ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩАЯ СБОРКА ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА Российский патент 2015 года по МПК G21C3/00 

Изобретение относится к атомной энергетике, а именно к элементам тепловыделяющей сборки (ТВС) ядерного реактора типа ВВЭР-440.

В конструкци ТВС ВВЭР-440 (см. Кириллов П.Л., Юрьев Ю.С., Бобков В.П. Справочник по теплогидравлическим расчетам (ядерные реакторы, теплообменники, парогенераторы). М.: Энергоатомиздат, 1990, с.317) основными конструктивными узлами являются пучок тепловыделяющих элементов (твэлов), дистанционирующие решетки (ДР), закрепленные на центральной трубе, головка, хвостовик и соединяющий их чехол.

Тепловыделяющая сборка ядерного реактора содержит концевые детали - головку 1 и хвостовик 2, и соединяющий их чехол, силовой каркас, включающий верхнюю и нижнюю опорную решетки 3 и 4, дистанционирующие решетки (ДР) 5 и центральную трубу (ЦТ). В силовом каркасе закреплен пучок тепловыделяющих элементов (твэлов) 6. (см. фиг. 1). Твэлы 6 закреплены в ДР 5 и нижней опорной решетке 4 (HP).

Как показывает опыт изготовления и эксплуатации, существующее соединение чехла и хвостовика не обеспечивает в полной мере требуемую соосность этих деталей, особенно в ТВС АРК ВВЭР-440. По этой причине на АЭС «Пакш» было зафиксировано превышение установленных пределов усилия выгрузки ТВС после имитации срабатывания АЗ при испытаниях.

Известна ТВС (RU 2092914 C1), в которой крепление чехла к концевой детали осуществляется 12 винтами (по 2 винта на грани) со специальными головками, законтривание которых производится в материал концевой детали. Для обеспечения точности, надежности и работоспособности при выполнении сборки-разборки на углах чехла в местах соединения с концевыми деталями выполнены разрезы на ребрах. Однако большое количество винтов и наличие разрезов снижают конструкторско-технологическую привлекательность такого соединения.

Известна ТВС, в которой для обеспечения разборности соединения чехол - концевая деталь, в месте установки крепежного винта в чехле выполняется выштамповка для обеспечения невыступания за пределы контура поперечного сечения головки винта. Чехол соединяется с хвостовиком с помощью 6-ти специальных винтов. Известная конструкция соединения хвостовика и чехла ТВС приведена на фиг. 2. Конструкция винта показана на фиг. 3.

Однако прижатие чехла к посадочному месту концевой детали в этой конструкции возможно только в зоне выштамповок, что не может гарантированно обеспечить натяга по всей внутренней поверхности посадочного места чехла, и что, в свою очередь, не может гарантированно обеспечить соосности чехла и концевой детали (например, хвостовика) в сборе.

Конструктивно чехол состоит из 2-х полутруб, которые изготавливаются из 2-х заготовок прямоугольной формы, продольные протяженные стороны которых строгаются, образуя плоскости, перпендикулярные плоскости листа для обеспечения плотного прилегания кромок при последующей сварке полутруб. При этом строго обеспечивается параллельность обеих протяженных кромок заготовок полутруб. Гибка полутруб производится на прессе с числовым программным управлением с базированием от одной из протяженных кромок, что, соответственно, обеспечивает параллельность протяженных кромок и образующихся в процессе гибки ребер полутруб. Согнутые полутрубы устанавливаются на оправке для сварки с обеспечением плотного прилегания каждой из протяженных кромок друг к другу для обеспечения качества сварки. Это, в свою очередь, позволяет обеспечить параллельность всех 6 ребер готового чехла между собой.

Посадочное место хвостовика под установку чехла, как и весь хвостовик, изготавливается на обрабатывающем центре с числовым программным управлением, что позволяет обеспечить высокую точность параллельности ребер посадочного места хвостовика между собой.

Таким образом, обеспечение плотного прилегания зон ребер внутренней поверхности чехла к ребрам посадочного места хвостовика позволяет обеспечить соосность продольных осей чехла и хвостовика.

В связи с этим предлагается конструкция ТВС, в которой крепежные винты имеют коническую форму головки снизу, но с большим по сравнению с известным винтом углом при вершине конуса, поверхность которой в процессе затяжки соприкасается с внешней поверхностью чехла вокруг отверстия под винт крепления, перемещая ее внутрь по мере закручивания, чем обеспечивает возможность контровки в дополнительное отверстие в чехле, а также размещение головок винтов внутри контура поперечного сечения ТВС за счет выборки зазоров между внутренней поверхностью чехла и посадочным местом концевой детали в зонах граней с обеспечением за счет этого натяга в зонах ребер, для чего на гранях посадочного места концевой детали в средней части вокруг каждого из отверстий под крепежные винты выполнены углубления, поверхность которых совпадает с деформированной формой поверхности чехла при нагружении радиальными силами по контуру отверстий или близка к ней, имеющие ширину меньше, чем ширина грани чехла.

Для повышения технологичности также представляется возможным посадочные места под чехол в концевой детали в районах расположения крепежных винтов выполнить в виде наклонной плоскости с уклоном в направлении от центра ТВС.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображена ТВС ядерного реактора с пучком твэлов, концевыми деталями и соединенным с ними чехлом.

На фиг. 2 изображена существующая конструкция соединения чехла и концевой детали известной ТВС.

На фиг. 3 изображена конструкция винта крепления чехла известной ТВС.

На фиг. 4 изображена предлагаемая конструкция крепления чехла ТВС, где 7 - чехол, 8 - хвостовик, 9 - винт.

На фиг. 5 изображена конструкция винта крепления чехла предлагаемой ТВС.

Изобретение относится к атомной энергетике, а именно к элементам тепловыделяющей сборки (ТВС) ядерного реактора типа ВВЭР-440. Чехол ТВС соединяется с хвостовиком с помощью 6-ти специальных винтов, имеющих коническую форму головки снизу. На гранях посадочного места концевой детали в средней части вокруг каждого из отверстий под крепежные винты выполнены углубления, поверхность которых совпадает с деформированной формой поверхности чехла при нагружении радиальными силами по контуру отверстий или близка к ней. Углубления имеют ширину меньше, чем ширина грани чехла. Технический результат - обеспечение соосности чехла и концевой детали (например, хвостовика) в сборе. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Тепловыделяющая сборка ядерного реактора, включающая пучок твэлов, собранный в каркасе из дистанционирующих решеток, чехол, концевые детали и крепежные винты, отличающаяся тем, что крепежные винты имеют коническую снизу потайную головку, поверхность которой соприкасается с наружной поверхностью чехла, обеспечивая размещение головки винта внутри контура поперечного сечения ТВС за счет выборки зазоров между внутренней поверхностью чехла и посадочным местом концевой детали в зонах граней с обеспечением за счет этого натяга в зонах ребер, для чего в средней части граней на длине посадочного места концевой детали вокруг каждого из отверстий под крепежные винты выполнены углубления, поверхность которых совпадает с деформированной формой поверхности чехла при нагружении радиальными силами по контуру отверстий или близка к ней, имеющие ширину меньше, чем ширина грани чехла.

2. Тепловыделяющая сборка ядерного реактора по п.1, отличающаяся тем, что углубления в посадочные места под чехол в концевой детали в районах расположения крепежных винтов выполнены в виде наклонной плоскости с уклоном в направлении от центра ТВС.