RU2187848C2 - Spacer grid of nuclear reactor fuel assembly - Google Patents

Abstract

FIELD: spacing apart fuel elements in nuclear reactor fuel assembly. SUBSTANCE: hexagonal-cell field is manufactured from single sheet so that bends at shaped cells on one row of cells are disposed on one end of spacer grid and those on parallel row of cells abutting against the former are located on other end of spacer grid. Such procedure eliminates welding cells together due to making them from single sheet thereby providing for wasteless manufacture of cell field and integrating operations of cell manufacture and cell field assembly. EFFECT: enhanced reliability and reduced cost of spacer grid. 6 dwg

Description

Изобретение относится к атомной энергетике и может найти применение для дистанционирования тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ) в тепловыделяющих сборках (ТВС) ядерного реактора. The invention relates to nuclear energy and can be used for spacing fuel elements (fuel elements) in fuel assemblies (FAs) of a nuclear reactor.

Известна дистанционирующая решетка тепловыделяющей сборки ядерного реактора, имеющая шестигранный обод, внутри которого размещены соединенные с ободом и между собой многогранные ячейки, снабженные внутренними выступами (см. Б.А.Дементьев. Ядерные энергетические реакторы, 11-е издание, М., Энергоатомиздат, 1990 г., стр.44). A known spacer lattice of a fuel assembly of a nuclear reactor having a hexagonal rim, inside which there are polyhedral cells connected to the rim and interconnected, equipped with internal protrusions (see B. A. Dementyev. Nuclear Power Reactors, 11th edition, M., Energoatomizdat, 1990, p. 44).

Каждая пара прилегающих граней ячеек соединена между собой сварными точками, аналогичным образом закреплены точечной сваркой обод и грани ячеек, прилегающих к нему. Однако при точечной сварке ячеек друг к другу и к ободу не исключен их непровар из-за, например, падения напряжения сварки, силы тока сварки, параметров сварки и т.д., что может вызвать разрушение дистанционирующей решетки в ядерном реакторе и тепловыделяющий элемент (ТВЭЛ), имеющий практически нулевую осевую жесткость, от вибрации может разрушиться, поскольку дистанционирование его относительно других ТВЭЛов будет нарушено. Все это снижает надежность дистанционирующей решетки. Each pair of adjacent faces of the cells is interconnected by welded points, the rim and the faces of the cells adjacent to it are likewise fixed by spot welding. However, during spot welding of cells to each other and to the rim, their lack of fusion is possible due to, for example, a drop in welding voltage, welding current strength, welding parameters, etc., which can cause the destruction of the spacer lattice in a nuclear reactor and the fuel element ( A fuel element), which has practically zero axial stiffness, can be destroyed from vibration, since its spacing with respect to other fuel elements will be impaired. All this reduces the reliability of the spacer grid.

Операция изготовления ячеек включает резку циркониевых трубок на мерные заготовки, равные высоте ячейки с формованием их для придания формы многогранной ячейки. The cell manufacturing operation involves cutting zirconium tubes into dimensional blanks equal to the height of the cell with molding them to shape the polyhedral cell.

Операция набора поля ячеек для размещения в них ТВЭЛ включает ручную установку ячеек в шаблоне и не поддается автоматизации. Все это повышает себестоимость изготовления дистанционирующей решетки. Кроме того, в процессе изготовления дистанционирующей решетки может быть нарушена точность размещения ячеек собираемого поля ячеек из-за отклонений диаметра и толщины стенок трубок, используемых для ячеек и точности изготовления инструмента формования многогранных ячеек из обрезков трубок, что может привести к нарушению позиционирования ячеек дистанционирующей решетки относительно запрессовываемых в них ТВЭЛов при сборке ТВС. Смещение ячейки относительно ТВЭЛа в циркониевой оболочке вызовет повреждение последней при запрессовке в нее ТВЭЛа, а цирконий отличается склонностью к разъедающей коррозии, появляющейся в результате истирания между соприкасающимися поверхностями (см. Металлургия циркония, перевод с английского. М., Иностранная литература, 1959 г., стр.298), что не исключит разрушение ТВЭЛа в ядерном реакторе. The operation of dialing a cell field to place a fuel rod in them includes manual installation of cells in the template and is not amenable to automation. All this increases the cost of manufacturing a spacer grid. In addition, during the manufacturing process of the spacer grid, the accuracy of the placement of the cells of the assembled cell field may be impaired due to deviations in the diameter and wall thickness of the tubes used for the cells and the accuracy of the manufacture of the tool for forming polyhedral cells from the scraps of tubes, which can lead to a violation of the positioning of the cells of the spacer grid relative to the fuel elements pressed into them during assembly of the fuel assemblies. The displacement of the cell relative to the fuel rod in the zirconium shell will cause damage to the latter when the fuel rod is pressed into it, and zirconium is prone to corrosive corrosion resulting from abrasion between contacting surfaces (see Zirconium metallurgy, translated from English. M., Foreign literature, 1959 , p. 298), which does not exclude the destruction of a fuel rod in a nuclear reactor.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту является дистанционирующая решетка тепловыделяющей сборки ядерного реактора, имеющая соединенные к ободу и между собой ячейки, выполненные из ленты, снабженные внутренними выступами и просечками (см. Патент Российской Федерации RU 2127001, 27.03.97 г. , опубликован 27.02.99 г., МКИ 6 G 21 C 3/34). Каждая пара прилегающих граней ячеек соединена между собой сварными точками, что не исключает их непровар и снижает надежность работы в ядерном реакторе. The closest in technical essence and the achieved effect is the spacer lattice of the fuel assembly of a nuclear reactor, which has cells connected to the rim and between them, made of tape, equipped with internal protrusions and notches (see Patent of the Russian Federation RU 2127001, 03/27/97, published 02.27.99, MKI 6 G 21 C 3/34). Each pair of adjacent cell faces is interconnected by welded dots, which does not exclude their lack of fusion and reduces the reliability of operation in a nuclear reactor.

Операцию подготовки по прототипу осуществляют путем рубки ленты на заготовки для шестигранных, пятигранных и четырехгранных ячеек. Операцию изготовления пластинчатых многогранных с внутренними выступами и просечками ячеек осуществляют их формованием в виде четырехгранных, пятигранных и шестигранных ячеек, а операцию набора поля ячеек для размещения в них ТВЭЛ осуществляют вручную, ибо эта операция не поддается автоматизации. Собранное поле ячеек закрепляют между собой и к ободу точечной сваркой. The preparation operation of the prototype is carried out by cutting the tape into blanks for hexagonal, pentahedral and tetrahedral cells. The operation of manufacturing plate multifaceted cells with internal protrusions and perforations of the cells is carried out by their molding in the form of tetrahedral, pentahedral and hexagonal cells, and the operation of selecting the field of cells to place the fuel elements in them is carried out manually, because this operation cannot be automated. The assembled field of cells is fixed between each other and to the rim by spot welding.

Недостатком является высокая себестоимость изготовления. The disadvantage is the high cost of manufacturing.

Технической задачей изобретения является повышение надежности дистанционирующей решетки за счет исключения сварки ячеек между собой и снижение себестоимости изготовления за счет безотходного изготовления поля ячеек и совмещения операций изготовления ячейки и сбора поля ячеек. An object of the invention is to increase the reliability of the spacer grid by eliminating the welding of cells between each other and reducing the cost of manufacturing due to non-waste manufacturing of the cell field and combining the operations of manufacturing the cell and collecting the cell field.

Эта техническая задача решается тем, что в дистанционирующей решетке тепловыделяющей сборки ядерного реактора, содержащей шестигранный обод с закрепленным в нем полем шестигранных ячеек с просечками и внутренними выступами в каждой ячейке; согласно изобретению поле шестигранных ячеек выполнено из одного листа, таким образом, что у сформованных ячеек сгибы по одному ряду ячеек размещены с одной торцевой стороны дистанционирующей решетки, а по примыкающему к нему параллельному ряду ячеек сгибы размещены с другой торцевой стороны дистанционирующей решетки. This technical problem is solved by the fact that in the spacer grid of the fuel assembly of a nuclear reactor containing a hexagonal rim with a fixed field of hexagonal cells with cutouts and internal protrusions in each cell; According to the invention, the field of hexagonal cells is made of one sheet, so that for the formed cells, bends in one row of cells are placed on one end side of the spacer grid, and along the adjacent parallel row of cells, bends are placed on the other end side of the spacer grid.

Безотходное выполнение поля ячеек дистанционирующей решетки из одного листа и совмещение операции изготовления ячеек и набора поля ячеек позволяет снизить себестоимость изготовления дистанционирующей решетки. Выполнение поля ячеек дистанционирующей решетки без применения сварки ячеек между собой позволит повысить надежность дистанционирующей решетки. Waste-free implementation of the field of cells of the spacer grid from one sheet and the combination of the operation of manufacturing cells and a set of field cells allows you to reduce the cost of manufacturing a spacer grid. The implementation of the field cells of the spacer grid without the use of welding cells between them will improve the reliability of the spacer grid.

На чертежах представлена дистанционирующая решетка тепловыделяющей сборки ядерного реактора, где на фиг.1 показана дистанционирующая решетка - общий вид; на фиг. 2 - вид сбоку (разрез по ряду); на фиг.3 - размещение ТВЭЛа в ячейке; на фиг.4 - заготовка поля ячеек после разметки; на фиг.5 - заготовка в виде гармошки; на фиг.6 - фрагмент дистанционирующей решетки. The drawings show a spacer grid of a fuel assembly of a nuclear reactor, where FIG. 1 shows a spacer grid — a general view; in FIG. 2 - side view (section in a row); figure 3 - placement of the fuel rod in the cell; figure 4 - blank field of cells after marking; figure 5 - the workpiece in the form of an accordion; figure 6 is a fragment of a spacer grid.

Дистанционирующая решетка тепловыделяющей сборки ядерного реактора содержит шестигранный обод 1 с закрепленным в нем точечной сваркой 2, полем шестигранных ячеек 3 , с просечками 4 и внутренними выступами 5 в каждой ячейке 3. Поле шестигранных ячеек 3 выполнено из одного листа 6, таким образом, что у сформованных ячеек 3 сгибы 7 по одному ряду ячеек 3 размещены с одной торцевой стороны дистанционирующей решетки, а по примыкающему к нему параллельному ряду ячеек 3 сгибы 8 размещены с другой торцевой стороны дистанционирующей решетки и т.д. The spacer grid of the fuel assembly of the nuclear reactor contains a hexagonal rim 1 with a spot weld 2 fixed therein, a field of hexagonal cells 3, with notches 4 and internal protrusions 5 in each cell 3. The field of hexagonal cells 3 is made of one sheet 6, so that formed cells 3, the bends 7 on one row of cells 3 are placed on one end side of the spacer grid, and on the adjacent parallel row of cells 3, the bends 8 are placed on the other end side of the spacer grid, etc.

Изготовление дистанционирующей решетки тепловыделяющей сборки включает операции подготовки к изготовлению дистанционирующей решетки, изготовление пластинчатых шестигранных с внутренними выступами 5 и просечками 4 ячеек 3, набор поля ячеек 3 для размещения в них тепловыделяющих элементов 9 и закрепление набранного поля ячеек 3 в ободе 1 точечной сваркой 2. The manufacture of the spacer lattice of the fuel assembly includes preparations for the manufacture of the spacer lattice, the manufacture of hexagonal lamellas with internal protrusions 5 and notches 4 cells 3, a set of field cells 3 for placing fuel elements 9 in them and fixing the accumulated field of cells 3 in the rim 1 by spot welding 2.

Изготовление поля ячеек 3 дистанционирующей решетки осуществляют из целого листа 6, для чего выполняют на нем разметку высот "Н" ячеек 3, разметку сгибов углов 10 каждой шестигранной ячейки 3, просечку 4 для внутренних выступов 5 в каждой ячейке 3, по разметке высоты ячеек 3 сгибают листовую заготовку 6 будущего поля ячеек 3 в виде "гармошки" (фиг.5) и осуществляют линейные просечки под ячейки 3 "гармошки" в ее верхней и нижней частях по разметкам между противоположными углами шестигранных будущих ячеек 3. Операции изготовления пластинчатых шестигранных ячеек 3 и набор поля ячеек 3 совмещают и осуществляют формование каждой шестигранной ячейки 3 и поля ячеек 3 по ранее выполненным разметкам сгибов углов 10 каждой ячейки 3 с одновременным сжатием прилегающих граней соседних ячеек 3. Сгибы 8 по одному ряду ячеек 3 выполняют с одной торцевой стороны дистанционирующей решетки, а по примыкающему к нему параллельному ряду ячеек 3 сгибы 8 выполняют с другой торцевой стороны дистанционирующей решетки. Поле ячеек 3 размещают в ободе 1 и закрепляют точечной сваркой 2. The manufacturing of the field of cells 3 of the spacer grid is carried out from a whole sheet 6, for which they mark the heights "H" of the cells 3, mark the bends of the angles 10 of each hexagonal cell 3, the notch 4 for the inner protrusions 5 in each cell 3, according to the marking of the height of the cells 3 bend the sheet blank 6 of the future field of cells 3 in the form of an "accordion" (Fig. 5) and carry out linear cuts under the cells 3 of the "accordion" in its upper and lower parts according to the markings between the opposite angles of the hexagonal future cells 3. Operations for manufacturing a plate hex cells 3 and a set of cell fields 3 are combined and each hexagonal cell 3 and cell 3 are molded according to previously made markings of the bends of angles 10 of each cell 3 with simultaneous compression of the adjacent faces of adjacent cells 3. Bends 8 of one row of cells 3 are performed from one end sides of the spacer grid, and along a parallel row of cells 3 adjacent to it, folds 8 are made on the other end side of the spacer grid. A field of cells 3 is placed in the rim 1 and fixed by spot welding 2.

Опытный образец дистанционирующей решетки изготовлен. Испытания показали, что он соответствует тем требованиям, которые предъявляются к дистанционирующей решетке тепловыделяющей сборки ядерного реактора. A prototype spacer grid is made. Tests have shown that it meets the requirements for the spacer grid of a fuel assembly of a nuclear reactor.

Claims (1)

Дистанционирующая решетка тепловыделяющей сборки ядерного реактора, содержащая шестигранный обод с закрепленным в нем полем шестигранных ячеек с просечками и внутренними выступами в каждой ячейке, отличающаяся тем, что поле шестигранных ячеек выполнено из одного листа таким образом, что у сформованных ячеек сгибы по одному ряду ячеек размещены с одной торцевой стороны дистанционирующей решетки, а по примыкающему к нему параллельному ряду ячеек сгибы размещены с другой торцевой стороны дистанционирующей решетки. A spacer grid of a fuel assembly of a nuclear reactor containing a hexagonal rim with a field of hexagonal cells secured therein with notches and inner protrusions in each cell, characterized in that the field of hexagonal cells is made of one sheet so that the bends of the formed cells have bends of one row of cells on one end side of the spacer grid, and along a parallel row of cells adjacent to it, folds are placed on the other end side of the spacer grid.

Images