Дистанционирующая решетка тепловыделяющей сборки ядерного реактора Российский патент 2017 года по МПК G21C3/00 

Изобретение относится к атомной энергетике и может найти применение в тепловыделяющих сборках (ТВС) ядерного реактора типа ВВЭР.

В вопросах безопасности энергетических водо-водяных реакторов особое внимание уделяется активной зоне и, главным образом, одному из ее компонентов - тепловыделяющей сборке (ТВС), которая, как правило, оснащается дистанционирующими решетками. От конструктивных особенностей этих решеток зависит не только работоспособность ТВС, но и величина ее запаса до кризиса теплообмена или запас по величинам критического теплового потока (КТП) и критической мощности.

Наличие смесительных элементов на решетках вызывает перемешивание теплоносителя между ячейками и турбулизацию потока в пределах отдельных ячеек. Это приводит к выравниванию температуры теплоносителя по сечению канала ТВС, а следовательно, и к повышению запаса до кризиса теплообмена или критической мощности (см. Перепелица Н.И. Дистанционирующие решетки с локальными завихрителями для тепловыделяющих сборок PWR. Атомная техника за рубежом, 2006, №1, стр. 3).

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).

Известна дистанционирующая решетка тепловыделяющей сборки ядерного реактора, имеющая соединенные к ободу и между собой ячейки, выполненные из ленты, снабженные внутренними выступами и просечками (см. патент RU №2127001 от 27.03.97 г., опубл. 27.02.99, МКИ 6 G21C 3/34). Каждая пара прилегающих граней ячеек соединена между собой сварными точками, что не исключает их непровар и снижает надежность работы в ядерном реакторе.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту является дистанционирующая решетка тепловыделяющей сборки ядерного реактора, содержащая шестигранный обод с закрепленным в нем полем шестигранных ячеек, снабженных внутренними выступами, выполненным из одного листа таким образом, что у сформованных ячеек сгибы и просечки под ячейки по одному ряду ячеек размещены с одной торцевой `стороны дистанционирующей решетки, а по примыкающему к нему параллельному ряду ячеек сгибы и просечки под ячейки размещены с другой торцевой стороны дистанционирующей решетки (см. патент RU №2187848 от 28.02.2000, опубл. 20.08.2002, бюл. №23 - прототип).

Недостатком как аналогов, так и прототипа является невысокий уровень перемешивания потока теплоносителя, обусловленный отсутствием элементов, обеспечивающих перемешивание потока.

Технической задачей изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик тепловыделяющей сборки ядерного реактора.

Поставленная задача решается тем, что в дистанционирующей решетке тепловыделяющей сборки ядерного реактора, содержащей шестигранный обод с закрепленным в нем полем шестигранных ячеек, снабженных внутренними выступами, выполненным из одного листа таким образом, что у сформованных ячеек сгибы и просечки под ячейки по одному ряду ячеек размещены с одной торцевой стороны дистанционирующей решетки, а по примыкающему к нему параллельному ряду ячеек сгибы и просечки под ячейки размещены с другой торцевой стороны дистанционирующей решетки, согласно изобретению просечки под ячейки выполнены с образованием по торцам ячейки дефлекторов, отогнутых под углом к оси ячейки в противоположных направлениях, образуя завихрители потока теплоносителя, которые направлены в трех углах ячейки по часовой стрелке, а в других трех углах ячейки против часовой стрелки.

Сущность изобретения поясняется чертежами:

фиг. 1 - дистанционирующая решетка тепловыделяющей сборки ядерного реактора, общий вид;

фиг. 2 - размещение тепловыделяющего элемента в ячейке;

фиг. 3 - заготовка поля ячеек после разметки;

фиг. 4 - заготовка поля ячеек в виде «гармошки»;

фиг. 5 - дистанционирующая решетка тепловыделяющей сборки ядерного реактора, фрагмент.

Дистанционирующая решетка тепловыделяющей сборки ядерного реактора содержит шестигранный обод 1 с закрепленным в нем точечной сваркой 2 полем шестигранных ячеек 3. В каждой ячейке 3 имеются внутренние выступы 4. Поле ячеек 3 выполняется из целого листа 5 таким образом, что у сформованных ячеек 3 сгибы 6 и просечки 7 под ячейки 3 по одному ряду ячеек размещены с одной торцевой стороны дистанционирующей решетки, а по примыкающему к нему параллельному ряду - с другой. Просечки 7 под ячейки 3 выполнены с образованием по торцам ячейки 3 дефлекторов 8, отогнутых под углом 9 к оси 10 ячейки 3 в противоположных направлениях по линиям сгиба 11. С торцов ячейки 3 в результате образованы завихрители 12 потока теплоносителя.

Изготовление поля шестигранных ячеек 3 проводят из целого листа 5. Для этого на нем выполняют разметку высоты «Н» ячеек 3, просечек 7 под ячейки 3 с дефлекторами 8, линий сгиба 11, внутренних выступов 4. По разметке высоты ячеек 3 сгибают листовую заготовку 5 будущего поля ячеек 3 в виде «гармошки» в ее верхней и нижней частях. Выполняют просечки 7 под ячейки 3 «гармошки» в ее верхней и нижней частях с образованием дефлекторов 8 и отгибают их по линиям 11 в противоположных направлениях. Прилегающие грани соседних ячеек 3 сжимают и фиксируют точечной сваркой 2, при этом каждая ячейка 3 формуется таким образом, что на каждом ее торце в трех углах завихрители 12 направлены по часовой стрелке, а в других трех углах - против часовой стрелки.

Использование изобретения позволит улучшить эксплуатационные характеристики дистанционирующей решетки, а именно функции перемешивания потока теплоносителя, что влияет на работоспособность ТВС, на величину ее запаса до кризиса теплообмена или запас по величинам критического теплового потока и критической мощности.

Изобретение относится к дистанционирующей решетке, применяемой в тепловыделяющих сборках (ТВС) ядерного реактора типа ВВЭР. Заявленная дистанционирующая решетка содержит шестигранный обод с закрепленным в нем полем шестигранных ячеек, снабженных внутренними выступами, выполненным из одного листа таким образом, что у сформованных ячеек сгибы и просечки под ячейки по одному ряду ячеек размещены с одной торцевой стороны дистанционирующей решетки, а по примыкающему к нему параллельному ряду ячеек сгибы и просечки под ячейки размещены с другой торцевой стороны дистанционирующей решетки. Указанные просечки под ячейки выполнены таким образом, что по торцам ячейки образованы дефлекторы, отогнутые под углом к оси ячейки в противоположных направлениях, в результате чего образуются завихрители потока теплоносителя, которые направлены в трех углах ячейки по часовой стрелке, а в других трех углах ячейки против часовой стрелки. Техническим результатом является улучшение функции перемешивания потока теплоносителя, что повышает работоспособность ТВС и величину ее запаса до кризиса теплообмена. 5 ил.

Дистанционирующая решетка тепловыделяющей сборки ядерного реактора, содержащая шестигранный обод с закрепленным в нем полем шестигранных ячеек, снабженных внутренними выступами, выполненным из одного листа таким образом, что у сформованных ячеек сгибы и просечки под ячейки по одному ряду ячеек размещены с одной торцевой стороны дистанционирующей решетки, а по примыкающему к нему параллельному ряду ячеек сгибы и просечки под ячейки размещены с другой торцевой стороны дистанционирующей решетки, отличающаяся тем, что просечки под ячейки выполнены с образованием по торцам ячейки дефлекторов, отогнутых под углом к оси ячейки в противоположных направлениях, образуя завихрители потока теплоносителя, которые направлены в трех углах ячейки по часовой стрелке, а в других трех углах ячейки против часовой стрелки.