ДИСТАНЦИОНИРУЮЩАЯ РЕШЕТКА СБОРКИ ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩЕЙ
SPACER GRID OF FUEL ASSEMBLY

Область техники
Изобретение относится к атомной энергетике, а более конкретно - к тепловыделяющим сборкам (ТВС) для ядерных реакторов с водой под давлением.
Предшествующий уровень техники
Известна дистанционирующая решетка с узлами соединения элемента тепловыделяющего с ячейкой (RU 2127000, G21C 3/34). Данная решетка состоит из ячеек в виде прилегающих друг к другу многогранников, снабженных внутренними выступами, из которых рабочие расположены в центре трех смежных граней и имеют высоту большую, чем другие - страховочные, размещенные на краях, а также с просечками, расположенными вдоль рабочих выступов по обе стороны от них.
Недостатком вышеупомянутого устройства является повышенная жесткость внутренних рабочих выступов, ослабленных просечками в узлах соединения элементов тепловыделяющих с ячейками. В условиях активной зоны реактора ВВЭР-1000 постепенно происходит релаксация поверхностей ячеек, контактирующих с элементами тепловыделяющими под воздействием гидравлических, тепловых и радиационных нагрузок в реакторе. Это приводит к ослаблению натягов элементов тепловыделяющих в решетках дистанционирующих, появлению зазоров и, как следствие, к повреждению оболочек твэлов.
Известна дистанционирующая решетка (патент RU 2256960, G21C 3/34, G21C 21/00). Дистанционирующая решетка содержит фигурные ячейки, соединенные между собой по сопрягаемым поверхностям, на которых выполнены монтажные площадки для соединения фигурных ячеек. Исходные ячейки получают штамповкой из труб, толщина стенок которых отличается от партии к партии. Для учета данного фактора выполняется повторная штамповка для выполнения монтажных площадок с калиброванием их наружной поверхности. Двойная штамповка повышает трудоемкость изготовления, что является недостатком данной конструкции.
Наиболее близким аналогом является дистанционирующая решетка по патенту RU 2127000, G21С 3/34, что и принимаем за прототип.
Раскрытие изобретения
Целью изобретения является улучшение условий сборки пучка твэлов, улучшение термомеханического поведения тепловыделяющей сборки при эксплуатации, в том числе и при сейсмическом воздействии.
Задачей изобретения является повышение жесткости дистанционирующей решетки от поперечных нагрузок, уменьшение нагрузок на тепловыделяющие элементы.
Техническим результатом изобретения является создание дистанционирующей решетки, в которой усилия, возникающие при контакте твэла с дистанционирующими пуклевками, не оказывают влияния на соседние ячейки дистанционирующей решетки при формировании пучка.
Поставленная цель достигается тем, что дистанционирующая решетка, состоящая из фигурных ячеек (1), соединенных между собой согласно изобретению, имеет отличительную особенность, состоящую в том, что каждая ячейка (1) по высоте имеет, как минимум, одну зону сопряжения и, как минимум, одну зону дистанционирования (5), в которой располагаются пуклевки (2), при этом соединение смежных ячеек (1) друг с другом выполнено вдоль граней (6) зоны сопряжения (4), а в зоне дистанционирования смежные ячейки имеют зазор.
Как вариант, зона дистанционирования и зона сопряжения могут прилегать к разным торцам ячеек.
По варианту каждая ячейка имеет две или более двух зон дистанционирования с пуклевками (2), расположенными между зонами сопряжения.
Данное решение позволяет обеспечить работу пары ячейка - оболочка твэла в упругой области, а величина натягов снижается по сравнению со штатной конструкцией, что позволяет снизить усилия при снаряжении пучка ТВС и исключить возможность образования надиров на шлифованной поверхности оболочки твэла, а также штамповать каждый участок дистанционирования (зона пуклевок), а также участок соединения ячеек между собой в свой размер.
Краткое описание чертежей.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых представлены:
Фиг.1 - дистанционирующая решетка с расположением ячеек по прямоугольной сетке, вид снизу;
Фиг.2 - дистанционирующая решетка с расположением ячеек по треугольной сетке. Вид снизу;
Фиг.3 - Продольный разрез ячейки дистанционирующей решетки прямоугольной формы с расположением зон дистанционирования в противоположных торцах ячеек дистанционирующих решеток;
Фиг.4 - Продольный разрез ячейки дистанционирующей решетки прямоугольной формы с расположением зоны дистанционирования и зоны сопряжения противоположных торцах ячейки;
Фиг.5 - Продольный разрез ячейки дистанционирующей решетки треугольной формы с расположением зоны дистанционирования и зоны сопряжения в противоположных торцах ячейки;
Фиг.6 - Продольный разрез ячейки дистанционирующей решетки треугольной формы с расположением зон дистанционирования в противоположных торцах ячейки;
Фиг.7 - Фрагмент дистанционирующей решетки прямоугольной формы со вписанным элементом тепловыделяющим (3), вид снизу;
Фиг.8 - Фрагмент дистанционирующей решетки треугольной формы со вписанным элементом тепловыделяющим (3), вид снизу;
Фиг.9 - Продольный разрез трех прямоугольных ячеек с расположением пуклевок на гранях 5 зон сопряжения (4);
Фиг.10 - Продольный разрез трех прямоугольных ячеек с расположением пуклевок на гранях (5) смежных с гранями зон сопряжения (4).
Варианты осуществления изобретения.
Дистанционирующая решетка, состоящая из фигурных ячеек (1), соединенных между собой и содержащих пуклевки (2), взаимодействующие с тепловыделяющими элементами (3), выполнена таким образом, что каждая ячейка (1) по высоте имеет, как минимум, одну зону сопряжения (4) и, как минимум, одну зону дистанционирования (5), в которой располагаются пуклевки (2), при этом соединение смежных ячеек (1) друг с другом выполнено вдоль граней (6) зоны сопряжения (4), а в зоне дистанционирования смежные ячейки имеют зазор.
По варианту дистанционирующая решетка выполнена таким образом, что зона дистанционирования (5) с пуклевками (2) и зона сопряжения (4) расположены в противоположных торцах ячеек дистанционирующих решеток.
По варианту дистанционирующая решетка выполнена таким образом, что каждая ячейка имеет две или более двух зон дистанционирования (5).
Работа дистанционирующей решетки осуществляется следующим образом.
При установке твэлов в дистанционирующую решетку пучка ТВС твэл (3) вначале проходит зону сопряжения (4) и затем зону дистанционирования (5). Это позволяет исключить вероятность утыкания твэла в торцы ячеек при возможных отклонениях конца твэла. После сборки пучка каждый твэл дистанционируется своей группой пуклевок, работа которой не зависит от работы пуклевок смежных ячеек, при этом ячейки в зоне сопряжения создают пояс жесткости. Данный пояс жесткости воспринимает поперечные нагрузки, возникающие от соседних тепловыделяющих сборок во всех режимах эксплуатации, в том числе при транспортно-технологических операциях и при сейсмических воздействиях, при которых нагрузки практически не передаются на оболочки твэлов. При этом при сборке пучка за счет того, что зона дистанционирования практически не влияет на зону сопряжения, габариты дистанционирующих решеток не изменятся, т.е. данное решение позволяет собирать пучки твэлов более точно (с меньшим допуском).
Для варианта, когда пуклевки расположены в противоположных торцах ячеек, работа дистанционирующей решетки осуществляется аналогичным образом, что позволяет существенно снизить усилия установки твэлов в пучок, а соответственно, и термомеханические усилия от температурных и радиационных удлинений пучка твэлов с каркасом тепловыделяющей сборки при нормальной эксплуатации.
Изобретение распространяется на любые виды дистанционирующих решеток сотового типа, используемые в тепловыделяющих сборках атомных реакторов.
Промышленная применимость
Изобретение имеет промышленную применимость для активных зон реакторных установок отечественного производства типа ВВЭР и активных зон зарубежных PWR. Изобретение может быть использовано для любого промышленного теплообменного оборудования, содержащего нагревательные элементы, сформированные в пучок с помощью дистанционирующих решеток и омываемые теплоносителем.
Предлагаемое изобретение позволяет защитить тепловыделяющие элементы от гидродинамических нагрузок, снизить вероятность фреттинг-износа и увеличить жесткость пучка тепловыделяющих элементов, а также повысить точность позиционирования твэлов в пучке и уменьшить допуска на размеры дистанционирующих решеток.