Тепловыделяющая сборка ядерного реактора

Полезная модель относится к атомной энергетике и может быть использована на предприятиях, занятых изготовлением тепловыделяющих сборок (ТВС), для энергетических реакторов преимущественно типа ВВЭР-1000.
Известна ТВС ядерного реактора (см, Дементьев Б.А. Ядерные энергетические реакторы: Учебник для вузов, - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1990, с. 41-45), включающая пучок твэлов, установленных в каркасе из дистанционирующих решеток шестигранной формы, смонтированых на трубчатых каналах, закрепленных вместе с твэлами нижними концами в нижней решетке, хвостовик, соединенный с нижней решеткой с помощью переходников в виде гнутых пластин, закрепленных в углах этой решетки, головку и элементы, обеспечивающие закрепление твэлов в нижней решетке. Трубчатые каналы закреплены в нижней решетке своими наконечниками, вставленными в ее ячейки, с помощью сварки. Для этого на нижнем торце нижней решетки выполнены обнижения, в которых размещены сварные швы, чтобы они не мешали закреплению твэлов, Твэлы закреплены в нижней решетке своими нижними заглушками, вставленными в ее соответствующие ячейки, от продольного перемещения относительно этой решетки как вниз, так и вверх. В качестве элемента, пренятствующего нродольному перемещению твэлов относительно нижней решетки вниз, использован уступ, имеюш;ийся на каждой нижней заглушке над верхним торцем этой решетки. Продольное перемещение твэлов относительно нижней решетки вверх ограничено посредством шплинта, размещенного в пазу, прорезанном на нижнем торце этой решетки вдоль всего ряда ячеек для нижних заглушек, отверстия, выполненного в каждой нижней заглушке на уровне упомянутого паза для прохода шплинта, и шлица, имеющегося на торце каждой нижней заглушки для установки твэла названным отверстием навстречу шплинту. Количество шплинтов соответствует числу рядов твэлов в ТВС. Оба конца каждого шплинта загнуты на боковые грани нижней решетки и законтрены от выпадания с помощью сварки. Хвостовик снабжен системой опорных ребер для нижней решетки, которые прилегают к ее нижнему торцу под некоторыми рядами ячеек для твэлов, а головка закреплена на выступающих из пучка твэлов верхних концах трубчатых каналов для регулирующих стержней.
Недостатком данной ТВС является высокая трудоемкость ее изготовления из-за высокой трудоемкости операции монтажа шплинтов, поскольку прежде, чем установить каждый шплинт на свое место, необходимо все твэлы с помощью шлица развернуть так, чтобы отверд ; Л //3//
стия в их нижних заглушках совпали с направлением движения шплинта, а после установки этих шплинтов на место концы каждого из них нужно загнуть и законтрить сваркой. Все эти работы практически не поддаются механизации и выполняются вручную.
Известна также ТВС ядерного реактора (патент РФ № 2079170, 1997 г., прототип), включаюп1,ая пучок твэлов, установленных в каркасе из дистанционируюш;их решеток, смонтированных на трубчатых каналах, закрепленных вместе с твэлами нижними концами в нижней решетке, снабженной переходниками, хвостовик с опорными ребрами, присоединенный к переходникам нижней решетки, представляющим собой пластины, размеш,енные на двух противоположных гранях решетки, головку, закрепленную на верхних концах трубчатых каналов, и элементы, обеспечивающие закрепление твэлов в нижней решетке, опорные ребра хвостовика выполнены прилегающими к нижней решетке между рядами ячеек для тюлов, а в качестве элементов, обеспечивающих закрепление твэлов от продольного перемещения вверх, использованы выступающие из этой рещетки снизу части нижних заглушек, рассеченных в продольном направлении. Закрепление осуществляют путем раздвижки выступающих из нижней рещетки снизу частей нижней заглущки в разные стороны, пока они не перекроют проходное сечение ячейки д.11Я твэла.
2|/(///5//
Данная ТВС, по сравнению с описанной выше, имеет менее трудоемкое крепление ТВЭЛов в нижней решетке, и эта операция может быть механизирована. Кроме того, данная ТВС более ремонтопригодна, поскольку для замены поврежденного ТВЭЛа достаточно выступающие из нижней решетки части нижних заглушек вернуть в исходное состояние, чтобы освободить его от закрепления. Недостатком данной ТВС является низкое усилие сопротивления узла крепления ТВЭЛа в нижней решетке его движению вверх, что в процессе длительной эксплуатации ТВС может привести к раскреплению ТВЭЛов.
В основу полезной модели поставлена задача усовершенствования ТВС, в которой путем изменения конструкции ее составных частей достигается повышенное, по сравнению с прототипом, усилие сопротивления узла крепления ТВЭЛа в нижней решетке его движению вверх, при сохранении низкой трудоемкости крепления ТВЭЛов в нижней решетке и высокой ремонтопригодности ТВС.
Для решения этой задачи в известной ТВС ядерного реактора, включающей пучок твэлов, установленных в каркасе из дистанционирующих решеток, смонтированных на трубчатых каналах, закрепленных вместе с твэлами нижними концами в нижней решетке, снабженной переходниками, хвостовик с опорными ребрами, прилегающими к нижней решетке между рядами ячеек для твэлов, присоединенный к
переходникам нижней решетки, головку, закрепленную на верхних концах трубчатых каналов, и элементы, обеспечивающие закрепление твэлов в нижней решетке, а в качестве элементов, обеспечиваюш;их закрепление твэлов от продольного перемеш,ения вверх, использованы выступающие из этой решетки снизу части нижних заглушек, рассеченных в продольном направлении, эти части дополнительно снабжены кольцевой проточкой, края которой в собранной ТВС находятся в зацеплении с краями ячейки нижней решетки.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена ТВС ядерного реактора, общий вид; на фиг. 2,а - узел крепления ТВЭЛа к нижней решетке ТВС в исходном состоянии, на фиг. 2,6 - узел крепления ТВЭЛа к нижней решетке ТВС в собранном состоянии.
ТВС ядерного реактора (см. фиг. 1) состоит из пучка (множества) ТВЭЛов 1, установленных в каркасе отдельным элементом (на чертеже не показан) из дистанционирующих решеток шестигранной формы 2, смонтированных на трубчатых каналах 3, закрепленных вместе с ТВЭЛами 1 нижними концами в нижней решетке 4, снабженной переходниками 5, а также из хвостовика 6 и головки 7.
Хвостовик 6 присоединен к переходникам 5 нижней решетки 4 и снабжен опорными ребрами 8 д.пя этой решетки.
St€fML /ЗЛ Головка 7 закреплена на верхних концах трубчатых каналов 3.
Нижние концы ТВЭЛов 1 снабжены нижними заглушками 9, которые выступают из нижней решетки 4 снизу (см. фиг. 2,а). Выступающие концы нижних заглушек 9 снабжены проточкой 11 и рассечены в продольном направлении на две равные части 10, которые используют в качестве элементов, обеспечивающих закрепление ТВЭЛов 1 в нижней решетке 4 от продольного перемещения вверх. Такое закрепление осуществляют путем раздвижки частей 10 нижней заглушки 9 в разные стороны, пока края проточки 11 не войдут в зацепление с краями отверстия в нижней решетке 4 (см. фиг. 2,6).
Использование ТВС предложенной конструкции позволит существенно увеличить надежность закрепления ТВЭЛов в нижней рещетке по сравнению с прототипом, не увеличивая при этом трудоемкости изготовления ТВС.
Кроме того, в конкретной форме выполнения предложенной конструкции, характеризуемой приведенными в таблице 1 соотношениями параметров, указанных на фиг. 3, достигается следующий технический результат: раздвижка выступающих частей нижней заглушки ограничена стенками отверстия в нижней решетке, что обеспечивает симметричность раздвижки этих частей и непревышение расчетной степени пластической деформации материала заглушки.
О
Таблица 1
.
Работоспособность ТВ С предложенной конструкции подтверждена испытаниями образцов узла крепления ТВЭЛов в нижней решетке, конструкция рекомендована для использования в серийных
ТВС ядерных энергетических реакторов ВВЭР-1000.