ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА Российский патент 1997 года по МПК G21C3/334 

Изобретение относится к тепловыделяющему элементу ядерного реактора согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.

Подобный тепловыделяющий элемент ядерного реактора известен. В этом известном тепловыделяющем элементе ядерного реактора держатель тепловыделяющего стержня закреплен на хвостовике тепловыделяющего элемента. Поэтому тепловыделяющие стержни этого известного тепловыделяющего элемента ядерного реактора во время остановки ядерного реактора, в котором применяется тепловыделяющий элемент ядерного реактора, не могут ни проверяться, ни заменяться. Если такой тепловыделяющий элемент ядерного реактора в случае дефекта тепловыделяющего стержня выделяет радиоактивные продукты ядерного распада, то этот тепловыделяющий элемент ядерного реактора может быть отбраковка и приготовлен для удаления только как одно целое.

В основе изобретения лежит задача усовершенствовать известный тепловыделяющий элемент ядерного реактора и сделать возможным, как проверку, так и замену тепловыделяющих стержней.

Для решения этой задачи тепловыделяющий элемент ядерного реактора названного вначале типа имеет согласно изобретения признаки отличительной части пункта 1 формулы изобретения.

Так как держатель тепловыделяющего стержня расположен свободно внутри кожуха тепловыделяющего элемента, подъемный механизм после извлечения хвостовика тепловыделяющего элемента может вводиться в кожух тепловыделяющего элемента на другом конце кожуха тепловыделяющего элемента и может захватывать место захвата на держателе тепловыделяющего элемента, так что этот держатель тепловыделяющего элемента может быть извлечен из кожуха тепловыделяющего элемента вместе с тепловыделяющими стержнями. Тепловыделяющие стержни тогда готовы для проверки и замены.

С помощью признаков пунктом 2 5 формулы изобретения может особенно легко производиться выгрузка тепловыделяющих стержней из кожуха тепловыделяющего элемента. Признаки пунктов 6 9 формулы изобретения дополнительно позволяют еще менять направление подъемного механизма, если он вводится для захвата на месте захвата держателя тепловыделяющего элемента в кожух тепловыделяющего элемента.

Изобретение и его преимущества более подробно поясняются с помощью представленных на чертеже примеров выполнения.

Фиг. 1. показывает наполовину в разрезе соответствующий изобретению тепловыделяющий элемент ядерного реактора.

Фиг. 2. показывает сечение A-A на фиг. 1.

Фиг. 3 показывает в вырезе вид сверху на отдельную деталь тепловыделяющего элемента ядерного реактора согласно фигурам 1 и 2.

Фиг. 4 и 5 показывают в продольном сечении другие формы выполнения для отдельной детали тепловыделяющего элемента ядерного реактора согласно фигурам 1 и 2.

Тепловыделяющий элемент ядерного реактора согласно фигурам 1 и 2 содержит хвостовик тепловыделяющего элемента, который является основанием тепловыделяющего элемента 2. Это основание тепловыделяющего элемента 2 является полым телом из нержавеющей стали, которое на своем верхнем конце имеет внешний контур в виде правильного шестиугольника.

Эти верхним концом основание тепловыделяющего элемента 2 входит в вытянутый в длину кожух тепловыделяющего элемента 2, 3, который выполнен из сплава циркония. Поперечное сечение кожуха тепловыделяющего элемента 3 также представляет собой правильный шестиугольник, так что этот кожух тепловыделяющего элемента 3 на своем нижнем конце хорошо прилегает внутренней поверхностью к внешней поверхности основания тепловыделяющего элемента 2. На этом основании тепловыделяющего элемента 2 жестко закреплен радиально направленными болтами 4 кожух тепловыделяющего элемента 3.

Внутри кожуха тепловыделяющего элемента 3 находится плоский держатель тепловыделяющего стержня 5 с внешним контуром в форме правильного шестиугольника, который согласован с внутренним контуром кожуха тепловыделяющего элемента 3. Этот держатель тепловыделяющего стержня 5 свободно расположен в кожухе тепловыделяющего элемента 3 под прямым углом к продольной оси кожуха тепловыделяющего элемента 3 и свободно опирается на основание тепловыделяющего элемента 2.

Как показывает вид сверху согласно фиг. 3 этот держатель тепловыделяющего стержня 5 смонтирован в виде сетки из гильз 6 из нержавеющей стали. Продольные оси этих гильз параллельны продольной оси кожуха тепловыделяющего элемента 3. Внешние стороны этих гильз 6 далее жестко соединены друг с другом перемычками 7 из нержавеющей стали.

В кожухе тепловыделяющего элемента 3 параллельно к его продольной оси расположены заполненные ядерным топливом тепловыделяющие стержни 8, каждый из которых свободно входит нижним концом стержня в гильзу 6 держателя тепловыделяющего стержня 5.

Гильза 6а в центре держателя тепловыделяющего стержня 5 имеет больший внутренний и внешний диаметр, чем другие гильзы 6. Она образует выполненное в виде ввода отверстие в держателе тепловыделяющего стержня 5. Далее она имеет внутреннюю резьбу. В эту гильзу 6а ввинчена продолговатая труба 9 из сплава циркония, которая на ввинченном конце трубы имеет внешнюю резьбу, соответствующую внутренней резьбе гильзы 6а. На этом ввинченном конце трубы эта труба 9 образует глухую (колпачковую) гайку 10, которая находится на внешней стороне держателя тепловыделяющего стержня. Эта глухая гайка 10 входит в полое пространство основания тепловыделяющего элемента 2. Она имеет ввод 11 в продольном направлении кожуха тепловыделяющего элемента 3. Далее она имеет внутреннюю резьбу. Над внутренней стороной держателя тепловыделяющего стержня 5 находится другой конец трубы 9, который является открытым. Эта труба 9 может, например, быть инструментальной трубой для приема термоэлементов и/или измерительных зондов потока нейтронов.

Как труба 9, так и тепловыделяющие стержни 8 направляются через ячейки дистанционных элементов. Эти дистанционные элементы имеют внешний контур в виде правильного шестиугольника и согласованы с внутренним поперечным сечением кожуха тепловыделяющего элемента 3. В каждой ячейке этих дистанционных элементов, которые расположены под прямым углом к продольной оси кожуха тепловыделяющего элемента 3 с интервалом друг от друга в продольном направлении этого кожуха тепловыделяющего элемента 3, тепловыделяющие стержни удерживаются с силовым замыканием жесткими утолщениями и пружинами. Труба 9 в каждом дистанционном элементе надежно удерживается от проворота с помощью профильных тел. Далее сами дистанционные элементы зафиксированы с помощью профильных тел снаружи на трубе 9 в продольном направлении кожуха тепловыделяющего элемента 3. На фиг. 1 схематично намечен только один единственный дистанционный элемент 12.

На верхнем конце кожуха тепловыделяющего элемента 3 находится внутри этого кожуха тепловыделяющего элемента 3 дополнительный держатель тепловыделяющего стержня 13 из нержавеющей стали, который подобно свободно опирающимся на основание тепловыделяющего элемента 2 держателя тепловыделяющего стержня 5 смонтирован из гильз с параллельными относительно продольного направления кожуха тепловыделяющего элемента 3 осями и перемычек. Каждый тепловыделяющий стержень 8 свободно входит своим верхним концом в одну из этих гильз, в том время как труба 9 пронизывает приданную ей гильзу в центре дополнительного держателя тепловыделяющего стержня 13. Между дополнительным держателем тепловыделяющего стержня 13 и держателем тепловыделяющего стержня 5 на основании тепловыделяющего элемента 2 на каждом тепловыделяющем стержне 8 расположена прижимная пружина 14, которая одним концом опирается на внутреннюю сторону дополнительного держателя тепловыделяющего стержня 13, а другим концом на уступы на внешней поверхности соответствующего тепловыделяющего стержня 8.

На краю дополнительного держателя тепловыделяющего стержня 13 находятся язычки 15, которые в продольном направлении кожуха тепловыделяющего элемента 3 выходят за пределы внешней стороны верхнего держателя тепловыделяющего стержня 13. Эти язычки 15 входят своими верхними концами в карманы 16 головки тепловыделяющего элемента 17, которая используется на верхнем конце кожуха тепловыделяющего элемента 3 в этом кожухе тепловыделяющего элемента 3 в качестве следующего тепловыделяющего элемента. Эта головка тепловыделяющего элемента 17 представляет собой поло тело и относительно кожуха тепловыделяющего элемента 3 может быть повергнута вокруг средней оси кожуха тепловыделяющего элемента 3 из одного конечного положения в другое, представленное на фиг. 1 конечное положение, в котором эта головка тепловыделяющего элемента 17 входит внутрь ребрами 18 на своей внешней стороне в соответствующие шлицы 19 в кожухе тепловыделяющего элемента 3 и таким образом фиксируется этим кожухом тепловыделяющего элемента 3 под действием нажимных пружин 14 относительно продольного направления кожуха тепловыделяющего элемента 3.

Для извлечения тепловыделяющих стержней 8 из кожуха тепловыделяющего элемента 3 дополнительный держатель тепловыделяющего элемента 13 введенным через полое пространство головки тепловыделяющего элемента 17 инструментом перемещается в продольном направлении кожуха тепловыделяющего элемента 3 в направлении на нижний держатель тепловыделяющего стержня 5 и за счет этого устраняет фиксирование головки тепловыделяющего элемента 17. Так как язычки 15 дополнительного держателя тепловыделяющего элемента 13 также больше не входят в карманы 16 на дополнительном держателе тепловыделяющего элемента 13, головка тепловыделяющего элемента 17 может быть тогда повернута из представленного на фигурах 1 и 2 конечного положения вокруг продольной оси кожуха тепловыделяющего элемента 3 в другое конечное положение и вытянута из кожуха тепловыделяющего элемента 3. Затем намеченную штриховой линией на фиг. 1 штангу 20 вводят имеющим внешнюю резьбу концом через трубу 9 вплоть до накидной гайки 10 и путем вращения вокруг ее продольной оси свинчивают с внутренней резьбой накидной гайки 10. Эта штанга 20 представляет собой подъемный механизм, которым свободно опирающийся на основание тепловыделяющего элемента 2 держатель тепловыделяющего стержня 5 вместе с трубой 9, тепловыделяющими стержнями 8, с дистанционирующими элементами 12 и дополнительным держателем тепловыделяющего стержня 13 может быть извлечен из кожуха тепловыделяющего элемента 3. Так как штанга 20 на внешней стороне захватывает держатель тепловыделяющего элемента 5, отказ трубы 9 исключается.

Фиг. 4 показывает гильзу 6а предназначенного для опирания на основание тепловыделяющего элемента 2 держателя тепловыделяющего стержня 5 в соответствии с фиг. 3. Эта гильза образует выполненное в виде ввода отверстие в держателе тепловыделяющего стержня 5. Это отверстие удлинено путем накидной гильзы 10, в которую переходит гильза 6а и в которой находится внутренняя резьба для служащей в качестве подъемного механизма штанги 20. Накидная гильза 10 находится на внешней стороне держателя тепловыделяющего стержня 5 и входит в полое пространство основания тепловыделяющего элемента 2.

На фиг. 5 держатель тепловыделяющего стержня 5 выполнен в виде пластины с выполненными в виде вводов отверстиями 21 в которые одним концом могут свободно входить тепловыделяющие стержни 8. В центральном, выполненном в виде ввода отверстии 21а имеется внутренняя резьба. В этом центральном отверстии 21а с внутренней стороны держателя тепловыделяющего стержня 5 ввинчен один конец открытой с обеих концов трубы 8, в то время как с внешней стороны навинчена накидная гайка 10. Эта накидная гайка 10 имеет внутреннюю резьбу для штанги 20, которая является противоположно направленной относительно внешней резьбы на трубе 9 и накидной гайке 10, так что винтовое соединение трубы 9 и накидной гайки 10 с держателем тепловыделяющего стержня 5 при ввинчивании штанги 20 не может разъединиться.

Тепловыделяющий элемент ядерного реактора с тепловыделяющими стержнями (8) и с продольно вытянутым кожухом тепловыделяющего элемента (3) имеет на одном конце хвостовик тепловыделяющего элемента (2) и на этом хвостовике тепловыделяющего элемента (2) держатель тепловыделяющего стержня (5), который свободно расположен внутри кожуха тепловыделяющего элемента (3), в который входит каждый тепловыделяющий стержень (8) своим хвостовиком и который для обеспечения возможности проверки и замены тепловыделяющих стержней (8) имеет место захвата (10) для подъемного механизма (20) для извлечения держателя тепловыделяющего стержня (5) из кожуха тепловыделяющего элемента (3). 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Тепловыделяющий элемент ядерного реактора с вытянутым в длину кожухом тепловыделяющего элемента, на одном конце которого укреплен хвостовик тепловыделяющего элемента с держателем тепловыделяющего стержня, который расположен свободно внутри кожуха тепловыделяющего элемента и удерживается хвостовиком тепловыделяющего элемента и который имеет место захвата для подъемного механизма для вынимания держателя тепловыделяющего стержня из кожуха тепловыделяющего элемента, а также с тепловыделяющими стержнями внутри кожуха тепловыделяющего элемента, каждый из которых расположен на обращенной к другому концу продольно вытянутого кожуха тепловыделяющего элемента внутренней стороне держателя тепловыделяющего стержня и входит одним концом тепловыделяющего стержня в держатель тепловыделяющего стержня, отличающийся тем, что место захвата представляет собой проходящее в продольном направлении кожуха тепловыделяющего элемента, открытое к другому концу продольно вытянутого кожуха тепловыделяющего элемента отверстие в держателе тепловыделяющего стержня, в котором имеется внутренняя резьба для выполненного в виде стержня с внешней резьбой на одном конце стержня подъемного механизма. 2. Элемент по п.1, отличающийся тем, что отверстие выполнено в виде ввода. 3. Элемент по п.2, отличающийся тем, что выполненное в виде ввода отверстие продолжено гильзой, находящейся на внешней стороне держателя тепловыделяющего стержня, предпочтительно накидной гильзой, которая входит в полое пространство в хвостовике тепловыделяющего элемента и в которой имеется внутренняя резьба. 4. Элемент по п.3, отличающийся тем, что гильза образована глухой гайкой, которая ввинчена в выполненное в виде ввода отверстие держателя тепловыделяющего стержня. 5. Элемент по п.4, отличающийся тем, что глухая гайка выполнена на одном конце трубы, которая ввинчена в выполненное в виде ввода отверстие держателя тепловыделяющего стержня, а другой конец которой находится над внутренней стороной держателя тепловыделяющего стержня и является открытым. 6. Элемент по п.4, отличающийся тем, что на внутренней стороне держателя тепловыделяющего стержня в выполненное в виде ввода отверстие ввинчена одним концом труба, которая на обеих концах трубы является открытой. 7. Элемент по п.6, отличающийся тем, что глухая гайка и труба имеют противоположные по направлению внешние резьбы для ввинчивания в выполненное в виде ввода отверстие в держателе тепловыделяющего стержня, причем внутренняя резьба в глухой гайке имеет противоположное направление относительно внешних резьб глухой гайки и трубы. 8. Элемент по одному из пп.5 7, отличающийся тем, что труба защищена от прокручивания вокруг ее продольной оси профильным элементом в дистанционном элементе в кожухе тепловыделяющего элемента, через который пропущены эта труба и тепловыделяющие стержни.