НАПРАВЛЯЮЩИЙ КАНАЛ Российский патент 2000 года по МПК G21C3/04 

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

В связи с повышением требований по надежности и экономичности тепловыделяющих сборок атомных электростанций широкое применение находят тепловыделяющие сборки, в которых в качестве конструкционного материала каркаса, состоящего из направляющих каналов и дистанционирующих решеток, используются сплавы циркония при одновременном использовании концевых деталей (головки, хвостовика) из нержавеющей стали. Соединение этих элементов между собой, например направляющего канала с хвостовиком, осуществляется посредством сварки, при которой возникает задача избежать такого недостатка, как образование эвтектического интерметаллидного соединения, обладающего нулевой пластичностью, которое имеет место при плавлении и взаимном контакте циркония и его сплавов со сталями.

Известен направляющий канал (см. патент США N 4687619, МКИ G 21 C 19/20 1987 г.), состоящий из трубы, захватной втулки и наконечника, при этом втулка и наконечник закреплены на трубе обжатием, недостатком которого является низкая надежность, обусловленная возможным неравномерным обжатием по сечению и, следовательно, образованием высоких неравномерных местных напряжений.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является направляющий канал, в котором для исключения образования в сварном соединении интерметаллидов наконечник выполнен составным и соединяется с трубой через дополнительную втулку, выполненную из материала трубы и закрепленную на теле наконечника завальцовкой торца последнего (RU 0006937 U1, G 21 C 3/04, 16.06.98) - прототип. Недостатком данного технического решения является то, что в процессе сварки внутренняя поверхность дополнительной втулки, плотно прижатая к наконечнику, находится в зоне термовлияния сварного шва и подвергается воздействию температуры, величина которой и время воздействия достаточны для образования по месту контакта втулки с наконечником вне сварного шва эвтектической прослойки, устранение которой чисто технологическими методами, например за счет уменьшения энергии сварки шва, приводит к образованию в нем недопустимых дефектов.

Технической задачей изобретения является повышение эксплуатационной надежности тепловыделяющей сборки.

Решением поставленной технической задачи является то, что в направляющем канале, в котором наконечник соединен с трубой через дополнительную втулку, изготовленную из материала трубы, согласно изобретению часть втулки, находящаяся внутри трубы, выполнена с обнижением, гарантирующим зазор между внутренней поверхностью трубы и этой частью втулки, а другая часть втулки, находящаяся вне трубы и не участвующая в образовании сварного шва, имеет диаметр больше, чем максимальный диаметр наконечника, но меньше наружного диаметра трубы.

Указанная совокупность признаков является новой и обладает изобретательским уровнем, поскольку наличие обнижения на части втулки, находящейся внутри трубы, за счет гарантированного зазора между этой ее частью и внутренним диаметром трубы исключает образование на этих деталях во время сварки прижогов и механических повреждений трубы. Наружная часть втулки, имеющая диаметр больше, чем максимальный диаметр наконечника, но меньше наружного диаметра трубы, является местом для захвата электродным устройством сварочной машины. Превышение втулки над хвостовиком позволяет организовать токоподвод, минуя тело наконечника. В результате в процессе нагрева и сварки участвуют только однородные материалы трубы и втулки. С учетом кратковременности процесса контактной сварки это исключает образование эвтектики по зоне контакта разнородных материалов и в то же время позволяет получить сварной шов требуемой прочности.

Конкретные размеры втулки и наконечника выбирают из условия получения сварного соединения с прочностью трубы и из технических характеристик используемого в технологическом процессе сварочного оборудования.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

Направляющий канал состоит из трубы 1, захватной втулки 2, присоединенной к трубе сварным швом 3, наконечника 4 и дополнительной втулки 5, выполненной из материала трубы. Втулка 5 соединена с трубой сварным швом 6 и имеет сложную конфигурацию. Часть ее, находящаяся внутри трубы, образует с внутренней поверхностью трубы гарантированный зазор 7. Другая часть втулки, расположенная снаружи, превышает максимальный диаметр наконечника 4, выполненного из материала, отличного от материала трубы 1, и меньше наружного диаметра трубы 1.

Направляющий канал является составной частью тепловыделяющей сборки и предназначен для восприятия механических нагрузок, действующих на сборку в процессе ее эксплуатации, размещения в нем стержней системы управления и защиты.

Направляющий канал является составной частью тепловыделяющей сборки ядерного реактора и предназначен для восприятия механических нагрузок, действующих на сборку в процессе ее эксплуатации, размещения в нем стержней управления и защиты.

Захватная втулка 2 направляющего канала служит для закрепления на ней съемной верхней концевой части тепловыделяющей сборки, а наконечник 4 служит для соединения направляющего канала с нижней концевой частью сборки. Наличие дополнительной втулки 5, выполненной из материала трубы, часть которой, помещенная внутрь трубы 1, имеет обнижение, гарантированно обеспечивающее зазор 7 между этой частью втулки и внутренней поверхностью трубы, а другая ее часть, находящаяся снаружи, имеет диаметр больше диаметра наконечника 4, но меньше наружного диаметра трубы, позволяют обеспечить требуемые качественные характеристики сварного соединения и исключают возможность получения эвтектики в процессе выполнения сварного шва 6, что также увеличивает эксплуатационную надежность канала и тепловыделяющей сборки в целом.

Изобретение относится к устройствам для атомной энергетики, в частности к элементам конструкции тепловыделяющих сборок энергетических реакторов типа ВВЭР-1000. Техническим результатом изобретения является повышение эксплуатационной надежности тепловыделяющей сборки. Сущность изобретения: в направляющем канале, в котором наконечник соединен с трубой через дополнительную втулку, изготовленную из материала трубы, согласно изобретению часть втулки, находящаяся внутри трубы, выполнена с обнижением, гарантирующим зазор между внутренней поверхностью трубы и этой частью втулки, а другая часть втулки, находящаяся вне трубы и не участвующая в образовании сварного шва, имеет диаметр больше, чем максимальный диаметр наконечника, но меньше наружного диаметра трубы. 1 ил.

Направляющий канал, состоящий из трубы, захватной втулки, наконечника, присоединенного к трубе посредством дополнительной втулки, выполненной из материала трубы, отличающийся тем, что часть дополнительной втулки, находящаяся внутри трубы, выполнена с обнижением, обеспечивающим гарантированный зазор между внутренним диаметром трубы и этой частью, а другая ее часть, находящаяся снаружи, имеет диаметр больше диаметра наконечника, но меньше наружного диаметра трубы.