Опорная решетка-фильтр для тепловыделяющей сборки ядерного реактора



Опорная решетка-фильтр для тепловыделяющей сборки ядерного реактора
Опорная решетка-фильтр для тепловыделяющей сборки ядерного реактора
Опорная решетка-фильтр для тепловыделяющей сборки ядерного реактора
Опорная решетка-фильтр для тепловыделяющей сборки ядерного реактора
Опорная решетка-фильтр для тепловыделяющей сборки ядерного реактора

 


Владельцы патента RU 2447518:

Открытое акционерное общество "Машиностроительный завод" (RU)

Изобретение относится к атомной энергетике, а именно к элементам тепловыделяющей сборки (ТВС) ядерного реактора типа ВВЭР (ВВЭР-440, ВВЭР-1000 и т.п.). В ТВС ядерного реактора опорная решетка одновременно является антидебризным фильтром. Опорная решетка-фильтр выполнена в виде перфорированной пластины с круглыми отверстиями, предназначенными для установки направляющих каналов или несущих труб и центральной трубы, и отверстиями для прохода теплоносителя. Она отличается от существующей тем, что каждое отверстие для прохода теплоносителя образовано двумя прямыми параллельными линиями и двумя дугами окружностей и имеет длину не более , где s - шаг твэлов в пучке. При этом в каждом секторе симметрии решетки отверстия для прохода теплоносителя параллельны друг другу и образуют между собой площадки, расположенные по правильной треугольной сетке с шагом s. Технический результат - повышенная прочность и технологичность решетки-фильтра по сравнению с существующей конструкцией. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к атомной энергетике, а именно к элементам ТВС (тепловыделяющей сборки) ядерного реактора типа ВВЭР (ВВЭР-440, ВВЭР-1000 и т.п.).

Из уровня техники известна опорная решетка ВВЭР-440, например 445.20.030-04, имеющая 102 отверстия в форме «гантели» для протока теплоносителя, 12 отверстий диаметром 5,9 min и 24 полуотверстия по контуру опорной решетки для протока теплоносителя. Отверстия типа «гантель» образованы двумя отверстиями радиусом 2,95 min, соединенными отверстием шириной 5 min. Отверстия для установки твэлов и центральной трубы имеют диаметр 5+0.1, причем по контуру каждой грани шестигранной опорной решетки расположены по семь отверстий для нижних заглушек твэлов (Дементьев Б.Д. Ядерные энергетические реакторы. М.: Энергоатомиздат, 1990, с.31-35). В опорной решетке РК-3 ВВЭР-440 часть отверстий под твэлы используется для установки несущих труб.

Функционально опорная решетка является силовым элементом, удерживающим пучок твэлов при транспортно-технологических операциях (ТТО). В конструкции ТВСА ВВЭР-1000 к ней крепятся направляющие каналы (НК) и центральная труба (ЦТ).

Однако в связи с накоплением по мере эксплуатации АЭС в теплоносителе посторонних дебриз-предметов и преждевременным повреждением по этой причине оболочек твэлов возникла необходимость в оснащении ТВС антидебризными фильтрами (АДФ).

Наряду с недостатком, связанным с существенной анизотропией конструкции, недостатком известной опорной решетки является большая ширина проливных отверстий, способных пропускать дебриз-предметы с линейными размерами до 5 мм.

В зарубежной практике имеются примеры, когда твэлы не крепятся в нижней решетке, а удерживаются за счет трения в ячейках дистанционирующих решеток (ДР), например, AREVA.

В настоящее время такая тенденция появилась и в отечественных проектах, в частности в ТВСА ВВЭР-1000 (RU 2391724 C1, G21C 3/30). Предлагается не закреплять твэлы в опорной решетке, а функции опорной решетки сохранить для ТТО и аварийных ситуаций.

В этом случае можно объединить конструктивно опорную решетку и АДФ. С этой целью предлагается в опорной плите удалить отверстия для крепления твэлов (не выполнять), а проливные отверстия выполнить в виде длинных пазов шириной 2,0…2,2 мм, закругленных по концам. При этом толщина опорной решетки-фильтра (ОРФ) будет больше, чем АДФ, однако меньше, чем опорной плиты, вследствие отсутствия в ОРФ ослабляющего влияния отверстий для установки твэлов.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является АДФ ТВСА ВВЭР-1000, представляющий собой густо перфорированную плоскую пластину с вытянутыми четырехгранными отверстиями шириной 2 мм (RU 2264666, G21C 3/30).

Недостатками данного АДФ являются: малая, порядка 0,6 мм, толщина перемычек между отверстиями (толщина пластины - 8 мм), низкая технологичность, невозможность использования современных высокопроизводительных методов обработки.

Задачей настоящего изобретения является создание конструкции ОРФ, имеющей высокую степень симметрии, что повышает ее прочность, а также повышает ее технологичность.

Данные технические результаты достигаются тем, что ОРФ выполнена в виде перфорированной пластины с круглыми отверстиями, предназначенными для установки направляющих каналов или несущих труб и центральной трубы, и отверстиями для прохода теплоносителя. Отличительная особенность настоящего изобретения состоит в том что каждое отверстие для прохода теплоносителя образовано двумя прямыми параллельными линиями и двумя дугами окружностей и имеет длину не более , где s - шаг твэлов в пучке, при этом, по крайней мере, в каждом секторе симметрии решетки отверстия для прохода теплоносителя параллельны друг другу и образуют между собой площадки, расположенные по правильной треугольной сетке с шагом s.

Предлагаемая ОРФ для РК и ТВС типа ВВЭР имеет толщину 8…10 мм для ВВЭР-440 всех поколений, 12…14 мм - для ВВЭР-1000, что позволяет использовать для их изготовления высокопроизводительные технологии лазерной резки, гидроабразивной обработки и даже литья.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 изображена конструкция ОРФ для РК ВВЭР-440 1-2 поколения, имеющая на 1,7% большее проливное сечение, чем описанная выше опорная решетка ВВЭР-440. Перемычки между пазами 1 имеют ширину не менее 1 мм, а пазы 2 имеют ширину 2…2,2 мм. При этом толщина плиты снижена с 18 до 10 мм и условия прочности удовлетворяются с существенным резервом прочности. Результаты расчетов в ПК ANSYS представлены на фиг.2-3.

Конструкция предлагаемой ОРФ имеет высокую степень симметрии, что повышает ее прочность, а также повышает ее технологичность. В центре ОРФ имеется отверстие 3 для крепления ЦТ.

При этом ОРФ имеет на плоскости для упора каждого твэла площадки 4 размером 4…5 мм, что ослабляет гидродинамическое действие теплоносителя на твэл в осевом направлении. Данные площадки расположены по правильной треугольной сетке с шагом, равным шагу расположения твэлов.

На фиг.4 изображена конструкция ОРФ ТВСА ВВЭР-1000, которая аналогична описанной выше конструкции для ВВЭР-440, однако имеет дополнительно 18 отверстий 5 под НК.

В конструкции ОРФ для РК-3 ВВЭР-440 (см. фиг.5) имеются дополнительно 3 отверстия 6 под несущие трубы (НТ).

Параллельное расположение пазов на каждой из частей симметрии позволяет при выполнении их не перпендикулярно плоскости ОРФ сделать ее совершенно непрозрачной «в свету», что повышает ее антидебризные свойства. Одновременно такое расположение пазов позволяет осуществить закрутку теплоносителя с целью выравнивания поля скоростей теплоносителя по сечению пучка твэлов и интенсификации теплообмена.

1. Опорная решетка-фильтр для тепловыделяющей сборки ядерного реактора, выполненная в виде перфорированной пластины с круглыми отверстиями, предназначенными для установки направляющих каналов или несущих труб и центральной трубы, и отверстиями для прохода теплоносителя, отличающаяся тем, что каждое отверстие для прохода теплоносителя образовано двумя прямыми параллельными линиями и двумя дугами окружностей и имеет длину не более , где s - шаг твэлов в пучке, при этом, по крайней мере, в каждом секторе симметрии решетки отверстия для прохода теплоносителя параллельны друг другу и образуют между собой площадки, расположенные по правильной треугольной сетке с шагом s.

2. Опорная решетка-фильтр по п.1, отличающаяся тем, что отверстия для прохода теплоносителя выполнены не перпендикулярно к плоскости решетки.

3. Опорная решетка-фильтр по п.1 и 2, отличающаяся тем, что она выполнена с использованием лазерной, гидроабразивной резки или литья.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к атомной энергетике, в частности к конструкциям тепловыделяющих сборок водоохлаждаемых корпусных ядерных реакторов. .

Изобретение относится к атомной энергетике, в частности к конструкциям тепловыделяющих сборок водоохлаждаемых корпусных ядерных реакторов. .

Изобретение относится к блокам реакторных топливных элементов, в частности к конструкциям рабочих кассет реакторов типа ВВЭР-440. .

Изобретение относится к атомной технике, в частности к конструкциям бесчехловых тепловыделяющих сборок ядерного реактора. .

Изобретение относится к атомной энергетике, а именно к конструктивным элементам ТВС (тепловыделяющей сборки), обеспечивающим бесперебойную работу канальных ядерных реакторов большой мощности (РБМК), в частности к антидебризным фильтрам ТВС.

Изобретение относится к области ядерной технологии изготовления тепловыделяющих сборок (ТВС) для ядерного реактора, преимущественно, водо-водяного энергетического реактора типа ВВЭР-1000.

Изобретение относится к ядерной технике, в частности к конструкции тепловыделяющих элементов ядерного энергетического реактора. .

Изобретение относится к ядерной технике, в частности к конструкции тепловыделяющих элементов ядерного энергетического реактора. .

Изобретение относится к ядерной технике, а именно к конструкции тепловыделяющих элементов ядерного энергетического реактора. .

Изобретение относится к атомной энергетике, а именно к элементам ТВС (тепловыделяющих сборок), используемых преимущественно для реакторов РБМК-1000, а также ВВЭР-440 и ВВЭР-1000

Изобретение относится к атомной энергетике, а именно к тепловыделяющим сборкам (ТВС) ядерных реакторов типа ВВЭР и РБМК

Изобретение относится к получению радиоактивных изотопов в ядерных реакторах

Изобретение относится к атомной технике, в частности к конструкциям бесчехловых тепловыделяющих сборок ядерного реактора. Тепловыделяющая сборка ядерного реактора содержит пучок тепловыделяющих элементов (твэлов) и направляющих каналов, размещенных в дистанционирующих решетках, головку, антивибрационную решетку и хвостовик. Хвостовик состоит из соединенных между собой стакана и опорной плиты. Антивибрационная решетка состоит из поля соединенных между собой ячеек, в упругих элементах которых закреплены твэлы. Согласно изобретению антивибрационная решетка установлена над хвостовиком и закреплена как минимум на трех направляющих каналах посредством упорных втулок, установленных попарно над и под полем ячеек антивибрационной решетки в местах проходки направляющих каналов и соединенных с направляющими каналами посредством сварки или пайки. Техническое решение - снижение гидравлическое сопротивление хвостовика, повышение скорости теплоносителя, омывающего пучок твэл, эффективности охлаждения твэл и ресурсных характеристик ТВС. 3 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к атомной технике. Тепловыделяющая сборка ядерного реактора содержит головку, хвостовик, пучок цилиндрических тепловыделяющих элементов и направляющих каналов, размещенных в дистанционирующих решетках, и центрирующие элементы, выполненные в ячейках дистационирующих решеток. По меньшей мере, часть центрирующих элементов, контактирующих с дистанционирующей решеткой, выполнена на оболочках тепловыделяющих элементов в местах расположения дистанционирующих решеток. В частном случае исполнения тепловыделяющей сборки, по меньшей мере, на части внешней поверхности оболочек тепловыделяющих элементов выполнены пристенные интенсификаторы теплообмена, высота выступа которых над поверхностью оболочек меньше высоты выступа центрирующих элементов. Технический результат состоит в повышении ресурса и тепловой эффективности тепловыделяющей сборки ядерного реактора. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к атомной энергетике, а именно к тепловыделяющим сборкам ядерных реакторов типа ВВЭР, в которых твэлы не закрепляются в несущих решетках, а опираются на них. Опорная решетка-фильтр для тепловыделяющей сборки выполнена в виде перфорированной пластины 1, имеющей в плане форму шестиугольника, с круглыми отверстиями 2 и 3, предназначенными для установки направляющих каналов или несущих труб и центральной трубы, с пазами 4 для прохода теплоносителя и с опорными площадками 8 для контакта с наконечниками тепловыделяющих элементов (твэлов). Пазы 4 для прохода теплоносителя расположены в каждом треугольном секторе пластины 1 рядами, параллельными соответствующей этому сектору стороне шестиугольника, и образованы пересечением перемычек 5, перпендикулярных соответствующим сторонам шестиугольника, перемычек 6, параллельных этим сторонам, а в местах расположения круглых отверстий 2 и 3 - и перемычек 7, ограничивающих круглые отверстия 2 и 3. Каждая опорная площадка 8 расположена в месте общей короткой стенки соответствующих двух смежных пазов 4 и имеет ширину, равную суммарной ширине паза 4 и двух перемычек 5. Технический результат - снижение гидравлического сопротивления решетки путем увеличения проливного сечения за счет оптимизации формы пазов для прохода теплоносителя и опорных площадок. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к атомной энергетике, а именно к элементам тепловыделяющих сборок (ТВС) ядерных реакторов типа ВВЭР. ТВС содержит дистанцирующую решетку с ободами. На каждой из решеток, на верхней кромке каждой грани обода, а также под уголками посредине между периферийными твэлами выполнены отклоняющие элементы в виде пластин, отогнутых от обода под углом 5…20° и выступающих в пространство между периферийными твэлами, а нижняя кромка обода имеет загиб на величину не более толщины стенки ячейки ДР. Технический результат - повышение эффективности выравнивания температур по поперечному сечению ТВС, повышение теплотехнической надежности решетки, а также придание ей дополнительной жесткости. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области ядерной энергетики и может быть использовано при изготовлении тепловыделяющих элементов (твэлов) и тепловыделяющих сборок (ТВС) для реакторов с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем (ТЖМТ), а также при изготовлении имитаторов твэлов для использования в облучательных устройствах, предназначенных для исследования работоспособности реальных твэлов. Оболочка твэла для реакторов с ТЖМТ представляет собой цельнокатаный трубчатый элемент со спирально закрученными ребрами, расположенными на наружной поверхности упомянутого элемента, выполненный из хромокремнистой стали ферритно-мартенситного класса с величиной зерна феррита не менее номера 7 по ГОСТ 5639. При этом каждое ребро имеет угол раскрытия от 22 до 40° (преимущественно, от 30 до 40°), а форма поперечного сечения ребра представляет в сечении трапецию со скругленными углами при вершине трапеции и со сглаженными углами в основании трапеции. Также раскрывается твэл, включающий данную оболочку и ТВС. Техническим результатом изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик тепловыделяющих элементов и сборок за счет обеспечения длительной стойкости оболочки в среде ТЖМТ, такого как свинец или эвтектический сплав свинца и висмута. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к атомной энергетике, а именно к тепловыделяющим сборкам (ТВС) ядерных реакторов типа ВВЭР. ТВС содержит твэлы, расположенные в дистанционирующих решетках (ДР) пластинчатого типа по треугольной сетке, и несущую решетку - фильтр с пазами для протока теплоносителя, установленную в хвостовике ТВС. Пазы для протока теплоносителя ориентированы своей более широкой стороной навстречу потоку теплоносителя. На верхних кромках пластин ДР в верхней части ТВС выполнены отклоняющие или закручивающие теплоноситель пластины, расположенные локально в местах расположения наиболее теплонапряженных твэлов и выходящие за верхнюю плоскость ДР в межтвэльное пространство. Технический результат - снижение гидравлического сопротивления ТВС вследствие снижения гидравлического сопротивления несущей решетки-фильтра при сохранении ее фильтрующих свойств за счет выполнения пазов для прохода теплоносителя расширяющимися навстречу потоку теплоносителя, придание ДР свойств перемешивающей решетки (ПР) и исключение ПР, увеличивающей гидравлическое сопротивление ТВС в гораздо большей степени, чем перемешивающие элементы на ДР. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области атомной энергетики, в частности к тепловыделяющей сборке (ТВС) с концентричными кольцевыми тепловыделяющими элементами (твэлами). В известном устройстве крепления концентричных кольцевых твэлов в ТВС, содержащем кольцевые твэлы и дистанционирующий элемент между ними, концентричные кольцевые твэлы снабжены наружными ребрами. Дистанционирующий элемент выполнен в виде дистанционирующей решетки, состоящей из опорных кольцевых оснований в количестве, равном числу кольцевых твэлов, соединенных радиальными перегородками. При этом на одном из торцов дистанционирующей решетки, на каждом основании в направлении твэлов установлены минимум по три пальца. В пальцах внешнего основания предусмотрены кольцевые проточки для дополнительного крепления твэл с помощью зачеканки ребра твэла в проточку. Кольцевые твэлы установлены между пальцами по прессовой посадке. Технический результат - упрощение конструкции устройства крепления кольцевых твэл. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх