Хвостовик тепловыделяющей сборки ядерного реактора (варианты)

Изобретение относится к атомной энергетике, а более конкретно к тепловыделяющим сборкам для ядерных реакторов с водой под давлением. Хвостовик тепловыделяющей сборки ядерного реактора содержит соединенные между собой соосно цоколь, опорный элемент, диффузор, шестигранную раму. В шестигранной раме закреплены ребра звездообразной формы для установки нижней опорной решетки пучка твэлов тепловыделяющей сборки. Верхние кромки ребер выполнены в виде зубьев с плоскими вершинами, взаимодействующими с перемычками между отверстиями нижней решетки тепловыделяющей сборки. Изобретение позволяет повысить надежность тепловыделяющей сборки. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Область техники

Изобретение относится к атомной энергетике, а более конкретно к тепловыделяющим сборкам для ядерных реакторов с водой под давлением.

Предшествующий уровень техники

Известна тепловыделяющая сборка ядерного реактора (Патент РФ №2079170, G21C 3/32, дата публикации 10.05.97), содержащая хвостовик, снабженый ребрами, прилегающими своими торцами к нижней плоскости нижней опорной решетки между рядами ячеек для твэлов. Твэлы, соединенные в пучок дистанционирующими решетками, закреплены в нижней опорной решетке. Нижняя опорная решетка закреплена переходниками на хвостовике.

Существенным недостатком известного хвостовика тепловыделяющей сборки являются, во-первых, частичное перекрытие отверстий для прохода теплоносителя сквозь нижнюю опорную решетку, во-вторых, расположение ребер между рядами ячеек для тепловыделяющих элементов исключает возможность выравнивания поля скоростей потока теплоносителя по сечению в хвостовике. В результате в нижней части пучка твэла возникают горизонтальные перетечки теплоносителя между ячейками, приводящие к повышенному вибронагружению твэлов.

Раскрытие изобретения

Целью изобретения является повышение надежности хвостовика тепловыделяющей сборки.

Задачей изобретения является исключение перекрытия ребрами отверстий для прохода теплоносителя сквозь нижнюю опорную решетку и создание условий для выравнивания поля скоростей теплоносителя в хвостовике.

Техническим результатом изобретения является снижение гидравлического сопротивления нижней опорной решетки и хвостовика и выравнивание поля скоростей теплоносителя на входе в пучок твэлов, что снижает вибронагрузки на твэлы.

Поставленная цель достигается тем, что в хвостовике тепловыделяющей сборки ядерного реактора, содержащем соединенные между собой соосно цоколь, опорный элемент, диффузор, шестигранную раму с закрепленными на упомянутой раме ребрами для установки опорной решетки пучка твэлов тепловыделяющей сборки, согласно изобретению ребра выполнены звездообразной формы.

Такое решение поставленной задачи позволяет создать условия для выравнивания поля скоростей теплоносителя по сечению в хвостовике тепловыделяющей сборки благодаря центральной симметричности формы ребер.

Также согласно изобретению внешние концы ребер могут быть закреплены в углах шестигранной рамы.

Такое решение поставленной задачи позволяет расположить ребра под перемычками между отверстиями для прохода теплоносителя сквозь нижнюю опорную решетку и не закрывать соответственно эти отверстия.

Кроме того, согласно изобретению внешние концы ребер могут быть закреплены перпендикулярно сторонам шестигранной рамы.

Такое решение поставленной задачи позволяет упростить крепление ребер в хвостовике (облегчить условия для сварки по отношению к варианту с креплением в углах).

А также в хвостовике тепловыделяющей сборки ядерного реактора, содержащем соединенные между собой соосно цоколь, опорный элемент, ребра для установки опорной решетки пучка твэлов тепловыделяющей сборки, согласно изобретению верхние кромки ребер могут быть выполнены в виде зубьев с плоскими вершинами, взаимодействующими с перемычками между отверстиями нижней решетки тепловыделяющей сборки.

Такое решение поставленной задачи позволяет обеспечить возможность установки и закрепления твэлов в нижней опорной решетке над ребрами. Кроме того, теплоноситель получает возможность для дополнительного выравнивания поля скоростей теплоносителя перед входом в пучок твэлов путем возможности перетечек между зубьями ребер.

Краткое описание чертежей

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых представлены:

фиг.1 - тепловыделяющая сборка;

фиг.2 - вертикальный разрез хвостовика с установленной на него нижней решеткой тепловыделяющей сборки;

фиг.3 - вид сверху на хвостовик с ребрами, закрепленными в углах шестигранника;

фиг.4 - вид сверху на хвостовик с ребрами, закрепленными на сторонах шестигранника.

Варианты осуществления изобретения

Хвостовик (1) тепловыделяющей сборки (2) ядерного реактора содержит соединенные между собой соосно цоколь (3), опорный элемент (4), диффузор (5), шестигранную раму (6). В шестигранной раме закреплены ребра (7) звездообразной формы для установки нижней опорной решетки (8) пучка твэлов тепловыделяющей сборки.

В варианте исполнения устройства внешние концы ребер (7) закреплены в углах шестигранной рамы (6).

В другом варианте исполнения устройства внешние концы ребер (7) закреплены перпендикулярно сторонам шестигранной рамы (6).

Верхние кромки ребер (7) выполнены в виде зубьев (9) с плоскими вершинами, взаимодействующими с перемычками (10) между отверстиями (11) нижней опорной решетки (8) тепловыделяющей сборки.

Опорный элемент (4) может быть выполнен сферическим или как вариант плоским.

Работа хвостовика осуществляется следующим образом.

Теплоноситель входит в хвостовик (1), попадает в диффузор (5) и, свободно растекаясь также и в радиальных направлениях вдоль ребер (7) (в силу их центрально-симметричной звездообразной формы), подходит к нижней опорной решетке (8). Центральная симметрия ребер (7) создает условия для выравнивания поля скоростей теплоносителя при прохождении диффузора (5). Опора нижней опорной решетки (8) перемычками (10) между отверстиями (11) на плоские вершины зубьев (9) ребер (7) исключает перекрытие части отверстий (11) для прохода теплоносителя, а также создает возможность для перетечек теплоносителя для выравнивания локальных неоднородностей потока между смежными полостями, ограниченными общими ребрами. Выровненный по скоростям в поперечном сечении поток имеет меньшие горизонтальные составляющие скоростей после прохождения нижней опорной решетки, а значит, создает меньшие вибродинамические нагрузки на твэлы и узлы их крепления в нижней опорной решетке.

Таким образом, обеспечивается повышение надежности тепловыделяющей сборки.

Промышленная применимость

Наиболее целесообразно предложенные решения использовать для тепловыделяющих сборок ядерных энергетических реакторов с водой под давлением.

1. Хвостовик тепловыделяющей сборки ядерного реактора, содержащий соединенные между собой соосно цоколь, опорный элемент, диффузор, шестигранную раму с закрепленными на упомянутой раме ребрами для установки опорной решетки пучка твэлов тепловыделяющей сборки, отличающийся тем, что ребра выполнены звездообразной формы.

2. Хвостовик по п.1, отличающийся тем, что внешние концы ребер закреплены в углах шестигранной рамы.

3. Хвостовик по п.1, отличающийся тем, что внешние концы ребер закреплены перпендикулярно сторонам шестигранной рамы.

4. Хвостовик по п.1, отличающийся тем, что опорный элемент выполнен сферическим.

5. Хвостовик по п.1, отличающийся тем, что опорный элемент выполнен плоским.

6. Хвостовик тепловыделяющей сборки ядерного реактора, содержащий соединенные между собой соосно цоколь, опорный элемент, ребра для установки опорной решетки пучка твэлов тепловыделяющей сборки, отличающийся тем, что верхние кромки ребер выполнены в виде зубьев с плоскими вершинами, взаимодействующими с перемычками между отверстиями нижней решетки тепловыделяющей сборки.

7. Хвостовик по п.6, отличающийся тем, что опорный элемент выполнен сферическим.

8. Хвостовик по п.6, отличающийся тем, что опорный элемент выполнен плоским.