WO2023132759A1 - Дистанционирующая решетка тепловыделяющей сборки ядерного реактора (варианты) - Google Patents

Дистанционирующая решетка тепловыделяющей сборки ядерного реактора (варианты) Download PDF

Info

Publication number
WO2023132759A1
WO2023132759A1 PCT/RU2022/000229 RU2022000229W WO2023132759A1 WO 2023132759 A1 WO2023132759 A1 WO 2023132759A1 RU 2022000229 W RU2022000229 W RU 2022000229W WO 2023132759 A1 WO2023132759 A1 WO 2023132759A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
cell
section
extreme
axis
cells
Prior art date
Application number
PCT/RU2022/000229
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Роман Сергеевич ИВАНОВ
Дмитрий Леонидович ПОЛЯКОВ
Анатолий Алексеевич ЕНИН
Сергей Анатольевич БУЙМОВ
Александр Валерьевич УГРЮМОВ
Original Assignee
Акционерное общество "ТВЭЛ" (АО "ТВЭЛ")
Публичное акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов" (ПАО "НЗХК")
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
Priority claimed from RU2022100223A external-priority patent/RU2778040C1/ru
Application filed by Акционерное общество "ТВЭЛ" (АО "ТВЭЛ"), Публичное акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов" (ПАО "НЗХК") filed Critical Акционерное общество "ТВЭЛ" (АО "ТВЭЛ")
Publication of WO2023132759A1 publication Critical patent/WO2023132759A1/ru

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
    • G21C3/32—Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements
    • G21C3/34—Spacer grids
    • 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 the field of nuclear energy, namely to the design of fuel assemblies (FA) of nuclear reactors, in particular, to spacer grids of fuel assemblies of nuclear reactors.
  • FA fuel assemblies
  • the technical problem to be solved by the claimed device is the optimization of the technological process of manufacturing and providing remote assembly of fuel assemblies with simultaneous optimization of the interaction of fuel rod claddings with GR cells during assembly and operation of FA by improving the geometry of the GR cells, which reduces the radial stiffness of the cells, and during operation, forces arise from the side of the coolant flow, which provide additional compression of the cell surfaces in contact with the fuel rod claddings to the fuel claddings.
  • the technical result of the invention is a decrease in the radial rigidity of the cell, as a result - a decrease in the efforts of fuel rod equipment during fuel assembly assembly, a decrease in mechanical damage to the fuel rod cladding during fuel assembly assembly, as well as compensation for gaps between the fuel rod shells and DR cells during fuel assembly operation.
  • the process of manufacturing SG cells and assembling fuel assemblies is being optimized.
  • the task set according to the first variant of the invention is solved by the fact that in the spacer grid of the fuel assembly of a nuclear reactor, which has a predominantly hexagonal shape and consists of a rim surrounding the grid along the perimeter, and cells, each of which is made in the form of a multifaceted tube and equipped with internal protrusions, according to the invention , the internal protrusions of the cells, between which the fuel elements are installed, are made with a flat surface, conventionally divided into three sections along the length of the cell, two extreme sections of which are parallel to the axis of the cell and are made with a constant width, and the third section of the surface of the inner protrusion is transitional from the first extreme section to the second extreme section, made of variable width and located at an inclination to the cell axis, and the angle of inclination to the cell axis depends on the difference in the diameters of the circles inscribed in the two extreme sections, while the diameter of the circle inscribed in the cell is the first extreme section located at the end of the cell, directed towards the
  • the task set according to the second option is solved by the fact that in the spacer grid of the fuel assembly of a nuclear reactor, which has a predominantly hexagonal shape and consists of a rim surrounding the grid along the perimeter, and cells, each of which is made in the form of a multifaceted tube and equipped with internal protrusions, according to the invention, the internal protrusions of the cells, between which the fuel elements are installed, are made with a flat surface, conditionally divided into three sections along the length of the cell, two extreme sections of the surface of the internal protrusion are parallel to the axis of the cell, and the first extreme section is made with a variable width towards the transitional third section, and the second end section - with a constant width, while the minimum width of the first end section, located at the end of the cell, directed towards the coolant flow, and in contact with the fuel element, is greater than the width of the second end section, the third section of the surface of the inner protrusion is transitional from the first section to the second section is made of variable width and is inclined to the
  • the task set according to the third variant is solved by the fact that in the spacer grid of the fuel assembly of a nuclear reactor, which has a predominantly hexagonal shape and consists of a rim surrounding the grid along the perimeter, and cells, each of which is made in the form of a multifaceted tube and equipped with internal protrusions, according to the invention, the internal protrusions of the cells, between which the fuel rods are installed, are made with a flat surface conditionally divided into three sections along the length of the cell, the first extreme section of the surface of the internal protrusion is made inclined to the axis of the cell, and the second extreme section of the surface of the internal protrusion - parallel to the cell axis, while both extreme sections are made with a constant width, and the third section of the surface of the inner protrusion is transitional from the first section to the second section, is made of variable width and is inclined to the cell axis, and the angle of inclination to the cell axis depends on the difference between the diameters of the circles inscribed in the two extreme sections
  • the task set according to the fourth option is solved by the fact that in the spacer grid of the fuel assembly of a nuclear reactor, which has a predominantly hexagonal shape and consists of a rim surrounding the grid along the perimeter, and cells, each of which is made in the form of a multifaceted tube and equipped with internal protrusions, according to the invention, internal protrusions of the cells, between which the fuel rods are installed, are made with a flat surface, conditionally divided into three sections along the length of the cell, the first extreme section of the surface of the internal protrusion is made inclined to the axis of the cell and with a width variable towards the transitional third section, and the second extreme section surface of the inner protrusion is made parallel to the axis of the cell and with a constant width, while the minimum width of the first extreme section is greater than the width of the second extreme section, and the third section of the surface of the inner protrusion is transitional from the first section to the second section, is made of variable width and is inclined to the axis cell, and the angle of
  • the provision of the inner protrusion of the cell according to the second embodiment of the invention makes it easier to remove the workpiece from the die during the stamping operation.
  • the implementation of the internal protrusion of the cell in accordance with the third variant of the invention additionally ensures the absence of a bend of the cell edge from the surface of the first section during assembly: during installation, the fuel element interacts first with the “soft” edge of the cell, and then with its more rigid part at the transition point from the first extreme surface area to the third middle area.
  • the preload between the cell and the fuel element is guaranteed, as well as hydraulic compression of the cell to the fuel element.
  • the implementation of blunting at the end of the surface of the protrusion of the cell, at least on one side, mainly on the side in contact with the fuel element cladding makes it possible to exclude the "biting" of the fuel element when it moves in the longitudinal direction along the coolant flow.
  • Figure 1 shows the TVS, General view.
  • FIG. 2 shows a cell of the FA spacer grid: a) - general view; b) - side view; c) - front view, options 1, 3; d) - front view, options 2, 4.
  • FIG. 3 shows a drawing of the geometry of the inner protrusion of the cell, options 3, 4.
  • FIG. 4 shows a cell with a fuel element.
  • the bundle 1 of fuel elements of the fuel assembly of a nuclear reactor is fixed in spacer grids 2 containing a rim (not specified) and cells 3 provided with internal protrusions 4 forming a flat surface, which is conditionally divided along the length of cell 3 into sections Li, L2, L3.
  • the two extreme sections Li, L2 of the surface are parallel to the axis 5 of the cell 3 and are each made with a constant width Xi, X2, respectively.
  • the first extreme section Li can be made with a variable width towards the transitional third section, while the minimum width X [ i of the first extreme section is greater than the width Xg of the second extreme section (according to the second option).
  • the first end section Li can be made with a constant width Xi and be inclined to the cell axis due to the difference in diameters Di, D 1 ! a circle inscribed in a cell (according to the third option).
  • the first extreme section Li can be made with a variable width towards the transitional third section, while the minimum width X 1 1 of the first extreme section is greater than the width X2 of the second extreme section (according to the second option), and be inclined to the cell axis due to the difference in diameters Di, D'i of the circle inscribed in the cell (according to the fourth variant).
  • the middle section h is transitional from the first section Li to the second section L2 and is inclined to the axis 5 of cell 3, the angle of which is provided by changing the diameters of the circle inscribed in the cell and the width of this section from greater Xi or X 1 to smaller X2.
  • the first extreme section Li is in contact with the fuel element 6, is located at the end 7 of the cell 3, which has a bluntness (chamfer 8 or radius 9), and is directed towards the coolant flow 10.
  • the size of the diameter of the circle inscribed in the cell changes from the smaller Di near the surface of the first extreme section Li, which, in turn, is smaller than the size the outer diameter of the fuel element cladding 6, up to a larger D2 at the surface of the second extreme section L2.
  • the invention is implemented as follows.
  • the cell is formed mainly by stamping on a matrix stamp.
  • the selected geometry of the surface of the inner rib ensures process optimization and easy stamping removal. Since the most favorable for facilitating the removal of the stamped cell from the die matrix is the shape of the cell, which provides a “cone-in-cone” connection with the matrix, the surface of the first section may have an inclination to the cell axis, formed by the difference in diameters inscribed in the cell at the beginning and end of this surface. , by changing the width of this surface, due to the geometry of the surface of the third section connecting the surfaces of the first and second sections.
  • the fuel rods 6 pass through the grid inside the manufactured cells 3, the surface of the internal protrusions of which has a geometry according to one of the proposed options. Due to the fact that the inscribed diameter Di and D 1 ! less than the outer diameter of the shell of the fuel element 6, the installation of the fuel element 6 is carried out with a certain tightness and force.
  • the transition of the surface of the inner protrusion of the cell from the extreme sections to the inclined transitional middle section is smooth and does not have steps, and also due to the fact that the first extreme section may have some inclination to the cell axis, and its width is of sufficient size, the radial rigidity of the DR cell decreases and, as a result, the contact force of the interaction of the fuel rod cladding 6 and cell 3 decreases.
  • the presence of blunts 8 or 9 at the ends of the cell 3, at least at the end 7, ensures that the fuel rod cladding 6 in the cell 3 does not “bite” during the longitudinal movement of the fuel rods 6 relative to the DR 2.
  • the coolant flow 10 enters the bundle 1 of fuel rods 6 of the fuel assemblies, fixed in the cells of the DR 2. Due to the geometry of the surface of the cells 3, due to the geometry of the internal projections 4, a hydrodynamic force 11 is created, which tends to compress the cells 3 along the surface of the internal projection 4. As a result tight contact of cells 3 with fuel rod claddings 6 is provided, a condition is created to ensure the absence of fretting wear of both fuel rod claddings 6 and DR cells 3.
  • the present invention is industrially applicable and most successfully can be used for cores of Russian-made reactor plants of the VVER type and cores of foreign PWRs.
  • the invention extends to any type of honeycomb-type spacer grids used in the cores of reactor plants.

Abstract

Изобретение относится к области ядерной энергетики, а именно - к конструкции тепловыделяющих сборок (ТВС) ядерных реакторов, в частности, к дистанционирующим решеткам ТВС ядерных реакторов. Дистанционирующая решетка тепловыделяющей сборки ядерного реактора, состоящая из обода, окружающего решетку по периметру, и ячеек (3), каждая из которых выполнена в форме многогранной трубки и снабжена внутренними выступами (4), которые выполнены в виде плоской поверхности, условно поделенной на три участка по длине ячейки (L1, L2, L3), два крайних участка (L1, L2) из которых параллельны оси (5) ячейки и выполнены с постоянной шириной (X1, Х2), а третий участок (L3) поверхности внутреннего выступа является переходным от первого крайнего участка ко второму крайнему участку, выполнен переменной ширины и расположен под наклоном к оси ячейки, причем угол наклона к оси ячейки зависит от разности диаметров окружностей вписанных в два крайних участка, при этом диаметр окружности, вписанной в ячейку, первого крайнего участка, расположенного у торца ячейки (7), направленного навстречу потоку теплоносителя, и находящегося в контакте с тепловыделяющим элементом, меньше диаметра окружности, вписанной в ячейку, второго крайнего участка и меньше наружного диаметра тепловыделяющего элемента.

Description

ДИСТАНЦИОНИРУЮЩАЯ РЕШЕТКА ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩЕЙ
СБОРКИ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА (ВАРИАНТЫ)
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к области ядерной энергетики, а именно - к конструкции тепловыделяющих сборок (ТВС) ядерных реакторов, в частности, к дистанционирующим решеткам ТВС ядерных реакторов.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Современные отраслевые задачи по повышению энерговыработки на АЭС с ТВС типа ВВЭР и повышению эффективности использования топлива на АЭС требуют внедрения усовершенствованных топливных циклов.
Для замыкания топливного цикла планируется использование ТВС с РЕМИКС- и МОХ-топливом. Сборка ТВС с топливом указанного типа ввиду имеющегося повышенного радиационного фона должна осуществляться дистанционно с минимальным числом операций, выполняемых персоналом на собранной ТВС, и с минимизацией отходов при изготовлении ТВС.
Существующая технология изготовления ТВС и конструкция дистанционирующих решеток (ДР) в полной мере не обеспечивает данные требования. ДР современных ТВС имеют высокую радиальную жесткость ячеек, которая может приводить к значительным контактным силам между оболочками тепловыделяющих элементов (твэлов) и ячейками ДР. Установка твэлов в современные ДР без использования различных смазок и покрытий приводит к большим усилиям установки твэлов, вплоть до потери устойчивости твэлов и появлению механических повреждений на их оболочках, а использование покрытий и смазок приводит к появлению загрязнённых отходов, которые необходимо утилизировать.
Для обеспечения дистанционной сборки и применения в ТВС РЕМИКС- и МОХ- топлива необходимо снизить радиальную жесткость в ячейках ДР. Это может быть достигнуто уменьшением натяга в паре твэл-ячейка или уменьшением жесткости самой ячейки за счёт изменения её формы. При этом необходимо обеспечить надежную фиксацию твэлов в ДР при транспортно-технологических операциях, связанных с перемещением и эксплуатацией ТВС; во время эксплуатации ТВС исключить фреттинг-износ оболочек твэлов в ячейках ДР, обеспечить проскальзывание твэлов в ячейках ДР во время разогрева и охлаждения реактора, а также компенсировать зазор, образующийся в паре твэл-ячейка. Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к заявляемой является конструкция дистанционирующей решетки тепловыделяющей сборки ядерного реактора (см. Б. А. Дементьев. Ядерные энергетические реакторы, 11-е издание. М.: Энергоатомиздат, 1990, с.44 - прототип), преимущественно шестигранной формы, содержащая обод и ячейки, каждая из которых снабжена внутренними выступами, между которыми устанавливаются твэлы. Недостатком данной ДР является наличие повышенных усилий при прохождении твэлов через ячейки ДР при сборке пучка твэлов, а также возникновение зазоров между внутренними выступами ячеек и оболочками твэлов в процессе эксплуатации ТВС.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Технической задачей, на решение которой направлено заявленное устройство, является оптимизация технологического процесса изготовления и обеспечение дистанционной сборки ТВС с одновременной оптимизацией взаимодействия оболочек твэлов с ячейками ДР в процессе сборки и эксплуатации ТВС за счет усовершенствования геометрии ячеек ДР, при которой снижается радиальная жесткость ячеек, а в процессе эксплуатации возникают усилия со стороны потока теплоносителя, обеспечивающие дополнительное поджатие контактирующих с оболочками твэлов поверхностей ячеек к оболочкам твэлов.
Техническим результатом изобретения является уменьшение радиальной жесткости ячейки, как следствие - снижение усилий снаряжения твэлов при сборке ТВС, уменьшение механических повреждений оболочки твэлов при сборке ТВС, а также компенсация зазоров между оболочками твэлов и ячейками ДР в процессе эксплуатации ТВС. Оптимизируется процесс изготовления ячеек ДР и сборки ТВС.
Поставленная задача по первому варианту изобретения решается тем, что в дистанционирующей решетке тепловыделяющей сборки ядерного реактора, имеющей преимущественно шестигранную форму и состоящей из обода, окружающего решетку по периметру, и ячеек, каждая из которых выполнена в форме многогранной трубки и снабжена внутренними выступами, согласно изобретению, внутренние выступы ячеек, между которыми устанавливаются твэлы, выполнены с плоской поверхностью, условно поделенной на три участка по длине ячейки, два крайних участка из которых параллельны оси ячейки и выполнены с постоянной шириной, а третий участок поверхности внутреннего выступа является переходным от первого крайнего участка ко второму крайнему участку, выполнен переменной ширины и расположен под наклоном к оси ячейки, причем угол наклона к оси ячейки зависит от разности диаметров окружностей вписанных в два крайних участка, при этом диаметр окружности, вписанной в ячейку, первого крайнего участка, расположенного у торца ячейки, направленного навстречу потоку теплоносителя, и находящегося в контакте с тепловыделяющим элементом, меньше диаметра окружности, вписанной в ячейку, второго крайнего участка и меньше наружного диаметра тепловыделяющего элемента.
Поставленная задача по второму варианту решается тем, что в дистанционирующей решетке тепловыделяющей сборки ядерного реактора, имеющей преимущественно шестигранную форму и состоящей из обода, окружающего решетку по периметру, и ячеек, каждая из которых выполнена в форме многогранной трубки и снабжена внутренними выступами, согласно изобретению, внутренние выступы ячеек, между которыми устанавливаются твэлы, выполнены с плоской поверхностью, условно поделенной на три участка по длине ячейки, два крайних участка поверхности внутреннего выступа параллельны оси ячейки, причем первый крайний участок выполнен с переменной шириной по направлению к переходному третьему участку, а второй крайний участок - с постоянной шириной, при этом минимальная ширина первого крайнего участка, расположенного у торца ячейки, направленного навстречу потоку теплоносителя, и находящегося в контакте с тепловыделяющим элементом, больше ширины второго крайнего участка, третий участок поверхности внутреннего выступа является переходным от первого участка ко второму участку, выполнен переменной ширины и расположен под наклоном к оси ячейки, причем угол наклона к оси ячейки зависит от разности диаметров окружностей вписанных в два крайних участка, при этом диаметр окружности, вписанной в ячейку, первого крайнего участка меньше диаметра окружности, вписанной в ячейку, второго крайнего участка и меньше наружного диаметра тепловыделяющего элемента.
Поставленная задача по третьему варианту решается тем, что в дистанционирующей решетке тепловыделяющей сборки ядерного реактора, имеющей преимущественно шестигранную форму и состоящей из обода, окружающего решетку по периметру, и ячеек, каждая из которых выполнена в форме многогранной трубки и снабжена внутренними выступами, согласно изобретению, внутренние выступы ячеек, между которыми устанавливаются твэлы, выполнены с плоской поверхностью, условно поделенной на три участка по длине ячейки, первый крайний участок поверхности внутреннего выступа выполнен наклонным к оси ячейки, а второй крайний участок поверхности внутреннего выступа - параллельным к оси ячейки, при этом оба крайних участка выполнены с постоянной шириной, а третий участок поверхности внутреннего выступа является переходным от первого участка ко второму участку, выполнен переменной ширины и расположен под наклоном к оси ячейки, причем угол наклона к оси ячейки зависит от разности диаметров окружностей вписанных в два крайних участка, а диаметр окружности, вписанной в ячейку, первого крайнего участка, расположенного у торца ячейки, направленного навстречу потоку теплоносителя, и находящегося в контакте с тепловыделяющим элементом, меньше диаметра окружности, вписанной в ячейку, второго крайнего участка и меньше наружного диаметра тепловыделяющего элемента.
Поставленная задача по четвертому варианту решается тем, что в дистанционирующей решетке тепловыделяющей сборки ядерного реактора, имеющей преимущественно шестигранную форму и состоящей из обода, окружающего решетку по периметру, и ячеек, каждая из которых выполнена в форме многогранной трубки и снабжена внутренними выступами, согласно изобретению, внутренние выступы ячеек, между которыми устанавливаются твэлы, выполнены с плоской поверхностью, условно поделенной на три участка по длине ячейки, первый крайний участок поверхности внутреннего выступа выполнен наклонным к оси ячейки и с шириной, переменной по направлению к переходному третьему участку, а второй крайний участок поверхности внутреннего выступа выполнен параллельным к оси ячейки и с постоянной шириной, при этом минимальная ширина первого крайнего участка больше ширины второго крайнего участка, а третий участок поверхности внутреннего выступа является переходным от первого участка ко второму участку, выполнен переменной ширины и расположен под наклоном к оси ячейки, причем угол наклона к оси ячейки зависит от разности диаметров окружностей вписанных в два крайних участка, при этом диаметр окружности, вписанной в ячейку, первого крайнего участка, расположенного у торца ячейки, направленного навстречу потоку теплоносителя, и находящегося в контакте с тепловыделяющим элементом, меньше диаметра окружности, вписанной в ячейку, второго крайнего участка и меньше наружного диаметра тепловыделяющего элемента.
Для всех четырех вариантов настоящего изобретения успешнее решить поставленную задачу позволяет выполнение притупления (фаски или скругления радиусом) на торцах поверхности, по крайней мере, со стороны, контактирующей с оболочкой твэла. Предлагаемая геометрия поверхности внутренних выступов ячеек в соответствии с первым и последующими вариантами изобретения позволяет увеличить площадь контакта ячейки с оболочкой твэла, снизить радиальную жесткость ячейки, что ведет к уменьшению вероятности механических повреждений оболочки твэлов, снижению усилия установки твэлов в ТВС; в ходе взаимодействия с потоком теплоносителя создается разность давлений по разные стороны поверхности выступа, что, в свою очередь, ведет к созданию гидродинамического усилия, которое обеспечивает дополнительное поджатие поверхности выступа к оболочке твэла и уменьшению вероятности образования зазоров в паре твэл - ячейка. Оптимизируется технологический процесс изготовления деталей - ячеек ДР и сборки ТВС.
Выполнение внутреннего выступа ячейки в соответствии со вторым вариантом изобретения, кроме прочего, позволяет упростить съем изготавливаемой детали со штампа на операции штамповки.
Выполнение внутреннего выступа ячейки в соответствии с третьим вариантом изобретения дополнительно обеспечивает гарантированное отсутствие при сборке отгиба кромки ячейки со стороны поверхности первого участка: при установке твэл взаимодействует сначала с «мягкой» кромкой ячейки, а затем с более жесткой ее частью в месте перехода от первого крайнего участка поверхности к третьему среднему участку. Гарантированно обеспечивается натяг между ячейкой и твэлом, гидравлическое поджатие ячейки к твэлу.
Выполнение внутреннего выступа ячейки в соответствии с четвертым вариантом изобретения, кроме повышения гарантии отсутствия отгиба кромки ячейки при сборке, обеспечивает одновременно улучшение технологичности процесса изготовления детали благодаря упрощению операции ее съема со штампа.
По всем четырем вариантам изобретения выполнение притупления на торце поверхности выступа ячейки, по крайней мере, с одной стороны, преимущественно, со стороны, контактирующей с оболочкой твэла, позволяет исключить «закусывание» твэла при его движении в продольном направлении по ходу потока теплоносителя.
Краткое описание чертежей
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг.1 представлена ТВС, общий вид.
На фиг. 2 представлена ячейка дистанционирующей решетки ТВС: а) - общий вид; б) - вид сбоку; в) - вид спереди, варианты 1, 3; г) - вид спереди, варианты 2, 4.
На фиг. 3 представлен чертеж геометрии внутреннего выступа ячейки, варианты 3, 4.
На фиг. 4 представлена ячейка с тепловыделяющим элементом.
Осуществление изобретения
Пучок 1 твэлов тепловыделяющей сборки ядерного реактора закреплен в дистанционирующих решетках 2, содержащих обод (не указан) и ячейки 3, снабженные внутренними выступами 4, образующими плоскую поверхность, которая по длине ячейки 3 условно поделена на участки Li, L2, L3. Два крайние участка Li, L2 поверхности параллельны оси 5 ячейки 3 и выполнены каждый постоянной шириной Xi, Х2 соответственно. Первый крайний участок Li может быть выполнен с переменной шириной по направлению к переходному третьему участку, при этом минимальная ширина X[i первого крайнего участка больше ширины Хг второго крайнего участка (по второму варианту).
Первый крайний участок Li может быть выполнен постоянной шириной Xi и располагаться под наклоном к оси ячейки за счет разности диаметров Di, D1! окружности, вписанной в ячейку (по третьему варианту).
Первый крайний участок Li может быть выполнен с переменной шириной по направлению к переходному третьему участку, при этом минимальная ширина X11 первого крайнего участка больше ширины Х2 второго крайнего участка (по второму варианту), и располагаться под наклоном к оси ячейки за счет разности диаметров Di, D'i окружности, вписанной в ячейку (по четвертому варианту).
Средний участок з является переходным от первого участка Li ко второму участку L2 и расположен под наклоном к оси 5 ячейки 3, угол которого обеспечен изменением диаметров окружности, вписанной в ячейку, и ширины данного участка от большей Xi или X1 к меньшей Х2.
Первый крайний участок Li находится в контакте с твэлом 6, расположен у торца 7 ячейки 3, имеющего притупление (фаска 8 или радиус 9), и направлен навстречу потоку 10 теплоносителя.
Размер диаметра окружности, вписанной в ячейку, изменяется от меньшего Di у поверхности первого крайнего участка Li, который, в свою очередь, меньше размера наружного диаметра оболочки твэла 6, до большего D2 у поверхности второго крайнего участка L2.
Изобретение реализуется следующим образом.
Ячейку формируют преимущественно штамповкой на матричном штампе. Выбранная геометрия поверхности внутреннего выступа обеспечивает оптимизацию процесса и легкий съем штамповки. Поскольку наиболее благоприятной для облегчения съема отштампованной ячейки с матрицы штампа является форма ячейки, обеспечивающая с матрицей соединение типа «конус в конусе», поверхность первого участка может иметь наклон к оси ячейки, образованный различием диаметров, вписанных в ячейку, в начале и конце данной поверхности, за счет изменения ширины данной поверхности, за счет геометрии поверхности третьего участка, соединяющего поверхности первого и второго участков.
Твэлы 6 проходят сквозь решетку внутри изготовленных ячеек 3, поверхность внутренних выступов которых имеет геометрию по одному из предлагаемых вариантов. В силу того, что вписанный диаметр Di и D1! меньше наружного диаметра оболочки твэла 6, установка твэла 6 производится с определенным натягом и усилием. Ввиду того, что переход поверхности внутреннего выступа ячейки от крайних участков к наклонному переходному среднему участку является плавным и не имеет ступенчатости, а также ввиду того, что первый крайний участок может иметь некоторый наклон к оси ячейки, а его ширина имеет достаточный размер, радиальная жесткость ячейки ДР снижается и, как следствие, снижается контактное усилие взаимодействия оболочки твэла 6 и ячейки 3. Это в конечном итоге приводит к снижению усилий, возникающих при сборке пучка твэлов 6, уменьшению механических повреждений оболочки твэлов 6 и повышению технологичности ТВС. При этом наличие притуплений 8 или 9 на торцах ячейки 3, по крайней мере, на торце 7 обеспечивает исключение «закусывания» оболочки твэла 6 в ячейке 3 при продольном перемещении твэлов 6 относительно ДР 2.
При эксплуатации ТВС поток теплоносителя 10 поступает в пучок 1 твэлов 6 ТВС, закрепленный в ячейках ДР 2. За счет геометрии поверхности ячеек 3, обусловленной геометрией внутренних выступов 4, создается гидродинамическое усилие 11 , стремящееся сжать ячейки 3 по поверхности внутреннего выступа 4. В результате обеспечивается плотный контакт ячеек 3 с оболочками твэлов 6, создается условие для обеспечения отсутствия фреттинг-износа как оболочек твэлов 6, так и ячеек 3 ДР.
Промышленная применимость Настоящее изобретение промышленно применимо и наиболее успешно может быть использовано для активных зон реакторных установок отечественного производства типа ВВЭР и активных зон зарубежных PWR.
Изобретение распространяется на любые виды дистанционирующих решеток сотового типа, используемые в активных зонах реакторных установок.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Дистанционирующая решетка тепловыделяющей сборки ядерного реактора, состоящая из обода, окружающего решетку по периметру, и ячеек, каждая из которых выполнена в форме многогранной трубки и снабжена внутренними выступами, отличающаяся тем, что внутренние выступы ячеек выполнены с плоской поверхностью, условно поделенной на три участка по длине ячейки, два крайних участка из которых параллельны оси ячейки и выполнены с постоянной шириной, а третий участок поверхности внутреннего выступа является переходным от первого крайнего участка ко второму крайнему участку, выполнен переменной ширины и расположен под наклоном к оси ячейки, причем угол наклона к оси ячейки зависит от разности диаметров окружностей вписанных в два крайних участка, при этом диаметр окружности, вписанной в ячейку, первого крайнего участка, расположенного у торца ячейки, направленного навстречу потоку теплоносителя, и находящегося в контакте с тепловыделяющим элементом, меньше диаметра окружности, вписанной в ячейку, второго крайнего участка и меньше наружного диаметра тепловыделяющего элемента.
2. Дистанционирующая решетка тепловыделяющей сборки ядерного реактора, состоящая из обода, окружающего решетку по периметру, и ячеек, каждая из которых выполнена в форме многогранной трубки и снабжена внутренними выступами, отличающаяся тем, что внутренние выступы ячеек выполнены с плоской поверхностью, условно поделенной на три участка по длине ячейки, два крайних участка поверхности внутреннего выступа параллельны оси ячейки, причем первый крайний участок выполнен с переменной шириной по направлению к переходному третьему участку, а второй крайний участок - с постоянной шириной, при этом минимальная ширина первого крайнего участка, расположенного у торца ячейки, направленного навстречу потоку теплоносителя, и находящегося в контакте с тепловыделяющим элементом, больше ширины второго крайнего участка, третий участок поверхности внутреннего выступа является переходным от первого участка ко второму участку, выполнен переменной ширины и расположен под наклоном к оси ячейки, причем угол наклона к оси ячейки зависит от разности диаметров окружностей вписанных в два крайних участка, при этом диаметр окружности, вписанной в ячейку, первого крайнего участка меньше диаметра окружности, вписанной в ячейку, второго крайнего участка и меньше наружного диаметра тепловыделяющего элемента.
9
3. Дистанционирующая решетка тепловыделяющей сборки ядерного реактора, состоящая из обода, окружающего решетку по периметру, и ячеек, каждая из которых выполнена в форме многогранной трубки и снабжена внутренними выступами, отличающаяся тем, что внутренние выступы ячеек выполнены с плоской поверхностью, условно поделенной на три участка по длине ячейки, первый крайний участок поверхности внутреннего выступа выполнен наклонным к оси ячейки, а второй крайний участок поверхности внутреннего выступа - параллельным к оси ячейки, при этом оба крайних участка выполнены с постоянной шириной, а третий участок поверхности внутреннего выступа является переходным от первого участка ко второму участку, выполнен переменной ширины и расположен под наклоном к оси ячейки, причем угол наклона к оси ячейки зависит от разности диаметров окружностей вписанных в два крайних участка, а диаметр окружности, вписанной в ячейку, первого крайнего участка, расположенного у торца ячейки, направленного навстречу потоку теплоносителя, и находящегося в контакте с тепловыделяющим элементом, меньше диаметра окружности, вписанной в ячейку, второго крайнего участка и меньше наружного диаметра тепловыделяющего элемента.
4. Дистанционирующая решетка тепловыделяющей сборки ядерного реактора, состоящая из обода, окружающего решетку по периметру, и ячеек, каждая из которых выполнена в форме многогранной трубки и снабжена внутренними выступами, отличающаяся тем, что внутренние выступы ячеек выполнены с плоской поверхностью, условно поделенной на три участка по длине ячейки, первый крайний участок поверхности внутреннего выступа выполнен наклонным к оси ячейки и с шириной, переменной по направлению к переходному третьему участку, а второй крайний участок поверхности внутреннего выступа выполнен параллельным к оси ячейки и с постоянной шириной, при этом минимальная ширина первого крайнего участка больше ширины второго крайнего участка, а третий участок поверхности внутреннего выступа является переходным от первого участка ко второму участку, выполнен переменной ширины и расположен под наклоном к оси ячейки, причем угол наклона к оси ячейки зависит от разности диаметров окружностей вписанных в два крайних участка, при этом диаметр окружности, вписанной в ячейку, первого крайнего участка, расположенного у торца ячейки, направленного навстречу потоку теплоносителя, и находящегося в контакте с тепловыделяющим элементом, меньше диаметра окружности, вписанной в ячейку, второго крайнего участка и меньше наружного диаметра тепловыделяющего элемента.
5. Дистанционирующая решетка тепловыделяющей сборки ядерного реактора по любому из п.п. 1- 4, отличающаяся тем, что, по крайней мере, на одном из торцов ячейки выполнено притупление.
11
PCT/RU2022/000229 2022-01-10 2022-07-19 Дистанционирующая решетка тепловыделяющей сборки ядерного реактора (варианты) WO2023132759A1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2022100223A RU2778040C1 (ru) 2022-01-10 Дистанционирующая решетка тепловыделяющей сборки ядерного реактора (варианты)
RU2022100223 2022-01-10

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023132759A1 true WO2023132759A1 (ru) 2023-07-13

Family

ID=87074057

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2022/000229 WO2023132759A1 (ru) 2022-01-10 2022-07-19 Дистанционирующая решетка тепловыделяющей сборки ядерного реактора (варианты)

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2023132759A1 (ru)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100907634B1 (ko) * 2006-12-27 2009-07-14 한전원자력연료 주식회사 비대칭형 딤플을 갖는 이물질 여과용 지지격자
KR100907635B1 (ko) * 2006-12-27 2009-07-14 한전원자력연료 주식회사 Ｍ형 딤플을 갖는 이물질 여과용 지지격자
RU2448375C1 (ru) * 2010-11-15 2012-04-20 Открытое акционерное общество "Машиностроительный завод" Дистанционирующая решетка для тепловыделяющей сборки
RU2461086C2 (ru) * 2010-06-03 2012-09-10 Открытое акционерное общество "Ордена Трудового Красного Знамени и ордена труда ЧССР опытное конструкторское бюро "Гидропресс" Дистанционирующая решетка сборки тепловыделяющей
RU2518058C1 (ru) * 2012-12-11 2014-06-10 Открытое акционерное общество "Машиностроительный завод" Дистанционирующая решетка тепловыделяющей сборки ядерного реактора (варианты)
RU2554719C2 (ru) * 2013-11-01 2015-06-27 Публичное акционерное общество "Машиностроительный завод" (ПАО "МСЗ") Дистанционирующая решетка тепловыделяющей сборки ядерного реактора
RU2557254C1 (ru) * 2014-03-14 2015-07-20 Публичное акционерное общество "Машиностроительный завод" Дистанционирующая решетка тепловыделяющей сборки ядерного реактора
RU2717353C1 (ru) * 2016-12-29 2020-03-23 Акционерное Общество "Твэл" Тепловыделяющая сборка ядерного реактора
RU2720465C1 (ru) * 2016-12-29 2020-04-30 Акционерное Общество "Твэл" Тепловыделяющая сборка ядерного реактора

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100907634B1 (ko) * 2006-12-27 2009-07-14 한전원자력연료 주식회사 비대칭형 딤플을 갖는 이물질 여과용 지지격자
KR100907635B1 (ko) * 2006-12-27 2009-07-14 한전원자력연료 주식회사 Ｍ형 딤플을 갖는 이물질 여과용 지지격자
RU2461086C2 (ru) * 2010-06-03 2012-09-10 Открытое акционерное общество "Ордена Трудового Красного Знамени и ордена труда ЧССР опытное конструкторское бюро "Гидропресс" Дистанционирующая решетка сборки тепловыделяющей
RU2448375C1 (ru) * 2010-11-15 2012-04-20 Открытое акционерное общество "Машиностроительный завод" Дистанционирующая решетка для тепловыделяющей сборки
RU2518058C1 (ru) * 2012-12-11 2014-06-10 Открытое акционерное общество "Машиностроительный завод" Дистанционирующая решетка тепловыделяющей сборки ядерного реактора (варианты)
RU2554719C2 (ru) * 2013-11-01 2015-06-27 Публичное акционерное общество "Машиностроительный завод" (ПАО "МСЗ") Дистанционирующая решетка тепловыделяющей сборки ядерного реактора
RU2557254C1 (ru) * 2014-03-14 2015-07-20 Публичное акционерное общество "Машиностроительный завод" Дистанционирующая решетка тепловыделяющей сборки ядерного реактора
RU2717353C1 (ru) * 2016-12-29 2020-03-23 Акционерное Общество "Твэл" Тепловыделяющая сборка ядерного реактора
RU2720465C1 (ru) * 2016-12-29 2020-04-30 Акционерное Общество "Твэл" Тепловыделяющая сборка ядерного реактора

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Yadernyye energeticheskiye reaktory: Uchebnik dlya vuzov [Nuclear power reactors: Textbook for universities] ", 30 November 1983, ENERGOATOMIZDAT, Moscow, Russia, ISBN: 5-283-03836-X, article BORIS ALEKSANDROVICH DEMENTYEV: "Passage; Yadernyye energeticheskiye reaktory", pages: 44, XP009547985 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7787584B2 (en) Debris filtering bottom spacer grid with louvers for preventing uplift of fuel rods
EP0213813B1 (en) Nuclear fuel assembly including a debris trap
US4508679A (en) Nuclear fuel assembly spacer
EP0283836B1 (en) Thin walled channel
US5966419A (en) Spacing grid of a fuel assembly for a nuclear reactor and fuel assembly
US4933138A (en) Spacer-grid for a fuel assembly of a light water nuclear reactor
US4426355A (en) Spacer grid for nuclear fuel assembly
US4970047A (en) Fuel assembly for nuclear reactors
CA1106983A (en) Fuel assembly guide tube
EP0384220A2 (en) Nuclear fuel-rod support grid
JP5627065B2 (ja) 係止支持スペーサグリッドを有する原子燃料集合体
EP2997578A2 (en) Nuclear fuel assembly design
RU2778040C1 (ru) Дистанционирующая решетка тепловыделяющей сборки ядерного реактора (варианты)
EP1978528B1 (en) Fuel assembly and and insertable interelement spacer
WO2023132759A1 (ru) Дистанционирующая решетка тепловыделяющей сборки ядерного реактора (варианты)
US4587704A (en) Method of mounting a continuous loop spring on a nuclear fuel spacer
US8040998B1 (en) Fuel assembly
CN111613351B (zh) 一种抗应力疲劳的压水堆燃料组件单金属定位栅格
RU2462774C2 (ru) Тепловыделяющая сборка для реактора на быстрых нейтронах
CN108140435B (zh) 其壳配有刚度提高的隔离板片的钠冷快堆型核反应堆的组件
RU2728894C1 (ru) Тепловыделяющая сборка ядерного реактора (варианты)
RU2632572C1 (ru) Дистанционирующая решетка тепловыделяющей сборки ядерного реактора
RU2518058C1 (ru) Дистанционирующая решетка тепловыделяющей сборки ядерного реактора (варианты)
RU2204868C2 (ru) Дистанционирующая решетка тепловыделяющей сборки ядерного реактора
RU2152086C1 (ru) Дистанционирующая решетка

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: 22919119

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1