ДИСТАНЦИОНИРУЮЩАЯ РЕШЕТКА Российский патент 2006 года по МПК G21C3/34 G21C3/32 

Изобретение относится к атомной технике и может быть использовано в конструкциях тепловыделяющих сборок ядерных реакторов для дистанционирования и фиксации тепловыделяющих элементов, особенно в тепловыделяющих сборках реакторов PWR и BWR, в которых тепловыделяющие элементы установлены по квадратной сетке.

Уровень техники

Для обеспечения в течение всего срока эксплуатации тепловыделяющей сборки требуемого шага дистанционирования тепловыделяющих элементов используются дистанционирующие решетки, которые также фиксируют тепловыделяющие элементы в поджатом состоянии для исключения процесса фреттинг-износа материалов оболочек тепловыделяющих элементов. Ячейки дистанционирующих решеток могут быть образованы, в частности перпендикулярными пересекающими пластинами, или путем штамповки из трубных заготовок и соединения их между собой и охватывающим ободом посредством сварки или пайки.

Для исключения поперечных перетоков между тепловыделяющими сборками их дистанционирующие решетки должны иметь близкие гидравлические характеристики и располагаться они должны на одинаковых уровнях.

Для исключения зацепления дистанционирующих решеток соседних тепловыделяющих сборок при перегрузках, их обода снабжают заходными кромками.

Жесткость на поворот направляющих каналов зависит от конфигурации ячеек дистанционирующих решеток.

Требование по собираемости тепловыделяющих элементов, а также по свободному извлечению тепловыделяющих элементов при ремонте тепловыделяющей сборки, вызывает необходимость использовать податливые ячейки. В то же время для обеспечения заданной жесткости на поворот нужны жесткие ячейки.

Кроме того, в конструкциях дистанционирующих решеток следует предусмотреть элементы, выполняющие функцию перемешивания теплоносителя.

Известна дистанционирующая решетка, содержащая ячейки, образованные перпендикулярными пересекающимися полосами, и завихрители потока теплоносителя (US 5365557, G 21 3/322, 15.11.1994). В данной конструкции в полосах выполнены фигурные вырезы, которые скручены различным образом.

Известна также дистанционирующая решетка, содержащая ячейки, образованные перпендикулярными пересекающимися полосами, в которых выполнены вырезы и отштампованы дистанционирующие выступы (US 6236702, G 21 3/34, 22.05.2001). В данной конструкции в верхней части пластин выполнены лепестки, которые отогнуты с целью перемешивания теплоносителя.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к настоящему изобретению является дистанционирующая решетка, содержащая ячейки, предназначенные для установки тепловыделяющих элементов и образованные перпендикулярными пересекающимися пластинами, на краях которых на выходе потока теплоносителя выполнены отогнутые лопатки, предназначенные для перемешивания теплоносителя (US 6526116, G 21 С 3/322, 25.02.2003). В известной конструкции в пластинах выполнены вырезы, которые отогнуты и образуют дистанционирующие выступы.

Известные дистанционирующие решетки, с одной стороны, должны иметь достаточную жесткость для увеличения жесткости каркаса тепловыделяющей сборки в целом, а, с другой стороны, дистанционирующие выступы, образованные за счет вырезов в пластинах, должны иметь определенную упругость, обеспечивая при этом необходимую степень фиксации тепловыделяющих элементов. Именно из этих условий и выбирается толщина перпендикулярных пересекающихся пластин, которая ограничена заданной податливостью дистанционирующих выступов. Кроме того, наличие множества выступов и прорезей увеличивают гидравлическое сопротивление потоку теплоносителя.

Раскрытие изобретения

Задачей настоящего изобретения является разработка и создание дистанционирующей решетки, обладающей улучшенными характеристиками.

В результате решения данной задачи возможно получение технических результатов, заключающихся в том, что повышается жесткость ячеек на поворот и их устойчивость при одновременном снижении величины фиксации тепловыделяющих элементов в ячейках, а также снижается гидравлическое сопротивление решетки.

Данные технические результаты достигаются тем, что в дистанционирующей решетке, содержащей ячейки, предназначенные для установки тепловыделяющих элементов, каналов и образованные перпендикулярными пересекающимися пластинами, на краях которых на выходе потока теплоносителя выполнены отогнутые лопатки, предназначенные для перемешивания теплоносителя, каждая ячейка для тепловыделяющих элементов снабжена вставным дистанционирующим элементом с замкнутым контуром, предназначенным для фиксации тепловыделяющего элемента.

Отличительная особенность настоящего изобретения заключается в том, что каждая ячейка для тепловыделяющих элементов снабжена вставным дистанционирующим элементом с замкнутым контуром, предназначенным для фиксации тепловыделяющего элемента. В результате обеспечивается возможность выполнить пластины с большей толщиной, что существенно повысит их прочность и, соответственно жесткость ячеек и, следовательно, каркаса тепловыделяющей сборки в целом. Таким образом, прочность пластин и прочность материала вставного дистанционирующего элемента с замкнутым контуром выбираются исходя из оптимальных для их функционирования условий.

Кроме того, вставной дистанционирующий элемент с замкнутым контуром может иметь дистанционирующие выступы, которые целесообразно выполнить в виде пуклевок.

Предпочтительно длину ячейки выбрать от 20 мм до 60 мм, а размер вставного дистанционирующего элемента в направлении длины ячейки - 0,25÷0,33 от ее длины.

Вставной дистанционирующий элемент с замкнутым контуром выполнен посредством штамповки из трубной заготовки.

Перечень чертежей

На фиг.1 показан фрагмент дистанционирующей решетки, состоящий из 9 ячеек, на фиг.2 показана одна ячейка (увеличено), на фиг.3 приведен фрагмент полосы, на фиг.4 приведен фрагмент полосы, которая перпендикулярна полосе на фиг.3, на фиг.5 показан узел взаимного пересечения по вырезам полос, образующих ячейки.

Осуществление изобретения

Дистанционирующая решетка содержит ячейки 1, предназначенные для установки тепловыделяющих элементов или направляющих каналов 2. Ячейки 1 образованы перпендикулярными пересекающимися пластинами 3. На краях пластин 3 на выходе потока теплоносителя выполнены отогнутые лопатки 4, предназначенные для перемешивания теплоносителя. Каждая ячейка 1 снабжена вставным дистанционирующим элементом с замкнутым контуром 5, предназначенным для фиксации тепловыделяющего элемента 2. Вставной дистанционирующий элемент с замкнутым контуром 5 имеет дистанционирующие выступы, выполненные, в частности, в виде пуклевок 6. Длина ячейки 1 выбрана от 20 мм до 60 мм, а размер вставного дистанционирующего элемента с замкнутым контуром в направлении длины ячейки составляет 0,25÷0,33 от ее длины. Ячейки 1 сформированы путем взаимного размещения полос в прорезях 8. Для этого длина полос должна быть не менее половины ширины полосы. На перпендикулярно расположенных полосах прорези 8 ориентированы в противоположных направлениях. Вставной дистанционирующий элемент с замкнутым контуром 5, выполненный посредством штамповки из трубной заготовки, соединен с гранями ячейки, например, посредством сварки. Для этого вставной дистанционирующий элемент с замкнутым контуром имеет 4 плоские грани 7, между которыми расположены дистанционирующие выступы (фигурные грани) с пуклевками 6. Дистанционирующая решетка функционирует в составе тепловыделяющей сборки следующим образом. Теплоноситель проходит через ячейки 1 и омывает поверхности тепловыделяющих элементов, расположенных в ячейках. На выходе из ячейки теплоноситель взаимодействует с лопатками 4, что приводит к его перемешиванию и, соответственно к выравниванию его температуры по сечению тепловыделяющей сборки.

Дистанционирующая решетка по настоящему изобретению может быть использована как усилительная решетка совместно с основной решеткой. В этом случае усилительная и основная решетки объединены общим ободом.

Дистанционирующая решетка по настоящему изобретению может быть изготовлена любым известным образом с использованием стандартной технологии и оборудования и не требует создания принципиально новой оснастки.

Изобретение относится к атомной технике и может быть использовано в конструкциях тепловыделяющих сборок ядерных реакторов для дистанционирования и фиксации тепловыделяющих элементов, особенно в тепловыделяющих сборках реакторов PWR и BWR. Дистанционирующая решетка содержит ячейки, предназначенные для установки тепловыделяющих элементов или направляющих каналов и образованные перпендикулярными пересекающимися пластинами. На краях пластин на выходе потока теплоносителя выполнены отогнутые лопатки, предназначенные для перемешивания теплоносителя. Каждая ячейка для тепловыделяющих элементов снабжена вставным дистанционирующим элементом с замкнутым контуром, предназначенным для фиксации тепловыделяющего элемента. Изобретение позволяет повысить жесткость ячеек на поворот и их устойчивость при одновременном снижении величины фиксации тепловыделяющих элементов или направляющих каналов в ячейках, а также снизить гидравлическое сопротивление решетки. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Дистанционирующая решетка, содержащая ячейки, предназначенные для установки тепловыделяющих элементов и образованные перпендикулярными пересекающимися пластинами, на краях которых на выходе потока теплоносителя выполнены отогнутые лопатки, предназначенные для перемешивания теплоносителя, отличающаяся тем, что каждая ячейка для тепловыделяющих элементов снабжена вставным дистанционирующим элементом с замкнутым контуром, предназначенным для фиксации тепловыделяющего элемента.2. Решетка по п.1, отличающаяся тем, что вставной дистанционирующий элемент с замкнутым контуром имеет дистанционирующие выступы.3. Решетка по п.2, отличающаяся тем, что дистанционирующие выступы выполнены в виде пуклевок.4. Решетка по п.1, отличающаяся тем, что длина ячейки выбрана от 20 мм до 60 мм.5. Решетка по п.1, отличающаяся тем, что размер вставного дистанционирующего элемента в направлении длины ячейки составляет 0,25÷0,33 от ее длины.6. Решетка по п.1, отличающаяся тем, что вставной дистанционирующий элемент выполнен посредством штамповки из трубной заготовки.