ДИСТАНЦИОНИРУЮЩАЯ РЕШЕТКА ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩЕЙ СБОРКИ Советский патент 1995 года по МПК G21C3/34 

Изобретение относится к области ядерной энергетики, а более конкретно к области производства тепловыделяющих сборок ядерных энергетических реакторов, например, реакторов типа ВВЭР-1000.

Известна дистанционирующая решетка тепловыделяющей сборки для ядерного реактора ВВЭР-1000, содержащая обод, центральную ячейку и фигурные гнезда, часть из которых имеет дистанционирующие выступы и выполнена в виде отдельных ячеек, а другая часть гнезд не имеет дистанционирующих выступов и образована стенками смежных ячеек (см. производственно-технический сборник "Технический прогресс в атомной промышленности", серия "Тепловыделяющие элементы", выпуск 1, 1985 г. статья авторов А.П. Устименко и др. "Расчет деформации дистанционирующей решетки" аналог).

В гнезда решетки с дистанционирующими выступами устанавливаются твэлы, а в гнезда без дистанционирующих выступов устанавливаются трубки под поглощающие элементы.

Недостаток этой известной конструкции дистанционирующей решетки заключается в том, что ячейки изготавливаются из колец, отрезанных от тонкостенных трубок. Использование указанных колец повышает стоимость решетки, по сравнению с решеткой, изготовленной из отрезков ленты, и ухудшает технологичность решетки, так как для изготовления ячеек необходимо разнотипное оборудование: токарные станки для отрезки колец, механизированные устройства для снятия заусенцев с торцов колец, прессы для формовки ячеек. Применение разнотипного оборудования затрудняет процесс автоматизации изготовления ячеек.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому изобретению является конструкция дистанционирующей решетки тепловыделяющей сборки, содержащей обод, центральную ячейку и отрезки гофрированных лент, образующих при соединении ряды фигурных гнезд, одни из которых имеют дистанционирующие выступы, а другие их не имеют (см. патент ФРГ N 2.253.674, кл. G 21 C 3/34 прототип).

Недостаток этой известной конструкции дистанционирующей решетки заключается в том, что технологичность решетки ухудшена, а надежность решетки снижена. Ухудшение технологичности решетки вызвано тем, что отрезки гофрированных лент выполнены неоднотипными, т.е. отрезки отличаются друг от друга либо длиной, либо формой исполнения концевых участков отрезков, либо наличием в различных местах отрезков полугнезд (изгибов) без дистанционирующих выступов. Это приводит к большому количеству типоразмеров отрезков в решетки и затрудняет автоматизацию изготовления этих отрезков. На одном отрезке гофрированной ленты могут быть полугнезда (изгибы) как с дистанционирующими выступами, так и без них, что не позволяет организовать изготовление отрезков путем деления на отдельные части одной длинной ленты, имеющей однотипные гофрированные элементы по всей своей длине. Отрезки гофрированных лент огибают только половину периметра шестигранных гнезд, т.е. только три грани из шести и не пересекаются между собой. В результате в каждом фигурном гнезде четыре стенки (из шести) имеют толщину, равную одной толщине отрезков. Только по две стенки в каждом гнезде, расположенные в местах стыковки отрезков гофрированных лент, имеют толщину, равную удвоенной толщине этих отрезков.

Наличие в гнездах четырех стенок (из шести) с толщиной, раной одной толщине отрезков гофрированных лент, снижает прочность, жесткость и надежность решетки.

Целью изобретения является улучшение технологичности решетки и повышение ее надежности за счет увеличения прочности и жесткости стенок гнезд.

Цель достигается за счет того, что в известной конструкции дистанционирующей решетки тепловыделяющей сборки, содержащей обод центральную ячейку и отрезки гофрированных лент, образующих при соединении ряды фигурных гнезд, одни из которых имеют дистанционирующие выступы, а другие могут их не иметь, указанные отрезки гофрированных лент выполнены в виде попарно однотипных, попарно и многократно пересекающихся между собой отрезков, образующих отдельные блоки фигурных гнезд с дистанционирующими выступами и огибающих более половины количества граней этих фигурных гнезд, причем, эти отрезки образуют преимущественно у всех фигурных гнезд с дистанционирующими выступами стенки с толщиной, равной удвоенной толщине этих отрезков. Однотипные отрезки имеют по всей своей длине преимущественно одинаково изогнутые участки, одинаковые дистанционирующие выступы и одинаковые вырезы, расположенные последовательно без пропусков в определенных местах отрезков. Однотипные отрезки гофрированных лент, огибающие более половины количества граней фигурных гнезд, выполнены таким образом, что разница между суммарным количеством граней, огибаемых раздельно каждым из отрезков в одном фигурном гнезде, и общим количеством граней в этом гнезде равна двум. Фигурные гнезда без дистанционирующих выступов образованы в решетке внешними поверхностями смежных блоков фигурных гнезд с дистанционирующими выступами.

В прототипе каждый из рядов гнезд образован двумя разнотипными лентами.

Различие заключается как в количестве дистанционирующих выступов, выполненных на каждой ленте, так и в том, что участки гофрированных лент дистанционирующими выступами чередуются с участками вообще без дистанционирующих выступов. Такая конструкция лент затрудняет процесс автоматизации их изготовления. Практически для каждой из лент необходим отдельный штамповый инструмент.

В заявляемом решении этот недостаток устранен, так как каждый из рядов гнезд образован двумя однотипными отрезками лент. Для обеспечения однотипности отрезка ленты выполнены попарно и многократно пересекающимися, причем, гнезда без дистанционирующих выступов исключены из числа тех, которые образованы за счет пересечения попарно однотипных отрезков. Эти гнезда без дистанционирующих выступов образованы в решетке внешними поверхностями смежных блоков фигурных гнезд с дистанционирующими выступами.

В прототипе четыре из шести граней гнезда имеют стенку, толщина которой равна только толщине одной ленты, что снижает прочность и жесткость гнезд и решетки в целом.

На фиг. 1 изображена дистанционирующая решетка тепловыделяющей сборки, общий вид; нар фиг. 2, 4, 5, 8, 10, 12, 13, 15 все отрезки гофрированных лент, которые содержатся в решетке; на фиг. 3, 6, 7, 9, 11, 14, 16 отдельные блоки фигурных гнезд с дистанционирующими выступами.

Дистанционирующая решетка тепловыделяющей сборки, изображенная на фиг. 1, содержит обод 1, центральную ячейку 2 и отрезки гофрированных лент 3-10.

На всех фигурах указаны следующие размеры: d диаметр отверстий между дистанционирующими выступами в фигурных гнездах решетки; D диаметр отверстий в фигурных гнездах без дистанционирующих выступов в решетке; t шаг расположения фигурных гнезд; Н высота отрезков гофрированных лент, равная высоте блоков фигурных гнезд; h высота прорезей, выполненных на отрезках фигурных лент. Для обеспечения собираемости решетки необходимости, чтобы h>0,5 Н.

Попарно однотипные отрезки 3, попарно и многократно пересекаясь между собой, образуют блоки пятигранных гнезд с дистанционирующими выступами, изображенные на фиг. 3.

Попарно однотипные отрезки 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 попарно и многократно пересекаясь между собой, образуют блоки шестигранных гнезд с дистанционирующими выступами, изображенные на фиг. 6. 7. 9, 11, 14, 16. В блоках пятигранных и шестигранных гнезд между дистанционирующими выступами образованы отверстия с диаметром d для установки твэлов. Попарно однотипные отрезки 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 огибают более половины количества граней пятигранных и шестигранных гнезд. При этом эти отрезки образуют практически у всех фигурных гнезд с дистанционирующими выступами стенки с толщиной, равной удвоенной толщине этих отрезков, что обеспечивает прочность и жесткость стенок гнезд, т. е. надежность решетки. Отрезки гофрированных лент прикреплены один к другому, а также к ободу точечной контактной сваркой или пайкой. В решетке использованы всего два типа отрезков. Первый тип отрезков является частью гофрированной ленты, предназначенной для образования блоков пятигранных гнезд, и изображен на фиг. 2. Второй тип отрезков является частью гофрированной ленты, предназначенной для образования блоков шестигранных гнезд, и изображен на фиг. 4, 5, 8, 10, 12, 13, 15. Однотипные отрезки гофрированных лент имеют по всей длине одинаково изогнутые участки, одинаковые дистанционирующие выступы и одинаковые вырезы, расположенные последовательно без пропусков в определенных местах отрезков. Такое выполнение однотипных отрезков обеспечивает их технологичность.

Однотипные отрезки, один из которых повернут на 180^о по отношению к другому, соединены таким образом, что прорези одного отрезка входят в прорези другого отрезка. Сборка из таких отрезков образует блок фигурных гнезд. Блоки фигурных гнезд изображены на фиг. 3. 6, 7, 9, 11, 14, 16.

Однотипные отрезки гофрированных лент огибают более половины количества граней фигурных гнезд и выполнены таким образом, что разница между суммарным количеством граней, огибаемых раздельно каждым из отрезков в одном фигурном гнезде, и общим количеством граней в этом гнезде равна двум. Такое исполнение отрезков обеспечивает толщину стенок, разделяющих фигурные гнезда внутри блоков, равной удвоенной толщине отрезков, т.е. обеспечивает их прочность и жесткость. Например, если один из отрезков 3 (см. фиг. 3) огибает в каком-либо гнезде четыре грани, то другой такой же отрезок 3, повернутый на 180^о по отношению к первому, огибает в это же гнезде три грани (или наоборот). При этом сумма огибаемых двумя отрезками граней в одном гнезде всегда равна семи (4+3=7), а общее количество граней в гнезде равно пяти. Таким образом, разница между суммарным количеством граней, огибаемых раздельно каждым из отрезков в одном фигурном гнезде, и общим количеством граней в этом гнезде всегда равна двум (7-5=2). Это признак характерен и для блоков шестигранных гнезд (4+4=8 8-6=2) и обеспечивает толщину стенок, разделяющих шестигранные гнезда в блоке, равную удвоенной толщине отрезков гофрированных лент.

Удвоенная толщина других стенок в решетке обеспечивается за счет того, что один блок фигурных гнезд примыкает к другому. В тех местах решетки, где такого примыкания блоков нет, внешними поверхностями смежных блоков фигурных гнезд с дистанционирующими выступами образованы фигурные гнезда без дистанционирующих выступов с диаметром D для трубок под поглощающие элементы.

Преимущества предлагаемой конструкции дистанционирущей решетки тепловыделяющей сборки, по сравнению с прототипом, заключается в следующем:
улучшена технологичность решетки по процессу изготовления отрезков гофрированных лент за счет сокращения количества типоразмеров отрезков гофрированных лент и за счет того, что отрезки являются частями этих лент, отличающиеся только длиной и не имеющих каких-либо отгибов по концам отрезков;
улучшена технологичность решетки по процессу изготовления гофрированных лент за счет того, что ленты по всей своей длине имеют одинаковые изогнутые участки, одинаковые дистанционирующие выступы и одинаковые вырезы, расположенные последовательно без пропусков в определенных местах лент;
улучшена технологичность решетки по процессу сборки за счет того, что сборка решеток может производиться из отдельных блоков фигурных гнезд;
повышена надежность решетки за счет увеличения прочности и жесткости стенок гнезд, которые преимущественно у всех фигурных гнезд с дистанционирующими выступами выполнены с толщиной, равной удвоенной толщине отрезков гофрированных лент.

Предлагаемая конструкция дистанционирующей решетки может быть использована в тепловыделяющих сборках ядерных реакторов ВВЭР-1000, АСТ-500, ВВЭР-440 и в других тепловыделяющих сборках со стержневыми твэлами.

Использование изобретения применительно к дистанционирующим решеткам тепловыделяющих сборок ядерного реактора ВВЭР-1000 позволит:
перейти от использования дорогостоящих тонкостенных трубок к использованию более дешевой ленты;
применить для изготовления отрезков гофрированных лент однотипное оборудование высокопроизводительные кулачковые прессы автоматы;
обеспечить более высокую технологичность и более низкую себестоимость решетки без снижения прочности, жесткости и надежности решетки.

Изобретение относится к области ядерной энергетики и предназначено для производства тепловыделяющих сборок реакторов. Целью изобретения является улучшение технологичности решетки и повышение ее надежности за счет увеличения прочности и жесткости стенок гнезд дистанционирующей решетки. Дистанционирующая решетка содержит отрезки гофрированных лент, образующих при соединении ряды фигурных гнезд, одни из которых имеют дистанционирующие выступы, а другие могут их не иметь. Каждый из рядов гнезд образован двумя однотипными отрезками лент. Для обеспечения однотипности отрезка ленты выполнены попарно и многократно пересекающимися, причем гнезда без дистанционирующих выступов исключены из числа тех, которые образованы за счет пересечения попарно однотипных отрезков. Эти гнезда без дистанционирующих выступов образованы в решетке внешними поверхностями смежных блоков фигурных гнезд с дистанционирующими выступами. 16 ил.

ДИСТАНЦИОНИРУЮЩАЯ РЕШЕТКА ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩЕЙ СБОРКИ, содержащая обод, центральную ячейку и отрезки гофрированных лент, образующих при соединении ряды фигурных гнезд, одни из которых имеют дистанционирующие выступы, а другие могут их не иметь, отличающаяся тем, что с целью улучшения технологичности решетки и повышения ее надежности за счет увеличения прочности и жесткости стенок гнезд, отрезки гофрированных лент выполнены преимущественно в виде попарно однотипных, попарно и многократно пересекающихся между собой отрезков, имеющих прорези в местах пересечения, образующих блоки фигурных звезд с дистанционирующими выступами и огибающих более половины количества граней этих фигурных гнезд таким образом, что разница между суммарным количеством огибаемых двумя отрезками граней в одном фигурном гнезде и общим количеством граней в этом же фигурном гнезде равна двум, причем эти отрезки образуют преимущественно, у всех фигурных гнезд с дистанционирующими выступами стенки с толщиной, равной удвоенной толщине этих отрезков.