WO2021075993A1 - Nuclear reactor fuel assembly - Google Patents

Nuclear reactor fuel assembly Download PDF

Info

Publication number
WO2021075993A1
WO2021075993A1 PCT/RU2019/000736 RU2019000736W WO2021075993A1 WO 2021075993 A1 WO2021075993 A1 WO 2021075993A1 RU 2019000736 W RU2019000736 W RU 2019000736W WO 2021075993 A1 WO2021075993 A1 WO 2021075993A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
fuel assembly
plates
groups
longitudinal axis
fuel
Prior art date
Application number
PCT/RU2019/000736
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Петр Михайлович АКСЁНОВ
Юрий Васильевич ЛУЗАН
Николай Викторович ШАПОВАЛОВ
Ирина Евгеньевна СИМАНОВСКАЯ
Евгений Васильевич ШОЛИН
Сергей Александрович МЯКОВ
Original Assignee
Акционерное Общество "Твэл"
Публичное, Акционерное Общество "Машиностроительный Завод"
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", Публичное, Акционерное Общество "Машиностроительный Завод" filed Critical Акционерное Общество "Твэл"
Priority to PCT/RU2019/000736 priority Critical patent/WO2021075993A1/en
Publication of WO2021075993A1 publication Critical patent/WO2021075993A1/en

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
    • G21C3/30—Assemblies of a number of fuel elements in the form of a rigid unit
    • 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

  • Figure 9 shows the plate of the lower group of the antidebris filter of the fuel assembly.
  • the anti-debris filter consists of plates of three groups: the upper group of plates with lower slots 18, the middle group of plates with double-sided oblique slots 19 and the lower group of plates with upper slots 20, forming channels 16-17 for the coolant flow.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

The invention relates to the nuclear energy industry. A nuclear reactor fuel assembly comprises a head, a bundle of fuel elements, spacer grids and an anti-debris filter. The anti-debris filter is in the form of groups of rectilinear plates. An upper and a lower group of plates are arranged at an angle to the longitudinal axis of the fuel assembly and are connected by a middle group of plates so as to form channels of rectangular cross section. The channels are arranged at an angle of 0…15° to the longitudinal axis of the fuel assembly, and the channels formed by the middle and lower groups of plates are arranged at an angle of 15…30°. The channels formed by the upper and middle groups of plates are offset relative to the channels formed by the middle and lower groups of plates in a direction perpendicular to the longitudinal axis of the fuel assembly. The lower edges of the plates of the upper and lower groups have bevels of up to 1/2 of the thickness thereof. The invention makes it possible to increase the reliability and efficiency of a fuel assembly by improving the design of the anti-debris filter.

Description

Тепловыделяющая сборка ядерного реактора. Fuel assembly of a nuclear reactor.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ FIELD OF TECHNOLOGY
Изобретение относится к атомной энергетике, а именно, к тепловыделяющим сборкам ядерных реакторов. The invention relates to nuclear power engineering, namely, to fuel assemblies for nuclear reactors.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ Из уровня техники известна конструкция тепловыделяющей сборки ядерных реакторов ВВЭР-440, ВВЭР- 1000 (см. Кириллов П.Л. и др. Справочник по теплогидравлическим расчетам (ядерные реакторы, теплообменники, парогенераторы). М.: Энергоатомиздат, 1990., рис. П.8.1, П.8.3 и П.8.5, с.317-319), которая состоит из пучка твэлов 1, расположенных по треугольной сетке, закрепленных в нижней несущей решетке 7 и соединенных между собой дистанционирующими решетками 2, закрепленными на центральной трубе 9. В ТВСА ВВЭР- 1000 дистанционирующие решетки крепятся также к уголкам 3, прикрепленным винтами 6 к хвостовику 4. В ТВС-2М дистанционирующие решетки крепятся к направляющим каналам 8. Во всех конструкциях тепловыделяющих сборок имеется головка 5 для обеспечения загрузки-выгрузки тепловыделяющей сборки. BACKGROUND OF THE INVENTION The design of a fuel assembly for nuclear reactors VVER-440, VVER-1000 is known from the prior art (see P.L. Kirillov et al. Handbook on thermohydraulic calculations (nuclear reactors, heat exchangers, steam generators). M .: Energoatomizdat, 1990. , Fig. A.8.1, A.8.3 and A.8.5, p.317-319), which consists of a bundle of fuel elements 1, located along a triangular grid, fixed in the lower supporting grid 7 and interconnected by spacer grids 2, fixed on the central pipe 9. In TVSA VVER-1000, the spacer grids are also attached to the corners 3, which are attached with screws 6 to the liner 4. In TVS-2M, the spacer grids are attached to the guide channels 8. In all designs of fuel assemblies, there is a head 5 to ensure loading and unloading of the fuel assembly.
Известна тепловыделяющая сборка ядерного реактора (см. патент US20090092217 от 29.05.1996, G21C3/322), содержащая головку, хвостовик, пучок твэлов, расположенных по квадратной сетке, закрепленных в несущей решетке и соединенных между собой дистанционирующими решетками, фильтр в головке, предназначенный для задержания от попадания в теплоноситель конструктивных элементов тепловыделяющей сборки, например, инконелевых вставок дистанционирующих решеток в случае их разрушения и осыпания в пучок твэлов. Known fuel assembly of a nuclear reactor (see patent US20090092217 dated 05/29/1996, G21C3 / 322), containing a head, a shank, a bundle of fuel elements located on a square grid, fixed in the carrier grid and interconnected by spacer grids, a filter in the head, designed for detaining the structural elements of the fuel assembly from getting into the coolant, for example, the Inconel inserts of the spacer grids in the event of their destruction and shattering into the bundle of fuel elements.
Функция данного фильтра аналогична функции отбойной сетки рабочей кассеты ВВЭР-440 (см. патент RU2364962 от 24.04.2008, G21C3/00), также предназначенной для задержания фрагментов конструктивных элементов тепловыделяющей сборки в случае гипотетического их разрушения. The function of this filter is similar to the function of the deflector grid of the VVER-440 working cassette (see patent RU2364962 dated 24.04.2008, G21C3 / 00), also designed to retain fragments of structural elements of the fuel assembly in the event of their hypothetical destruction.
Однако рабочая кассета имеет чехол, и наличие отбойной сетки в этом случае изолирует фрагменты тепловыделяющей сборки от попадания в контур реактора, а для известной ТВС без чехла существует вероятность выхода их из пучка твэлов в контур реактора через зазор между ТВС, что делает такое усложнение конструкции тепловыделяющей сборки не оправданным с точки зрения практического эффекта. However, the working cassette has a cover, and the presence of a baffle grid in this case insulates fragments of the fuel assembly from entering the reactor circuit, and for a known fuel assembly without a jacket there is a possibility of their exit from the bundle of fuel elements into the reactor circuit through the gap between the fuel assemblies, which makes such a complication of the design of the fuel assembly is not justified in terms of practical effect.
При этом фильтр в известной тепловыделяющей сборке не может задерживать посторонние предметы (не относящиеся к конструктивным элементам тепловыделяющей сборки) на входе в тепловыделяющую сборку, которые, как показывает практика, имеются в теплоносителе и могут приводить к повреждению конструктивных элементов тепловыделяющих сборок (например, оболочек твэлов) в процессе эксплуатации. At the same time, a filter in a known fuel assembly cannot retain foreign objects (not related to structural elements of the fuel assembly) at the entrance to the fuel assembly, which, as practice shows, are present in the coolant and can lead to damage to structural elements of fuel assemblies (for example, fuel cladding ) during operation.
В рабочей кассете ядерного реактора ВВЭР -440 несущая решетка шестиугольной формы имеет 126 круглых отверстий для установки твэлов, центральное отверстие для установки центральной трубы, 102 отверстия в форме «гантели» для протока теплоносителя, 12 отверстий минимальным диаметром 5,9 мм. и полу отверстия по контуру опорной решетки для протока теплоносителя. Отверстия типа «гантель» образованы двумя отверстиями с минимальным радиусом 2,95 мм., соединенными отверстием с минимальной шириной 5 мм. Отверстия для установки твэлов и центральной трубы имеют диаметр 5+0Л мм., причем по контуру каждой грани шестигранной несущей нижней решетки расположены по семь отверстий для нижних заглушек твэлов (см. Дементьев Б.Д. Ядерные энергетические реакторы. М.: Энергоатомиздат, 1990, с.31-35). In the working cassette of a VVER-440 nuclear reactor, the hexagonal-shaped support grid has 126 round holes for installing fuel elements, a central hole for installing a central pipe, 102 dumbbell-shaped holes for a coolant flow, 12 holes with a minimum diameter of 5.9 mm. and the floor of the hole along the contour of the support grid for the coolant flow. Dumbbell holes are formed by two holes with a minimum radius of 2.95 mm, connected by a hole with a minimum width of 5 mm. The holes for the installation of fuel rods and the central tube have a diameter of 5 + 0L mm., And along the contour of each face of the hexagonal bearing lower lattice there are seven holes for the lower plugs of fuel rods (see Dementyev B.D. Nuclear power reactors. M .: Energoatomizdat, 1990 , pp. 31-35).
Аналогичную конструкцию имеет нижняя несущая решетка тепловыделяющей сборки ядерного реактора ВВЭР- 1000, которая дополнительно имеет круглые отверстия для установки направляющих каналов. The lower load-bearing lattice of the fuel assembly of a VVER-1000 nuclear reactor has a similar design. additionally has round holes for installation of guide channels.
Функционально нижняя решетка является несущим силовым элементом, удерживающим пучок твэлов в стационарном режиме и при транспортно- технологических операциях, а в тепловыделяющей сборке ядерного реактора ВВЭР- 1000 она также обеспечивает загрузку-выгрузку тепловыделяющей сборки с помощью направляющих каналов. Functionally, the lower lattice is a load-bearing power element that holds the bundle of fuel elements in a stationary mode and during transport and technological operations, and in the fuel assembly of a VVER-1000 nuclear reactor, it also provides loading and unloading of the fuel assembly using guide channels.
Существенным недостатком известных несущих решеток является возможность пропускать с потоком теплоносителя посторонние предметы больших размеров. Например, большая ширина и длина проливных отверстий штатной несущей нижней решетки позволяет пропускать в пучок твэлов посторонние цилиндрические предметы диаметром до 6,3 мм. и плоские шириной до 13,4 мм. при толщине до 5,2 мм. Несущая решетка с круглыми проливными отверстиями и несущая решетка типа «ромашка» для ТВС-2М также не обладают требуемыми антидебрисными свойствами и пропускают длинные цилиндрические посторонние предметы до размера в поперечном направлении 7,18 мм. и 6,63 мм. соответственно. A significant disadvantage of the known bearing grids is the ability to pass large foreign objects with the coolant flow. For example, the large width and length of the pouring holes of the standard support lower lattice makes it possible to pass foreign cylindrical objects up to 6.3 mm in diameter into the fuel rod bundle. and flat up to 13.4 mm wide. with a thickness of up to 5.2 mm. The supporting lattice with round pouring holes and the supporting lattice of the "chamomile" type for TVS-2M also do not possess the required anti-debris properties and pass long cylindrical foreign objects up to a size in the transverse direction of 7.18 mm. and 6.63 mm. respectively.
Проведенными экспериментальными исследованиями подтверждено, что существующие конструкции несущей решетки имеют эффективность задержания посторонних предметов произвольной формы 50...60 %, что как показала практика недостаточно, так как разгерметизация оболочек твэлов по этой причине составляет ~56 % от общего количества отказов. Experimental studies have confirmed that the existing structures of the supporting lattice have an efficiency of stopping foreign objects of arbitrary shape of 50 ... 60%, which, as practice has shown, is not enough, since the depressurization of the fuel element cladding for this reason is ~ 56% of the total number of failures.
В связи с этим возникла необходимость в оснащении тепловыделяющих сборок дополнительными антидебрисными фильтрами для улавливания посторонних предметов в теплоносителе, установленными в хвостовике тепловыделяющей сборки. In this regard, it became necessary to equip the fuel assemblies with additional anti-debris filters for trapping foreign objects in the coolant, installed in the tail of the fuel assembly.
В настоящее время тепловыделяющие сборки ядерных реакторов имеют антидебрисные фильтры. В проекте ТВС-2М для ядерного реактора ВВЭР- 1000 был разработан антидебрисный фильтр, состоящий из 12 перфорированных пластин, установленных под определенным углом друг к другу с помощью дополнительных ребер в сложную пространственную конструкцию, при этом большая протяженность сварных швов снижает надежность сварных соединений. At present, the fuel assemblies of nuclear reactors have anti-debris filters. In the TVS-2M project for the VVER-1000 nuclear reactor, an anti-debris filter was developed, consisting of 12 perforated plates installed at a certain angle to each other with the help of additional ribs into a complex spatial structure, while the long length of the welded seams reduces the reliability of welded joints.
Были предложения также оснастить штатные несущие нижние решетки дополнительными прутками из проволоки 1,5...2 мм., приваренными на нижнюю поверхность решетки в районе проливных отверстий, что в условиях массового производства реализовать практически невозможно. There were also proposals to equip the standard bearing lower grilles with additional wires made of 1.5 ... 2 mm wire, welded to the lower surface of the grill in the area of the pouring holes, which is practically impossible to implement in conditions of mass production.
Данные конструкции антидебрисных фильтров были исследованы в ОАО «ЭНИЦ» и результаты исследований были представлены на 7-ой МНТК «Безопасность, эффективность и экономика атомной энергетики», Москва, 26-27 мая 2010 г. в докладе «Экспериментальное исследование эффективности антидебрисных фильтров кассет ВВЭР- 1000». These designs of antidebris filters were investigated at JSC "ENRC" and the research results were presented at the 7th IRTC "Safety, efficiency and economics of nuclear power", Moscow, May 26-27, 2010 in the report "Experimental study of the effectiveness of antidebris filters of VVER cassettes - 1000 ".
Сравнительные исследования различных конструкций антидебрисных фильтров, проведенные ОАО «ЭНИЦ», показали, что эффективность задержания посторонних предметов для антидебрисного фильтра ТВС-2М составляет 77,9%, а для антидебрисного фильтра ТВСА - 79,1%, т.е. увеличивается почти до 80 %. Comparative studies of various designs of anti-debris filters, carried out by JSC ENITs, showed that the efficiency of retention of foreign objects for the anti-debris filter TVS-2M is 77.9%, and for the anti-debris filter TVSA - 79.1%, i.e. increases to almost 80%.
При этом, однако, увеличивается и перепад давления теплоносителя на входном участке тепловыделяющей сборки в 1,45...1,65 раза по сравнению с перепадом давления на несущей нижней решетке. In this case, however, the pressure drop of the coolant at the inlet section of the fuel assembly also increases by 1.45 ... 1.65 times as compared to the pressure drop across the lower supporting grid.
Известна конструкция тепловыделяющей сборки (см. патент US 5481578 от 02.01.1996, G21C3/31), фильтр которой представляет собой поле перфорированных втулок малого диаметра, установленных вдоль потока теплоносителя, при этом перфорация втулок выполнена перпендикулярно потоку. Втулки закрепляются между двумя перфорированными плитами. Функционально улавливание посторонних предметов таким фильтром осуществляется за счет смены направления потока теплоносителя и организации прохода теплоносителя через мелкие отверстия во втулках. Недостатком такой конструкции является трудоемкость изготовления, связанная с наличием большого количества мелких частей (втулок) и необходимостью их перфорации. Данная конструкция будет иметь значительное гидравлическое сопротивление вследствие того, что поток при прохождении сквозь фильтр дважды меняет свое направление на 90°. The design of a fuel assembly is known (see US patent 5481578 dated 01/02/1996, G21C3 / 31), the filter of which is a field of small diameter perforated bushings installed along the coolant flow, while the bushings are perforated perpendicular to the flow. The bushings are fixed between two perforated plates. Functionally capturing strangers objects with such a filter is carried out by changing the direction of the flow of the coolant and organizing the passage of the coolant through the small holes in the bushings. The disadvantage of this design is the complexity of manufacturing associated with the presence of a large number of small parts (bushings) and the need for their perforation. This design will have significant hydraulic resistance due to the fact that the flow, when passing through the filter, changes its direction twice by 90 °.
Известна конструкция тепловыделяющей сборки (патент US 5867551 от 02.02.1999, G21C3/30), в которой фильтр конструктивно выполняет еще функции опорной плиты и представляет собой волнообразную пластину. В волнах пластины выполнены два типа пазов: в форме креста и в форме круга, разделенного на 4 сектора. К недостаткам данной конструкции можно отнести технологическую сложность изготовления плиты, которая имеет сложную пространственную форму, т.к. "волна" проходит не через все сечение плиты, а образует локальные вершины и впадины, в которых и выполнены пазы. The design of the fuel assembly is known (US patent 5867551 dated 02.02.1999, G21C3 / 30), in which the filter structurally also performs the functions of a base plate and is a wavy plate. There are two types of grooves in the waves of the plate: in the shape of a cross and in the shape of a circle, divided into 4 sectors. The disadvantages of this design include the technological complexity of manufacturing a slab, which has a complex spatial shape, because The "wave" does not pass through the entire section of the slab, but forms local peaks and valleys, in which the grooves are made.
Известна тепловыделяющая сборка с фильтром (патент WO 98/28752 от 20.12.1996, G21C3/32), который представляет собой плиту с выполненными в ней цилиндрическими отверстиями. Для решения проблемы забивания проходных отверстий посторонними предметами в данной конструкции вдоль рядов отверстий выполнены конусные несквозные пазы, которые "захватывают" часть отверстий. При попадании посторонних предметов в такой паз он будет стремиться к центру паза, освобождая при этом площадь цилиндрического отверстия и не уменьшая проходного сечения. Known fuel assembly with a filter (patent WO 98/28752 from 20.12.1996, G21C3 / 32), which is a plate with cylindrical holes made in it. To solve the problem of blocking the through holes with foreign objects, in this design, conical blind grooves are made along the rows of holes, which "capture" a part of the holes. When foreign objects enter such a groove, it will tend to the center of the groove, while freeing the area of the cylindrical hole and not reducing the flow area.
Недостатком данной конструкции является то, что для повышения эффективности работы фильтра (способность улавливать более мелкие частицы) отверстия должны иметь малый диаметр. При снижении диаметра проходных отверстий увеличивается гидравлическое сопротивление тепловыделяющей сборки. Недостатком всех известных конструкций фильтров является то, что они не могут быть изготовлены посредством механической обработки, поскольку имеют узкие щели, отверстия малого диаметра, довольно тонкие перемычки между ними, что обуславливает высокую трудоемкость их изготовления. The disadvantage of this design is that in order to increase the efficiency of the filter (the ability to capture smaller particles), the holes must have a small diameter. With a decrease in the diameter of the passage holes, the hydraulic resistance of the fuel assembly increases. The disadvantage of all known filter designs is that they cannot be manufactured by mechanical processing, since they have narrow slots, small-diameter holes, rather thin bridges between them, which leads to a high laboriousness of their manufacture.
Наиболее близким аналогом предлагаемой тепловыделяющей сборки является тепловыделяющая сборка ядерного реактора, содержащая головку 5, пучок твэлов 1 и направляющие каналы 8, дистанционирующие решетки 2, антидебрисный фильтр, установленный в хвостовике 4, представляющий собой перфорированную пластину с отверстиями в виде пазов, имеющих форму символа V (RU 2264666 от 16.01.2004, G21C3/30). The closest analogue of the proposed fuel assembly is a nuclear reactor fuel assembly containing a head 5, a bundle of fuel elements 1 and guide channels 8, spacer grids 2, an anti-debris filter installed in the shank 4, which is a perforated plate with holes in the form of grooves in the shape of the symbol V (RU 2264666 dated 16.01.2004, G21C3 / 30).
Недостатком этого антидебрисного фильтра являются малая, 0,3...0,6 мм. толщина перемычек между отверстиями при толщине пластины - 6...8 мм. The disadvantage of this anti-debris filter is small, 0.3 ... 0.6 mm. the thickness of the bridges between the holes with a plate thickness of 6 ... 8 mm.
Изготовление данного антидебрисного фильтра как электро-эрозионным способом, так и с помощью гидроабразивной резки приводит к большим трудозатратам. The manufacture of this anti-debris filter both by the electro-erosion method and by means of water-jet cutting leads to high labor costs.
При этом известная конструкция антидебрисного фильтра, имея довольно высокую эффективность по отношению к криволинейным посторонним предметам, практически не эффективна против посторонних предметов в форме прямолинейных стержней и плоских предметов большой ширины любой длины, имеющих толщину менее 2 мм. At the same time, the known design of the anti-debris filter, having a fairly high efficiency in relation to curved foreign objects, is practically ineffective against foreign objects in the form of rectilinear rods and flat objects of large width of any length having a thickness of less than 2 mm.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ DISCLOSURE OF THE INVENTION
Задачей данного изобретения является повышение эффективности антидебрисного фильтра при сохранении гидравлического сопротивления тепловыделяющей сборки на прежнем уровне. The objective of this invention is to improve the efficiency of the anti-debris filter while maintaining the hydraulic resistance of the fuel assembly at the same level.
Техническим результатом изобретения является повышение надежности и работоспособности тепловыделяющей сборки ядерных реакторов за счет улучшения конструкции антидебрисного фильтра. Данный технический результат достигается тем, что тепловыделяющая сборка ядерного реактора содержит головку 5, пучок твэлов 1, дистанционирующие решетки 2 и антидебрисный фильтр 10 для задержания посторонних предметов, установленный в хвостовике тепловыделяющей сборки и выполненный в виде групп прямолинейных пластин, расположенных в поперечном сечении хвостовика. The technical result of the invention is to improve the reliability and performance of the fuel assembly of nuclear reactors by improving the design of the anti-debris filter. This technical result is achieved by the fact that the fuel assembly of a nuclear reactor contains a head 5, a bundle of fuel elements 1, spacer grids 2 and an anti-debris filter 10 for retaining foreign objects, installed in the fuel assembly shank and made in the form of groups of rectilinear plates located in the transverse section of the shank.
ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ Верхняя 13 и нижняя 15 группы пластин расположены под углом к продольной оси тепловыделяющей сборки 11 и соединены средней 14 группой пластин, параллельных продольной оси тепловыделяющей сборки с образованием вдоль продольной оси тепловыделяющей сборки каналов 16-17 прямоугольного поперечного сечения для прохода теплоносителя. При этом каналы, образованные верхней и средней группами пластин, расположены под углом 23 к продольной оси тепловыделяющей сборки, составляющимMODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The upper 13 and lower 15 groups of plates are located at an angle to the longitudinal axis of the fuel assembly 11 and are connected by the middle 14 group of plates parallel to the longitudinal axis of the fuel assembly to form channels 16-17 along the longitudinal axis of the fuel assembly of rectangular cross-section for the passage of the coolant. In this case, the channels formed by the upper and middle groups of plates are located at an angle of 23 to the longitudinal axis of the fuel assembly, constituting
0 _ 15°. Каналы, образованные средней и нижней группами пластин, расположены под углом 24 к продольной оси тепловыделяющей сборки, составляющим 15...30°, с наклоном, противоположным наклону каналов, образованных верхней и средней группами пластин. 0 _ 15 °. The channels formed by the middle and lower groups of plates are located at an angle of 24 to the longitudinal axis of the fuel assembly, which is 15 ... 30 °, with an inclination opposite to the slope of the channels formed by the upper and middle groups of plates.
Верхняя и нижняя группы пластин расположены вдоль продольной оси тепловыделяющей сборки 11 с зазором 21. Каналы, образованные верхней и средней группами пластин смещены относительно каналов, образованных средней и нижней группами пластин, в направлении, перпендикулярном продольной оси тепловыделяющей сборки. Антидебрисный фильтр 10 может быть установлен в поперечном сечении хвостовика на входе или на выходе теплоносителя из хвостовика. Поперечное сечение каналов для прохода теплоносителя в форме прямоугольника имеет высоту 2...3 мм. и ширину 7...10 мм. Профиль каналов имеет форму ломаной прямой при общей высоте антидебрисного фильтра 10...15 мм. The upper and lower groups of plates are located along the longitudinal axis of the fuel assembly 11 with a gap of 21. The channels formed by the upper and middle groups of plates are offset relative to the channels formed by the middle and lower groups of plates in a direction perpendicular to the longitudinal axis of the fuel assembly. Anti-debris filter 10 can be installed in the cross-section of the liner at the inlet or outlet of the coolant from the liner. The cross-section of the channels for the passage of the coolant in the form of a rectangle has a height of 2 ... 3 mm. and a width of 7 ... 10 mm. The channel profile has the shape of a broken line with a total height of the anti-debris filter of 10 ... 15 mm.
Наличие у антидебрисного фильтра каналов, образованных верхней и средней группами пластин и расположенных под углом 0...150 к продольной оси тепловыделяющей сборки, и каналов, образованных средней и нижней группами пластин и расположенных под углом 15...30° к продольной оси тепловыделяющей сборки с наклоном, противоположным наклону каналов, образованных верхней и средней группами пластин, расположение верхних и нижних групп пластин вдоль продольной оси тепловыделяющей сборки с зазором и смещение каналов, образованных верхней и средней группами пластин, относительно каналов, образованных средней и нижней группами пластин, в направлении, перпендикулярном продольной оси тепловыделяющей сборки обеспечивает фильтрацию посторонних прямолинейных предметов, вошедших с потоком теплоносителя 12 и дальнейшим поворотом его в каналы фильтра, обеспечивает повышенную эффективность предлагаемого антидебрисного фильтра. The anti-debris filter has channels formed by the upper and middle groups of plates and located at an angle of 0 ... 15 0 k the longitudinal axis of the fuel assembly, and channels formed by the middle and lower groups of plates and located at an angle of 15 ... 30 ° to the longitudinal axis of the fuel assembly with an inclination opposite to the slope of the channels formed by the upper and middle groups of plates, the location of the upper and lower groups of plates along the longitudinal axis of the fuel assembly with a gap and the displacement of the channels formed by the upper and middle groups of plates relative to the channels formed by the middle and lower groups of plates in the direction perpendicular to the longitudinal axis of the fuel assembly provides filtration of foreign rectilinear objects that entered with the coolant flow 12 and its further rotation into the filter channels, provides increased efficiency of the proposed anti-debris filter.
Причем расположение каналов фильтра на выходе из него потока теплоносителя под меньшим углом или параллельно продольной оси тепловыделяющей сборки приводит к направлению потока теплоносителя на выходе из антидебрисного фильтра близко к продольной оси тепловыделяющей сборки, что способствует снижению коэффициента гидравлического сопротивления, вибрации и гидравлических нагрузок в нижней части тепловыделяющей сборки и пучка твэлов. Moreover, the location of the filter channels at the outlet of the coolant flow at a smaller angle or parallel to the longitudinal axis of the fuel assembly leads to the direction of the coolant flow at the outlet of the anti-debris filter close to the longitudinal axis of the fuel assembly, which helps to reduce the coefficient of hydraulic resistance, vibration and hydraulic loads in the lower part a fuel assembly and a bundle of fuel elements.
Наличие фасок 25, 26 на пластинах верхней и нижней групп также снижает коэффициент гидравлического сопротивления антидебрисного фильтра. Для большей эффективности фаски выполнены на верхних кромках нижних торцов этих пластин, величиной до 1/2 их толщины, что дает значительное снижении гидравлического сопротивления фильтра без существенного снижения фильтрующих свойств. The presence of chamfers 25, 26 on the plates of the upper and lower groups also reduces the coefficient of hydraulic resistance of the anti-debris filter. For greater efficiency, chamfers are made on the upper edges of the lower ends of these plates, up to 1/2 of their thickness, which gives a significant decrease in the hydraulic resistance of the filter without a significant decrease in filtering properties.
Толщина пластин антидебрисного фильтра составляет 0,5...1,0 мм. Пластины соединены друг с другом «паз в паз». Для увеличения прочности соединений и жесткости элементов антидебрисного фильтра пластины могут быть сварены или спаяны между собой, а также с ободом 22, для чего в ободе выполняются соответствующие прорези. Предлагаемый антидебрисный фильтр может выполнен из нержавеющей стали типа Х18Н10Т с использованием современных цифровых технологий газолазерной и гидроабразивной резки, освоенных в серийном производстве. Также данный антидебрисный фильтр может быть выполнен из нержавеющей стали с помощью перспективных аддитивных технологий. The thickness of the anti-debris filter plates is 0.5 ... 1.0 mm. The plates are connected to each other "groove in groove". To increase the strength of the joints and the rigidity of the anti-debris filter elements, the plates can be welded or soldered to each other, as well as to the rim 22, for which the corresponding slots are made in the rim. The proposed anti-debris filter can be made of stainless steel of the X18H10T type using modern digital technologies of gas-laser and water-jet cutting, mastered in mass production. Also, this anti-debris filter can be made of stainless steel using advanced additive technologies.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS
На фиг.1 изображена тепловыделяющая сборка ядерного реактора. Figure 1 shows the fuel assembly of a nuclear reactor.
На фиг.2 изображен антидебрисный фильтр круглой формы (вид сверху) тепловыделяющей сборки. Figure 2 shows a round antidebris filter (top view) of a fuel assembly.
На фиг.З изображен антидебрисный фильтр ромбической формы (вид сверху) тепловыделяющей сборки. Fig. 3 shows a rhombic antidebris filter (top view) of the fuel assembly.
На фиг.4 изображен антидебрисный фильтр квадратной формы (вид сверху) тепловыделяющей сборки. Figure 4 shows a square antidebris filter (top view) of a fuel assembly.
На фиг.5 изображена структура антидебрисного фильтра тепловыделяющей сборки. Figure 5 shows the structure of the anti-debris filter of the fuel assembly.
На фиг.6 изображена пластина верхней группы антидебрисного фильтра тепловыделяющей сборки. Figure 6 shows the plate of the upper group of the antidebris filter of the fuel assembly.
На фиг.7 изображено поперечное сечение пластины верхней группы с фаской. Fig. 7 shows a cross-sectional view of a plate of the upper group with a chamfer.
На фиг.8 изображена пластина средней группы антидебрисного фильтра тепловыделяющей сборки. Figure 8 shows the plate of the middle group of the antidebris filter of the fuel assembly.
На фиг.9 изображена пластина нижней группы антидебрисного фильтра тепловыделяющей сборки. Figure 9 shows the plate of the lower group of the antidebris filter of the fuel assembly.
На фиг.10 изображено поперечное сечение пластины нижней группы с фаской. Figure 10 shows a cross-section of a plate of the lower group with a chamfer.
Антидебрисный фильтр состоит из пластин трех групп: верхняя группа пластин с нижними пазами 18, средняя группа пластин с двусторонними косыми пазами 19 и нижняя группа пластин с верхними пазами 20, образующие каналы 16-17 для протока теплоносителя. The anti-debris filter consists of plates of three groups: the upper group of plates with lower slots 18, the middle group of plates with double-sided oblique slots 19 and the lower group of plates with upper slots 20, forming channels 16-17 for the coolant flow.

Claims

Формула изобретения Claim
1. Тепловыделяющая сборка ядерного реактора, содержащая головку, пучок твэлов, дистанционирующие решетки, антидебрисный фильтр, установленный в хвостовике, отличающаяся тем, что антидебрисный фильтр выполнен в виде групп прямолинейных пластин, расположенных в поперечном сечении хвостовика, верхняя и нижняя группы пластин расположены по углом к продольной оси тепловыделяющей сборки и соединены средней группой пластин, параллельных продольной оси тепловыделяющей сборки с образованием вдоль продольной оси тепловыделяющей сборки каналов прямоугольного поперечного сечения, при этом каналы, образованные верхней и средней группами пластин, расположены под углом 0...15° к продольной оси тепловыделяющей сборки, каналы, образованные средней и нижней группами пластин, расположены под углом 15...30° к продольной оси тепловыделяющей сборки с наклоном, противоположным наклону каналов, образованных верхней и средней группами пластин, верхняя и нижняя группы пластин расположены вдоль продольной оси тепловыделяющей сборки с зазором, каналы, образованные верхней и средней группами пластин смещены относительно каналов, образованных средней и нижней группами пластин, в направлении, перпендикулярном продольной оси тепловыделяющей сборки, при этом пластины верхней и нижней групп на нижних кромках имеют фаски, величиной до 1/2 их толщины. 1. Fuel assembly of a nuclear reactor containing a head, a bundle of fuel elements, spacer grids, an anti-debris filter installed in the liner, characterized in that the anti-debris filter is made in the form of groups of rectilinear plates located in the cross-section of the liner, the upper and lower groups of plates are located at an angle to the longitudinal axis of the fuel assembly and are connected by the middle group of plates parallel to the longitudinal axis of the fuel assembly to form channels of rectangular cross-section along the longitudinal axis of the fuel assembly, while the channels formed by the upper and middle groups of plates are located at an angle of 0 ... 15 ° to the longitudinal the axes of the fuel assembly, the channels formed by the middle and lower groups of plates are located at an angle of 15 ... 30 ° to the longitudinal axis of the fuel assembly with an inclination opposite to the slope of the channels formed by the upper and middle groups of plates, the upper and lower groups of plates are located along the longitudinal axis those floating assembly with a gap, the channels formed by the upper and middle groups of plates are displaced relative to the channels formed by the middle and lower groups of plates in a direction perpendicular to the longitudinal axis of the fuel assembly, while the plates of the upper and lower groups on the lower edges have chamfers, up to 1 / 2 of their thickness.
2. Тепловыделяющая сборка ядерного реактора по п.1, отличающаяся тем, что антидебрисный фильтр выполнен из нержавеющей стали с использованием газолазерной и/или гидроабразивной резки. 2. The fuel assembly of a nuclear reactor according to claim 1, characterized in that the anti-debris filter is made of stainless steel using gas-laser and / or water-jet cutting.
3. Тепловыделяющая сборка ядерного реактора по п.1, отличающаяся тем, что антидебрисный фильтр выполнен из нержавеющей стали с использованием аддитивных технологий. 3. The fuel assembly of a nuclear reactor according to claim 1, characterized in that the anti-debris filter is made of stainless steel using additive technologies.
PCT/RU2019/000736 2019-10-15 2019-10-15 Nuclear reactor fuel assembly WO2021075993A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2019/000736 WO2021075993A1 (en) 2019-10-15 2019-10-15 Nuclear reactor fuel assembly

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2019/000736 WO2021075993A1 (en) 2019-10-15 2019-10-15 Nuclear reactor fuel assembly

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021075993A1 true WO2021075993A1 (en) 2021-04-22

Family

ID=75538568

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2019/000736 WO2021075993A1 (en) 2019-10-15 2019-10-15 Nuclear reactor fuel assembly

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2021075993A1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998028752A1 (en) * 1996-12-20 1998-07-02 Abb Atom Ab A filter for a nuclear fuel assembly
RU2380772C1 (en) * 2008-07-07 2010-01-27 Открытое акционерное общество "Машиностроительный завод" Anti-debris filter of hea (heat emanating assembly)
US20100142667A1 (en) * 2006-09-12 2010-06-10 Westinghouse Electric Sweden Ab Device for handling a fuel assembly
RU2473989C1 (en) * 2011-12-08 2013-01-27 Открытое акционерное общество "Машиностроительный завод" Nuclear reactor fuel assembly
RU2622112C1 (en) * 2016-03-17 2017-06-13 Публичное акционерное общество "Машиностроительный завод" Nuclear reactor fuel assembly

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998028752A1 (en) * 1996-12-20 1998-07-02 Abb Atom Ab A filter for a nuclear fuel assembly
US20100142667A1 (en) * 2006-09-12 2010-06-10 Westinghouse Electric Sweden Ab Device for handling a fuel assembly
RU2380772C1 (en) * 2008-07-07 2010-01-27 Открытое акционерное общество "Машиностроительный завод" Anti-debris filter of hea (heat emanating assembly)
RU2473989C1 (en) * 2011-12-08 2013-01-27 Открытое акционерное общество "Машиностроительный завод" Nuclear reactor fuel assembly
RU2622112C1 (en) * 2016-03-17 2017-06-13 Публичное акционерное общество "Машиностроительный завод" Nuclear reactor fuel assembly

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2742042C1 (en) Nuclear reactor fuel assembly
EP0474353B1 (en) Bottom nozzle plate for a nuclear reactor fuel assembly
EP0422950B1 (en) Nuclear fuel assembly with debris filter
US7561654B2 (en) Nuclear fuel spacer assembly with debris guide
KR100982302B1 (en) Debris Filtering Bottom Spacer Grid with Louvers for Preventing Fuel Rod Uplift
EP2642488B1 (en) Bottom nozzle filter device and debris-resistant bottom nozzle using the device
KR102523408B1 (en) Fuel Assembly Debris Filtration Lower Nozzle
KR20140031306A (en) Debris filter for nuclear reactor installation and nuclear fuel assembly comprising such a debris filter
RU2627307C1 (en) Thermal electrical assembly of nuclear reactor
EP0704857B1 (en) Triangular lattice for LWR square nuclear fuel assemblies
RU2473989C1 (en) Nuclear reactor fuel assembly
KR20190043538A (en) Fuel assembly
RU2610913C1 (en) Nuclear reactor fuel assembly
WO2021075993A1 (en) Nuclear reactor fuel assembly
RU2805363C1 (en) Fuel assembly of a nuclear reactor
RU2610716C1 (en) Filter for nuclear reactor fuel assembly
US5875223A (en) Spacer for a nuclear fuel assembly and a nuclear fuel assembly
RU2622112C1 (en) Nuclear reactor fuel assembly
RU2264666C2 (en) Debris entrainment filter for nuclear reactor fuel assembly
KR20080060779A (en) Spacer grid with m-shape dimple for the debris filtering
RU2623580C1 (en) Nuclear reactor fuel assembly
US6876713B2 (en) Filter and fuel assembly for a light-water nuclear reactor
CN1028930C (en) Capturer of moving bodies in secondary circulating loop of steam boiler
RU2765636C1 (en) Device for capturing solid particles in a fuel assembly of a nuclear reactor
KR100907634B1 (en) Support grid for filtering foreign substances with asymmetric dimples

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: 19948924

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2022109125

Country of ref document: RU

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19948924

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1