Дистанционирующая решетка тепловыделяющей сборки ядерного реактора

 

Изобретение относится к атомной энергетике, в частности к дистанционирующим решеткам тепловыделяющих сборок энергетических ядерных реакторов. Дистанционирующая решетка содержит ячейки 1 для размещения твэлов 3 с постоянным шагом в гексагональной схеме. При этом каждая ячейка выполнена в форме шестигранника с тремя опорами 2 для твэла. Опоры расположены через 120^o друг от друга и образованы штамповкой граней этого шестигранника. При этом по шести сопрягаемым граням ячейки соединены друг с другом точками контактной сварки. Каждая опора выполнена по всей высоте грани ячейки под углом к ее оси, образуя снаружи канал 4. Ячейки в решетке установлены так, что каждой грани с каналом одной ячейки соответствует плоская грань смежной ячейки. Технический результат: обеспечение фиксации твэлов в процессе работы тепловыделяющей сборки в реакторе, не вызывая фрикционного износа, улучшение перемешивания потока теплоносителя между смежными ячейками за счет замкнутости канала. 2 ил.

Изобретение относится к атомной энергетике, в частности к дистанционирующим решеткам тепловыделяющих сборок энергетических ядерных реакторов.

Известна конструкция дистанционирующей решетки, разработанная для тепловыделяющей сборки ядерного реактора ВВЭР-1000, состоящая из сваренных между собой ячеек, расположенных по гексагональной схеме и имеющих шестигранную форму с тремя опорами для твэла, расположенными через 120^o друг от друга, образованными штамповкой пуклевок на гранях этого шестигранника, внутрь ячейки(см. патент RU 2138861, М.кл. G 21 С 3/34, 27.09.99 г.).

В дистанционирующей решетке не предусмотрены специальные конструктивные решения, направленные на дополнительную турбулизацию потока теплоносителя и его перемешивание.

Известны конструкции дистанционирующих решеток с постоянным шагом расположения твэлов для тепловыделяющих сборок с "мягкими" пружинными элементами, состоящие из ячеек круглой формы (см., например, патент WO 9624141 А1, М. кл. G 21 С 3/344, 08.08.96); ячеек, образованных перекрещивающимися пластинами с расположением в них твэлов в углах гексагональной сетки (см., например, патент US 5367549 А, М.кл. G 21 С 3/352, 22.11.94).

Каждый твэл поджимается к жестким опорам пружинным пластинчатым элементом из пружинящей стали, представляющим собой изогнутую двухстороннюю петлю, закрепленную на стенке ячейки. Применение в активной зоне дополнительных деталей увеличивает гидравлическое сопротивление тепловыделяющих сборок, дополнительно турбулизирует поток теплоносителя, однако увеличивает паразитный захват нейтронов, усложняет конструкцию и технологию изготовления решетки.

Известна также топливная сборка с дистанционирующей решеткой, содержащая несколько фиксирующих ячеек, между ячейками образуются вторичные каналы, которые имеют два отклоняющих элемента, разнесенных по высоте, которые направляют поток теплоносителя к стержням (см., например, патент WO 9619811 А1, М. кл. G 21 С 3/322, 27.06.96).

Прототипом данного изобретения является дистанционирующая решетка, разработанная для тепловыделяющей сборки ядерного реактора ВВЭР-1000 (см. патент RU 2138861, М.кл. G 21 С 3/34, 27.09.99 г.), поскольку предлагаемое решение имеет с прототипом наибольшее число сходных существенных признаков.

Задачей изобретения является создание конструкции дистанционирующей решетки, предназначенной для удержания пучка твэлов, расположенных с заданным шагом по гексагональной схеме в тепловыделяющей сборке, которая обеспечивала бы фиксацию твэлов в процессе работы тепловыделяющей сборки в реакторе, не вызывая фрикционного износа, улучшила бы теплосъем с оболочек твэлов и более эффективно перемешивала бы теплоноситель между смежными ячейками, допускала бы как положительные, так и отрицательные деформации диаметров оболочек твэлов в течение работы тепловыделяющей сборки, обладала бы сравнимым гидравлическим сопротивлением с дистанционирующей решеткой прототипом.

Решение задачи обеспечивается тем, что в известной конструкции дистанционирующей решетки тепловыделяющей сборки ядерного реактора, содержащей ячейки для размещения твэла с постоянным шагом в гексагональной схеме, при этом каждая ячейка выполнена в форме шестигранника с тремя опорами для твэла, расположенными через 120^o друг от друга и образованными штамповкой граней этого шестигранника, при этом по шести сопрягаемым граням ячейки соединены друг с другом точками контактной сварки, каждая опора образована стенкой канала, выполненного по всей высоте грани ячейки под углом к оси ячейки, снаружи ее, причем ячейки в решетке установлены так, что каждой грани с каналом одной ячейки соответствует плоская грань смежной ячейки.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид дистанционирующей решетки; на фиг.2 - ячейка решетки.

Дистанционирующая решетка содержит ячейки 1, расположенные по гексагональной схеме. Каждая ячейка 1 соштампована из трубы в форму шестигранного профиля с тремя опорами 2, расположенными через 120^o друг от друга, для фиксирования твэл 3. Опоры 2 одновременно служат стенками каналов 4, выполненных по всей высоте граней ячейки 1 под углом α к оси ячейки, снаружи ее. Ячейки 1 в решетке установлены так, что каждой грани с каналом 4 одной ячейки соответствует плоская грань смежной ячейки. По шести сопрягаемым граням ячейки 1 соединены друг с другом точками контактной сварки. Опоры 2, кроме поддержания твэла в определенном положении с заданным шагом, одновременно служат для дополнительной турбулизации и перемешивания потока теплоносителя (см. фиг.2).

Форма опоры для твэла подобрана с учетом обеспечения надежной фиксации твэлов и обеспечения дистанционирования изменений диаметра оболочки твэла в процессе кампании. Благодаря наклонному положению опор твэла относительно оси ячейки происходит турбулизация потока и перемешивание теплоносителя по сечению тепловыделяющей сборки, что улучшает теплосъем с твэлов и обеспечивает увеличение удельной теплонапряженности активной зоны без кризиса теплосъема, а следовательно, и мощности реакторной установки.

Используя предлагаемую конструкцию дистанционирующей решетки открывается возможность увеличить мощность реакторных установок типа ВВЭР-1000.

Формула изобретения

Дистанционирующая решетка тепловыделяющей сборки ядерного реактора, содержащая ячейки для размещения твэлов с постоянным шагом в гексагональной схеме, при этом каждая ячейка выполнена в форме шестигранника с тремя опорами для твэла, расположенными через 120^o друг от друга и образованными штамповкой граней этого шестигранника, при этом по шести сопрягаемым граням ячейки соединены друг с другом точками контактной сварки, отличающаяся тем, что каждая опора выполнена по всей высоте грани ячейки под углом к ее оси, образуя снаружи канал, причем ячейки в решетке установлены так, что каждой грани с каналом одной ячейки соответствует плоская грань смежной ячейки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2