Тепловыделяющая сборка ядерного реактора

Изобретение относится к области ядерной техники, в частности к конструкции тепловыделяющей сборки (ТВС) ядерных реакторов с водой под давлением. Технический результат - создание устройства без съемных деталей, позволяющего фиксировать хвостовики одновременно на всех направляющих каналах, исключить сварные швы, что упрощает и ускоряет процесс изготовления ТВС и снижает сроки простоя ядерного реактора при ремонте ТВС во время перегрузки ядерного топлива. ТВС содержит пучок тепловыделяющих элементов, направляющие каналы, два хвостовика, один из которых имеет несущую плиту с отверстиями, элементы, обеспечивающие разъемность соединения хвостовиков с направляющими каналами, стопорное устройство разъемного соединения и средство крепления стопорного устройства. Элементы, обеспечивающие разъемность, имеют размер поперечного сечения, больший размера отверстий в несущей плите хвостовика. При этом они выполнены с возможностью уменьшения их поперечного сечения для прохождения в отверстие несущей плиты хвостовика и закреплены на направляющих каналах. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к области ядерной техники, в частности к конструкции тепловыделяющей сборки, и может быть использовано в ядерных реакторах с водой под давлением.

Известна соединительная конструкция для тепловыделяющей сборки (патент RU №2412492 от 11.12.2008, G21C 3/33). Соединительная конструкция тепловыделяющей сборки включает в себя: фиксирующую втулку, содержащую выступающий участок, выполненный на верхнем концевом участке втулки; верхний хвостовик с выполненным в нем установочным отверстием, в которое вставлен верхний концевой участок фиксирующей втулки, и блокировочный ключ, который установлен внутри установочного отверстия фиксирующей втулки и который имеет участок отверстия, выполненный на нижней поверхности ключа. При этом участок отверстия имеет форму, соответствующую выступающему участку.

Предложенная конструкция устраняет необходимость разборки составных элементов во время присоединения и разъединения верхнего хвостовика, что исключает возможность попадания инородных тел и смешивание их с топливом.

Недостатком данного устройства является наличие резьбовых соединений, затрудняющих быстрое соединение/отсоединение составного элемента тепловыделяющей сборки.

Наиболее близкими по технической сути и назначению к заявляемому техническому решению являются тепловыделяющая сборка и устройство для монтажа-демонтажа ее верхнего хвостовика по патенту RU №2075118 от 30.06.1192 G21C 3/32, G21C 19/00, который выбираем за прототип.

Тепловыделяющая сборка содержит пучок тепловыделяющих элементов, установленных вертикально в каркасе, собранном из дистанционирующих решеток, два хвостовика: верхний и нижний. Один из хвостовиков тепловыделяющей сборки (верхний хвостовик) включает опорную и несущую плиты с отверстиями, охватывающими направляющие втулки с элементами, обеспечивающими разъем хвостовика с направляющими каналами, стопорное устройство, связанное с несущей плитой с помощью средства крепления.

Известная конструкция позволяет повысить надежность соединения верхнего хвостовика с направляющими каналами, обеспечить монтаж и демонтаж последнего, собранного отдельно от пучка и являющегося законченной, цельной конструкцией. Демонтируется сборка устройством для съема верхнего хвостовика на любом этапе жизненного цикла тепловыделяющей сборки. После установки верхнего хвостовика тепловыделяющей сборки на направляющие каналы необходимо осуществить его крепление. Крепление осуществляют с помощью упоров, которые навинчиваются на каждую направляющую втулку или крепятся сварным швом.

Недостатком данной тепловыделяющей сборки является необходимость применения специального устройства для монтажа и демонтажа верхнего хвостовика, наличие большого количества съемных деталей и большого числа сварных швов для крепления данных деталей (упоров), что снижает технологичность и повышает трудоемкость при изготовлении. Кроме того, сварные швы необходимо срезать при демонтаже, что может привести к попаданию окалины в направляющие каналы.

Технической задачей настоящего изобретения является создание тепловыделяющей сборки, позволяющей упростить процесс ее монтажа и демонтажа, уменьшить время монтажа и демонтажа хвостовиков при изготовлении тепловыделяющей сборки и проведении перегрузки топлива в реакторе.

Техническим результатом является создание устройства без съемных деталей, позволяющего фиксировать хвостовики одновременно на всех направляющих каналах, исключить сварные швы, что сокращает время монтажа и демонтажа хвостовиков, повышает технологичность, упрощает и ускоряет процесс изготовления тепловыделяющей сборки и снижает сроки простоя ядерного реактора в целом при ремонте тепловыделяющей сборки во время перегрузки ядерного топлива.

Данный технический результат достигается тем, что в тепловыделяющей сборке ядерного реактора, содержащей пучок тепловыделяющих элементов, направляющие каналы, два хвостовика, один из которых имеет несущую плиту с отверстиями, элементы, обеспечивающие разъемность соединения хвостовиков с направляющими каналами, стопорное устройство разъемного соединения и средство крепления стопорного устройства, элементы, обеспечивающие разъемность соединения хвостовиков с направляющими каналами, имеют размер поперечного сечения, больший размера отверстий в несущей плите хвостовика. При этом элементы, обеспечивающие разъемность соединения хвостовиков с направляющими каналами, выполнены с возможностью уменьшения их поперечного сечения для прохождения в отверстие несущей плиты хвостовика и закреплены на направляющих каналах. Стопорное устройство снабжено втулками, фиксирующими элементы, обеспечивающие разъемность соединения хвостовиков с направляющими каналами, в отверстиях несущей плиты хвостовика.

Кроме того, стопорное устройство может быть расположено одновременно в двух хвостовиках. Средство крепления стопорного устройства с несущей плитой выполнено в виде подпружиненных винтов. Втулки стопорного устройства выполнены как одна деталь.

Предложенная конструкция позволяет сократить продолжительность работ при изготовлении и ремонте тепловыделяющей сборки за счет одновременного фиксирования на всех направляющих каналах одного или обоих хвостовиков и исключения съемных деталей, повысить технологичность изготовления за счет уменьшения количества элементов крепления и упрощения их конструкции.

Суть технического решения поясняется чертежами, где:

на фиг.1 показан общий вид тепловыделяющей сборки ядерного реактора со съемными хвостовиками;

на фиг.2 показан общий вид съемного хвостовика;

на фиг.3 показан узел крепления стопорного устройства на направляющих каналах и направляющего канала в несущей плите.

Тепловыделяющая сборка ядерного реактора состоит из пучка тепловыделяющих элементов 1, охваченных дистанционирующими решетками 2, направляющих каналов 3, верхнего хвостовика 4 и нижнего хвостовика 5. Хвостовик 4, 5 включает корпус 6, несущую плиту 7, стопорное устройство 8. В несущей плите 7 выполнены отверстия 9 размером D1. В этих отверстиях размещены элементы 10, обеспечивающие разъемность соединения хвостовиков с направляющими каналами, размер поперечного сечения D2 которых больше размера D1 отверстий 9 в несущей плите хвостовика. Элементы 10 жестко закреплены на направляющих каналах 3, а стопорное устройство 8 разъемного соединения снабжено втулками 11, фиксирующими элементы 10 и предотвращающими съем хвостовика 4, 5.

Стопорное устройство 8 закреплено на несущей плите 7 с помощью средства крепления 12, выполненного в виде подпружиненных винтов.

Все втулки 11 стопорного устройства 8 выполнены как одна деталь.

Элементы 10, обеспечивающие разъемность соединения хвостовиков с направляющими каналами, могут быть выполнены в виде цанг, имеющих выступы для упора в несущую плиту 7 хвостовика 4, 5. На цангах выполнены разрезы, обеспечивающие цанге возможность деформации для сближения ее выступов с возможностью прохождения в отверстие несущей плиты хвостовика.

Тепловыделяющая сборка ядерного реактора работает следующим образом.

Для проведения ремонта необходим съем верхнего 4 и/или нижнего 5 хвостовика тепловыделяющей сборки. Для съема хвостовика стопорное устройство 8 поднимают и освобождают элементы 10 всех направляющих каналов 3. После этого верхний 4 и/или нижний 5 хвостовик может быть снят при помощи штатного оборудования. После завершения ремонтных работ с тепловыделяющей сборкой хвостовик устанавливается на все элементы 10 направляющих каналов 3. Для фиксации хвостовика фиксирующие втулки 11 стопорного устройства 8 устанавливаются в отверстия 9 несущей плиты 7. После установки хвостовика 4 или 5 на направляющих каналах 3 стопорное устройство 8 фиксируется на несущей плите 7 с помощью средства крепления. Тепловыделяющая сборка готова к эксплуатации.

Таким образом, применение тепловыделяющей сборки предлагаемой конструкции позволяет обеспечить уменьшение времени проведения ремонтных работ и уменьшение количества съемных (незакрепленных) деталей, используемых в конструкции сборки.

1. Тепловыделяющая сборка ядерного реактора, содержащая пучок тепловыделяющих элементов, направляющие каналы, два хвостовика, один из которых имеет несущую плиту с отверстиями, элементы, обеспечивающие разъемность соединения хвостовика с направляющими каналами, стопорное устройство разъемного соединения и средство крепления стопорного устройства, отличающаяся тем, что элементы, обеспечивающие разъемность соединения хвостовиков с направляющими каналами, имеют размер поперечного сечения, больший размера отверстий в несущей плите хвостовика, выполнены с возможностью уменьшения их поперечного сечения для прохождения в отверстие несущей плиты хвостовика и закреплены на направляющих каналах, а стопорное устройство снабжено втулками, выполненными как одна деталь, и фиксирующими элементы, обеспечивающие разъемность соединения хвостовиков с направляющими каналами, в отверстиях несущей плиты хвостовика.

2. Тепловыделяющая сборка ядерного реактора по п.1, отличающаяся тем, что стопорное устройство расположено одновременно в двух хвостовиках.

3. Тепловыделяющая сборка ядерного реактора по п.1, отличающаяся тем, что средство крепления стопорного устройства с несущей плитой выполнено в виде подпружиненных винтов.