СПОСОБ РАБОТЫ ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩЕЙ СБОРКИ НА ВХОДНОМ УЧАСТКЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
OPERATING METHOD OF FUEL ASSEMBLY IN INLET SECTION, AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в устройствах для нагрева воды, например в ядерных энергетических установках.
Известен способ работы тепловыделяющей сборки, заключающийся в подаче теплоносителя на вход тепловыделяющей сборки, пропускании теплоносителя вдоль выпуклых теплоотдающих поверхностей тепловыделяющих элементов (твэл), установленных в трубной доске, отвода тепла с выпуклых теплоотдающих поверхностей, выделенного в твэлах (Ф.Я.Овчинников, В.В.Семенов Эксплуатационные режимы ВВЭР. - М.: Энергоатомиздат, 1988 г., с.149).
Известно устройство для осуществления работы тепловыделяющей сборки на входном участке, содержащее входную и выходную камеры, корпус, в котором размещены твэлы, фиксированные в нижней части в трубной доске и дистанционированные по высоте с помощью дистанционирующих решеток (Ф.Я.Овчинников, В.В.Семенов Эксплуатационные режимы ВВЭР. - М.: Энергоатомиздат, 1988 г., с.149).
Основной недостаток известной тепловыделяющей сборки и способа ее работы заключается в том что, в случае аварийной ситуации, связанной с частичной блокировкой входного сечения ТВС, температура твэлов вблизи входного участка повысится выше допустимого значения и ТВС получит значительные повреждения и выйдет из строя. Последнее обусловлено тем, что за блокировкой образуется застойная зона, в которой скорость теплоносителя практически равна нулю. Коэффициенты теплоотдачи также малы. Вследствие этого температура твэлов может превысить допустимые значения. Твэлы разрушатся.
Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в повышении надежности работы сборки путем обеспечения перераспределения теплоносителя по сечению сборки и выравнивания скорости теплоносителя на участке от выхода теплоносителя из трубной доски до начала зоны тепловыделения.
Поставленная задача решается тем, что в известном способе работы тепловыделяющей сборки на входном участке, заключающемся в подаче теплоносителя на вход тепловыделяющей сборки, пропускании теплоносителя вдоль выпуклых теплоотдающих поверхностей тепловыделяющих элементов, установленных в трубной доске, отвода с выпуклых теплоотдающих поверхностей тепла, выделенного в тепловыделяющих элементах, согласно изобретению после прохождения трубной доски теплоноситель закручивают с помощью нетепловыделяющих имитаторов тепловыделяющих элементов, выполненных в виде самодистанционирующихся плотноупакованных закрученных стержней, пристыкованных к тепловыделяющим элементам, причем длина имитаторов выбрана не менее 1/3 шага закрутки.
В части устройства поставленная задача решается тем, что известное устройство для осуществления работы тепловыделяющей сборки на входном участке, содержащее входную и выходную камеры, корпус, в котором размещены тепловыделяющие элементы, фиксированные в нижней части в трубной доске и дистанционированные по высоте с помощью дистанционирующих решеток, согласно изобретению снабжено нетепловыделяющими имитаторами тепловыделяющих элементов, пристыкованными к тепловыделяющим элементам и установленными на участке от выхода из трубной доски до начала зоны тепловыделения, причем нетепловыделяющие имитаторы тепловыделяющих элементов выполнены в виде самодистанционирующихся плотноупакованных закрученных стержней, длина имитаторов выбрана не менее 1/3 шага закрутки.
На фиг.1 представлена структурная схема тепловыделяющей сборки (ТВС), на фиг.2 - схема замеров давления по высоте экспериментальной тепловыделяющей сборки, на фиг.3 - зависимость перепадов давления по высоте сборки, на фиг.4 отдельно показан нетепловыделяющий имитатор твэла.
Устройство для осуществления способа - тепловыделяющая сборка - состоит из корпуса 1, служащего для размещения тепловыделяющих элементов (твэлов) и создания требуемых по условиям работы режимных параметров, входной камеры 2, которая позволяет выравнивать скорость теплоносителя по сечению входной камеры, трубную доску 3, фиксирующую тепловыделяющие элементы 4. В зоне тепловыделения 5 тепловыделяющие элементы 4 фиксированы в дистанционирующих решетках 6. Тепловыделяющие элементы 4 на участке от трубной доски 3 до начала зоны тепловыделения 5 снабжены нетепловыделяющими имитаторами 7 тепловыделяющих элементов 4, выполненными в виде самодистанционирующихся плотноупакованных закрученных стержней, пристыкованными к тепловыделяющим элементам 4. Длина нетепловыделяющих имитаторов 7 тепловыделяющих элементов 4 не превышает 1/3 шага закрутки. На выходе тепловыделяющей сборки имеется выходная камера 8.
Тепловыделяющая сборка (ТВС) работает следующим образом. Теплоноситель входит во входную камеру 2, проходит трубную доску 3 и входит на входной участок 9 зоны тепловыделения 5, где размещены нетепловыделяющие имитаторы 7 тепловыделяющих элементов 4. С помощью имитаторов 7 теплоноситель закручивается и распределяется по сечению входного участка 9 зоны тепловыделения 5 (участок от выхода теплоносителя из трубной доски до начала зоны тепловыделения). В случае блокировки сечения сборки (блокировка части сечения на входе в трубную доску 3) теплоноситель с помощью имитаторов тепловыделяющих элементов закручивается и перераспределяется по высоте и сечению сборки до входа в зону тепловыделения 5. Последнее достигается за счет закрутки имитаторов 7 и их плотной упаковки. Далее теплоноситель входит в зону тепловыделения 5, нагревается до требуемого значения, поступает в выходную камеру 8 и выходит из ТВС.
Пример конкретного выполнения.
Для проверки предлагаемого способа были выполнены следующие опыты:
1. Опыты на сборке с имитаторами твэл стержневого типа, установленных в трубную доску, число имитаторов твэл 6, наружный диаметр 7 мм. Длина 0,8 м.
2. Опыты на сборке с имитаторами твэл стержневого типа, установленными в трубную доску, число имитаторов твэл 6, наружный диаметр 7 мм. Длина 0,8 м. Половина сечения трубной доски была заблокирована (половина отверстий для прохода теплоносителя были закрыты). На участке от выхода из трубной доски на некотором участке длиной 0,12 м имитаторы твэл были выполнены в виде многозаходных (4 захода), фиг.1 (позиция 7), закрученных стержней. Шаг закрутки 0,4 м.
В опытах измерялись перепады давления на участках сборки равной длины - 0,2 м. На фиг.2 показана схема замера перепадов давления по высоте сборки.
На фиг.3 показаны результаты замеров перепадов давления. На фиг.3 по оси ординат отложено отношение перепадов давления по высоте сборки с блокировкой сечения к перепадам давления по высоте сборки без блокировки. Как видно из фиг.3, в сборке с блокировкой и с установкой нетепловыделяющих имитаторов твэл отношение перепадов давления на первом участке значительно отличается от значений перепадов давления на других участках. На остальных участках отношение перепадов практически равно 1, последнее свидетельствует о том, что на первом участке с помощью закрутки устранено влияние блокировки сечения. Таким образом, закрутка теплоносителя с помощью нетепловыделяющих имитаторов твэл, выполненных в виде самодистанционирующихся плотноупакованных закрученных стержней пристыкованных к твэлам, длиной не менее 1/3 шага закрутки, перераспределяет теплоноситель по сечению сборки, выравнивает скорости теплоносителя и устраняет последствия блокировки половины сечения трубной доски.
Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет повысить надежность работы сборки, что обеспечивается за счет перераспределения теплоносителя и выравнивания скорости теплоносителя на участке от выхода теплоносителя из трубной доски до начала зоны тепловыделения.