Опорная решетка-фильтр для тепловыделяющей сборки ядерного реактора
Владельцы патента RU 2533168:
Открытое акционерное общество "Машиностроительный завод" (RU)
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 тепловыделяющей сборки (ТВС) ядерного реактора типа ВВЭР (ВВЭР-440, ВВЭР-1000 и т.п.), в частности к опорным решеткам, выполняющим одновременно функцию антидебризного фильтра.
Известна несущая решетка-фильтр для тепловыделяющей сборки ядерного реактора с треугольной сеткой расположения тепловыделяющих элементов (твэлов), выполненная в виде перфорированной пластины, имеющей в плане форму шестиугольника, с круглыми отверстиями, предназначенными для установки твэлов, направляющих каналов или несущих труб, с отверстием для центральной трубы и с отверстиями для прохода теплоносителя, причем центры круглых отверстий лежат на линиях, параллельных сторонам шестиугольника, с шагом S. Отверстия для прохода теплоносителя образованы пересечением перемычек, перпендикулярных соответствующим сторонам шестиугольника, перемычек, параллельных этим сторонам, и перемычек, ограничивающих круглые отверстия, при этом первые перемычки расположены с шагом S/4 (RU 113402 U1, опуб. 10.02.2011). Известная решетка имеет фильтрующие свойства, а также необходимые проливное сечение и прочность, что позволяет ТВС с такой опорной решеткой обходиться без антидебризного фильтра. Однако данная несущая решетка предназначена для закрепления наконечников твэлов внутри отверстий и неприменима в конструкциях ТВС, в которых твэлы опираются на поверхность опорной (несущей) решетки.
Наиболее близкой к предложенной является 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, каждое отверстие для прохода теплоносителя образовано двумя прямыми параллельными линиями и двумя дугами окружностей и имеет длину не более S·√3, 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 для опирания концов твэлов, расположенные по правильной треугольной сетке с шагом S (RU 2447518 С1, опуб. 10.04.2012).
Задачей изобретения является улучшение гидродинамических характеристик опорной решетки-фильтра.
Технический результат изобретения заключается в снижении гидравлического сопротивления решетки путем увеличения проливного сечения за счет оптимизации формы пазов для прохода теплоносителя и опорных площадок.
Данный технический результат достигается тем, что в опорной решетке-фильтре (ОРФ) для тепловыделяющей сборки ядерного реактора, выполненной в виде перфорированной пластины, имеющей в плане форму шестиугольника, с круглыми отверстиями, предназначенными для установки направляющих каналов (НК) или несущих труб (НТ) и центральной трубы (ЦТ), с пазами для прохода теплоносителя и с опорными площадками для контакта с наконечниками тепловыделяющих элементов (твэлов), расположенными по правильной треугольной сетке, согласно изобретению пазы для прохода теплоносителя расположены в каждом треугольном секторе пластины рядами, параллельными соответствующей этому сектору стороне шестиугольника, и образованы пересечением перемычек, перпендикулярных соответствующим сторонам шестиугольника, перемычек, параллельных этим сторонам, а в местах расположения круглых отверстий - и перемычек, ограничивающих круглые отверстия, при этом каждая опорная площадка расположена в месте общей короткой стенки соответствующих двух смежных пазов и имеет ширину, равную суммарной ширине паза и двух перемычек.
При этом пазы выполнены предпочтительно с помощью гидроабразивной резки.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг.1 показана предлагаемая ОРФ с проливными пазами, перпендикулярными граням решетки.
На фиг.2 - то же, но с проливными пазами, параллельными граням решетки.
На фиг.3 - фрагмент предлагаемой ОРФ в увеличенном масштабе.
Опорная решетка-фильтр для ТВС ядерного реактора представляет собой шестиугольную перфорированную пластину 1 с круглыми отверстиями, предназначенными для установки НК или НТ (отверстия 2) и ЦТ (отверстие 3), и отверстиями для прохода теплоносителя в виде вытянутых, преимущественно прямоугольных пазов 4, имеющих каждый две длинные и две короткие стенки.
Пазы 4 в каждом секторе шестиугольника расположены рядами, параллельными грани пластины 1 (стороне шестиугольника), соответствующей данному сектору, и образованы пересечением перемычек 5, перпендикулярных граням пластины 1 (сторонам шестиугольника), перемычек 6, перпендикулярных перемычкам 5, и перемычек 7, ограничивающих круглые отверстия 2, 3. Шаг перемычек 5 равен (0,2…0,3)s, шаг перемычек 6 равен не более (0,5…1,0)s, где s - шаг твэлов в ТВС.
Перемычки 5 и 6 имеют толщину 0,7…1,2 мм, а пазы 4 имеют ширину 1,5…2,5 мм.
Пазы 4 могут располагаться перпендикулярно своими длинными сторонами граням ОРФ, как показано на фиг.1, либо параллельно своими длинными сторонами граням пластины 1, как показано на фиг.2.
ОРФ имеет опорные площадки 8 для контакта с наконечниками твэлов, расположенные по правильной треугольной сетке. 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.
Опорные площадки 8 ОРФ имеют в плане прямые стороны, таким образом, пазы 4, смежные с опорными площадками, имеют прямоугольную форму. Пазы 4, смежные с отверстиями 2 и 3 и диаметрально противоположные относительно соответствующего отверстия, также имеют прямоугольную форму. Остальные пазы 4, смежные с отверстиями 2 и 3, имеют одну скошенную сторону.
Проливное сечение предлагаемых ОРФ существенно (на 10-20%) больше, чем у ОРФ по ближайшему аналогу за счет того, что подавляющая часть пазов 4 имеет в плане прямоугольную форму, а в ближайшем аналоге пазы скруглены на концах.
Предлагаемая ОРФ имеет высокую степень симметрии, оптимальное расположение перемычек и форму опорных площадок, а также минимизированные размеры опорных площадок с учетом требований по допускаемой непрямолинейности концов твэлов, что обеспечивает ей повышенное по сравнению с ближайшим аналогом проливное сечение.
ОРФ выполнена с использованием высокопроизводительной технологии гидроабразивной резки, которая позволяет придать стенкам отверстий для прохода теплоносителя наклон в пределах нескольких градусов (в опытных образцах 1…2 градуса), который зависит от параметров резания. При ориентации ОРФ стороной с большей площадью отверстий навстречу потоку теплоносителя этим обеспечивается еще большее улучшение гидравлики ОРФ за счет снижения гидравлического сопротивления входу теплоносителя в ОРФ при одновременном сохранении антидебризных свойств, т.е. требуемой ширины отверстий на выходе потока теплоносителя из ОРФ в межтвэльное пространство.
1. Опорная решетка-фильтр для тепловыделяющей сборки ядерного реактора, выполненная в виде перфорированной пластины, имеющей в плане форму шестиугольника, с круглыми отверстиями, предназначенными для установки направляющих каналов или несущих труб и центральной трубы, с пазами для прохода теплоносителя и с опорными площадками для контакта с наконечниками тепловыделяющих элементов (твэлов), расположенными по правильной треугольной сетке, отличающаяся тем, что пазы для прохода теплоносителя расположены в каждом треугольном секторе пластины рядами, параллельными соответствующей этому сектору стороне шестиугольника, и образованы пересечением перемычек, перпендикулярных соответствующим сторонам шестиугольника, перемычек, параллельных этим сторонам, а в местах расположения круглых отверстий - и перемычек, ограничивающих круглые отверстия, при этом каждая опорная площадка расположена в месте общей короткой стенки соответствующих двух смежных пазов и имеет ширину, равную суммарной ширине паза и двух перемычек.
2. Решетка по п.1, отличающаяся тем, что пазы выполнены с помощью гидроабразивной резки.
