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 2510538:

Открытое акционерное общество "Машиностроительный завод" (RU)

Изобретение относится к атомной энергетике, а именно к элементам тепловыделяющей сборки (ТВС) ядерного реактора типа ВВЭР-440, и направлено на обеспечение возможности увеличения мощности и энерговыработки ТВС ВВЭР-440. Тепловыделяющая сборка ядерного реактора содержит головку, хвостовик, соединяющий их чехол и пучок твэлов, размещенный в каркасе. Каркас включает дистанционирующие решетки с шестигранными ободами, соединенные центральной трубой. На каждой из дистанционирующих решеток, находящихся в верхней части каркаса, на верхней кромке каждой грани обода между двумя угловыми твэлами на каждом из концов грани, а также между средним по грани и соседними с ним твэлами периферийного ряда выполнены отклоняющие элементы в виде пластин, отогнутых от обода под острым углом и выступающих в пространство между указанными твэлами. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности выравнивания температуры теплоносителя по поперечному сечению ТВС. 2 з.п.ф-лы, 5 ил.

 

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

В конструкци ТВС ВВЭР-440 (см. Кириллов П.Л., Юрьев Ю.С., Бобков В.П. Справочник по теплогидравлическим расчетам (ядерные реакторы, теплообменники, парогенераторы). М.: Энергоатомиздат, 1990, с.317) [1] основными конструктивными узлами являются пучок тепловыделяющих элементов (твэлов), дистанционирующие решетки (ДР), закрепленные на центральной трубе, головка, хвостовик и соединяющий их чехол. Твэлы закреплены в верхней, дистанционирующих и нижней опорной решетках.

В настоящее время фактором, ограничивающим увеличение мощности ТВС ВВЭР-440, является неравномерность температуры теплоносителя по сечению ТВС, причем как показывают расчеты, наибольшая температура теплоносителя имеет место в районе 2-3-го рядов твэлов от периферии пучка в верхней части ТВС.

Известна ТВС ядерного реактора типа ВВЭР-1000, содержащая тепловыделяющие элементы (твэлы), головку и хвостовик, закрепленные на силовом каркасе, включающем ДР с ободами, при этом на каждой кромке граней ободов каждой ДР имеются отбойники в виде лепестков, наклоненных под определенным углом к оси ТВС, для обеспечения незацепляемости ДР соседних ТВС при перегрузке и перемешивания теплоносителя с целью выравнивания температуры теплоносителя по сечению ТВС (RU 2163036 С2, опуб. 10.02.2001). Причем ободы ДР выполнены из составных частей, соединенных внахлестку сварными соединениями, и приваренных точечной сваркой к ячейкам ДР.

Недостатками известной ТВС является повышенное гидравлическое сопротивление ДР, вызванное наличием отбойников по всей длине всех кромок ободов всех ДР, низкая эффективность перемешивания при наличии разнонаправленных отбойников на верхней и нижней кромках обода одновременно, трудоемкость выполнения соединений составных частей ободов.

Задачей изобретения является обеспечение возможности увеличения мощности и энерговыработки ТВС ВВЭР-440.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности выравнивания температуры теплоносителя по поперечному сечению ТВС.

Технический результат достигается тем, что в тепловыделяющей сборке ядерного реактора, содержащей головку, хвостовик, соединяющий их чехол и пучок твэлов, размещенный в каркасе, включающем дистанционирующие решетки с шестигранными ободами, соединенные центральной трубой, согласно изобретению на каждой из дистанционирующих решеток, находящихся в верхней части каркаса, на верхней кромке каждой грани обода между двумя угловыми твэлами на каждом из концов грани, а также между средним по грани и соседними с ним твэлами периферийного ряда выполнены отклоняющие элементы в виде пластин, отогнутых от обода под углом 5…15° и выступающих в пространство между указанными твэлами.

Кроме того, ободы дистанционирующих решеток выполнены предпочтительно из циркониевого сплава с использованием лазерной резки.

На фиг.1 показан общий вид ТВС ВВЭР-440.

На фиг.2 - предложенная ДР, вид сверху.

На фиг.3 - грань ДР.

На фиг.4 - поперечное сечение грани ДР.

На фиг.5 - фото грани обода.

Тепловыделяющая сборка ядерного реактора содержит головку 1, хвостовик 2 и соединяющие их чехол и силовой каркас, включающий верхнюю и нижнюю опорную решетки 3 и 4 и дистанционирующие решетки (ДР) 5 и центральную трубу (ЦТ). В силовом каркасе закреплен пучок тепловыделяющих элементов (твэлов 6). (см. фиг.1). Твэлы 6 закреплены в ДР 5 и нижней опорной решетке 4 (HP).

На каждой из ДР 5, находящихся в верхней части каркаса (от четырех до десяти ДР, например), на верхней кромке каждой грани 7 обода 8 ДР между двумя угловыми ячейками для твэлов 9, 10 и 11, 12 на каждом из концов грани 7, а также между средней 13 по грани 7 и соседними с ним ячейками для твэлов 14 и 15 периферийного ряда выполнены отклоняющие элементы 16 (фиг.3).

Отклоняющие элементы 16 выполнены в виде пластин длиной 4…5 мм, отогнутых от обода 8 под острым углом и выступающих в пространство между указанными твэлами (фиг.4).

Угол между отклоняющим элементом 16 и плоскостью, являющуюся продолжением плоскости наружной поверхности грани 7 обода 8, предпочтительно выбирают из интервала 5-20°. При меньших углах снижается эффективность перемешивания теплоносителя, а при больших - повышается гидравлическое сопротивление ДР.

Наличие отклоняющих элементов 16 не на всех ДР 5, а только на ДР в верхней части каркаса не приводит к существенному увеличению гидравлического сопротивления ТВС. Также этому способствует расположение этих элементов только на верхней кромке ободов 7 и не по всей их длине обода 8, а там где имеются наиболее теплонапряженные твэлы - в угловых зонах и в средней зоне каждого обода 7.

Кроме того отсутствие аналогичных разнонаправленных отклоняющих элементов на нижней кромке ободов увеличивает эффект выравнивания температуры теплоносителя по сечению ТВС за счет направления периферийного более холодного теплоносителя от чехла к более нагретому центру. Разнонаправленные отклоняющие элементы на нижней кромке обода такого эффекта не дают, т.к. часть их - на нижней кромке ободов, наоборот направляет теплоноситель от центра к периферии ТВС.

Форма обода 7 с отклоняющими элементами 16 с высокой точностью может быть выполнена с помощью высокопроизводительной технологии лазерной резки.

1. Тепловыделяющая сборка ядерного реактора, содержащая головку, хвостовик, соединяющий их чехол и пучок твэлов, размещенный в каркасе, включающем дистанционирующие решетки с шестигранными ободами, соединенные центральной трубой, отличающаяся тем, что на каждой из дистанционирующих решеток, находящихся в верхней части каркаса, на верхней кромке каждой грани обода между двумя угловыми твэлами на каждом из концов грани, а также между средним по грани и соседними с ним твэлами периферийного ряда выполнены отклоняющие элементы в виде пластин, отогнутых от обода под острым углом и выступающих в пространство между указанными твэлами.

2. Тепловыделяющая сборка по п.1, отличающаяся тем, что пластины отогнуты от обода под углом 5-20°.

3. Тепловыделяющая сборка по п.1, отличающаяся тем, что ободы дистанционирующих решеток выполнены из циркониевого сплава с использованием лазерной резки.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к ядерной технике. Способ может быть использован при изготовлении тепловыделяющих элементов (твэлов) ядерных реакторов с керметными топливными стержнями.

Изобретение относится к ядерной энергетике, к технологии изготовления тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ) для ядерных реакторов, и может найти применение в исследовательских реакторах небольшой мощности.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при изготовлении крупногабаритных обечаек корпусов реакторов типа ВВЭР-1000. Изготавливают цельнокованую заготовку длиной не менее длины обечайки с учетом технологических припусков.

Изобретение относится к атомной энергетике и может применяться в установках для контактно-стыковой сварки, герметизирующих с помощью заглушек стержневые тепловыделяющие элементы (твэлы) тепловыделяющих сборок энергетических ядерных реакторов.

Изобретение относится к атомной энергетике, а именно к технологическим способам защиты элементов активной зоны ядерных реакторов канального и корпусного типа от разрушения, и может быть использовано для подавления дебриз-эффекта, фреттинг и локальной коррозии элементов.

Изобретение относится к технике эксплуатации ядерных канальных реакторов, касается, в частности, способов оценки остаточного ресурса телескопических соединений трактов и может быть использовано для контроля за состоянием телескопических соединений трактов в период проведения ремонта.
Изобретение относится к способам технологической обработки материалов и изделий, предназначенных для использования в активной зоне атомных реакторов. .

Изобретение относится к устройству для изготовления дисперсионного тепловыделяющего элемента ядерного реактора. .

Изобретение относится к способу изготовления тепловыделяющих элементов ядерного реактора и может быть использовано в атомной энергетике при изготовлении с применением контактно-стыковой сварки тепловыделяющих элементов (твэл) и направляющих каналов стержневого типа для тепловыделяющих сборок энергетических ядерных реакторов.

Изобретение относится к системе наполнения емкостей порошковым материалом, например, для изготовления ядерного топлива. Система содержит устройство для соединения емкости и системы подачи материалов. Устройство содержит неподвижную соединительную часть (I), выполненную с возможностью соединения с системой подачи, и подвижную соединительную часть (II), выполненную с возможностью перемещения относительно неподвижной соединительной части (I) и с возможностью соединения с отверстием наполнения контейнера (4). Подвижная соединительная часть (II) содержит на уровне нижнего по потоку конца, по меньшей мере, одно средство (30) уплотнения, выполненное с возможностью образования герметичного соединения путем примыкания к контуру отверстия наполнения. При этом нижний по потоку конец подвижной соединительной части (II) соединен с неподвижной соединительной частью (I) посредством гибкого средства (42) уплотнения с возможностью обеспечения механического разъединения нижнего по потоку конца подвижной соединительной части (II) и неподвижной соединительной части (I). 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к изготовлению тепловыделяющих элементов ядерного реактора. Предложен способ снаряжения сердечников твэлов стержневыми топливными элементами, при котором из партии топливных элементов со средней длиной L0 случайным образом набирают столбы с количеством элементов n. Если длины столбов D лежат в пределах (nLo-d; nL0+d), где d=min[h-(H-nL0), h+(H-nL0)], h - половина поля допуска на длину сердечника, Н - номинальная длина сердечника, то их направляют на снаряжение сердечников. Из оставшихся стержней партии снова случайным образом набирают столбы и далее операции повторяют. Технический результат - практически полное использование партии стержней на снаряжение сердечников и возможность значительного упрощения автоматизированных линий производства твэл. 7 ил.

Заявленная группа изобретений относится к атомной энергетике и может быть использована при изготовлении тепловыделяющих элементов (твэлов) и снаряжении их в тепловыделяющую сборку (ТВС) преимущественно для водо-водяных энергетических реакторов. В способе нанесения лакового покрытия на поверхность тепловыделяющих элементов (твэлов) с оболочками из циркониевых сплавов приводят поверхность твэлов в контакт с лаком, проводят их сушку с образованием лакового покрытия на поверхности твэла. Приведение поверхности твэлов в контакт с лаком и их сушку осуществляют путем их перемещения в горизонтальном направлении вдоль собственной оси последовательно через зону нанесения лака и зону сушки и принудительного и дозированного смачивания в зоне нанесения лака цилиндрической поверхности твэла лаком при проходе его через плотно облегающий эластичный капиллярно-пористый элемент, в который подают лак до заполнения им его пор. Технический результат - подготовка тепловыделяющих элементов к сборке в ТВС в непрерывном, легко автоматизируемом режиме. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к атомной энергетике, а именно к элементам тепловыделяющих сборок (ТВС) ядерных реакторов типа ВВЭР. Дистанционирующая решетка ТВС содержит обод, трубчатые ячейки, каждая из которых имеет пять-шесть плоских граней, соединенных с аналогичными гранями соседних ячеек или с ободом посредством сварки, и расположенные между плоскими гранями три грани, которые предназначены для контакта с твэлами и на части высоты каждой из которых выполнено углубление в виде гофра, направленное внутрь ячейки. Каждый гофр расположен в средней части по высоте соответствующей грани, плоскость симметрии каждого гофра расположена под углом 0…30 градусов к оси ячейки, а плоские грани соседних ячеек, соединенные посредством сварки, контактируют друг с другом по всей своей поверхности. Кроме того, часть ячеек соединена с ободом посредством сварки по грани, предназначенной для контакта с твэлом, на ее участках, примыкающих к торцам, где гофр отсутствует. Технический результат - обеспечение сопротивления ячеек нагрузкам по всей высоте ячеек, а также исключение застойных зон. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к высокотемпературным топливным элементам. Технический результат - упрощение нанесения межсоединительного слоя. В заявке описан способ изготовления твердооксидного топливного элемента, имеющего электролит трубчатой формы, на который наносят по меньшей мере один располагаемый с его внутренней стороны (внутренний) электрод и по меньшей мере один располагаемый с его наружной стороны (наружный) электрод, заключающийся в выполнении по меньшей мере следующих стадий: подготавливают формовочный стержень, на который наносят по меньшей мере один образующий межсоединение материал и внутренний электрод, формовочный стержень помещают в литьевую форму, из литьевой массы литьем под давлением формуют электролит и удаляют формовочный стержень по типу метода литья с разовым литейным стержнем. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к гайковертам. Устройство для переключения блока передач гайковерта фланцевых соединений применимо для фланцевых соединений верхнего блока ядерного реактора, при этом является составной частью блока передач, к которому подключены две шестерки штанг для затяжки и/или ослабления шпилек. Переключение блока передач предназначено для присоединения или отсоединения привода шестерок штанг. Образовано двумя рычагами (1), (1'), соединенными с шестернями (12), (12') для управления управляющими кольцами (9), (10). Управляющие кольца (9), (10) предназначены для управления вилками (14), (15). Вилки (14), (15) опираются на венчики зубчатых муфт (8), (8'), подвижно размещены на валах (7), (7'), снабженных штангами. Зубчатые муфты (8), (8') зафиксированы от поворота по отношению к валам (7), (7'), а с помощью пружин (16), (16') находятся в зацеплении с зубчатыми колесами (6), (6'), для передачи крутящего момента с зубчатых колес (6), (6') на валы (7), (7') через шпонки (17), (17'). Зубчатые колеса (6), (6') соединены с шестерками приводов блока передач. Вилками (14), (15), установленными в направляющих скольжения (18), (18'), могут сжиматься и отжиматься пружины (16), (16'), что приводит зубчатые муфты (8), (8') в состояние зацепления или расцепления с зубчатыми колесами (6), (6'). Изменением положения рычагов (1), (1') с одного положения в другое можно поворачивать управляющее кольцо (9), (10), для того чтобы зубчатые муфты (8), (8') вошли в зацепление с зубчатыми колесами (6), (6'), или наоборот. Технический результат заключается в уменьшении времени для завинчивания или отвинчивания фланцевых соединений блока ядерного реактора. 4 ил.
Наверх