ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩАЯ СБОРКА КАНАЛЬНОГО ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА Советский патент 1995 года по МПК G21C3/30 

Изобретение относится к ядерной технике, а именно к тепловыделяющим сборкам (ТВС) активной зоны канального ядерного реактора.

Цель изобретения повышение безопасности эксплуатации ядерного реактора путем сохранения жидкого теплоносителя в сборке при аварии реактора и уменьшения вероятности застревания сборки при загрузке.

На фиг. 1 показана тепловыделяющая сборка, общий вид; на фиг. 2 продольное сечение нижнего хвостовика ТВС с кольцевым отверстием; на фиг. 3 вид по стрелке А на фиг. 2; на фиг. 4 продольный разрез хвостовика ТВС с цилиндрическими отверстиями; на фиг. 5 вид по стрелке Б на фиг. 4.

Тепловыделяющая сборка активной зоны канального ядерного реактора содержит тепловыделяющие элементы 1, закрепленные в концевых решетках 2, дистанционирующие решетки 3. На концах сборки установлены конические направляющие детали: снизу хвостовик 4, сверху наконечник 5. На боковой конической поверхности хвостовика имеется кольцевое отверстие 6. Соосно отверстию 6 в хвостовике 4 установлен стержень 7, на который надета втулка 8. Часть наружной поверхности 9 втулки 8 расположена в кольцевом отверстии 6 заподлицо с поверхностью 10 хвостовика 4 и зафиксирована от перемещения вверх, например, с помощью пружины. Хвостовик 4 снабжен ограничителями перемещения втулки 8, выполненными в виде радиальных ребер 11, соединяющих стержень 7 с внутренней поверхностью стенки хвостовика и размещенных выше кольцевого отверстия 6. Отверстие 6 и втулка 8 могут быть разделены на отдельные фрагменты отверстия 12 и втулок 13 цилиндрической формы, связанных друг с другом упругой связью 14.

В ходе загрузки тепловыделяющей сборки в технологический канал реактора с помощью разгрузочно-загрузочной машины (РЗМ) втулка 8 под действием пружины и давления РЗМ расположена в отверстии 6 заподлицо с поверхностью хвостовика 4, что исключает вероятность зацепления краями отверстия 6 за края или возможные дефекты канала и обеспечивает, тем самым, безаварийную загрузку ТВС в реактор. Фиксирование втулки 8 в крайнем нижнем положении, кроме того, может быть обеспечено с помощью пайки или сварки, или склеивания, или конуса Морзе, или использования натяга или материалов с различным термическим расширением.

Аналогичным образом работает устройство, в котором втулка 8 и отверстие 6 разделены на фрагменты 12 и 13. В этом случае упругая связь 4 является дополнительным фиксирующим воздействием для любой из втулок, когда препятствие или давление действует только на одну из них.

После прохождения наиболее опасных входных участков канала давление, действующее на часть наружной поверхности хвостовика 4, начинает расти и превышает усилие фиксации втулки 8, поэтому последняя перемещается вдоль стержня 7 до ограничителей 11, открывая кольцевые отверстия 6 для прохода жидкого теплоносителя, охлаждающего твэлы 1.

В сборке, где втулка 8 и отверстие 6 разделены на фрагменты, благодаря гибкой связи 14 практически одновременно открываются все отверстия 12 даже в случае заклинивания фрагмента втулки 13 в каком-либо из отверстий 12.

При возникновении аварийной ситуации, вызванной разрывом канала или трубопровода или группового раздаточного коллектора ниже тепловыделяющей сборки, усилие пружины и давление, создаваемое РЗМ на втулку 8, превысит наружное давление, в результате чего втулка 8 переместится в крайнее нижнее положение и вновь закроет кольцевое отверстие 6 в хвостовике 4. Из емкостей аварийной защиты (на чертежах не показаны) теплоноситель подают в технологические каналы и заполняют сборки, причем скорость истечения теплоносителя из поврежденного канала сокращается, что создает в реакторе удовлетворительные условия охлаждения тепловыделяющих элементов. Таким образом, данная конструкция тепловыделяющей сборки обеспечивает сохранение теплоносителя в сборке при возникновении аварийной ситуации и позволяет осуществлять безаварийные разгрузочно-загрузочные операции, что повышает безопасность эксплуатации ядерного реактора.

Использование: преимущественно в реакторах типа РБМК. Сущность: отверстие для прохода жидкого теплоносителя в кинической поверхности концевого нижнего хвостовика тепловыделяющей сборки выполнено кольцевым. Соосно отверстию установлен стержень с надетой на него зафиксированной втулкой, часть наружной поверхности которой расположена в отверстии заподлицо с конической поверхностью хвостовика. При этом втулка выполнена с возможностью перемещения по стержню, если усилие от давления теплоносителя, воздействующего на втулку в реакторе, превысит усилие ее фиксации. По варианту исполнения отверстие и втулка разделены на фрагменты цилиндрической формы, причем фрагменты втулки соединены друг с другом упругой связью. В качестве средства фиксации втулки может быть применена, например, пружина. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩАЯ СБОРКА КАНАЛЬНОГО ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА, содержащая тепловыделяющие элементы, зафиксированные посредством узлов крепления и дистанционирования, нижний концевой хвостовик с отверстием для прохода теплоносителя в конической поверхности, отличающаяся тем, что, с целью повышения безопасности эксплуатации ядерного реактора путем сохранения жидкого теплоносителя в сборке при аварии реактора и уменьшения вероятности застревания сборки при загрузке, указанное отверстие в хвостовике выполнено кольцевым, соосно ему установлен стержень с надетой на него втулкой, часть наружной поверхности которой расположена в отверстии заподлицо с конической поверхностью хвостовика, при этом втулка зафиксирована с возможностью перемещения по стержню, если усилие от давления теплоносителя, воздействующего на втулку в реакторе, превысит усилие ее фиксации. 2. Сборка по п.1, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности фиксации втулки, отверстие и втулка разделены на фрагменты цилиндрической формы, причем фрагменты втулки соединены друг с другом упругой связью. 3. Сборка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что в качестве средства фиксации втулки в отверстии хвостовика применена пружина или пайка, или сварка, или склеивание, или натяг, или конус Морзе, или материалы с различным термическим расширением.