направляющий канал тепловыделяющей сборки ядерного реактора

Формула изобретения

Направляющий канал тепловыделяющей сборки ядерного реактора, в состав которого входят труба, наконечник, представляющий собой сборную конструкцию, по крайней мере, одна часть которой соединена с трубой со стороны одного из ее торцов сварным швом, расположенным под наружной поверхностью трубы, отличающийся тем, что максимальный диаметр наружной части наконечника, соединенной с трубой сварным швом, по крайней мере, не меньше наружного диаметра трубы и диаметра деформированной в процессе сварки части металла, находящейся между торцом трубы и частью наконечника с максимальным диаметром.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам атомной энергетики, в частности к элементам конструкции тепловыделяющих сборок энергетических реакторов типа ВВЭР-1000.

Известен направляющий канал по патенту RU 0006937 U1 G С 213/04. Канал представляет собой трубу, к одному из торцов которой сваркой плавлением приварен наконечник, состоящей из разнородных металлов. Недостатком известного решения является возможность образования при приварке его к трубе в месте контакта разнородных металлов эвтектики, недопустимой в соединении по условиям эксплуатации канала.

Наиболее близким к предлагаемому решению является направляющий канал тепловыделяющей сборки по патенту РФ №2152084 МКИ 7 G С 21 3/04 - прототип, в состав которого входят труба, наконечник, представляющий собой сборную конструкцию из разнородных металлов, одна часть которой выполнена из металла, аналогичного металлу трубы, и соединена с трубой, со стороны одного из ее торцов, сварным швом, расположенным под наружной поверхностью трубы. Конструкция канала исключает возможность образования эвтектики в сварном соединении при приварке наконечника к трубе. Однако канал нетехнологичен, так как максимальный диаметр наружной части наконечника меньше наружного диаметра трубы и диаметра деформируемого при сварке металла, расположенного с наружной части сварного соединения. В результате между наружным диаметром трубы и максимальным диаметром наконечника образуется ступенчатый переход, затрудняющий сборку каналов с дистанционирующими решетками тепловыделяющей сборки (ТВС). Это также приводит к увеличению гидравлического сопротивления канала потоку теплоносителя в реакторе. Выступающий наружу грат с открытыми навстречу потоку теплоносителя наружными складками способствует развитию турбулентных процессов в теплоносителе в этом месте и возникновению дополнительных вибрационных воздействий на канал и в целом на тепловыделяющую сборку.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение технологичности конструкции канала и его эксплуатационных характеристик.

Решение технической задачи достигается тем, что в направляющем канале тепловыделяющей сборки ядерного реактора, в состав которого входят труба, наконечник, представляющий собой сборную конструкцию, одна часть которой выполнена из металла, аналогичного металлу трубы, и соединена с трубой, со стороны одного из ее торцов, сварным швом, расположенным под наружной поверхностью трубы, согласно изобретению максимальный диаметр наружной части наконечника, соединенной с трубой сварным швом, по крайней мере, не меньше наружного диаметра трубы и диаметра, деформированной в процессе сварки части металла, находящейся между торцом трубы и частью наконечника с максимальным диаметром.

Указанный признак является новым и существенным для решения поставленной задачи, так как при величине максимального диаметра наружной части наконечника, приваренной к трубе, равной или больше наружного диаметра этой трубы, исключается возможность упора торцевой части трубы в сварном соединении в дистанционирующую решетку при сборке канала в каркас ТВС, что повышает технологичность конструкции канала. Этому способствует так же и то, что этот же диаметр защищает дистанционирующие решетки от их повреждения деформированным, выдавленным из стыка при сварке металлом, имеющим острые кромки, так как этот металл находится между торцом трубы и торцевой частью наконечника с максимальным диаметром и не выходит за его пределы. При работе в реакторе поток теплоносителя в зоне сварного соединения такого канала имеет ламинарный характер. В результате уменьшаются гидравлическое сопротивление канала и вибрационные нагрузки на конструкцию.

Предельное значение максимального диаметра направляющего канала зависит от конструктивных особенностей ТВС, в частности, от величины отверстий в дистанционирующих решетках и от величины допустимой упругой деформации решетки при проталкивании через нее канала. Обычно эта величина превышает диаметр трубы до 0,5 мм.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежом, где приведен предлагаемый направляющий канал.

Направляющий канал состоит из трубы 1, соединенной сварным швом 2, расположенным под наружной поверхностью этой трубы с частью наконечника 3, выполненной из материала, аналогичного металлу трубы. Максимальный диаметр этой части наконечника равен или превышает наружный диаметр трубы, закрывая тем самым ступенчатый переход от торцевой части 4 трубы к наконечнику, и деформированному при сварке металлу 5, между которыми находятся наружные складки. В центральной части наконечника устанавливается часть хвостовика 6, выполненная из материала, аналогичного материалу хвостовой части ТВС, соединенная, например, закаткой, с частью хвостовика приваренной к трубе.

Направляющий канал работает следующим образом.

Направляющий канал является составной часть тепловыделяющей сборки ядерного реактора и предназначен для восприятия механических нагрузок, действующих на сборку, а также для размещения в нем стержней управления и защиты. Направляющие каналы, проходя через дистанционирующие решетки, расположенные по длине ТВС, формируют ее каркас. В процессе формирования каркаса канал последовательно проталкивается через несколько дистанционирующих решеток, расположенных по длине ТВС на расстоянии 250-500 мм друг от друга в зависимости от конструкции ТВС. При этом наконечник, соединенный с трубой сварным швом, играет роль направляющей. Так как максимальный диаметр наконечника равен или больше наружного диаметра трубы и деформированного при образовании сварного шва металла, который расположен между торцевой часть трубы и максимальным диаметром наконечника, то он прикрывает ступенчатый перепад между торцом трубы и наконечником, что исключает его упирание в дистанционирующие решетки, упрощая сборку каркаса, и повреждение дистанционирующих решеток. Максимальный диаметр наконечника канала составляет 13,6 мм при диаметре отверстия в дистанционирующей решетке до 13,2 мм. В процессе работы в реакторе поток теплоносителя с минимальным сопротивлением обтекает сварное соединение канала, не создавая турбулентных завихрений, и не вызывает дополнительных вибрационных воздействий на него.