способ изготовления дистанционирующих решеток для тепловыделяющей сборки ядерного реактора

Формула изобретения

Способ изготовления дистанционирующих решеток для тепловыделяющей сборки ядерного реактора, включающий механическую формовку отдельных ячеек, химическую обработку, набор ячеек в поле с введением в отверстия под направляющие каналы и центральную трубу технологических вкладышей, сварку ячеек в решетку и термическую обработку, отличающийся тем, что технологические вкладыши выполняют размером, равным произведению диаметра направляющего канала или диаметра центральной трубы на коэффициент, учитывающий деформацию дистанционирующей решетки при сварке и термообработке, и удаляют вкладыши после сварки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к атомной энергетике и может найти применение в тепловыделяющих сборках (ТВС) ядерных реакторов для дистанционирования тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ).

Известен способ изготовления дистанционирующей решетки, включающий изготовление из сплава циркония с 1% ниобия шестигранного обода и ячеек с внутренними выступами, размещение в нем и закрепление точечной сваркой между собой и к ободу ячеек с внутренними выступами (см. Б.А.Дементьев. "Ядерные энергетические ректоры, 11^е издание. - М., Энергоатомиздат, 1990 г., стр.44). Недостатками способа изготовления дистанционирующей решетки из циркониевого сплава являются:

- невысокая упругость выступов ячеек, не способных при установке тепловыделяющих элементов в достаточной мере упруго деформироваться;

- склонность циркония к налипанию и схватыванию (см. Металлургия циркония, перевод с английского. - М., Иностранная литература, 1959 г., стр.162-163), что не исключает повреждений поверхности циркониевой оболочки ТВЭЛ при сборке ТВС;

- внутренние напряжения, возникающие при точечной сварке ячеек между собой, не исключающие деформацию и перекос ячеек в дистанционирующей решетке и соответственно не исключающие повреждений поверхности тепловыделяющих элементов при запрессовке их в ячейки.

Известен способ изготовления дистанционирующей решетки из циркониевого сплава, включающий изготовление из сплава циркония с 1% ниобия шестигранного обода и ячеек с внутренними выступами, размещение в нем и закрепление точечной сваркой между собой и к ободу ячеек с внутренними выступами (см. Патент RU 2127001 по заявке 97104685/25 от 27.03.1997, опубликован 27.02.1999, бюллетень №6, МКИ 6 G21C 3/34 "Дистанционирующая решетка ТВС"). Известные недостатки известного способа присущи и способу по патенту 2127001.

Известно, что в дистанционирующей решетке тепловыделяющей сборки ядерного реактора ВВЭР-1000 имеется 312 ячеек под тепловыделяющие элементы, 18 отверстий под направляющие каналы и одно отверстие для центральной трубы.

Отверстия под направляющие каналы и под центральную трубу не содержат ячеек и образованы стенками ячеек, периферийно расположенных вокруг каждого направляющего канала и центральной трубы (см. "Разработка, производство и эксплуатация тепловыделяющих элементов энергетических реакторов". Книга 1./Под ред. Ф.Г.Решетникова. - М.: Энергоатомиздат, 1995 г., с.184, табл.7.1). В процессе изготовления дистанционирующей решетки в результате пружинящих свойств стенок ячеек вписанная окружность в отверстиях между ячейками под направляющие каналы и центральную трубу становится по диаметру меньше заданного, в связи с чем требуется ее восстановление до заданного исполнительного размера путем дорнования, которое, в свою очередь, приводит к деформации ячеек вокруг каждого направляющего канала и центральной трубы, потере межосевых размеров между ячейками и размеров вписанных окружностей в ячейки под тепловыделяющие элементы.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ изготовления дистанционирующих решеток для тепловыделяющей сборки, включающий механическую формовку отдельных ячеек, химическую обработку, набор ячеек в поле с введением в отверстия под направляющие каналы и центральную трубу технологических вкладышей, сварку ячеек в решетку и термическую обработку (см. патент РФ №2246769, МПК⁷ G21C 3/34) - прототип.

Недостатком способа-прототипа является увеличение времени термообработки за счет разогрева и охлаждения дополнительного объема металла, недолговечность технологических вкладышей из-за многократных температурных изменений и окислений, а также усложнение процесса из-за необходимости фиксации технологических вкладышей при технологических перемещениях, химической и термообработке.

Технической задачей изобретения является уменьшение времени термообработки, увеличение срока службы технологических вкладышей и упрощение процесса изготовления дистанционирующей решетки.

Эта техническая задача решается тем, что в способе изготовления дистанционирующих решеток для тепловыделяющей сборки ядерного реактора из нержавеющих сталей или сплавов циркония, включающем механическую формовку отдельных ячеек, химическую обработку, набор ячеек в поле с введением в отверстия под направляющие каналы и центральную трубу технологических вкладышей, сварку ячеек в решетку и термическую обработку, согласно изобретению, технологические вкладыши выполняют размером, равным произведению диаметра направляющего канала, в одном случае, и диаметра центральной трубы в другом, на коэффициент, учитывающий деформацию решетки при сварке и термообработке, и удаляют вкладыши после сварки.

Такое выполнение способа изготовления дистанционирующей решетки позволит повысить качество изготовления за счет использования технологических вкладышей, устанавливаемых в отверстия для направляющих каналов и центральной трубы, предупреждающих деформацию ячеек в сторону этих отверстий при сварке, увеличить срок службы технологических вкладышей и упростить процесс изготовления дистанционирующей решетки, уменьшить норму расхода ячеек.

На чертежах представлены:

фиг.1 - дистанционирующая решетка для тепловыделяющей сборки;

фиг.2 - технологический вкладыш в дистанционирующей решетке.

Дистанционирующая решетка для ядерного реактора ВВЭР-1000 включает ячейки 1, закрепленные между собой точечной сваркой с образованием восемнадцати отверстий 2 под направляющие каналы (не показаны) и одного отверстия 3 под центральную трубу (не показана) с заданной вписанной окружностью 4 в каждом отверстии 2, 3. В каждое отверстие 2, 3 перед сваркой введены технологические вкладыши 5 диаметром 6. Обод 7 закреплен к периферийным ячейкам 1 точечной сваркой.

Способ изготовления дистанционирующей решетки осуществляют следующим образом.

Ячейки 1 из циркониевого сплава с 1% ниобия или из нержавеющей стали с внутренними выступами выкладывают с образованием поля ячеек 1 с внутренними выступами, в образованные отверстия 2, 3 с вписанной окружностью 4 под направляющие каналы и одну центральную трубу вводят вкладыши 5, точечной сваркой закрепляют между собой ячейки 1 и удаляют вкладыши 5 из поля ячеек.

Например, для решеток из нержавеющей стали вкладыши 5 изготавливают диаметром 12,75 мм при диаметре канальной трубы 12,6 мм, поскольку коэффициент учета деформации решетки при сварке и термообработке равен 1,012.