тепловыделяющая сборка ядерного реактора тепловой мощностью от 1150 мвт до 1700 мвт
Классы МПК: | G21C3/30 блоки топливных элементов в виде жесткой конструкции G21C3/324 кожухи или оболочки для связок |
Автор(ы): | Межуев В.А. (RU), Панюшкин А.К. (RU), Потоскаев Г.Г. (RU), Курсков В.С. (RU), Железняк В.М. (RU), Иванов А.В. (RU), Бек Е.Г. (RU), Драгунов Ю.Г. (RU), Шмелев В.Д. (RU), Васильченко И.Н. (RU) |
Патентообладатель(и): | Открытое акционерное общество "Машиностроительный завод" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2001-11-19 публикация патента:
20.08.2004 |
Изобретение относится к атомной энергетике и может быть использовано, в частности, в конструкциях тепловыделяющих сборок (ТВС) активных зон ядерных энергетических реакторов тепловой мощностью от 1150 до 1700 МВт, особенно для реакторов типа ВВЭР-440. Тепловыделяющая сборка ядерного реактора содержит гексагональный пучок тепловыделяющих элементов, размещенный в расположенных по длине сборки дистанционирующих решетках, головную и хвостовые части. Головная часть, хвостовая часть и дистанционирующие решетки жестко соединены с опорными элементами, выполненными в виде угловых пластин из циркониевого сплава. Ширина луча пластины выбрана от 0,117
Н до 0,177
Н, где Н - размер тепловыделяющей сборки “под ключ”. Технический результат - повышается жесткость пучка тепловыделяющих элементов и всей сборки в целом, исключается возможность соударения пучка твэлов с чехлом, снижается неравномерность энерговыделения по объему тепловыделяющей сборки. 1 н. и 5 з.п.ф-лы, 2 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2
![тепловыделяющая сборка ядерного реактора тепловой мощностью от 1150 мвт до 1700 мвт, патент № 2234752](/images/patents/234/2234510/183.gif)
![тепловыделяющая сборка ядерного реактора тепловой мощностью от 1150 мвт до 1700 мвт, патент № 2234752](/images/patents/234/2234510/183.gif)
Формула изобретения
1. Тепловыделяющая сборка ядерного реактора тепловой мощностью от 1150 МВт до 1700 МВт, содержащая гексагональный пучок тепловыделяющих элементов, размещенный в расположенных по длине сборки дистанционирующих решетках, головную и хвостовые части, отличающаяся тем, что головная часть, хвостовая часть и дистанционирующие решетки жестко соединены с опорными элементами, выполненными в виде угловых пластин из циркониевого сплава, причем ширина d луча пластины выбрана от 0,117![тепловыделяющая сборка ядерного реактора тепловой мощностью от 1150 мвт до 1700 мвт, патент № 2234752](/images/patents/234/2234510/183.gif)
![тепловыделяющая сборка ядерного реактора тепловой мощностью от 1150 мвт до 1700 мвт, патент № 2234752](/images/patents/234/2234510/183.gif)
Описание изобретения к патенту
Область техники, к которой относится изобретениеИзобретение относится к атомной энергетики, в частности к конструкциям тепловыделяющих сборок (ТВС) активных зон ядерных энергетических реакторов тепловой мощностью от 1150 до 1700 МВт, особенно для усовершенствования и модернизации действующих активных зон реакторов типа ВВЭР-440.Уровень техникиИзвестна тепловыделяющая сборка, которая может быть использована для формирования активной зоны реактора ВВЭР-440 (RU 2126999, G 21 С 1/04, 27.02.99). Тепловыделяющая сборка содержит от 216 до 270 стержневых тепловыделяющих элементов (твэлов), имеющих наружный диаметр оболочки от 5,85 до 6,17 мм и/или от 6,66 до 6,99 мм. Шаг установки твэлов по гексагональной решетке в тепловыделяющий сборки и их диаметр выбраны исходя из условия обеспечения величины водоуранового отношения от 1,6 до 2,0. Известная тепловыделяющая сборка обладает повышенной работоспособностью как в нормальных условиях эксплуатации, так и в аварийных режимах. Активная зона, сформированная из таких тепловыделяющих сборок, позволяет расширить диапазон маневрирования мощностью реактора, повысить выгорание ядерного топлива. В данной тепловыделяющей сборке снижена также вероятность разгерметизации тепловыделяющих элементов, что обусловило использование тепловыделяющих элементов с диаметром меньшим, чем диаметр штатных твэлов. Известная тепловыделяющая сборка является перспективной разработкой и может быть использована при формировании принципиально новой активной зоны реактора ВВЭР-440.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к описываемой тепловыделяющей сборке является тепловыделяющая сборка ядерного реактора тепловой мощностью от 1150 до 1700 МВт, содержащая гексагональный пучок тепловыделяющих элементов, размещенный в расположенных по длине сборки дистанционирующих решетках, головную и хвостовые части (Нигматулин И.Н., Нигматулин Б.И. Ядерные энергетические установки. М.: Энергоатомиздат, 1986 г., с.116). Активная зона реактора ВВЭР-440 с помощью внутрикорпусных устройств закреплена внутри корпуса реактора и сформирована из 349 тепловыделяющих сборок. Тепловыделяющие сборки подразделяются на неподвижно установленные в активной зоне (рабочие ТВС в количестве 312 единиц) и управляющие тепловыделяющие сборки (двухэтажные аварийно-регулирующие ТВС в количестве 37 единиц), способные перемещаться в вертикальном направлении.Известная тепловыделяющая сборка используемая для формирования активных зон реакторов типа ВВЭР-440 состоит из 126 стержневых тепловыделяющих элементов диаметром 9,1 мм, которые размещены в полости шестигранного чехла, с концами которого соединены головная часть и хвостовая части. Тепловыделяющие элементы закреплены на нижней опорной решетке и дистанционируются в пучок с шагом 12,2 мм посредством одиннадцати сотовых дистанционирующих решеток, предварительно сформированных в каркас на центральной трубе. Конструкция тепловыделяющей сборки обеспечивает аксиальные смещения дистанционирующих решеток по центральной трубе и тепловыделяющих элементов в ячейках дистанционирующих решеток, что необходимо для компенсации неравномерности температурных и радиационных удлинений твэлов, возникающих в процессе эксплуатации.Таким образом, пучок тепловыделяющих элементов в известной тепловыделяющей сборке зафиксирован только посредством верхней и нижней опорных решеток и расположенных между ними дистанционирующих решеток, образующих каркас пучка. В результате имеет место износ оболочек тепловыделяющих элементов под пуклевками дистанционирующих решеток с образованием зазоров в соединениях, износ поверхности тепловыделяющих элементов в результате воздействия посторонних предметов, которые в случаях истирания оболочки насквозь вызывают разгерметизацию твэлов и потертости ободов дистанционирующих решеток. Ослабление жесткости посадок, появление и развитие зазоров твэлов в ячейках дистанционирующих решеток определяется уменьшением диаметров твэлов и износом в местах контакта твэлов с пуклевками ячеек дистанционирующих решеток, протекающих в условиях вибрации твэлов в пучке и пучка твэлов в чехле от гидродинамического воздействия напорного движения теплоносителя. Соударения пучка твэлов с чехлом и соударения в образующихся в процессе эксплуатации зазорных соединениях твэлов с ячейками дистанционирующих решеток являются одной из основных причин разгерметизации твэлов, которая проявляется в условиях вибрации.Кроме того, наличие чехла вносит “паразитный” металл в активную зону, увеличивает линейную тепловую нагрузку тепловыделяющих элементов за счет вынужденного увеличения шага между тепловыделяющими сборками, увеличивает неравномерность энерговыделения по объему тепловыделяющей сборки, ухудшает условия теплообмена в аварийных ситуациях, связанных с потерей теплоносителя и пр.Сущность изобретенияЗадачей настоящего изобретения является создание и разработка тепловыделяющей сборки ядерного реактора тепловой мощностью от 1150 до 1700 МВт, обеспечивающей повышение безопасности эксплуатации в составе активной зоны ядерного реактора при одновременном увеличении экономичности.В результате решения данной задачи могут быть получены новые технические результаты, заключающиеся в том, что повышается жесткость пучка тепловыделяющих элементов и всей сборки в целом, исключается возможность соударения пучка твэлов с чехлом, снижается неравномерность энерговыделения по объему тепловыделяющей сборки.Указанные технические результаты достигаются тем, что в тепловыделяющей сборке ядерного реактора тепловой мощностью от 1150 до 1700 МВт, содержащей гексагональный пучок тепловыделяющих элементов, размещенный в расположенных по длине сборки дистанционирующих решетках, головную и хвостовые части, головная часть, хвостовая часть и дистанционирующие решетки жестко соединены с опорными элементами, выполненными в виде угловых пластин из циркониевого сплава, причем ширина D луча пластины выбрана от 0,117![тепловыделяющая сборка ядерного реактора тепловой мощностью от 1150 мвт до 1700 мвт, патент № 2234752](/images/patents/234/2234510/183.gif)
![тепловыделяющая сборка ядерного реактора тепловой мощностью от 1150 мвт до 1700 мвт, патент № 2234752](/images/patents/234/2234510/183.gif)
![тепловыделяющая сборка ядерного реактора тепловой мощностью от 1150 мвт до 1700 мвт, патент № 2234752](/images/patents/234/2234510/183.gif)
![тепловыделяющая сборка ядерного реактора тепловой мощностью от 1150 мвт до 1700 мвт, патент № 2234752](/images/patents/234/2234510/183.gif)
![тепловыделяющая сборка ядерного реактора тепловой мощностью от 1150 мвт до 1700 мвт, патент № 2234752](/images/patents/234/2234510/183.gif)
![тепловыделяющая сборка ядерного реактора тепловой мощностью от 1150 мвт до 1700 мвт, патент № 2234752](/images/patents/234/2234510/183.gif)
![тепловыделяющая сборка ядерного реактора тепловой мощностью от 1150 мвт до 1700 мвт, патент № 2234752](/images/patents/234/2234510/183.gif)
![тепловыделяющая сборка ядерного реактора тепловой мощностью от 1150 мвт до 1700 мвт, патент № 2234752](/images/patents/234/2234510/183.gif)
Класс G21C3/30 блоки топливных элементов в виде жесткой конструкции
Класс G21C3/324 кожухи или оболочки для связок