ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩАЯ СБОРКА ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА Российский патент 2005 года по МПК G21C3/332 

Область техники

Изобретение относится к атомной энергетике, а более конкретно к тепловыделяющим сборкам для ядерных реакторов с водой под давлением.

Предшествующий уровень техники

Известна тепловыделяющая сборка ядерного реактора [1], содержащая пучок тепловыделяющих элементов с дистанционирующими решетками, нижнюю и верхнюю концевые части, соединенные между собой направляющими каналами. Верхняя концевая часть содержит соединенные между собой стакан, плиты, защитную решетку и направляющие, выполненных в форме перфорированной конической обечайки, а также пружины, прижимающие вверху дно стакана к верхним упорам на верхних концах направляющих каналов и опирающиеся внизу на опорные элементы, выполненные в форме втулок, установленных на выступах направляющих каналов.

Известная сборка обладает недостаточной надежностью, связанной с пониженной устойчивостью из-за необходимости иметь повышенный зазор между торцами тепловыделяющих элементов и защитной решеткой. Величина этого зазора для тепловыделяющих сборок определяется величиной удлинения тепловыделяющих элементов, а для известной тепловыделяющей сборки она должна быть увеличена на величину полного хода пружин для исключения повреждения тепловыделяющих элементов защитной решеткой. Участок между торцами тепловыделяющих элементов и защитной решеткой имеет пониженную жесткость на изгиб по отношению к пучку тепловыделяющих элементов и верхней концевой части. Увеличение же его высоты существенно снижает устойчивость тепловыделяющей сборки и может привести к повышенным изгибам направляющих каналов и к повышению трения при перемещении поглощающих стержней в направляющих каналах.

Раскрытие изобретения

Целью изобретения является повышение надежности тепловыделяющей сборки. Задачей изобретения является сокращение высоты участка с пониженной жесткостью на изгиб.

Техническим результатом изобретения является повышение жесткости на изгиб тепловыделяющей сборки.

Поставленная цель достигается тем, что в тепловыделяющей сборке ядерного реактора, содержащей хвостовик, закрепленные на хвостовике направляющие каналы, пучок тепловыделяющих элементов, установленных в дистанционирующих решетках, а также головку, содержащую стакан с днищем, защитную решетку с направляющими элементами и плиту, соединенные друг с другом и пронизанные направляющими каналами, а также опорные элементы, опирающиеся на выступы, выполненные на направляющих каналах, пружины, расположенные между опорными элементами и днищем стакана, упирающимся в верхние упоры, закрепленные на верхних концах направляющих каналов, новым является то, что соединение направляющих элементов защитной решетки со стаканом выполнено с возможностью относительного вертикального перемещения, причем движение защитной решетки вниз ограничено нижними упорами, установленными на направляющих каналах, а вверх - опорными элементами.

Такое решение поставленной задачи позволяет значительно сократить необходимую величину зазора между торцами тепловыделяющих элементов и защитной решеткой и существенно повысить жесткость на изгиб участка между торцами пучка тепловыделяющих элементов и защитной решеткой, а также и тепловыделяющей сборки в целом.

Краткое описание чертежей

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых представлены

фиг.1 - вертикальный разрез тепловыделяющей сборки, в которой защитная решетка опирается на нижние упоры, выполненные в виде, по крайней мере, одного направляющего канала;

фиг.2 - вертикальный разрез тепловыделяющей сборки, в которой защитная решетка опирается на нижние упоры, выполненные в виде выступов на направляющих каналах;

фиг.3 - вертикальный разрез тепловыделяющей сборки, в которой защитная решетка опирается на нижние упоры, выполненные в виде колец, закрепленных на нижних концах опорных элементов, проходящих сквозь защитную решетку.

Варианты осуществления изобретения

Тепловыделяющая сборка содержит хвостовик (1), на котором параллельно установлены направляющие каналы (2) и пучок тепловыделяющих элементов (3), объединенных дистанционирующими решетками (4), а также головку (5). Головка (5) содержит пронизанные направляющими каналами (2) стакан (6) с днищем (7), защитную решетку (8) с направляющими элементами (9), плиту (10), жестко соединенную со стаканом (6). Опорные элементы (11), установленные на выступах (12) на направляющих каналах (2), служат опорой для пружин (13), упирающихся верхними концами в днище (7) стакана (6) и прижимающих упомянутый стакан к верхним упорам (14), закрепленным на верхних концах направляющих каналов (2). Верхние упоры (14) могут быть выполнены в виде колец или гаек, закрепленных на верхних концах направляющих каналов (2), либо в виде цанг, сцепленных с направляющими каналами и снабженных верхним наружным буртом. Соединение направляющих элементов (9) защитной решетки (8) со стаканом (6) выполнено с возможностью относительного вертикального перемещения, например, в виде цилиндра, коаксиального стакану (6). Защитная решетка (8) опирается на нижние упоры (15), выполненные, например, в виде центрального направляющего канала. Сверху защитная решетка упирается в нижние торцы опорных элементов (11).

Как вариант, защитная решетка (8) опирается на нижние упоры (15), выполненные, например, в виде выступов на направляющих каналах (2), а нижние торцы опорных элементов (11) ограничивают перемещение защитной решетки (8) вверх.

Как вариант, защитная решетка (8) опирается на нижние упоры (15), выполненные, например, в виде колец, закрепленных на нижних концах опорных элементов (11), проходящих сквозь защитную решетку (8). Перемещение защитной решетки (8) вверх ограничивается выступами на опорных элементах (11).

Работа тепловыделяющей сборки осуществляется следующим образом. При сборке ядерного реактора головки тепловыделяющих сборок поджимаются сверху внутрикорпусным устройством. При этом стакан (6) опускается вместе с плитой (10), сжимая пружины (13). Движение защитной решетки (8) вниз ограничивается нижними упорами в виде, по крайней мере, одного из направляющих каналов (2), либо выступов на направляющих каналах (2), либо колец, закрепленных на нижних концах опорных элементов (11). Движение защитной решетки (8) вверх ограничивается либо нижними торцами подпружиненных опорных элементов (11), либо выступами на опорных элементах, проходящих сквозь защитную решетку. При этом величина зазора между торцами пучка тепловыделяющих элементов (3) и защитной решеткой сохраняется неизменной и может быть выбрана только из условия обеспечения свободного удлинения тепловыделяющих элементов под действием рабочей температуры и радиации.

При работе ядерного реактора теплоноситель поступает через хвостовик (1) в пучок тепловыделяющих элементов (3), где осуществляет теплосъем и далее выходит через головку (5) в верхнюю камеру реактора.

Таким образом, обеспечивается повышение жесткости на изгиб участка между торцами пучка тепловыделяющих элементов и защитной решеткой и тепловыделяющей сборки в целом, исключаются повышенные деформации направляющих каналов, что обеспечивает снижение трения при перемещении в упомянутых направляющих каналах поглощающих стержней, а следовательно, повышается надежность тепловыделяющей сборки.

Промышленная применимость

Наиболее целесообразно предложенные решения использовать для тепловыделяющих сборок ядерных энергетических реакторов с водой под давлением.

Источник информации

1. Авт. свид. SU № 708830 A.

Изобретение относится к атомной энергетике, а более конкретно к тепловыделяющим сборкам для ядерных реакторов с водой под давлением. Тепловыделяющая сборка ядерного реактора содержит хвостовик, закрепленные на хвостовике направляющие каналы, пучок тепловыделяющих элементов, установленных в дистанционирующих решетках, а также головку. Головка содержит стакан с днищем, защитную решетку с направляющими элементами и плиту, соединенные друг с другом и пронизанные направляющими каналами. Опорные элементы опираются на выступы, выполненные на направляющих каналах. Пружины расположены между опорными элементами и днищем стакана, упирающимся в верхние упоры, закрепленные на верхних концах направляющих каналов. Соединение направляющих элементов защитной решетки со стаканом выполнено с возможностью относительного вертикального перемещения. Движение защитной решетки вниз ограничено нижними упорами, установленными на направляющих каналах, а вверх - опорными элементами. Техническим результатом изобретения является повышение надежности тепловыделяющей сборки. 3 ил.

Тепловыделяющая сборка ядерного реактора, содержащая хвостовик (1), закрепленные на хвостовике (1) направляющие каналы (2), пучок тепловыделяющих элементов (3), установленных в дистанционирующих решетках (4), а также головку (5), содержащую стакан (6) с днищем (7), защитную решетку (8) с направляющими элементами (9) и плиту (10), соединенные друг с другом и пронизанные направляющими каналами (2), а также опорные элементы (11), опирающиеся на выступы (12), выполненные на направляющих каналах (2), пружины (13), расположенные между опорными элементами (11) и днищем (7) стакана (6), упирающимся в верхние упоры (14), закрепленные на верхних концах направляющих каналов (2), отличающаяся тем, что соединение направляющих элементов (9) защитной решетки (8) со стаканом (6) выполнено с возможностью относительного вертикального перемещения, причем движение защитной решетки (8) вниз ограничено нижними упорами (15), установленными на направляющих каналах, а вверх - опорными элементами (11).