УСТРОЙСТВО РАЗЪЕМНОГО КРЕПЛЕНИЯ ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗБЛОКИРОВАНИЯ ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ В ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩЕЙ СБОРКЕ Российский патент 2008 года по МПК G21C3/00 

Область техники

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

Предшествующий уровень техники

Известна тепловыделяющая сборка ядерного реактора (Патент №2129738 от 27.04.1999 г.) с тепловыделяющими элементами (твэлами), соединяемыми с нижней опорной решеткой узлами крепления, каждый из которых выполнен в виде упругого в поперечном сечении по крайней мере на части его длины от нижнего торца цилиндра, и имеет в нижней части буртик, контактирующий с поверхностью кольцевой проточки, выполненной в нижней опорной решетке ниже ее верхнего торца, причем нижний торец цилиндра расположен не ниже нижней границы кольцевой проточки.

Существенным недостатком упомянутой тепловыделяющей сборки является недостаточно надежное закрепление твэлов в опорной решетке, которое может быть нарушено усилиями от взаимодействия твэлов с дистанционирующими решетками, а повышение усилия закрепления твэлов приводит к возможности разрушения твэла, извлекаемого при ремонте ТВС.

Раскрытие изобретения

Задачей изобретения является обеспечение разъемного соединения твэлов с нижней решеткой ТВС с управляемой блокировкой.

Техническим результатом изобретения является обеспечение надежного удержания твэлов в нижней решетке в рабочем состоянии ТВС и низких усилий извлечения твэлов из нижней решетки при ремонте ТВС.

Поставленный технический результат достигается тем, что в устройстве разъемного крепления тепловыделяющих элементов (1), снабженном цангами (2) на нижних концах, в тепловыделяющей сборке ядерного реактора, содержащей хвостовик (3), снабженный опорными элементами (4), опорную решетку (5) с отверстиями (6), охватывающими цанги (2), наружные бурты (7) которых зацеплены за края отверстий (6), согласно изобретению под опорной решеткой (5) установлена подвижная решетка (8), снабженная блокирующими элементами (9) для цанг (2), а между подвижной решеткой (8) и опорными элементами (4) установлена как минимум одна частично сжатая пружина (10).

Блокирующие элементы (9) могут быть выполнены в виде цилиндрических стержней, вставляемых внутрь цанг (2).

Цилиндрические стержни могут быть снабжены заходными фасками (11) на верхнем торце.

На боковой поверхности хвостовика (3) могут быть выполнены вертикальные пазы (12), а на боковой поверхности подвижной решетки (8) напротив верхней части пазов (12) выполнены отверстия (13).

В устройстве для разблокирования крепления тепловыделяющих элементов (1), содержащем корпус (14), устанавливаемый снаружи коаксиально хвостовику (3), согласно изобретению корпус (14) снабжен отверстиями (15), стержнями (16), выполненными с возможностью перемещения и установки сквозь отверстия (15) корпуса (14) и пазы (12) хвостовика (3) в отверстия (13) на боковой поверхности подвижной решетки (8), и устройством перемещения стержней (17).

В устройстве для разблокирования крепления тепловыделяющих элементов (1) согласно изобретению устройство перемещения стержней (17) может быть выполнено в виде кольца, коаксиального корпусу (14) и имеющего возможность относительного осевого перемещения, снабженного наклонными направляющими (18) и вертикальными пазами (19), взаимодействующими со стержнями (17), каждый из которых снабжен ползуном (20), взаимодействующим с наклонной направляющей (18).

Коаксиально корпусу (14) с возможностью относительного осевого перемещения может быть установлена опора (21) для хвостовика (3) тепловыделяющей сборки, имеющая основание (22), а между основанием (22) и корпусом (14) может быть установлена пружина (23).

Такое решение поставленной задачи позволяет создать условия для гарантированного закрепления твэлов в опорной решетке с управляемой блокировкой независимо от усилий взаимодействия твэлов с дистанционирующими решетками и обеспечить низкие усилия извлечения твэлов при ремонте ТВС.

Краткое описание чертежей

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых представлены:

фиг.1 - тепловыделяющая сборка;

фиг.2 - вертикальный разрез хвостовика с твэлами, закрепленными в опорной решетке блокирующими элементами;

фиг.3 - нижний наконечник твэла в рабочем состоянии;

фиг.4 - вертикальный разрез хвостовика с выведенными блокирующими элементами из цанг тепловыделяющих элементов;

фиг.5 - вертикальный разрез хвостовика, установленного в устройство для разблокирования крепления тепловыделяющих элементов;

фиг.6 - вертикальный разрез хвостовика, установленного в устройство для разблокирования крепления тепловыделяющих элементов, стержни введены в подвижную плиту;

фиг.7 - вертикальный разрез хвостовика, установленного в устройство для разблокирования крепления тепловыделяющих элементов, подвижная плита отведена вниз, блокирующие элементы выведены из цанг.

Осуществление изобретения

Устройство разъемного крепления тепловыделяющих элементов (1) снабжено цангами (2) на нижних концах, установлено в тепловыделяющей сборке ядерного реактора, содержащей хвостовик (3), снабженный опорными элементами (4), опорную решетку (5) с отверстиями (6), охватывающими цанги (2), наружные бурты (7) которых зацеплены за края отверстий (6). Под опорной решеткой (5) установлена подвижная решетка (8), снабженная блокирующими элементами (9) для цанг (2), а между подвижной решеткой (8) и опорными элементами (4) установлен как минимум один упругий элемент, например частично сжатая пружина (10).

Блокирующие элементы (9) могут быть выполнены в виде цилиндрических стержней, вставляемых внутрь цанг (2).

Цилиндрические стержни могут быть снабжены заходными фасками (11) на верхнем торце.

На боковой поверхности хвостовика (3) могут быть выполнены вертикальные пазы (12), а на боковой поверхности подвижной решетки (8) напротив верхней части пазов (12), выполнены отверстия (13). Данные пазы и отверстия предназначены для взаимодействия с устройством для разблокирования крепления тепловыделяющих элементов.

Устройство для разблокирования крепления тепловыделяющих элементов (1) в тепловыделяющей сборке ядерного реактора с устройством для разблокирования крепления тепловыделяющих элементов, описанным выше, содержит корпус (14), устанавливаемый снаружи коаксиально хвостовику (3). Корпус (14) снабжен отверстиями (15), стержнями (16), выполненными с возможностью перемещения и установки сквозь отверстия (15) корпуса (14) и пазы (12) хвостовика (3) в отверстия (13) на боковой поверхности подвижной решетки (8), и устройством перемещения стержней (17).

Устройство перемещения стержней (17) может быть выполнено в виде кольца, коаксиального корпусу (14) и имеющего возможность относительного осевого перемещения, снабженного наклонными направляющими (18) и вертикальными пазами (19), взаимодействующими со стержнями (17), каждый из которых снабжен ползуном (20), взаимодействующим с наклонной направляющей (18).

Коаксиально корпусу (14) с возможностью относительного осевого перемещения может быть установлена опора (21) для хвостовика (3) тепловыделяющей сборки, имеющая основание (22), а между основанием (22) и корпусом (14) может быть установлен упругий элемент, например пружина (23).

Работа устройства разъемного крепления тепловыделяющих элементов в тепловыделяющей сборке осуществляется следующим образом.

Твэлы в процессе работы испытывают термомеханические нагрузки от дистанционирующих решеток и гидравлические нагрузки от потока теплоносителя. Эти нагрузки воспринимаются нижними наконечниками твэлов в виде цанг, которые взаимодействуют наружными буртами с опорной решеткой. При этом блокирующие элементы подвижной решетки введены внутрь нижних наконечников и препятствуют расцеплению последних с опорной решеткой. Подвижная решетка упругим элементом, например пружиной, удерживается в прижатом состоянии к опорной решетке. Кроме того, в процессе работы динамический напор теплоносителя, воздействуя на подвижную решетку, также препятствует самопроизвольному разблокированию нижних наконечников твэлов в виде цанг с опорной решеткой. Для извлечения или установки твэла необходимо отвести подвижную плиту от опорной решетки, сжав пружину. При этом блокирующие элементы выйдут из отверстий в нижнех наконечниках тепловыделяющих элементов в виде цанг, чем устраняется их блокировка. Благодаря вертикальным прорезям нижний наконечник в виде цанги под осевым усилием, приложенным к твэлу вверх для его извлечения, выйдет из зацепления с опорной решеткой.

Устройство для разблокирования крепления тепловыделяющих элементов действует следующим образом. Тепловыделяющая сборка с хвостовиком, имеющим вертикальные пазы на боковой поверхности, устанавливается в корпус устройства, имеющего пазы и отверстия, и устройство для перемещения стержней, имеющего также пазы. В пазах и отверстиях корпуса и устройства перемещения стержней установлены стержни с ползунами. Пазы и отверстия выполнены таким образом, что при вертикальном перемещении вниз устройства перемещения стержней относительно корпуса стержни входят сквозь пазы хвостовика в зацепление с подвижной решеткой. При дальнейшем вертикальном перемещении вниз стержни, сцепленные с подвижной решеткой, перемещают последнюю вниз, при этом блокирующие элементы выводятся из нижних наконечников тепловыделяющих элементов в виде цанг.

При приложении нагрузки на устройство перемещения стержней вверх (например, от пружин) последнее перемещается вверх, при этом стержни выходят из зацепления с подвижной плитой. Подвижная плита под действием упругих элементов (например, пружин), установленных снизу перемещается вверх, при этом блокирующие элементы входят внутрь нижних наконечников и блокируют их в опорной решетке.

Таким образом, обеспечивается улучшение условий сборки и разборки пучка твэлов с гарантированным закреплением твэлов в опорной решетке, улучшается ремонтопригодность тепловыделяющей сборки.

Устройство предназначено для использования в области атомной энергетики в ядерных реакторах с водой под давлением. Устройство разъемного крепления тепловыделяющих элементов снабжено цангами на нижних концах и установлено в тепловыделяющей сборке ядерного реактора, содержащей хвостовик, снабженный опорными элементами, опорную решетку с отверстиями, охватывающими цанги, наружные бурты которых зацеплены за края отверстий. Под опорной решеткой установлена подвижная решетка, снабженная блокирующими элементами для цанг, а между подвижной решеткой и опорными элементами установлена как минимум одна частично сжатая пружина. Устройство для разблокирования крепления тепловыделяющих элементов в тепловыделяющей сборке ядерного реактора с устройством содержит корпус, устанавливаемый снаружи коаксиально хвостовику. Корпус снабжен отверстиями, стержнями, выполненными с возможностью перемещения и установки сквозь отверстия корпуса и пазы хвостовика в отверстия на боковой поверхности подвижной решетки, и устройством перемещения стержней. Обеспечивается надежное удержание твэлов в нижней решетке в рабочем состоянии ТВС и низких усилий извлечения твэлов из нижней решетки при ремонте ТВС. 2 н. и 5 з.п.ф-лы, 7 ил.

1. Устройство разъемного крепления тепловыделяющих элементов (1), снабженных цангами (2) на нижних концах, в тепловыделяющей сборке ядерного реактора, содержащей хвостовик (3), снабженный опорными элементами (4), опорную решетку (5) с отверстиями (6), охватывающими цанги (2), наружные бурты (7) которых зацеплены за края отверстий (6), отличающееся тем, что под опорной решеткой (5) установлена подвижная решетка (8), снабженная блокирующими элементами (9) для цанг (2), а между подвижной решеткой (8) и опорными элементами (4) установлена как минимум одна частично сжатая пружина (10).2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блокирующие элементы (9) выполнены в виде цилиндрических стержней, вставляемых внутрь цанг (2).3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что цилиндрические стержни снабжены заходными фасками (11) на верхнем торце.4. Устройство по любому из пп.1 - 3, отличающееся тем, что на боковой поверхности хвостовика (3) выполнены вертикальные пазы (12), а на боковой поверхности подвижной решетки (8), напротив верхней части пазов (12), выполнены отверстия (13).5. Устройство для разблокирования крепления тепловыделяющих элементов (1) в тепловыделяющей сборке ядерного реактора с устройством разъемного крепления тепловыделяющих элементов, содержащее корпус (14), устанавливаемый снаружи коаксиально хвостовику (3), отличающееся тем, что корпус (14) снабжен отверстиями (15), стержнями (16), выполненными с возможностью перемещения и установки сквозь отверстия (15) корпуса (14) и пазы (12) хвостовика (3) в отверстия (13) на боковой поверхности подвижной решетки (8), и устройством перемещения стержней (17).6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что устройство перемещения стержней (17) выполнено в виде кольца, коаксиального корпусу (14) и имеющего возможность относительного осевого перемещения, снабженного наклонными направляющими (18) и вертикальными пазами (19), взаимодействующими со стержнями (16), каждый из которых снабжен ползуном (20), взаимодействующим с наклонной направляющей (18).7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что коаксиально корпусу (14) с возможностью относительного осевого перемещения установлена опора (21) для хвостовика (3) тепловыделяющей сборки, имеющая основание (22), а между основанием (22) и корпусом (14) установлена пружина (23).