Тепловыделяющая сборка ядерного реактора



Тепловыделяющая сборка ядерного реактора
Тепловыделяющая сборка ядерного реактора
Тепловыделяющая сборка ядерного реактора
Тепловыделяющая сборка ядерного реактора
Тепловыделяющая сборка ядерного реактора

 


Владельцы патента RU 2473988:

Открытое акционерное общество "Машиностроительный завод" (RU)

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. Тепловыделяющая сборка ядерного реактора содержит тепловыделяющие элементы, соединенные с концевой решеткой наконечниками, каждый из которых имеет цилиндрическую часть, в которой выполнен, по меньшей мере, один продольный паз, по крайней мере, на части ее длины от торца, обеспечивающий упругость в поперечном сечении, наконечник установлен в посадочном отверстии, выполненном в концевой решетке, и имеет на указанном торце буртик, контактирующий с поверхностью отверстия, выполненного в концевой решетке. Наконечник имеет кольцевое углубление на цилиндрической поверхности, боковая стенка которого является поверхностью буртика, контактирующей с концевой решеткой. При этом предпочтительно, чтобы контактирующая с буртиком поверхность концевой решетки и ответная поверхность концевой решетки имели коническую форму с вершиной, направленной в сторону закрепляемого конца твэла. Кроме того, в своей упругой части цилиндр имеет поперечное сечение в виде круга или кольца. Технический результат изобретения заключается в повышении надежности фиксации наконечников твэлов в концевой решетке, в первую очередь путем обеспечения плотного контакта наконечника и плоскости несущей решетки. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

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.

Из уровня техники известна конструкция ТВС ядерного реактора РБМК-1000, в которой тепловыделяющие элементы (твэлы) фиксируются в концевой решетке посредством выполнения на их наконечнике кольцевой проточки, в которую после сборки с концевой решеткой устанавливается стопорное кольцо (см. Кириллов П.Л. и др. Справочник по теплогидравлическим расчетам (ядерные реакторы, теплообменники, парогенератора). М.: Энергоатомиздат, 1984, рис.П.8.11, с.265 [1]).

Недостатками данной конструкции является наличие дополнительной детали - стопорного кольца, а также технологической операции установки кольца, что приводит к увеличению трудоемкости изготовления и сборки ТВС РБМК-1000.

Также известна конструкция ТВС ВВЭР-440 и ВВЭР-1000, в которой наконечник твэла имеет диаметральное отверстие (см. [1], рис.П.8.9 и рис.П.8.10, с.264), в которое после установки твэла в концевую решетку вставляется шплинт (см. Крамеров А.Я. Вопросы конструирования ядерных реакторов. М.: Атомиздат, 1971, с.206 [2]).

Такая конструкция имеет недостатки, аналогичные указанным выше, причем соединение твэла с концевой решеткой неразъемное.

Для исключения этих недостатков и обеспечения разъемности соединения была предложена ТВС с цанговым креплением, в которой твэлы соединены с опорной решеткой узлами крепления, каждый из которых выполнен в виде цилиндра, имеющего, по меньшей мере, один продольный паз, по крайней мере, на части его длины от торца, обеспечивающий его упругость в поперечном сечении, цилиндр установлен в посадочном отверстии, выполненном в концевой решетке, и имеет на указанном торце буртик, контактирующий с поверхностью отверстия, выполненного в концевой решетке (патент на изобретение RU 2129738 С1 от 27.04.99).

В данной конструкции ТВС предполагается, что твэл опирается на концевую решетку, поэтому она в этой конструкции и называется опорной решеткой. При этом может быть обеспечено дистанционное извлечение твэла при необходимости.

Однако такая конструкция может оказаться недостаточно надежной, если твэлы подвешены на концевой решетке, как это имеет место в конструкции ТВС РБМК-1000, где твэлы верхнего пучка висят на концевой решетке и в процессе всего срока эксплуатации они должны надежно в ней фиксироваться.

Дело в том, что в данной конструкции на переходе от цилиндрической части к плоскости буртика всегда имеется технологический радиус закругления, вследствие чего не обеспечивается гарантированное примыкание буртика к плоскости несущей решетки, уменьшается площадь соприкосновения их поверхностей, что приводит к увеличению уровня НДС в наконечнике и его износа и, следовательно, к снижению надежности фиксации наконечников твэлов.

Технический результат изобретения заключается в повышении надежности фиксации наконечников твэлов в концевой решетке, в первую очередь путем обеспечения плотного контакта наконечника и плоскости несущей решетки.

Технический результат достигается тем, что в тепловыделяющей сборке ядерного реактора, содержащей тепловыделяющие элементы, соединенные с концевой решеткой наконечниками, каждый из которых имеет цилиндрическую часть, в которой выполнен, по меньшей мере, один продольный паз, по крайней мере, на части ее длины от торца, обеспечивающий упругость в поперечном сечении, наконечник установлен в посадочном отверстии, выполненном в концевой решетке, и имеет на указанном торце буртик, контактирующий с поверхностью отверстия, выполненного в концевой решетке, согласно изобретению наконечник имеет кольцевое углубление на цилиндрической поверхности, боковая стенка которого является поверхностью буртика, контактирующей с концевой решеткой.

При этом предпочтительно, чтобы контактирующая с буртиком поверхность концевой решетки и ответная поверхность концевой решетки имели коническую форму с вершиной, направленной в сторону закрепляемого конца твэла.

Кроме того, для снижения концентрации напряжений и повышения упругости цилиндр может иметь наружную выемку или отверстие криволинейного сечения на конце, по меньшей мере, одного продольного паза цилиндра. При этом при наличии двух или более продольных пазов оси отверстий могут не пересекаться.

Кроме того, в своей упругой части цилиндр имеет поперечное сечение в виде круга или кольца.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1(а, б) изображена концевая решетка предложенной ТВС с закрепленными в ней наконечниками твэлов: а - вид сверху, б - разрез Ф-Ф на фиг.1.

На фиг.2 - вариант наконечника предложенной ТВС с отверстием в конце продольного паза, вид сбоку.

На фиг.3 - то же, с выемкой на цилиндрической поверхности.

На фиг.4 - вид на наконечник с кольцевым поперечным сечением со стороны торца.

На фиг.5 - фрагмент наконечника в зоне кольцевого углубления.

Тепловыделяющая сборка содержит тепловыделяющие элементы (твэлы, на чертежах не показаны), соединенные с концевой решеткой 1 с помощью наконечников 2 (фиг.1, 2).

Наконечник 2 имеет цилиндрическую часть 3 с кольцевым буртиком 4 на торце, контактная поверхность 5 которой контактирует с концевой решеткой 1 и тем самым удерживает твэл. В месте перехода цилиндрической части 3 в буртик 4 имеется кольцевое углубление - проточка 6. Для повышения надежности крепления твэла контактирующая с буртиком 4 поверхность концевой решетки 1 и ответная поверхность буртика 4 могут иметь коническую форму (не показано) с вершиной, направленной в сторону закрепляемого конца твэла.

Наличие проточки 6 устраняет технологическое закругление между цилиндрической частью 3 и буртиком 4 и позволяет осуществить гарантированное примыкание цилиндрической части 3 наконечника 2 к цилиндрической части отверстия несущей решетки 1, что в свою очередь гарантирует соприкосновение буртика 4 наконечника 2 с плоскостью несущей решетки 1 по всей плоскости буртика 4.

Тем самым повышается надежность фиксации наконечника 2 в несущей решетке 1 и надежность самого крепления.

В цилиндрической части 3 и буртике 4 выполнен один или несколько продольных пазов 7, по крайней мере, на части ее длины от торца для обеспечения упругости наконечника 2 и возможности его введения в отверстие концевой решетки 1 и фиксации в ней. На фиг.4 показаны четыре паза 7.

Наконечник 1 может быть выполнен как сплошным, так и полым в своей цилиндрической части. Во втором случае в цилиндрической части 3 может быть выполнено продольное отверстие 8 (фиг.4).

Также на цилиндрической части 3 могут быть выполнены отверстия 9 в конце каждого паза 7 и/или выемки 10 на наружной поверхности между пазами 7, имеющие цилиндрическую поверхность (фиг.3). И те, и другие снижают концентрацию напряжений в зоне конца паза 7 и увеличивают упругость наконечника 2, а также регулируют величину усилия сборки его с концевой решеткой.

При этом при наличии двух или более продольных пазов 7 оси отверстий 9 могут не пересекаться для компенсации уменьшения площади поперечного сечения рабочей части наконечника 2 и ослабления рабочей части наконечника 2 в местах расположения этих отверстий 9, т.е. увеличения прочности наконечника 2.

1. Тепловыделяющая сборка ядерного реактора, содержащая тепловыделяющие элементы, соединенные с концевой решеткой наконечниками, каждый из которых имеет цилиндрическую часть, в которой выполнен, по меньшей мере, один продольный паз, по крайней мере, на части ее длины от торца, обеспечивающий упругость в поперечном сечении, наконечник установлен в посадочном отверстии, выполненном в концевой решетке, и имеет на указанном торце буртик, контактирующий с поверхностью отверстия, выполненного в концевой решетке, отличающаяся тем, что наконечник имеет кольцевое углубление на цилиндрической поверхности, боковая стенка которого является поверхностью буртика, контактирующей с концевой решеткой.

2. Тепловыделяющая сборка по п.1, отличающаяся тем, что контактирующая с буртиком поверхность концевой решетки и ответная поверхность концевой решетки имеют коническую форму с вершиной, направленной в сторону закрепляемого конца твэла.

3. Тепловыделяющая сборка по п.1, отличающаяся тем, что цилиндрическая часть имеет, по меньшей мере, одну выемку на внешней поверхности.

4. Тепловыделяющая сборка по п.1, отличающаяся тем, что цилиндрическая часть имеет, по меньшей мере, одно отверстие криволинейного сечения на конце, по меньшей мере, одного продольного паза.

5. Тепловыделяющая сборка по п.1, отличающаяся тем, что она имеет два или более продольных пазов, оси отверстий на концах которых не пересекаются.

6. Тепловыделяющая сборка по п.1, отличающаяся тем, что в своей упругой части цилиндрическая часть имеет поперечное сечение в виде круга или кольца.



 

Похожие патенты:

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

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 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.

Изобретение относится к области ядерных технологий и может быть использовано в ядерных реакторах с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем. Тепловыделяющая сборка содержит хвостовик, головку, очехловывающую трубу и твэлы, в которой упомянутые хвостовик, головка, очехловывающая труба выполнены из материалов, имеющих плотность, большую чем у теплоносителя, и исключающих плавучесть тепловыделяющей сборки в данном теплоносителе. Объем хвостовика за исключением центрального канала прокачки теплоносителя заполнен материалом, имеющим плотность, большую чем у теплоносителя, например вольфрамом, платиной, ураном. В качестве топлива в твэлах возможно использование, например, карбидов и нитридов урана. Технический результат - исключение всплытия тепловыделяющей сборки в тяжелом жидкометаллическом теплоносителе ядерных реакторов. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх