RU2187849C2 - Method for manufacturing spacer grids with hexagonal cells - Google Patents

Abstract

FIELD: nuclear power engineering; manufacture of fuel assemblies from fuel elements for nuclear reactors. SUBSTANCE: method includes pre-manufacture procedure of forming hexagonal cell from metal sheet, its shaping in the form of half-cell, manufacture of hexagonal cells in hexagonal-cell field and spacer grid as a whole with hexagonal-cell field secured in rim. Premanufacture procedure is made on metal sheet whose size equals that of future hexagonal-cell field whereon linear notches are made, their length being equal to three faces of future hexagonal cell; these notches are spaced apart through distance equal to height of future cell; half-cells are shaped perpendicular to mentioned notches in the form of longitudinal depressions and longitudinal projections throughout entire length of sheet identical in sectional area to half the hexagonal cell; hexagonal cell and cell field are made by folding the sheet at notches in alternating order from top downwards through 180 deg. perpendicular to longitudinal depressions and longitudinal projections to form hexagonal cells. EFFECT: reduced manufacturing cost, improved workmanship, enhanced operating reliability of spacer grid. 1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к атомной энергетике и может найти применение на предприятиях сборки тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ) в тепловыделяющую сборку (ТВС) для ядерного реактора. The invention relates to nuclear energy and may find application in enterprises for the assembly of fuel elements (fuel elements) into a fuel assembly (FA) for a nuclear reactor.

Известно, что в активной зоне ядерного реактора, например ВВЭР-1000, размещается около 50000 ТВЭЛов. Поэтому весьма важно их дистанционировать друг от друга и прочно с натягом зафиксировать в ячейках дистанционирующих решеток ТВС. Весьма важно также обеспечить надежность дистанционирования в ТВС, так как при нарушении дистанционирования под действием турбулентного потока теплоносителя возможны радиальные перемещения ТВЭЛ и феттинг-коррозия (см. Разработка, производство и эксплуатация ТВЭЛ энергетических реакторов. Книга 1// Под редакцией Ф.Г.Решетникова. М.: Энергоатомиздат, 1995, стр. 187). При нарушении дистанционирования возможно повреждение циркониевой оболочки ТВЭЛа и язвенная коррозия, возникающая при соприкосновении с металлом под влиянием колебаний (см. Металлургия циркония. Перевод с английского. Издательство иностранной литературы. М., 1959, стр.298). It is known that in the core of a nuclear reactor, for example VVER-1000, about 50,000 fuel rods are located. Therefore, it is very important to distance them from each other and firmly fix with an interference fit in the cells of the spacer grids of the fuel assemblies. It is also important to ensure the reliability of spacing in fuel assemblies, since in the event of spacing violation due to the turbulent flow of the coolant, radial movements of fuel rods and fetting corrosion are possible (see Development, production and operation of fuel rods of power reactors. Book 1 // Edited by F.G. Reshetnikov M.: Energoatomizdat, 1995, p. 187). In case of distance violation, damage to the zirconia shell of the fuel rod and ulcerative corrosion that occurs when it comes into contact with metal under the influence of vibrations (see Zirconium metallurgy. Translation from English. Publisher of foreign literature. M., 1959, p. 298).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ изготовления дистанционирующей решетки с гексагональными ячейками, включающий операции подготовки к изготовлению гексагональной ячейки из листового металла, формование в виде половины гексагональной ячейки, поля гексагональных ячеек и дистанционирующей решетки в целом с закреплением поля гексагональных ячеек в ободе (см. патент DE 4410396 A1 от 25.03.94, опубл. 28.09.95, МКИ 6 G 21 C 3/348. Дистанционирующий держатель с гексагональными ячейками). The closest in technical essence and the achieved effect is a method of manufacturing a spacer lattice with hexagonal cells, including preparation operations for manufacturing a hexagonal cell from sheet metal, molding in the form of half a hexagonal cell, a field of hexagonal cells and a spacer grid as a whole with fixing the field of hexagonal cells in the rim (see patent DE 4410396 A1 dated 03.25.94, publ. 09/28/95, MKI 6 G 21 C 3/348. A spacer holder with hexagonal cells).

Способ изготовления дистанционирующей решетки с гексагональными ячейками по патенту DE 4410396 A1 предусматривает операцию подготовки к изготовлению гексагональной ячейки из полосы листового металла, которую формуют в виде половины гексагональной ячейки скобообразной формы из трех равных граней, затем эту заготовку свободными концами приваривают к соответствующим изогнутым ребрам других таких же заготовок из полосы листового металла и образуют гексагональную ячейку дистанционирующей решетки. Последующая сварка свободных концов заготовок к ребрам уже приваренных заготовок образует поле гексагональных ячеек и в целом дистанционирующую решетку с гексагональными ячейками. A method of manufacturing a spacer lattice with hexagonal cells according to DE 4410396 A1 involves the step of preparing for the manufacture of a hexagonal cell from a sheet metal strip, which is formed into a half hexagonal cell of a braid-shaped shape from three equal faces, then this blank is welded with free ends to the corresponding curved ribs of other such the same blanks from a strip of sheet metal and form the hexagonal cell of the spacer grid. Subsequent welding of the free ends of the workpieces to the edges of the already-welded workpieces forms a field of hexagonal cells and, as a whole, a spacing grid with hexagonal cells.

Недостатком способа изготовления дистанционирующей решетки с гексагональными ячейками является многооперационность, включающая вырубку из полосы листа заготовок под каждую гексагональную ячейку, формование заготовок под каждую ячейку в виде заготовки скобообразной формы, сварку свободных концов заготовки скобообразной формы к ребрам уже приваренных заготовок с образованием гексагональной ячейки, затем поля гексагональных ячеек и в целом дистанционирующей решетки с гексагональными ячейками. Многооперационность изготовления дистанционирующей решетки ведет к увеличению ее себестоимости. The disadvantage of the method of manufacturing a spacer lattice with hexagonal cells is multi-operation, including cutting from a strip of sheet blanks for each hexagonal cell, molding blanks for each cell in the form of a blank of a stapled shape, welding the free ends of a blank of stapled shape to the edges of the welded blanks to form a hexagonal cell, then fields of hexagonal cells and, as a whole, of a spacing grid with hexagonal cells. Multioperational manufacturing of a spacer grid leads to an increase in its cost.

При формовании заготовок скобообразной формы не исключено ее изготовление большей формы из-за остаточной деформации заготовки из листа, что при сварке заготовок друг к другу приведет к разнокалиберности по сечению ячейки, а отсюда несоосность ячеек у параллельно установленных дистанционирующих решеток при сборке ТВС и выход в брак ТВЭЛов из-за несоосности ячеек дистанционирующих решеток при запрессовке в них ТВЭЛов. Все это снижает качество изготовления дистанционирующих решеток. When forming billets of a stapled shape, it is possible to produce a larger shape due to residual deformation of the billet from the sheet, which when welding the billets to each other will lead to different cell cross-sections, and hence the misalignment of the cells of the parallel spacing grids during assembly of the fuel assemblies and marriage Fuel elements due to misalignment of the cells of the spacer grids when pressing in the fuel elements. All this reduces the manufacturing quality of spacer grids.

При сварке свободных концов заготовок к ребрам приваренных заготовок не исключены отклонения по размещению заготовок перед сваркой, приводящие к несоосности ячеек одной дистанционирующей решетки относительно другой дистанционирующей решетки и непровары при сварке, так как возможно кратковременное падение напряжения, нарушение параметров сварки и т.д., что снижает надежность эксплуатации дистанционирующих решеток в сборе с ТВС в ядерном реакторе. When welding the free ends of the workpieces to the edges of the welded workpieces, deviations in the placement of the workpieces before welding are not excluded, leading to misalignment of the cells of one spacer grid relative to the other spacer grid and lack of penetration during welding, as a short-term voltage drop, violation of welding parameters, etc. which reduces the reliability of the operation of the spacer grids assembled with fuel assemblies in a nuclear reactor.

Технической задачей изобретения является снижение себестоимости изготовления дистанционирующей решетки, повышение качества изготовления и надежности эксплуатации дистанционирующей решетки в ядерном реакторе. An object of the invention is to reduce the cost of manufacturing a spacer lattice, improving the quality of manufacturing and reliability of operation of the spacer lattice in a nuclear reactor.

Эта техническая задача решается тем, что в способе изготовления дистанционирующей решетки с гексагональными ячейками, включающий операции подготовки к изготовлению гексагональной ячейки из листового металла, формование в виде половины гексагональной ячейки, поля гексагональных ячеек и дистанционирующей решетки в целом с закреплением поля гексагональных ячеек в ободе, согласно изобретению операцию подготовки к изготовлению осуществляют из целого листа на все поле гексагональных ячеек, для чего выполняют линейные просечки, равные по длине трем граням будущей гексагональной ячейки с расстоянием между просечками, равном высоте будущей ячейки, формование в виде половины гексагональной ячейки осуществляют перпендикулярно просечкам в виде чередующихся на всю длину листа продольных впадин и продольных выступов, идентичных в сечении половине гексагональной ячейки, а изготовление гексагональной ячейки и поля ячеек осуществляют сгибанием листа по просечкам в чередующемся порядке вверх-вниз на 180^o перпендикулярно продольным впадинам и продольным выступам с образованием поля гексагональных ячеек.This technical problem is solved by the fact that in the method of manufacturing a spacer lattice with hexagonal cells, including preparation operations for manufacturing a hexagonal cell from sheet metal, molding as a half of the hexagonal cell, the field of hexagonal cells and the spacing grid as a whole with fixing the field of hexagonal cells in the rim, according to the invention, the preparation preparation operation is carried out from a whole sheet onto the entire field of hexagonal cells, for which linear cuts are performed, equal to the length of three faces of the future hexagonal cell with the distance between the notches equal to the height of the future cell, molding in the form of half of the hexagonal cell is carried out perpendicular to the notches in the form of longitudinal depressions and longitudinal protrusions alternating over the entire length of the sheet, half the hexagonal cell identical in cross section, and the manufacture of the hexagonal cell and the fields of the cells are carried out by bending the sheet along the notches in an alternating order up and down 180 ^o perpendicular to the longitudinal depressions and longitudinal protrusions with the formation fields of hexagonal cells.

Выполнение операций подготовки к изготовлению поля гексагональных ячеек из целого листа с выполнением на нем просечек и перпендикулярно к ним продольных впадин и выступов позволит сократить операции изготовления заготовок на каждую ячейку в отдельности и за счет безотходной технологии снизить себестоимость изготовления. Performing operations to prepare for manufacturing a field of hexagonal cells from a whole sheet with making cuts on it and longitudinal hollows and protrusions perpendicular to them will reduce the manufacturing operations of blanks for each cell individually and reduce production costs due to waste-free technology.

Изготовление поля гексагональных ячеек из целого листа без применения сварки сгибанием листа по просечкам в чередующемся порядке вверх-вниз позволит повысить качество изготавливаемых дистанционирующих решеток и надежность эксплуатации в ядерном реакторе. The manufacture of a field of hexagonal cells from a whole sheet without welding by bending the sheet along the notches in an alternating order up and down will improve the quality of the fabricated spacer grids and the reliability of operation in a nuclear reactor.

Для пояснения сущности изобретения на чертежах изображены:
фиг.1 - заготовка в виде листа для поля гексагональных ячеек;
фиг.2 - заготовка после формования;
фиг.3 - дистанционирующая решетка.To clarify the invention, the drawings show:
figure 1 - a blank in the form of a sheet for a field of hexagonal cells;
figure 2 - the workpiece after molding;
figure 3 - spacer grid.

Способ осуществляют следующим образом. Операцию подготовки к изготовлению осуществляют из целого листа 1 на все поле гексагональных ячеек 2, для чего выполняют линейные просечки 3, равные длине трем граням 4 будущей гексагональной ячейки 2 с расстоянием между просечками 3, равном высоте 5 будущей гексагональной ячейки 2. Формование в виде половины гексагональной ячейки 2 осуществляют перпендикулярно просечкам 3 в виде чередующихся на всю длину листа 1 продольных впадин 6 и продольных выступов 7, идентичных в сечении половине гексагональной ячейки 2. The method is as follows. The operation of preparation for manufacturing is carried out from a whole sheet 1 onto the entire field of hexagonal cells 2, for which linear cuts 3 are made, equal to the length of three faces 4 of the future hexagonal cell 2 with the distance between the cuts 3 equal to the height 5 of the future hexagonal cell 2. Half-forming the hexagonal cell 2 is carried out perpendicular to the notches 3 in the form of longitudinal depressions 6 and longitudinal protrusions 7 alternating over the entire length of the sheet 1, half section of the hexagonal cell 2 identical in cross section.

Изготовление поля ячеек 2 осуществляют сгибанием листа 1 по просечкам 3 на 180^o в чередующемся порядке вверх-вниз перпендикулярно продольным впадинам 6 и продольным выступам 7. Закрепление поля гексагональных ячеек 2 в ободе 8 может быть осуществлено любым известным способом.The manufacturing of the field of cells 2 is carried out by bending the sheet 1 along the notches 3 by 180 ^° in an alternating order up and down perpendicular to the longitudinal depressions 6 and longitudinal protrusions 7. The field of hexagonal cells 2 in the rim 8 can be fixed in any known manner.

Claims (1)

Способ изготовления дистанционирующей решетки с гексагональными ячейками, включающий операции подготовки к изготовлению гексагональной ячейки из листового металла, формование в виде половины гексагональной ячейки, поля гексагональных ячеек и дистанционирующей решетки в целом с закреплением поля гексагональных ячеек в ободе, отличающийся тем, что операцию подготовки к изготовлению осуществляют из целого листа на все поле гексагональных ячеек, для чего выполняют линейные просечки, равные по длине трем граням будущей гексагональной ячейки, с расстоянием между просечками, равным высоте будущей ячейки, формование в виде половины гексагональной ячейки осуществляют перпендикулярно просечкам в виде чередующихся на всю длину листа продольных впадин и продольных выступов, идентичных в сечении половине гексагональной ячейки, а изготовление гексагональной ячейки и поля ячеек осуществляют сгибанием листа по просечкам в чередующемся порядке вверх-вниз на 180^o перпендикулярно продольным выступам с образованием поля гексагональных ячеек.A method of manufacturing a spacer lattice with hexagonal cells, including preparation operations for manufacturing a hexagonal cell from sheet metal, molding as a half of the hexagonal cell, the field of hexagonal cells and the spacing grid as a whole with fixing the field of hexagonal cells in the rim, characterized in that the preparation for manufacturing operation carry out from a whole sheet on the entire field of hexagonal cells, for which linear cuts are made, equal in length to the three faces of the future hexagonal cell females, with a distance between the notches equal to the height of the future cell, molding in the form of half a hexagonal cell is carried out perpendicular to the notches in the form of longitudinal depressions and longitudinal protrusions alternating over the entire length of the sheet, half of the hexagonal cell identical in cross section, and the manufacturing of the hexagonal cell and the field of cells is performed by bending of the sheet along the notches in an alternating order up and down by 180 ^° perpendicular to the longitudinal projections with the formation of a field of hexagonal cells.

Images