ДИСТАНЦИОНИРУЮЩАЯ РЕШЕТКА ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩЕЙ СБОРКИ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА Российский патент 2002 года по МПК G21C3/34 

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

Известна дистанционирующая решетка тепловыделяющей сборки ядерного реактора, имеющая шестигранный обод, внутри которого размещены соединенные с ободом и между собой многогранные ячейки, снабженные внутренними выступами (см. Б.А.Дементьев. Ядерные энергетические реакторы, 11-е издание, М., Энергоатомиздат, 1990 г., стр.44).

Каждая пара прилегающих граней ячеек соединена между собой сварными точками, аналогичным образом закреплены точечной сваркой обод и грани ячеек, прилегающих к нему. Однако при точечной сварке ячеек друг к другу и к ободу не исключен их непровар из-за, например, падения напряжения сварки, силы тока сварки, параметров сварки и т.д., что может вызвать разрушение дистанционирующей решетки в ядерном реакторе и тепловыделяющий элемент (ТВЭЛ), имеющий практически нулевую осевую жесткость, от вибрации может разрушиться, поскольку дистанционирование его относительно других ТВЭЛов будет нарушено. Все это снижает надежность дистанционирующей решетки.

Операция изготовления ячеек включает резку циркониевых трубок на мерные заготовки, равные высоте ячейки с формованием их для придания формы многогранной ячейки.

Операция набора поля ячеек для размещения в них ТВЭЛ включает ручную установку ячеек в шаблоне и не поддается автоматизации. Все это повышает себестоимость изготовления дистанционирующей решетки. Кроме того, в процессе изготовления дистанционирующей решетки может быть нарушена точность размещения ячеек собираемого поля ячеек из-за отклонений диаметра и толщины стенок трубок, используемых для ячеек и точности изготовления инструмента формования многогранных ячеек из обрезков трубок, что может привести к нарушению позиционирования ячеек дистанционирующей решетки относительно запрессовываемых в них ТВЭЛов при сборке ТВС. Смещение ячейки относительно ТВЭЛа в циркониевой оболочке вызовет повреждение последней при запрессовке в нее ТВЭЛа, а цирконий отличается склонностью к разъедающей коррозии, появляющейся в результате истирания между соприкасающимися поверхностями (см. Металлургия циркония, перевод с английского. М., Иностранная литература, 1959 г., стр.298), что не исключит разрушение ТВЭЛа в ядерном реакторе.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту является дистанционирующая решетка тепловыделяющей сборки ядерного реактора, имеющая соединенные к ободу и между собой ячейки, выполненные из ленты, снабженные внутренними выступами и просечками (см. Патент Российской Федерации RU 2127001, 27.03.97 г. , опубликован 27.02.99 г., МКИ 6 G 21 C 3/34). Каждая пара прилегающих граней ячеек соединена между собой сварными точками, что не исключает их непровар и снижает надежность работы в ядерном реакторе.

Операцию подготовки по прототипу осуществляют путем рубки ленты на заготовки для шестигранных, пятигранных и четырехгранных ячеек. Операцию изготовления пластинчатых многогранных с внутренними выступами и просечками ячеек осуществляют их формованием в виде четырехгранных, пятигранных и шестигранных ячеек, а операцию набора поля ячеек для размещения в них ТВЭЛ осуществляют вручную, ибо эта операция не поддается автоматизации. Собранное поле ячеек закрепляют между собой и к ободу точечной сваркой.

Недостатком является высокая себестоимость изготовления.

Технической задачей изобретения является повышение надежности дистанционирующей решетки за счет исключения сварки ячеек между собой и снижение себестоимости изготовления за счет безотходного изготовления поля ячеек и совмещения операций изготовления ячейки и сбора поля ячеек.

Эта техническая задача решается тем, что в дистанционирующей решетке тепловыделяющей сборки ядерного реактора, содержащей шестигранный обод с закрепленным в нем полем шестигранных ячеек с просечками и внутренними выступами в каждой ячейке; согласно изобретению поле шестигранных ячеек выполнено из одного листа, таким образом, что у сформованных ячеек сгибы по одному ряду ячеек размещены с одной торцевой стороны дистанционирующей решетки, а по примыкающему к нему параллельному ряду ячеек сгибы размещены с другой торцевой стороны дистанционирующей решетки.

Безотходное выполнение поля ячеек дистанционирующей решетки из одного листа и совмещение операции изготовления ячеек и набора поля ячеек позволяет снизить себестоимость изготовления дистанционирующей решетки. Выполнение поля ячеек дистанционирующей решетки без применения сварки ячеек между собой позволит повысить надежность дистанционирующей решетки.

На чертежах представлена дистанционирующая решетка тепловыделяющей сборки ядерного реактора, где на фиг.1 показана дистанционирующая решетка - общий вид; на фиг. 2 - вид сбоку (разрез по ряду); на фиг.3 - размещение ТВЭЛа в ячейке; на фиг.4 - заготовка поля ячеек после разметки; на фиг.5 - заготовка в виде гармошки; на фиг.6 - фрагмент дистанционирующей решетки.

Дистанционирующая решетка тепловыделяющей сборки ядерного реактора содержит шестигранный обод 1 с закрепленным в нем точечной сваркой 2, полем шестигранных ячеек 3 , с просечками 4 и внутренними выступами 5 в каждой ячейке 3. Поле шестигранных ячеек 3 выполнено из одного листа 6, таким образом, что у сформованных ячеек 3 сгибы 7 по одному ряду ячеек 3 размещены с одной торцевой стороны дистанционирующей решетки, а по примыкающему к нему параллельному ряду ячеек 3 сгибы 8 размещены с другой торцевой стороны дистанционирующей решетки и т.д.

Изготовление дистанционирующей решетки тепловыделяющей сборки включает операции подготовки к изготовлению дистанционирующей решетки, изготовление пластинчатых шестигранных с внутренними выступами 5 и просечками 4 ячеек 3, набор поля ячеек 3 для размещения в них тепловыделяющих элементов 9 и закрепление набранного поля ячеек 3 в ободе 1 точечной сваркой 2.

Изготовление поля ячеек 3 дистанционирующей решетки осуществляют из целого листа 6, для чего выполняют на нем разметку высот "Н" ячеек 3, разметку сгибов углов 10 каждой шестигранной ячейки 3, просечку 4 для внутренних выступов 5 в каждой ячейке 3, по разметке высоты ячеек 3 сгибают листовую заготовку 6 будущего поля ячеек 3 в виде "гармошки" (фиг.5) и осуществляют линейные просечки под ячейки 3 "гармошки" в ее верхней и нижней частях по разметкам между противоположными углами шестигранных будущих ячеек 3. Операции изготовления пластинчатых шестигранных ячеек 3 и набор поля ячеек 3 совмещают и осуществляют формование каждой шестигранной ячейки 3 и поля ячеек 3 по ранее выполненным разметкам сгибов углов 10 каждой ячейки 3 с одновременным сжатием прилегающих граней соседних ячеек 3. Сгибы 8 по одному ряду ячеек 3 выполняют с одной торцевой стороны дистанционирующей решетки, а по примыкающему к нему параллельному ряду ячеек 3 сгибы 8 выполняют с другой торцевой стороны дистанционирующей решетки. Поле ячеек 3 размещают в ободе 1 и закрепляют точечной сваркой 2.

Опытный образец дистанционирующей решетки изготовлен. Испытания показали, что он соответствует тем требованиям, которые предъявляются к дистанционирующей решетке тепловыделяющей сборки ядерного реактора.

Использование: для дистанционирования тепловыделяющих элементов в тепловыделяющих сборках ядерного реактора. Сущность изобретения: поле шестигранных ячеек выполнено из одного листа таким образом, что у сформованных ячеек сгибы по одному ряду ячеек размещены с одной торцевой стороны дистанционирующей решетки, а по примыкающему к нему параллельному ряду ячеек сгибы размещены с другой торцевой стороны дистанционирующей решетки. Техническим результатом является повышение надежности решетки за счет исключения сварки ячеек между собой и снижение себестоимости изготовления за счет безотходного изготовления поля ячеек и совмещения операций изготовления ячейки и сбора поля ячеек. 6 ил.

Дистанционирующая решетка тепловыделяющей сборки ядерного реактора, содержащая шестигранный обод с закрепленным в нем полем шестигранных ячеек с просечками и внутренними выступами в каждой ячейке, отличающаяся тем, что поле шестигранных ячеек выполнено из одного листа таким образом, что у сформованных ячеек сгибы по одному ряду ячеек размещены с одной торцевой стороны дистанционирующей решетки, а по примыкающему к нему параллельному ряду ячеек сгибы размещены с другой торцевой стороны дистанционирующей решетки.