Опорная решетка-фильтр для тепловыделяющей сборки ядерного реактора

Изобретение относится к атомной энергетике. Опорная решетка-фильтр для тепловыделяющей сборки ядерного реактора выполнена 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, расположенными по правильной треугольной сетке. Опорные площадки выполнены в форме круга, диаметром не более диаметра торца наконечника твэла. Пазы для прохода теплоносителя расположены равномерно в окружном направлении относительно центров каждого отверстия и опорных площадок в правильных шестигранных призмах, соосных с твэлами, НК (НТ) и ЦТ, с вписанным диаметром основания, равным шагу расположения твэлов, причем нижний край пазов смещен в окружном направлении на определенный угол до достижения непрозрачности решетки-фильтра в направлении оси ТВС, а часть паза на выходе теплоносителя из него параллельна оси ТВС. Изобретение позволяет создать конструкцию ОРФ лабиринтного типа, обладающую повышенной эффективностью. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к атомной энергетике, а именно к элементам тепловыделяющей сборки (ТВС) ядерного реактора типа ВВЭР (ВВЭР-440, ВВЭР-1000, ВВЭР-1200 и т.п.), в частности к опорным решеткам, выполняющим одновременно функцию антидебризного фильтра (АДФ).

Известна опорная решетка-фильтр (ОРФ) для ТВС ядерного реактора, выполненная в виде перфорированной пластины с круглыми отверстиями, предназначенными для установки направляющих каналов (НК) или несущих труб (НТ) и центральной трубы (ЦТ), 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 тепловыделяющих элементов (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 наконечников твэлов, расположенные по правильной треугольной сетке с шагом S (RU 2447518, опубл. 10.04.2012).

Наиболее близкой к предлагаемой является конструкция ОРФ для ТВС ядерного реактора, выполненная в виде перфорированной пластины, имеющей в плане форму шестиугольника, с опорными площадками для контакта с наконечниками твэлов, расположенными по правильной треугольной сетке, согласно которой 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 в форме, близкой к квадрату, расположена в месте общей короткой стенки соответствующих двух смежных пазов и имеет ширину, равную суммарной ширине паза и двух перемычек (RU 2533168, опубл. 20.11.2014).

Данная известная ОРФ имеет более лучшие гидравлические характеристики, чем аналогичная ОРФ (RU 2447518, опубл. 10.04.2012), за счет оптимизации размера опорных площадок и проливных пазов, однако ее эффективность невелика, т.к. в силу цилиндрической конфигурации пазов для протока теплоносителя и ее «прозрачности» в направлении оси ТВС она может пропускать цилиндрические debris-предметы диаметром, меньшим 2 мм, и плоские debris-предметы толщиной менее 2 мм и шириной до 20 мм практически любой длины.

Задачей настоящего изобретения является снижение количества отказов ТВС при эксплуатации, повышение надежности и работоспособности ТВС.

Техническим результатом изобретения является создание конструкции ОРФ лабиринтного типа, обладающей повышенной эффективностью по отношению к улавливанию debris-предметов прямолинейной формы, имеющей при этом КГС не более суммарного КГС опорной решетки и АДФ.

Для достижения данного результата в ОРФ для ТВС ядерного реактора, выполненной в виде перфорированной пластины, имеющей в плане форму шестиугольника (см. фиг. 1), с круглыми отверстиями, предназначенными для установки НК или несущих труб 2 и ЦТ 3, с пазами для прохода теплоносителя 4 и с опорными площадками 1 для контакта с наконечниками твэлов, расположенными по правильной треугольной сетке, опорные площадки имеют форму круга, диаметром не более диаметра торца наконечника твэла, а пазы для прохода теплоносителя расположены равномерно в окружном направлении относительно центров каждого отверстия и опорных площадок в правильных шестигранных призмах 5, соосных с твэлами, НК (НТ) и ЦТ, с вписанным диаметром основания, равным шагу расположения твэлов, причем нижний край пазов смещен в окружном направлении на определенный угол до достижения непрозрачности решетки-фильтра в направлении оси ТВС, а часть паза на выходе теплоносителя из него параллельна оси ТВС.

Пазы для прохода теплоносителя имеют ширину не более 2 мм, что определяется техническими требованиями.

В случае, если профиль пазов 4 имеет форму ломаной прямой, угол наклона паза в нижней половине, на входе теплоносителя в ОРФ, при котором обеспечивается наибольшая эффективность, составляет 15°…25° по отношению к оси ТВС для обеспечения минимального гидравлического сопротивления предлагаемой ОРФ.

В верхней половине, на выходе теплоносителя из ОРФ, канал параллелен оси ТВС для обеспечения минимальных гидродинамических нагрузок в нижней части ТВС и пучка твэлов.

Проливное сечение предлагаемой ОРФ существенно больше, чем у известных ОРФ и штатной несущей решетки за счет того, что опорные площадки имеют круглую форму, диаметром не более диаметра торца наконечника твэла, а проливные пазы расположены оптимально - равномерно вокруг каждого отверстия и опорной площадки.

При шаге решетки твэлов 12,7 мм, диаметре отверстия под НК и ЦТ 6 мм и диаметре опорной площадки 5 мм площадь проливного сечения ОРФ составляет 25030 мм2 при минимальной площади проливного сечения штатной несущей решетки ТВС ВВЭР-1000 20283 мм2, т.е. на 23% больше, что обеспечивает более низкий КГС.

Предлагаемая ОРФ предназначена для изготовления с использованием перспективной, безотходной аддитивной технологии 3-D печати из нержавеющей стали типа X18Н10Т.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 показан общий вид предлагаемой ОРФ для ТВС ВВЭР-1000.

На фиг. 2 показана конфигурация предлагаемой ОРФ в районе отверстия под НК(НТ) и ЦТ.

На фиг. 3 показана конфигурация предлагаемой ОРФ в районе опорной площадки под твэл.

На фиг. 4 показана форма проливных пазов предлагаемой ОРФ.

1. Опорная решетка-фильтр для тепловыделяющей сборки ядерного реактора (ТВС), выполненная 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, отличающаяся тем, что опорные площадки выполнены в форме круга, диаметром не более диаметра торца наконечника твэла, а пазы для прохода теплоносителя расположены равномерно в окружном направлении относительно центров каждого отверстия и опорных площадок в правильных шестигранных призмах, соосных с твэлами, НК (НТ) и ЦТ, с вписанным диаметром основания, равным шагу расположения твэлов, причем нижний край пазов смещен в окружном направлении на определенный угол до достижения непрозрачности решетки-фильтра в направлении оси ТВС, а часть паза на выходе теплоносителя из него параллельна оси ТВС.

2. Опорная решетка-фильтр по п. 1, отличающаяся тем, что изготовлена с помощью аддитивной технологии 3-D печати из нержавеющей стали типа Х18Н10Т.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к тепловыделяющим сборкам (ТВС) ядерных реакторов типа ВВЭР (ВВЭР-440, ВВЭР-1000 и т.п.). В заявленном изобретении предусмотрено оснащение ТВС анти- debris-фильтрами (АДФ), устанавливаемыми в хвостовики ТВС, при этом несущая решетка тепловыделяющей сборки с фильтрующими свойствами (НРФ) тепловыделяющей сборки ядерного реактора имеет криволинейные каналы для прохода теплоносителя, причем вход теплоносителя в канал и выход из него сдвинуты на некоторый угол вокруг оси отверстий под твэлы и направляющие каналы до достижения непрозрачности НРФ, причем верхняя часть канала параллельна оси ТВС.

Изобретение относится к к тепловыделяющим сборкам (ТВС) ядерных реакторов типа ВВЭР (ВВЭР-440, ВВЭР-1000 и т.п.). В заявленной ТВС предусмотрено выполнение анти debris-фильтров (АДФ) в форме толстостенной цилиндрической оболочки, имеющей несколько концентричных относительно ее оси рядов равномерно расположенных каналов для прохода теплоносителя, изогнутых в окружном направлении до обеспечения непрозрачности фильтра вдоль оси тепловыделяющей сборки, причем соседние ряды каналов смещены относительно друг друга в осевом направлении.

Изобретение относится к атомной энергетике, а именно к тепловыделяющим сборкам (ТВС) ядерных реакторов типа ВВЭР (ВВЭР-440, ВВЭР-1000 и т.п.). ТВС оснащена анти debris-фильтром (АДФ), устанавливаемым в хвостовики ТВС.

Изобретение относится к атомной энергетике, а именно к конструктивным элементам тепловыделяющих сборок (ТВС) ядерных реакторов типа ВВЭР, а именно к фильтрам debris-предметов (АДФ).

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.

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.

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.

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.

Изобретение относится к атомной энергетике, а именно к элементам тепловыделяющих сборок (ТВС) ядерных реакторов типа ВВЭР. ТВС содержит дистанцирующую решетку с ободами.

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.

Группа изобретений относится к атомной энергетике. Тепловыделяющая сборка (ТВС) ядерного реактора содержит твэлы с ядерным топливом, часть которых может иметь выгорающий поглотитель, каждый из которых имеет оболочку из циркониевого сплава, герметизированную контактно-стыковой сваркой с помощью заглушки и цангового наконечника, располагаемого в отверстии нижней решетки. Наружная поверхность твэла, по крайней мере оболочка, заглушка и сварные соединения, имеют покрытие в виде тонкого слоя хрома. Имеется также способ изготовления тепловыделяющей сборки ядерного реактора. Группа изобретений позволяет создать конструкцию ТВС, исключающую паро-циркониевую реакцию, уменьшающую повреждение оболочек твэлов при изготовлении ТВС. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.

Изобретение относится к атомной энергетике. Опорная решетка-фильтр для тепловыделяющей сборки ядерного реактора выполнена 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, расположенными по правильной треугольной сетке. Опорные площадки выполнены в форме круга, диаметром не более диаметра торца наконечника твэла. Пазы для прохода теплоносителя расположены равномерно в окружном направлении относительно центров каждого отверстия и опорных площадок в правильных шестигранных призмах, соосных с твэлами, НК и ЦТ, с вписанным диаметром основания, равным шагу расположения твэлов, причем нижний край пазов смещен в окружном направлении на определенный угол до достижения непрозрачности решетки-фильтра в направлении оси ТВС, а часть паза на выходе теплоносителя из него параллельна оси ТВС. Изобретение позволяет создать конструкцию ОРФ лабиринтного типа, обладающую повышенной эффективностью. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Наверх