) Antivibration bar installation apparatus
US5802129A (en) Mechanically joined replacement shroud for boiling water nuclear reactor
JPH11142570A (ja) 原子炉用のシュラウド
WO2009131482A1 (ru) Тепловыделяющая сборка ядерного реактора
US20200373026A1 (en) Lock insert of nuclear fuel assembly top nozzle, and separating and coupling system of nuclear fuel assembly top nozzle, including same
US4543232A (en) Gas cooled high temperature reactor
JP6501419B2 (ja) 延伸型中間案内アセンブリを具備する制御棒案内管
RU2506657C1 (ru) Тепловыделяющая сборка ядерного реактора
RU2129738C1 (ru) Тепловыделяющая сборка ядерного реактора
US5588031A (en) Apparatus for reinforcing a reactor vessel core shroud
RU2124238C1 (ru) Тепловыделяющая сборка ядерного реактора
US6389094B1 (en) Integral forged shroud flange for a boiling water reactor
US20200373032A1 (en) System for Separating and Coupling Top Nozzle of Nuclear Fuel Assembly
US5815543A (en) Seismic support with clearance gap and yieldable member
EP0889482A1 (en) Tie plate quick release retaining device

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18922614

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18922614

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1