тепловыделяющая сборка ядерного реактора
Классы МПК: | G21C3/24 с делящимся или воспроизводящим веществом в жидкой, газообразной форме внутри неактивного кожуха G21C21/00 Способы или устройства, специально предназначенные для изготовления реакторов или их частей |
Автор(ы): | Рожков В.В., Чапаев И.Г., Батуев В.И., Чиннов А.В., Зарубин М.Г., Бычихин Н.А., Кушманов А.И., Васильченко И.Н., Енин А.А. |
Патентообладатель(и): | Открытое акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов" |
Приоритеты: |
подача заявки:
2002-01-21 публикация патента:
10.02.2004 |
Изобретение относится к атомной энергетике, в частности к тепловыделяющей сборке ядерного реактора. Изобретение позволяет увеличить жесткость ТВС, повысить надежность и безопасность работы ТВС в активной зоне, технологичность и точность изготовления ТВС. Тепловыделяющая сборка ядерного водо-водяного энергетического реактора включает пучок тепловыделяющих элементов, установленных вертикально в каркасе из закрепленных на трубчатых каналах дистанционирующих решеток в виде поля фигурных ячеек, сваренных между собой в точках, скрепленных снаружи составными, состыкованными между собой частями - ободом с отбойниками теплоносителя от периферии к центру, нижнюю решетку, хвостовик и съемную головку. На гранях обода дистанционирующей решетки, находящихся под углом 120o друг к другу, выполнены выступы-пуклевки с высотой, равной половине ширины зазора между тепловыделяющими сборками в активной зоне ядерного реактора. На соседних гранях обода дистанционирующей решетки, находящихся под углом 120o друг к другу, выполнены выступы-пуклевки с высотой, определяемой по формуле Нв2-S-S1-Нв1, где Нв2 - переменная высота выступа-пуклевки; S - шаг ТВС в активной зоне; S1 - фактический размер "под ключ" дистанционирующей решетки по паре граней без выступов-пуклевок; Нв1 - постоянная высота выступа-пуклевки, Hв1=Const=1/2 зазора
между ТВС в активной зоне. Количество выступов-пуклевок выполнено достаточным для исключения искривления тепловыделяющей сборки в активной зоне и создания дополнительных промежуточных опор, воспринимающих горизонтальные нагрузки после сформирования всей активной зоны ядерного реактора. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4
![тепловыделяющая сборка ядерного реактора, патент № 2223557](/images/patents/245/2223031/948.gif)
Формула изобретения
1. Тепловыделяющая сборка ядерного водо-водяного энергетического реактора, включающая пучок тепловыделяющих элементов, установленных вертикально в каркасе из закрепленных на трубчатых каналах дистанционирующих решеток в виде поля фигурных ячеек, сваренных между собой в точках, скрепленных снаружи составными, состыкованными между собой частями-ободом с отбойниками теплоносителя от периферии к центру, нижнюю решетку, хвостовик и съемную головку, отличающаяся тем, что на гранях обода дистанционирующей решетки, находящихся под углом 120° друг к другу, выполнены выступы-пуклевки с высотой, равной половине ширины зазора между тепловыделяющими сборками в активной зоне ядерного реактора, на соседних гранях обода дистанционирующей решетки, находящихся под углом 120° друг к другу, выполнены выступы-пуклевки с высотой, определяемой по формулеНв2=S-S1-Нв1,где Нв2 - переменная высота выступа-пуклевки;S - шаг ТВС в активной зоне;S1 - фактический размер “под ключ” дистанционирующей решетки по паре граней без выступов-пуклевок;Нв1 - постоянная высота выступа-пуклевки, HB1=Const=1/2 зазора![тепловыделяющая сборка ядерного реактора, патент № 2223557](/images/patents/245/2223031/948.gif)
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к атомной энергетике и может быть использовано на предприятиях, занятых сборкой из тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ) тепловыделяющих сборок (ТВС), преимущественно для ядерных водо-водяных энергетических реакторов (ВВЭР). Известна ТВС ядерного реактора, содержащая пучок ТВЭЛов, установленных вертикально в каркасе из дистанционирующих решеток, закрепленных на трубчатых каналах, хвостовик и съемную головку, где каждая дистанционирующая решетка собрана из отдельных фигурных ячеек, сваренных между собой в точках и скрепленных снаружи ободом, каждая ячейка снабжена внутренними выступами, прочно с натягом фиксирующими пропущенные через ячейки ТВЭЛы и образующие каналы для прохождения теплоносителя между ТВЭЛами и стенками ячеек, между ячейками и периферийными ячейками и ободом (см. патент RU 2124238 по заявке 97108408 от 20.05.97 г., кл. 6 G 21 C 3/30, 3/34). В известной ТВС для придания ей жесткости обода дистанционирующих решеток и хвостовик жестко соединены между собой в продольном направлении уголками, т.е. в активную зону ядерного реактора ВВЭР-1000 дополнительно вводится вместе с ТВС![тепловыделяющая сборка ядерного реактора, патент № 2223557](/images/patents/245/2223199/8776.gif)
Нв2=S-S1-Нв1,
где Нв2 - переменная высота выступа-пуклевки;
S - шаг ТВС в активной зоне;
S1 - фактический размер "под ключ" дистанционирующей решетки по паре граней без выступов-пуклевок;
Нв1 - постоянная высота выступа-пуклевки, Нв1=Const=1/2 зазора
![тепловыделяющая сборка ядерного реактора, патент № 2223557](/images/patents/245/2223031/948.gif)
а количество выступов-пуклевок выполнено достаточным для исключения искривления тепловыделяющей сборки в активной зоне и создания дополнительных промежуточных опор, воспринимающих горизонтальные нагрузки после сформирования всей активной зоны ядерного реактора. Другим отличием является то, что выступы-пуклевки выполнены на гранях обода дистанционирующей решетки, находящейся в центре тепловыделяющей сборки. Такое выполнение тепловыделяющей сборки позволит ее изгибную жесткость оставить прежней и сохранить усилия трения между тепловыделяющими сборками, возникающими при операциях загрузки-выгрузки, на прежнем уровне. Благодаря выступам-пуклевкам, размещенным на гранях, находящихся под углом 120o друг к другу, равным по высоте половине зазора между тепловыделяющими сборками в активной зоне ядерного реактора, и выступам-пуклевкам, размещенным на соседних гранях, находящихся под углом 120o друг к другу, с высотой, определяемой по формуле, размер "под ключ" по выступам-пуклевкам дистанционирующей решетки в трех измерениях будет равным. Следовательно, соседние тепловыделяющие сборки в активной зоне не будут иметь зазоров в местах касания выступов-пуклевок, а после сформирования активной зоны и установки всех ТВС все ТВС будут зафиксированы в нижней части и в верхней части ядерного реактора, а в средней части благодаря выступам-пуклевкам будет создан единый, монолитный, жесткий элемент - активная зона. На чертежах представлена тепловыделяющая сборка ядерного реактора, где:
на фиг.1 изображена ТВС;
на фиг.2 - дистанционирующая решетка с выступами-пуклевками;
на фиг.3 - ТВС в активной зоне ядерного реактора. ТВС ядерного водо-водяного энергетического реактора включает пучок ТВЭЛ 1, установленных в каркасе из закрепленных на трубчатых каналах 2 дистанционирующих решеток 3 в виде поля фигурных ячеек 4, сваренных между собой в точках, скрепленных снаружи составными, состыкованными между собой частями - ободом 5 с отбойниками 6 теплоносителя от периферии к центру, хвостовик 7 и съемную головку 8. На гранях 9 обода 5 дистанционирующей решетки 3, находящихся под углом
![тепловыделяющая сборка ядерного реактора, патент № 2223557](/images/patents/245/2223021/945.gif)
![тепловыделяющая сборка ядерного реактора, патент № 2223557](/images/patents/245/2223031/948.gif)
![тепловыделяющая сборка ядерного реактора, патент № 2223557](/images/patents/245/2223021/946.gif)
Нв2=S-S1-Нв1,
где Нв2 - переменная высота выступа-пуклевки 12;
S - шаг ТВС в активной зоне;
S1 - фактический размер "под ключ" дистанционирующей решетки по паре граней без выступов-пуклевок;
Нв1 - постоянная высота выступа-пуклевки 10, HB1=const=1/2 зазора
![тепловыделяющая сборка ядерного реактора, патент № 2223557](/images/patents/245/2223031/948.gif)
S1=0,8+0,8+232,3=233,9 мм,
где S - шаг ТВС в активной зоне,
S=234+
![тепловыделяющая сборка ядерного реактора, патент № 2223557](/images/patents/245/2223031/948.gif)
Нв1=1/2
![тепловыделяющая сборка ядерного реактора, патент № 2223557](/images/patents/245/2223031/948.gif)
![тепловыделяющая сборка ядерного реактора, патент № 2223557](/images/patents/245/2223030/8226.gif)
по формуле
Hв2=S-S1-Hв1
определяют высоту Нв2 выступа-пуклевки 12
Нв2=236-233,9-1=1,1 мм. При изготовлении дистанционирующей решетки предварительно готовят составные части обода 5, на каждой из которых выполнены выступы-пуклевки 10 на грани 9 с высотой Нв1=1 мм и на смежной грани 11 выступ-пуклевка 12 Нв2 с высотой, определяемой по формуле. При этом после стыковки составных частей обода 5 дистанционирующей решетки 3 размер под ключ по выступам-пуклевкам 10-12 в трех измерениях будет равным. Набор составных частей обода 5 готовят предварительно с разными значениями Нв2 и постоянными значениями Нв1, а после расчета по формуле выбирают соответствующие части обода 5 и осуществляют точечную сварку к периферийным ячейкам 4. При изготовлении каркаса из дистанционирующих решеток 3 на трубчатых каналах 2 дистанционирующую решетку 3 с выступами-пуклевками 10, 12 устанавливают по центру собранного каркаса. Пучок ТВЭЛов 1 размещают в ячейках 4 с натягом, закрепляют в нижней решетке 13 вместе с трубчатыми каналами 2 и крепят хвостовик 7 и головку 8. В ядерном реакторе ТВС хвостовиками 7 устанавливают в гнезда нижней опорной решетки (не показана) с зазором
![тепловыделяющая сборка ядерного реактора, патент № 2223557](/images/patents/245/2223031/948.gif)
![тепловыделяющая сборка ядерного реактора, патент № 2223557](/images/patents/245/2223031/948.gif)
Класс G21C3/24 с делящимся или воспроизводящим веществом в жидкой, газообразной форме внутри неактивного кожуха
Класс G21C21/00 Способы или устройства, специально предназначенные для изготовления реакторов или их частей