Устройство для улавливания твердых частиц в тепловыделяющей сборке ядерного реактора
DEVICE FOR ENTRAPPING SOLID PARTICLES IN A NUCLEAR REACTOR FUEL ASSEMBLY

Изобретение относится к атомной энергетике и может быть использовано в тепловыделяющих сборках ядерных реакторов.
Известен антидебрисный фильтр тепловыделяющей сборки ядерного реактора (см. патент RU №2264666, МПК G21С 3/30), представляющий собой перфорированную в виде пазов пластину, установленную в хвостовике тепловыделяющей сборки. Недостатком данного технического решения является невозможность задержания частиц с размерами меньшими, чем ширина пазов пластины, а также существенное затеснение проходного сечения для теплоносителя.
Известен фильтр легководного ядерного реактора (см. патент WO 021058075 А1, МПК G21С 3/32), который представляет собой набор изогнутых пластин, образующих изогнутые каналы. Недостатком данного технического решения является невозможность задержания горизонтально ориентированных частиц размером, меньшим расстояния между пластинами, а также существенное затеснение проходного сечения теплоносителя.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому устройству является устройство для улавливания твердых частиц в тепловыделяющей сборке ядерного реактора (см. патент RU №2308102, МПК G21С 3/10), которое представляет собой перфорированную пластину, выполненную пилообразной в поперечном потоку теплоносителя направлении. Недостатком этого технического решения является невозможность задержания частиц размером меньше ширины пазов перфорации.
Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение надежности тепловыделяющих сборок при их длительной эксплуатации в ядерном реакторе.
Техническим результатом изобретения является создание устройства, способного задерживать и улавливать твердые частицы любого размера, находящиеся в контуре теплоносителя, без уменьшения проходного сечения для теплоносителя.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве для улавливания твердых частиц в тепловыделяющей сборке ядерного реактора, представляющем собой перфорированную пластину, выполненную пилообразной в поперечном потоку теплоносителя направлении, согласно изобретению, расстояние между проекциями верхних и нижних кромок перфорации на горизонтальную плоскость составляет не более 2 мм.
Устройство для улавливания твердых частиц в тепловыделяющей сборке ядерного реактора также может состоять из перфорированных пластин, установленных под углом друг к другу. При этом расстояние между проекциями верхних и нижних кромок перфорации на горизонтальную плоскость составляет не более 2 мм.
Другим отличием является то, что перфорированные пластины объединены в секторы, закрепленные на ребрах жесткости хвостовика.
Выполнение пластин устройства перфорированными, пилообразными в поперечном потоку теплоносителя направлении или установленными под углом друг к другу, и выбор расстояния между проекциями верхних и нижних кромок перфорации на горизонтальную плоскость равным не более 2 мм. обеспечивает торможение твердых частиц, их разворот, укладывание и удерживание в углах, образованных смежными перфорированными пластинами, причем наклон пластин позволяет достичь удержания твердых частиц меньшего размера, чем размер перфорации.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг. 1 представлена тепловыделяющая сборка ядерного реактора (фрагмент) с устройством для улавливания твердых частиц, общий вид.
На фиг. 2 представлено устройство для улавливания твердых частиц в тепловыделяющей сборке, сектор.
На фиг. 3 представлено устройство для улавливания твердых частиц в тепловыделяющей сборке, общий вид.
На фиг. 4 представлено устройство для улавливания твердых частиц в тепловыделяющей сборке, фрагмент.
На фиг. 5 представлено устройство для улавливания твердых частиц в тепловыделяющей сборке (фрагмент), сечение пластины.
Устройство для улавливания твердых частиц 1 в тепловыделяющей сборке ядерного реактора представляет собой перфорированную пластину 2, выполненную пилообразной в поперечном потоку теплоносителя 3 направлении, или состоит из отдельных перфорированных пластин, установленных под углом друг к другу. Перфорированные пластины 2 собраны в секторы 4, закрепленные на опорных ребрах 5 хвостовой части 6 тепловыделяющей сборки. Перфорация пластин 2 выполнена таким образом, что расстояние между проекциями верхних 7 и нижних 8 кромок перфорации на горизонтальную плоскость составляет не более 2 мм.
Устройство для улавливания твердых частиц в тепловыделяющей сборке ядерного реактора работает следующим образом.
Перфорированные пластины пилообразной формы или закрепленные под углом друг к другу объединяют в секторы и закрепляют на опорных ребрах хвостовика тепловыделяющей сборки. Перфорацию пластин осуществляют таким образом, чтобы расстояние между проекциями ее верхней и нижней кромок составляло не более 2 миллиметров.
Устройство располагают в хвостовой части тепловыделяющей сборки ядерного реактора. При эксплуатации тепловыделяющей сборки в ядерном реакторе поток теплоносителя, в среде которого находятся твердые частицы, поступает на вход тепловыделяющей сборки. Известно, что частицы, способные вызвать фреттинг-износ оболочек тепловыделяющих элементов, в основном, представляют из себя фрагменты проволоки различных размеров. При движении в потоке теплоносителя данные частицы располагаются длинной стороной по линиям тока, то есть, по линиям меньшего сопротивления. Таким образом, частицы двигаются своей длинной осью параллельно оси тепловыделяющей сборки. При взаимодействии с наклонной перфорированной пластиной перфорация которой выполнена таким образом, что расстояние между проекциями кромок перфорации не превышает 2 мм., происходит торможение частиц, их разворот под действием усилий от потока теплоносителя с учетом появления неустойчивости, укладывание, вдавливание и удерживание в углах устройства, образованных смежными перфорированными пластинами, за счет усилия от потока теплоносителя. По окончании работы тепловыделяющая сборка выгружается из реактора, удержанные устройством для улавливания твердые частицы выгружаются вместе с ней.
Таким образом, устройство для улавливания твердых частиц в тепловыделяющей сборке ядерного реактора позволяет повысить надежность тепловыделяющих сборок при их длительной эксплуатации в ядерном реакторе.