БЕСЧЕХЛОВАЯ ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩАЯ СБОРКА ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА С ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКИМ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕМ
JACKETLESS NUCLEAR REACTOR FUEL ASSEMBLY WITH LIQUID METAL COOLANT

Изобретение относится к области ядерной техники и может быть применено в бесчехловых тепловыделяющих сборках для ядерного реактора с жидкометаллическим теплоносителем.
Наиболее близкой по совокупности существенных признаков к изобретению является тепловыделяющая сборка для ядерного реактора с жидкометаллическим теплоносителем, содержащая тепловыделяющие элементы, установленные в каркасе, состоящем из направляющих труб, дистанционирующих решеток и хвостовика (патент РФ №2340019, МПК G21C 3/32, опубл. 27.11.2008).
Недостатком известной тепловыделяющей сборки является отсутствие средства крепления каркаса тепловыделяющей сборки в опорной конструкции активной зоны, что может привести к всплытию сборки, особенно в условиях тяжелого жидкометаллического теплоносителя.
Техническим результатом настоящего изобретения является повышение надежности фиксации тепловыделяющей сборки в опорной конструкции активной зоны при одновременном упрощении работ по закреплению и извлечению сборки из активной зоны.
Указанный технический результат достигается тем, что тепловыделяющая сборка для ядерного реактора с жидкометаллическим теплоносителем, содержащая тепловыделяющие элементы, установленные в каркасе, состоящем из направляющих труб, дистанционирующих решеток и хвостовика,
согласно изобретению содержит цанговый фиксатор, установленный внутри хвостовика, и механизм управления фиксатором, при этом механизм управления состоит из головки и распорной втулки, кинематически соединенных тягами, при этом тяги размещены внутри направляющих труб, головка выполнена в виде втулки с внутренней проточкой, а распорная втулка расположена внутри цангового фиксатора с возможностью взаимодействия с ним.
Кроме этого тяги соединены между собой в виде единого толкателя.
Использование цангового фиксатора позволяет повысить надежность крепления тепловыделяющей сборки в опорной конструкции активной зоны, а механизм управления цангового фиксатора обеспечивает упрощение работ по фиксации сборки и извлечению из активной зоны посредством тяг, кинематически соединяющих верхний (втулка с проточкой) и нижний (распорная втулка) элементы механизма управления цанговым фиксатором. Кроме этого расположение тяг внутри направляющих труб позволяет им свободно перемещаться даже после потери устойчивости, что также способствует повышению надежности работы механизма управления и, следовательно, повышению надежности фиксации тепловыделяющей сборки в опорной конструкции активной зоны.
Кроме этого соединение тяг между собой в единый толкатель позволяет увеличить усилие на цанговый фиксатор и обеспечить равномерное распределение нагрузки на него.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена тепловыделяющая сборка (общий вид, продольный разрез), на фиг. 2 показан механизм управления фиксатором (общий вид).
Тепловыделяющая сборка ядерного реактора на быстрых нейтронах со свинцовым теплоносителем содержит гладкостержневые тепловыделяющие элементы 1 контейнерного типа с таблеточным топливом. Несущим элементом тепловыделяющей сборки является каркас, состоящий из направляющих труб 2, дистанционирующих решеток 3 и хвостовика 4. Тепловыделяющие элементы 1 зафиксированы в ячейках дистанционирующих решеток 3. Для закрепления хвостовика 4 в опорной конструкции активной зоны, например в гнезде напорного коллектора реактора (на чертеже не показано) тепловыделяющая сборка содержит цанговый фиксатор 5. Цанговый фиксатор 5 расположен внутри хвостовика 4 с возможностью свободного перемещения в осевом направлении в пределах технологического зазора. В хвостовике 4 выполнены пазы для перемещения кулачков цангового фиксатора 5. Для управления цанговым фиксатором 5 в сборке предусмотрен механизм управления фиксатором, который включает распорную втулку 6, головку 7 и тяги 8. Тяги 8 кинематически соединены с распорной втулкой 6 и головкой 7 для передачи усилия от перегрузочной машины при управлении цанговым фиксатором 5. Распорная втулка 6 расположена внутри цангового фиксатора 5 с возможностью взаимодействия с ним. Головка 7 закреплена на тягах 8 выше каркаса и выполнена в виде втулки с внутренней проточкой под захват перегрузочной машины. Тяги 8 размещены внутри трех направляющих труб 2, которые открыты в верхней и нижней частях. Кинематическое соединение тяг 8 с головкой 7 выполнено посредством трубы 9 и соединительного звена 10, а кинематическое соединение тяг 8 с распорной втулкой 6 выполнено посредством трубы 11 и соединительного звена 12. Соединительные звенья 10, 12 расположены вне направляющих труб 2 и соединяют три тяги 8 в единый толкатель.
Устройство работает следующим образом.
Для фиксации хвостовика 4 тепловыделяющей сборки в гнезде напорного коллектора реактора головку 7 с помощью перегрузочной машины перемещают вверх, при этом тяги 8 перемещают распорную втулку 6 в осевом направлении. Перемещаясь внутри цангового фиксатора 5, распорная втулка 6 раздвигает кулачки цангового фиксатора 5 в пазах хвостовика 4 и фиксирует ими хвостовик 4 в гнезде напорного коллектора реактора. В верхнем положении головка 7 удерживается в тяжелом жидкометаллическом теплоносителе за счет выталкивающей силы Архимеда, а при работе главного циркуляционного насоса еще и скоростным напором теплоносителя. Для извлечения тепловыделяющей сборки из активной зоны головку 7 с помощью перегрузочной машины реактора перемещают вниз, и тяги 8 соответственно перемещают распорную втулку 6 также вниз. При этом распорная втулка 6 выходит из зацепления с кулачками цангового фиксатора 5, и хвостовик 4 извлекают из гнезда напорного коллектора реактора. Благодаря свободному перемещению цангового фиксатора 5 в осевом направлении в пределах технологических зазоров все осевые усилия, действующие на тепловыделяющую сборку, воспринимаются только кулачками цанги. Радиальный вылет кулачков цангового фиксатора 5 за пределы хвостовика диаметром 155 мм составляет 4 мм при верхнем (запирающем) положении тяги 8 и около 1 мм при ее нижнем положении, когда цанговый фиксатор 5 находится в свободном состоянии.