ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩАЯ СБОРКА ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА Российский патент 1997 года по МПК G21C3/32 

Изобретение относится к атомной энергетике и может быть использовано на предприятиях, занятых изготовлением тепловыделяющих сборок (ТВС), в том числе со смешанным топливом, для энергетических реакторов типа ВВЭР-1000 преимущественно.

Известна ТВС ядерного реактора (см. Дементьев Б.А. Ядерные энергетические реакторы: Учебник для вузов. 2-е изд. перераб. и доп. М. Энергоатомиздат, 1990, с. 31-35), включающая пучок тепловыделяющих элементов (ТВЭЛов), установленных в каркасе из дистанционирующих решеток шестигранной формы, смонтированных на центральном трубчатом канале, закрепленном вместе с ТВЭЛами нижним концом в нижней решетке, хвостовик, соединенный с нижней решеткой с помощью переходников в виде гнутых пластин, закрепленных в углах этой решетки, чехол в виде охватывающей весь пучок ТВЭЛов шестигранной трубы, присоединенной одним концом к хвостовику, головку, закрепленную на другом конце чехла, и элементы, обеспечивающие закрепление ТВЭЛов в нижней решетке.

ТВЭЛы закреплены в нижней решетке своими нижними заглушками, вставленными в ее соответствующие ячейки, от продольного перемещения относительно этой решетки как вниз, так и вверх. В качестве элемента, препятствующего продольному перемещению ТВЭЛов относительно нижней решетки вниз, использован уступ, имеющийся на каждой нижней заглушке над верхним торцем этой решетки. Продольное перемещение ТВЭЛов относительно нижней решетки вверх ограничено посредством шплинта, размещенного в пазу, прорезанном на нижнем торце этой решетки вдоль всего ряда ячеек для нижних заглушек, отверстия, выполненного в каждой нижней заглушке на уровне упомянутого паза для прохода шплинта, и шлица, имеющегося на торце каждой нижней заглушки для установки ТВЭЛа названным отверстием навстречу шплинту. Количество шплинтов соответствует числу рядов ТВЭЛов в ТВС. Оба конца каждого шплинта загнуты на боковые грани нижней решетки и законтрены от выпадания с помощью сварки.

Центральный трубчатый канал, используемый для размещения в ТВС измерительных приборов, закреплен своим наконечником в нижней решетке аналогичным, что и ТВЭЛы, образом.

Недостатком данной ТВС является высокая трудоемкость ее изготовления из-за высокой трудоемкости операции монтажа шплинтов, поскольку прежде, чем установить каждый шплинт на свое место, необходимо все ТВЭЛы с помощью шлица развернуть так, чтобы отверстия в их нижних заглушках совпали с направлением движения шплинта, а после установки этих шплинтов на место концы каждого из них нужно загнуть и законтрить сваркой. Все эти работы практически не поддаются механизации и выполняются вручную.

Известна также ТВС ядерного реактора (см. там же, с. 41-45, прототип), включающая пучок ТВЭЛов, установленных в каркасе из дистанционирующих решеток шестигранной формы, смонтированых на трубчатых каналах, закрепленных вместе с ТВЭЛами нижними концами в нижней решетке, хвостовик, соединенный с нижней решеткой с помощью переходников в виде гнутых пластин, закрепленных в углах этой решетки, головку и элементы, обеспечивающие закрепление ТВЭЛов в нижней решетке.

Эта ТВС, кроме центрального, имеет еще ряд трубчатых каналов, используемых для размещения в ней регулирующих стержней. Данные трубчатые каналы, включая и центральный, закреплены в нижней решетке своими наконечниками, вставленными в ее ячейки, с помощью сварки. Для этого на нижнем торце нижней решетки выполнены обнижения, в которых размещены сварные швы, чтобы они не мешали закреплению ТВЭЛов. ТВЭЛы закреплены в нижней решетке аналогичным, что и в описанной выше ТВС, образом. Хвостовик снабжен системой опорных ребер для нижней решетки, которые прилегают к ее нижнему торцу под некоторыми рядами ячеек для ТВЭЛов, а головка закреплена на выступающих из пучка ТВЭЛов верхних концах трубчатых каналов для регулирующих стержней.

Данная ТВС имеет тот же недостаток, что и описанная выше, но выраженный более явно, поскольку она имеет почти втрое больше ТВЭЛов, следовательно, и более высокую трудоемкость операции монтажа шплинтов.

Целью изобретения является снижение трудоемкости изготовления ТВС.

Для достижения этой цели в известной ТВС ядерного реактора, включающей пучок ТВЭЛов, установленных в каркасе из дистанционирующих решеток, смонтированных на трубчатых каналах, закрепленных вместе с ТВЭЛами нижними концами в нижней решетке, снабженной переходниками, хвостовик с опорными ребрами, присоединенный к переходникам нижней решетки, головку, закрепленную на верхних концах трубчатых каналов, и элементы, обеспечивающие закрепление ТВЭЛов в нижней решетке, опорные ребра хвостовика выполнены прилегающими к нижней решетке между рядами ячеек для ТВЭЛов, а в качестве элементов, обеспечивающих закрепление ТВЭЛов от продольного перемещения вверх, использованы выступающие из этой решетки снизу части нижних заглушек, рассеченных в продольном направлении.

Кроме этого, с целью снижения опасности облучения персонала при сборке ТВС со смешанным топливом, переходники могут быть выполнены в виде плоских пластин, закрепленных на противоположных боковых гранях нижней решетки параллельно опорным ребрам хвостовика.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен ТВС ядерного реактора, общий вид; на фиг. 2 опорный узел ТВС (нижняя часть ТВС, включающая нижнюю решетку и хвостовик), вид сбоку.

ТВС ядерного реактора (см. фиг. 1) состоит из пучка (множества) ТВЭЛов 1, установленных в каркасе отдельным элементом (на чертеже не показан) из дистанционирующих решеток шестигранной формы 2, смонтированных на трубчатых каналах 3, закрепленных вместе с ТВЭЛами 1 нижними концами в нижней решетке 4, снабженной переходниками 5, а также из хвостовика 6 и головки 7.

Хвостовик 6 присоединен к переходникам 5 нижней решетки 4 и снабжен опорными ребрами 8 для этой решетки.

Головка 7 закреплена на верхних концах трубчатых каналов 3.

Переходники 5 (см. фиг. 2) выполнены в виде плоских пластин, закрепленных, например, с помощью сварки на противоположных боковых гранях нижней решетки 4 параллельно опорным ребрам 8 хвостовика 6.

Опорные ребра 8 выполнены прилегающими к нижней решетке 4 между рядами ячеек для ТВЭЛов 1.

Нижние концы ТВЭЛов 1 снабжены нижними заглушками 9, которые выступают из нижней решетки 4 снизу. Выступающие концы нижних заглушек 9 рассечены в продольном направлении, например, на две равные части 10, которые используют в качестве элементов, обеспечивающих закрепление ТВЭЛов 1 в нижней решетке 4 от продольного перемещения вверх. Такое закрепление осуществляют путем раздвижки частей 10 нижней заглушки 9 в разные стороны, пока они не перекроют проходное сечение ячейки для ТВЭЛа 1. Раздвижка частей 10 нижних заглушек 9 для закрепления ТВЭЛов 1 может быть выполнена, например, осадкой их на конусные дорны, размещаемые в промежутках между переходниками 5 и опорными ребрами 8 на время сборки пучка.

Из описанного выше следует, что ТВС предложенной конструкции по сравнению с известными имеет менее трудоемкое крепление ТВЭЛов в нижней решетке, а эта операция может быть механизирована, т.е. цель изобретения достигнута.

Использование ТВС предложенной конструкции позволит снизить трудоемкость их изготовления, повысить уровень механизации производства, а также снизить его безопасность при изготовлении ТВС со смешанным топливом, так как соединение хвостовика с нижней решеткой можно выполнять до сборки пучка ТВЭЛов, не подвергая персонал облучению вредными излучениями.

Кроме того, ТВС предложенной конструкции более ремонтопригодна, поскольку для замены поврежденного ТВЭЛа достаточно выступающие из нижней решетки части нижних заглушек вернуть в исходное состояние, чтобы освободить его от закрепления.

Испытания полномасштабных макетов ТВС предложенной конструкции показали ее работоспособность и приемлемость конструкции для организации серийного производства.

Использование: в атомной энергетике на предприятиях занятых изготовлением тепловыделяющих сборок, в том числе со смешанным топливом, преимущественно для энергетических реакторов типа ВВЭР-1000. Сущность: сборка содержит пучок тепловыделяющих элементов, собранный в каркасе из дистанционирующих решеток и трубчатых каналов, закрепленных вместе с тепловыделяющими элементами нижними концами в нижней решетке, а также головку, закрепленную на верхних концах трубчатых каналов, и хвостовик. Хвостовик снабжен опорными ребрами для нижней решетки и присоединен к ней с помощью переходников. Переходники выполнены в виде плоских пластин, закрепленных на двух противоположных боковых гранях нижней решетки параллельно опорным ребрам, которые прилегают к нижней решетке между рядами ячеек для ТВЭЛов. ТВЭЛы снабжены нижними заглушками, выступающими из нижней решетки снизу. Выступающие концы нижних заглушек рассечены в продольном направлении на части, которые механически разводят в разные стороны для закрепления ТВЭЛов от продольного их перемещения относительно нижней решетки вверх, в том числе и после предварительного соединения хвостовика с этой решеткой. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Тепловыделяющая сборка ядерного реактора, включающая пучок тепловыделяющих элементов, установленных в каркасе из дистанционирующих решеток, смонтированных на трубчатых каналах, закрепленных вместе с тепловыделяющими элементами нижними концами в нижней решетке, снабженной переходниками, хвостовик с опорными ребрами, присоединенный к переходникам нижней решетки, головку, закрепленную на верхних концах трубчатых каналов, и элементы, обеспечивающие закрепление тепловыделяющих элементов в нижней решетке, отличающаяся тем, что опорные ребра хвостовика выполнены прилегающими к нижней решетке между рядами ячеек для тепловыделяющих элементов, а в качестве элементов, обеспечивающих закрепление тепловыделяющих элементов в нижней решетке от продольного перемещения вверх, использованы выступающие из этой решетки снизу части их нижних заглушек, рассеченных в продольном направлении. 2. Сборка по п. 1, отличающаяся тем, что переходники выполнены в виде плоских пластин, закрепленных на противоположных боковых гранях нижней решетки параллельно опорным ребрам хвостовика.