RU29800U1 - Nuclear reactor fuel assembly - Google Patents

Abstract

Тепловыделяющая сборка ядерного реактора, включающая пучок тепловыделяющих элементов (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, причем элементы, обеспечивающие закрепление ТВЭЛов от продольного перемещения вверх, представляют собой выступающие из нижней решетки снизу части нижних заглушек, рассеченных в продольном направлении, отличающаяся тем, что выступающие из нижней решетки снизу части нижних заглушек дополнительно снабжены кольцевой проточкой, края которой в собранной ТВС находятся в зацеплении с краями ячейки нижней решетки.Fuel assembly of a nuclear reactor, including a bundle of fuel elements (fuel rods) installed in a frame of spacer grids mounted on tubular channels, fixed together with the fuel rods at the lower ends in the lower lattice equipped with adapters, a shank with support ribs adjacent to the lower lattice between the rows of cells for fuel elements, connected to the adapters of the lower grid, a head fixed at the upper ends of the tubular channels, and elements that secure the fuel elements in the lower grid, and the elements that secure the fuel elements from longitudinal movement upward are parts of the lower plugs protruding from the lower grid from below, cut in the longitudinal direction, characterized in that the portions of the lower plugs protruding from the bottom lattice from below are additionally provided with an annular groove, the edges of which in the assembled fuel assembly are in engagement with the edges of the cell of the lower lattice.

Description

Полезная модель относится к атомной энергетике и может быть использована на предприятиях, занятых изготовлением тепловыделяющих сборок (ТВС), для энергетических реакторов преимущественно типа ВВЭР-1000.The utility model relates to nuclear energy and can be used at enterprises engaged in the manufacture of fuel assemblies (FA) for power reactors primarily of the WWER-1000 type.

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.Known fuel assemblies of a nuclear reactor (see, B. Dementyev, Nuclear Power Reactors: Textbook for Universities, - 2nd ed., Revised and additional - M .: Energoatomizdat, 1990, p. 41-45), including a bundle of fuel elements mounted in a frame of hexagonal spacing grids mounted on tubular channels fixed together with fuel rods with lower ends in the lower grate, a shank connected to the lower grating using adapters in the form of bent plates fixed in the corners of this grating, a head and elements providing fixing the fuel rods in the lower re shtetke. Tubular channels are fixed in the lower lattice by their tips inserted into its cells by welding. To do this, at the lower end of the lower lattice there are abrasions in which welded seams are placed so that they do not interfere with the fastening of the fuel rods, the fuel rods are fixed in the lower lattice with their lower plugs inserted in its corresponding cells, from longitudinal movement relative to this lattice, both up and down . As an element that prevents the longitudinal movement of the fuel rods relative to the lower lattice down, a ledge was used; be present on each lower plug above the upper end of this lattice. The longitudinal movement of the fuel rods relative to the lower lattice up is limited by means of a cotter pin located in the groove cut on the lower end of this lattice along the entire row of cells for the lower plugs, a hole made in each lower plug at the level of the mentioned slot for the passage of the split pin, and a slot located at the end each lower plug for installing a fuel rod with the named hole towards the cotter pin. The number of cotter pins corresponds to the number of rows of fuel rods in a fuel assembly. Both ends of each cotter pin are bent to the side faces of the lower lattice and are prevented from falling out by welding. The shank is equipped with a system of support ribs for the lower lattice, which are adjacent to its lower end under some rows of fuel cells, and the head is mounted on the upper ends of the tubular channels protruding from the fuel bundle for the control rods.

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//The disadvantage of this fuel assembly is the high complexity of its manufacture due to the high complexity of the cotter pin assembly operation, since before installing each cotter pin in its place, it is necessary to deploy all the fuel rods with a slot so that they harden; L // 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.The positions in their lower caps coincided with the direction of movement of the cotter pin, and after installing these cotter pins in place, the ends of each of them must be bent and locked by welding. All these works are practically not mechanized and are performed manually.

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.Also known is the fuel assembly of a nuclear reactor (RF patent No. 2079170, 1997, prototype), including a first bundle of fuel rods mounted in a spacer frame; their grids mounted on tubular channels fixed together with fuel rods with lower ends in a lower grid equipped with adapters , a shank with supporting ribs attached to the adapters of the lower lattice, which are plates, size, mounted on two opposite faces of the lattice, a head mounted on the upper ends of the tubular channels, and elements that secure the TV fishing in the lower lattice, support ribs shank formed adjacent to the lower lattice cells between rows for tyulov, and as elements providing fixation rods against longitudinal movement upwards projecting used reschetki from this bottom portion of the lower plugs dissected longitudinally. The fastening is carried out by sliding the parts of the lower stub protruding from the lower lattice from the bottom in different directions until they overlap the passage section of the cell of the fuel element 11J.

2|/(///5//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.This fuel assembly, in comparison with the one described above, has a less labor-intensive fastening of fuel rods in the lower lattice, and this operation can be mechanized. In addition, this fuel assembly is more maintainable, since to replace a damaged fuel rod, it is enough to return the parts of the lower plugs protruding from the lower lattice to their original state in order to free it from fastening. The disadvantage of this fuel assembly is the low resistance force of the assembly of the fuel element in the lower lattice to its upward movement, which during the long-term operation of the fuel assembly can lead to the unfastening of the fuel elements.

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.The utility model is based on the task of improving fuel assemblies, in which by changing the design of its components an increased, as compared with the prototype, resistance is achieved for the fuel assembly of the fuel assembly in the lower lattice moving upward, while maintaining the low complexity of mounting the fuel elements in the lower lattice and high maintainability of the fuel assembly .

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 To solve this problem, in a known fuel assembly of a nuclear reactor comprising a bundle of fuel rods installed in a frame of spacer grids mounted on tubular channels fixed together with fuel rods with lower ends in a lower grid equipped with adapters, a shank with supporting ribs adjacent to the lower grid between the rows fuel cells connected to

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.adapters of the lower lattice, a head fixed to the upper ends of the tubular channels, and elements that secure the fuel rods in the lower lattice, and as elements, we provide; their fastening of the fuel rods from longitudinal mixing, upwards, we use the parts of the lower caps protruding from this lattice from the bottom, dissected in the longitudinal direction, these parts are additionally equipped with an annular groove, the edges of which in the assembled fuel assembly are meshed with the edges of the cell of the lower lattice.

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.The essence of the utility model is illustrated by drawings, where in FIG. 1 presents a fuel assembly of a nuclear reactor, general view; in FIG. 2a - the assembly of the fuel element to the lower fuel assembly lattice in the initial state, FIG. 2.6 - the assembly of the fuel rod to the lower fuel assembly lattice in the assembled state.

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.A fuel assembly of a nuclear reactor (see Fig. 1) consists of a beam (set) of fuel rods 1 installed in the frame as a separate element (not shown in the drawing) from spacing grids of hexagonal shape 2 mounted on tubular channels 3 fixed together with fuel rods 1 at the lower ends in the lower grill 4, equipped with adapters 5, as well as from the shank 6 and the head 7.

Хвостовик 6 присоединен к переходникам 5 нижней решетки 4 и снабжен опорными ребрами 8 д.пя этой решетки.The shank 6 is attached to the adapters 5 of the lower lattice 4 and is equipped with supporting ribs 8 d. For this lattice.

St€fML /ЗЛ Головка 7 закреплена на верхних концах трубчатых каналов 3.St € fML / ZL Head 7 is mounted on the upper ends of the tubular channels 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).The lower ends of the fuel rods 1 are equipped with lower caps 9, which protrude from the lower lattice 4 from the bottom (see Fig. 2, a). The protruding ends of the lower plugs 9 are provided with a groove 11 and are cut in the longitudinal direction into two equal parts 10, which are used as elements that secure the fuel rods 1 in the lower grill 4 from longitudinal movement up. Such fastening is carried out by sliding the parts 10 of the lower plug 9 in different directions until the edges of the groove 11 engage with the edges of the holes in the lower grill 4 (see Fig. 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.The use of fuel assemblies of the proposed design will significantly increase the reliability of fixing the fuel rods in the lower lattice in comparison with the prototype, without increasing the complexity of manufacturing fuel assemblies.

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.In addition, in a specific implementation form of the proposed design, characterized by the ratios of the parameters shown in Table 1 shown in FIG. 3, the following technical result is achieved: the extension of the protruding parts of the lower plug is limited by the walls of the holes in the lower grill, which ensures the symmetry of the expansion of these parts and does not exceed the calculated degree of plastic deformation of the material of the plug.

О ABOUT

Таблица 1Table 1

..

Работоспособность ТВ С предложенной конструкции подтверждена испытаниями образцов узла крепления ТВЭЛов в нижней решетке, конструкция рекомендована для использования в серийныхThe operability of the TV with the proposed design is confirmed by testing samples of the mount of the fuel elements in the lower grill;

ТВС ядерных энергетических реакторов ВВЭР-1000.Fuel assemblies of nuclear power reactors VVER-1000.

Claims (1)

Тепловыделяющая сборка ядерного реактора, включающая пучок тепловыделяющих элементов (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, причем элементы, обеспечивающие закрепление ТВЭЛов от продольного перемещения вверх, представляют собой выступающие из нижней решетки снизу части нижних заглушек, рассеченных в продольном направлении, отличающаяся тем, что выступающие из нижней решетки снизу части нижних заглушек дополнительно снабжены кольцевой проточкой, края которой в собранной ТВС находятся в зацеплении с краями ячейки нижней решетки.A fuel assembly of a nuclear reactor, including a bunch of fuel elements (fuel elements) installed in a frame of spacer grids mounted on tubular channels fixed together with fuel elements with lower ends in a lower grid equipped with adapters, a shank with supporting ribs adjacent to the lower grid between rows of cells for fuel rods attached to the adapters of the lower lattice, a head mounted on the upper ends of the tubular channels, and elements that secure the fuel rods in the lower lattice, when than the elements that secure the fuel rods from longitudinal movement upwards, are the protruding parts from the lower lattice from the bottom of the bottom caps, dissected in the longitudinal direction, characterized in that the protruding from the lower lattice from the bottom of the lower caps, are additionally provided with an annular groove, the edges of which are in the assembled fuel assembly meshing with the edges of the cell lower grid.