Тепловиділяючий елемент ядерного реактору ( варіанти )

1 Тепловыделяющий элемент ядерного ре актора, содержащий вы тянутый в длин у кожух тепловыделяющи х элементов и находя щийся на открытом конце это го кожуха тепловы деляющи х элементов держатель в который в расположен ные в кожухе тепло выде ляющи х элементо в па раллельно к продольной оси этого кожуха тепло выделяющих элементов, установленные на опор ном элементе на кожухе тепловыделяющи х эле ментов тепловыделяющие стержни, содержащие ядерное топливо, входят свободно одним концом и про ти в действия упира ющейся в держате ль пружины с возможностью перемещения вдоль стержня, и который я вляе тся перемещаемым в кожухе тепловыде ляющи х элементо в вдо ль его длины и п утем геометри ческого замыкания с ко жухом тепловыделяющих элементов защи щен против проворачивания вокруг продольной оси, и к внешней стороне которого прилегает стопорный элемент, который в одном положении зацепления, достигаемом путем поворота вокр уг продольной оси вытянутого в длину кожуха тепловыделяющих элементов, входит в паз, находящийся в попереч ном сечении кожуха тепловыделяющих элементов на внутренней стороне вытянутого в длину кожуха тепловыделяющих элементов, и в этом положении зацепления он защищен от проворачивания с по мощью фиксирующего органа, отличающийся тем, что фиксир ующийся ор ган включает в себя фиксирующий элемент, который против действия опирающейся на стопорный элемент пружины направляется с переме щением в одном направ лении по стопорному элементу и которому придан фиксирующий профиль, представляющий собой выполненное в радиальном направлении в стенке кожуха тепловыделяющи х элементов фиксирую щее отверстие, причем фиксирующий элемент мо жет перемещаться в радиальном направлении кожуха тепловыделяющих элементов 2 Тепловыделяющий элемент ядерного реактора, содержащий вы тян утый в длин у кожух тепло вы деляющих элементов и находящийся на открытом конце этого кожуха тепловыделяющи х элементов держатель, в который распо ложенные в кожухе тепловыделяющих элементов параллельно к про дольной оси этого кожуха тепловыделяющи х эле ментов, устано вленные на опорном элементе на кожухе тепловыделяющи х элементов тепловыде ляющие стержни, содержащие ядерное топливо , входят свободно одним концом и против действия упирающейся в держатель пружины с возможно стью перемещения вдоль стержня, и который яв ляется перемещаемым в кожухе тепловыделяю щи х элементов вдоль его длины и п утем геомет рического замыкания с кож ухом тепловыде ляю щи х элементов за щищен проти в проворачивания вокруг продольной оси, и к внешней стороне кото рого прилегает стопорный элемент, который в одном положении зацепления, достигаемом путем поворота вокр уг продольной о си вы тян утого в длину кожуха тепловыделяющи х элементов, вхо дит в паз, на хо дя щий ся в поперечн ом се чении кожуха тепловыделяющи х элементов на вн утрен ней стороне вытян уто го в длин у кожуха тепловы деляющи х элементов, и в этом положении зацеп ления он защищен от поворачивания с помощью фиксир ующе го органа , отличающийся тем, что фиксир ующий ор ган включает в себя фиксир ую щий элемент, который про тив действия опираю щейся на стопорный элемент пружины направля ется по стопорному элементу в одном направле нии и котором у придан фиксир ующий про филь, образованный фиксирующим пазом, простираю щимся по вн утренней стороне стенки кожуха теп ловыделяющих элементов в продольном направ лении кожуха тепловыделяющи х элементов и о т крытый на открытом конце кожуха тепловыде ляющи х элементов, причем фиксир ующий эле мент простирается в направлении продольной оси кожуха тепловыделяющих элементов 3 Тепловыделяющий элемент ядерного реактора, содержащий вы тян утый в длин у кожух тепло вы деляющих элементов и находящийся на открытом конце этого кожуха тепловыделяющи х элементов держатель в который распо ложенные в кожухе тепловыделяющих элементов параллельно к про дольной оси этого кожуха тепловыделяющи х эле ментов, устано вленные на опорном элементе на кожухе тепловыделяющи х элементов тепловыде о м 1 Г 0) г*, см 27912 ляющие стержни, содержащие ядерное топливо, входят свободно одним концом и против действия упирающейся в держатель пружины с возможностью перемещения вдоль стержня, который является перемещаемым в кожухе тепловыделяющих элементов вдоль его длины и путем геометрического замыкания с кожухом тепловыделяющих элементов защищен против проворачивания вокруг продольной оси, и к внешней стороне которого прилегает стопорный элемент, который в одном положении зацепления, достигаемом путем поворота вокруг продольной оси вытянутого в длин у кожуха тепловыделяющи х элементов, входи т в паз, находящийся в поперечном сечении кожуха тепловыделяющих элементов на вн утренней сто роне вытянутого в длин у кожуха тепловыделяющи х элементов, и в этом положении зацепления он защищен от проворачивания с помощью фиксирующе го органа, о тлича ющийся тем, что фиксирующий орган включает фиксирующий элемент, который против действия опирающейся на стопорный элемент пружины направляется по стопорному элементу в одном направлении и которому придан фиксирующий профиль, образованный выполненной в конечной кромке кожуха тепловыделяющих элементов на его открытом конце фиксирующей засечкой или фиксирующим отверстием, причем фиксирующий элемент простирается в держателе в направлении продольной оси кожуха тепловыделяющих элементов. Изобретение относится к тепловыделяющему элементу ядерного реактора с вытянутым в длину кожухом теплэвыделяющих элементов и находящимся на открытом конце этого кожуха тепловыделяющих элементов удерживающим телом, в которое расположенные в кожухе тепловыделяющи х элементов параллельно к продольной оси этого кожуха тепловыделяющих элементов, установленные на опорном теле на кожухе тепловыделяющих элементов, содержащие ядерное топливо тепловыделяющие стержни одним концом стержней свободно и против действия опирающейся на удерживающее тело пружины входят с возможностью перемещения в продольном направлении стержня, которое является перемещаемым в кожухе тепловыделяющих элементов в продольном направлении кожуха и путем геометрического замыкания с кожухом тепловыделяющих элементов защищено относительно прокручивания вокруг оси кожуха и на внешней стороне которого прилегает стопорное тело, которое в одном положении зацепления, достигаемом путем поворота вокруг продольной оси вытян уто го в длину кожуха тепловыделяющих элементов, входит в паз, находящийся в поперечном сечении кожуха теплсвыделяющих элементов на внутренней стороне вытянутого в длину кожуха тепловыделяющих элементов, и защищен от прокручивания в этом положении зацепления с помощью фиксирующего органа. Подобный тепловыделяющий элемент ядерного реактора является известным из выложенной заявки ФРГ 40 41 350. В этом тепловыделяющем элементе ядерного реактора в качестве фиксирующего органа предусмотрены штифты, которые расположены на удерживающем теле и под действием опирающихся на удерживающее тело пружин входят в выемки на стопорном теле, когда оно занимает свое положение зацепления. Опирающиеся на удерживающее тело пружины представляют собой винтовые пружины, каждая из которых сидит на одном конце тепловыделяющих стержней, которьй свободно входит в удерживающее тело. Удерживающее тело должно сдвигаться к этим тепловыделяющим стержням в продольном направлении кожуха против действия винтовых пружин на концах стержней тепловыделяющих стержней с помощью особого инструмента не только при монтаже тепловыделяющего элемента ядерного реактора, при котором стопорное тело наконец поворачивается в свое положение зацепления, но также и при демонтаже тепловыделяющего элемента ядерного реактора, при котором стопорное тело сначала вы водится из своего положения зацепления. Этот сдвиг, однако, может быть невозможным или приводить к повреждениям тепловыделяющих стержней, если длина по меньшей мере отдельных тепловыделяющих стержней после определенного срока службы тепловыделяюще го элемента ядерного реактора в ядерном реакторе слишком увеличивается и поэтому винтовые пружины на концах стержней при вдвигании удерживающего тела в кожух тепловыделяющих элементов перед вы ходам шти фтов из стопорного тела сжимаются в блок и не могут сжиматься дальше. Такое сжимание в блок отдельных винтовы х пружин хотя и может быть исключено путем достаточно большого свободного пространства для эти х винто вых пр ужин, однако это означало бы, что при заданной заранее длине тепловыделяющи х стержней длина тепловыделяющего элемента ядерного реактора должна быть соответственно большой. Соответственно большим должен быть выполнен также напорный резервуар реактора со своими встроенными деталями, что вы звало бы относительно высокие затраты. В основе изобретения лежит задача помочь этому и избежать повреждения тепловыделяющих стержней при выходе стопорного тела из его положения зацепления. Для решения этой задачи тепловыделяющий элемент ядерного реактора названного вначале вида отличается, согласно изобретения, тем, что фиксир ующий орган принадлежит следующей группе фиксирующего органа: a) фиксирующее тело, которое против дейст вия опирающейся на стопорное тело пр ужины направляется на стопорном теле с возможностью перемещения в радиальном направлении кожуха тепловыделяющих элементов и которому придано выполненное в радиальном направлении в стенке кожуха тепловыделяющи х элементов фиксирую щее сверление, b) фиксирующее тело, которое против дейст вия опирающейся на стопорное тело пр ужины направляется на стопорном теле с возможностью перемещения в продольном направлении кожуха 27912 тепловыделяющих элементов и которому придан образованный стенкой кожуха тепловыделяющи х стержней на внутренней стороне в продольном направлении кожуха тепловыделяющи х элементов фиксирующий паз, открытый на открытом конце кожуха тепловыделяющих элементов, с) фиксирующее тело, которое против действия опирающейся на стопорное тело пружины направляется на стопорном теле с возможностью перемещения в продольном направлении кожуха тепловыделяющих элементов и которому придана выполненная в конечной кромке кожуха тепловыделяющих элементов на его открытом конце фиксирующая засечка или фиксирующее сверление, которое проходит в удерживающем теле в продольном направлении кожуха тепловыделяющи х элементов. Так как фиксирующие ор ганы упомянутой группы фиксирующе го ограна имеют фиксирующие тела с пружинами, которые не сидят на концах стержней тепловыделяющих стержней, эти тепловыделяющие стержни ни в коей мере не нагружаются при приведении в действие фиксирующи х органов. Изобретение и его преимущества более подробно поясняются с помощью чертежа на примерах выполнения. Фиг 1 разделена на части 1А и 1В и показывает в продольном сечении вытянутый в длину тепловыделяющий элемент ядерного реактора с первой формой выполнения для стопорного тела Фиг 2 показывает поперечное сечение тепловыделяющего элемента ядерного реактора соответственно штрих-пунктирной линии П-Н на фиг. 1. Фиг. 3 и 4 показывают в продольном сечении соответственно штри х-пунктирной линии UI-III на фиг А и в частично вырезанном виде сверху соотве тственно штри х-п унк тирн ой линии IV-IV на фи г, 3 втор ую форму выполнения для стопорного тела. Фиг. 5 и 6 показывают также в продольном сечении соответственно штри х-пунктирной линии V-V на фиг. б и в частично вырезанном виде сверху соотве тственно штри х-пун (аир ной линии VI-VI на фиг 5 третью форму выполнения для стопорного тела. Фиг. 7 показывает часть четвертой формы выполнения для стопорного тела, представленного в одном месте в продольном сечении. Тепловыделяющий элемент ядерного реактора, согласно фиг. 1, содержит вытянутый в длин у кожух тепловыделяющих элементов 2, внутреннее и внешнее поперечное сечение которого имеет форму правильного шестиугольника На конце основания этого вытянутого в длин у кожуха тепловыделяющих элементов 2 болтом За жестко привинчен хвостовик тепловыделяющего элемента 3, который представляет собой открытую на обоих концах тр убу и внешнее поперечное сечение которого на одном конце подогнано к внутреннему поперечному сечению кожуха тепловыделяющих элементов 2 Этим концом хвостовик тепловыделяющего элемента 3 впассован в вытянутый в длин у кожух теп ло выде ляющи х элементо в 2 8 хво сто вике теп ловы деляюще го элемента 3 для болта За соответственно введена гайка ЗЬ, которая выполнена из более твердого мате риала, чем хвостовик тепловыделяющего элемента 3 и с помощью которой соответствующий болт За затянут относительно кожуха тепловыделяющих элементов 2, который этот болт За захватывает по типу ласточкина хвоста На находящемся внутри вытян утого в длину кожуха тепловыделяющих элементов 2 верхнем крае хвостовика тепловыделяющего элемента 3 свобод но наложена плоская плата в качестве опорного тела 4 Это опорное тело 4 имеет проходные отверстия 5 для о хлаждающего средства в ядерном реакторе, которые простираются в направлении вытянутого в длину кожуха тепловыделяющих элементов 2, то есть параллельно к продольной оси 6. Внутри вытян утого в длин у кожуха тепловыделяющи х элементов 2 расположены заполненные ядерным топливом параллельные продольной оси 6 вытянутого в длину кожуха тепловыделяющи х элементо в 2 тепловыделяющие стержни 7, которые одним концом установлены на опорном теле 4 Другим концом эти тепловыделяющие стержни 7 входят в вводы 8 имеющего вид пластины удерживающего тела 9, которое свободно расположено внутри вытян уто го в длин у кожуха тепловыделяющих элементов 2 под прямым углом к продольной оси 6 этого кожуха тепловыделяющи х элементов 2 Имеющее вид пластины удерживающее тело 9 содержит далее проходные отверстия 10 для охлаждающего средства в ядерном реакторе, которые также простираются в направлении продольной оси 6 вытянутого в длин у кожуха тепловыделяющих элементов 2 На концах стержней, которыми тепловыделяющие стержни 7 входят в вводы 10 имеющего вид пластины удерживающего тела 9, расположены винтовые пружины 11, которые опираются одним концом на одно плечо соответствующего тепловыделяющего стержня 7, а другим концом на обращенную к опорному телу 4 на хвостовике тепловыделяющего элемента 3 сторону имеющего вид пластины удерживающего тела 9. Имеющее вид пластины удерживающее тело 9, расположенное на открытом верхнем конце вытянутого в длину кожуха тепловыделяющих элементов 2, имеет контур правильного шестиугольника, который согласован с контуром внутреннего поперечного сечения вытянутого в длину кожуха тепловыделяющих элементов 2, которое также имеет форму правильного шестиугольника Таким образом, имеющее вид пластины удерживающее тело 9 хотя и имеет возможность перемещения в продольном направлении вытянутого в длину кожуха тепловыделяющи х элементов 2, однако является защищенным против прокручивания вокруг продольной оси 6 кожуха тепловыделяющих элементов 2 за счет геометрического замыкания с этим вытянутым в длину кожухом тепловыделяющих элементов 2. В открытый конец вытянутого в длин у кожуха тепловыделяющих элементов 2 вставлено стопорное тело 12. Как показывает фигура 2, это стопорное тело 12 хотя и имеет внутри вытянутого в длину кожуха тепловыделяющих элементов 2 поперечное сечение с внешним контуром правильного шестиугольника, которое согласовано с внутренним поперечным сечением вытянутого в длину 27912 кожуха тепловыделяющих элементов 2, которое также имеет контур правильного шестиугольника, внешняя боковая поверхность стопорного тела 12 однако является скругленной на угла х этого правильного шестиугольника с образованием имеющей цилиндрическую форму о тносительно средней точки этого правильного шестиугольника частичной внешней повер хности 14 На этой имеющей цилиндрическую форму частичной внешней поверхности 14 в каждом углу правильного шестиугольника образован выступающий относительно продольной оси 6 вытянутого в длину кожуха тепловыделяющих элементов 2 кольцевой сектор 15, которым стопорное тело 12 соответственно входит внутри в зацепление с пазом 16 на вытянутом в длину кожухе тепловыделяющих элементов 2 Такой паз 16 простирается по обе стороны от середины каждой стороны правильного шестиугольника, который образует контур внутреннего поперечного сечения вытянутого в длин у кожуха тепловыделяющих элементов 2 Этот паз 16 находится в поперечном сечении кожуха тепловыделяющи х элементов 2 и в данном случае образован в кожухе тепловыделяющих элементов 2 соответствующим шлицом в окружном направлении, в котором кольцевой сектор 15 захватывает кожух тепловыделяющих элементов 2 по типу ласточкиного хвоста На верхней стороне имеющего вид пластины удерживающего тела 9 свободно установлено имеющее возможность перемещения в вытянутом в длину кожухе тепловыделяющих элементов 2 в направлении от его продольной оси 6 тонкостенное кольцо 17, которое имеет согласованное с внутренним поперечным сечением вытянутого в длину кожуха тепловыделяющи х элементов 2 внешнее поперечное сечение также с контуром правильного шести угольника и таким образом также защищено от прокручивания вокруг продольной оси 6 вытянутого в длину кожуха тепловыделяющих элементов 2 путем геометрического замыкания с вытянутым в длин у кожухом тепловыделяющих элементов 2 Это кольцо 17 опирается в перпендикулярной к продольной оси б кожуха тепловыделяющих элементов 2 плоскости на стопорное тело 12 и таким образом предварительно на гр ужает да влением вин то вые пр ужи ны 11 на концах тепловыделяющих стержней 7 В стопорном теле 12 в радиальных сверлениях 12а направляются с возможностью перемещения в радиальном направлении кожуха тепловыделяющих элементов 2 соответственно имеющие цилиндрическую форму фиксирующие тела 18 На находящемся снаружи на боковой поверхности фиксирующи х тел 18 кольцевом утолщении 18а опирается один конец винтовой пружины 19, которая сидит на фиксирующем теле 18 и опирается своим другим концом в радиальном сверлении 12а на стопорное тело 12 Эта винтовая пружина 19 прижимаеткольцевое утолщение 18а к ввинченному в радиальное сверление 12а на внешней боковой поверхности стопорного тела 12 удерживающему кольцу 18Ь так, что фиксирующее тело 18 сквозь кольцо 18Ь свободно входит в согласованное с внешним поперечным сечением фиксирующего тела 18 фиксирующее сверление 20, которое расположено в радиальном направлении в стенке кожуха тепловыделяющих элементов 2 Таким образом, стопорное тело 12 не может проворачиваться вокруг продольной оси б кожуха тепловыделяющих элементов 2, так что обеспечивается вхождение выступающих кольцевых секторов 15 в образованными шлицами в окружном направлении пазы 16 Для отделения стопорного тела 12 от кожуха тепловыделяющих элементов 2, например, для вынимания тепловыделяющих стержней 7 вместе с опорным телом 4 и имеющим форму пластины удержива ющим телом 9 , все фиксир ующие тела 18 с помощью особого инструмента перемещаются про тив пр ужинной силы винто вы х пр ужин 19 радиально в направлении к продольной оси 6 так, что стопорное тело 12 поворачивается вокруг продольной оси 6 и выступающие кольцевые секторы 15 могут быть вывернуты из пазов 16 Стопорное тело 12 согласно фиг 3 и 4, на которых одинаковые детали снабжены теми же ссылочными позициями, что и на фиг 1 и 2, отличается от стопорного тела 12 согласно фиг 1 и 2 тем, что фиксирующие тела 18 направляются в стопорном теле 12 с возможностью перемещения в направлении, то есть параллельно к продольной оси 6 Каждое фиксирующее тело 18 входи т в кожухе тепловыделяющих элементов 2 в фиксирующий паз 21, который является открытым на открытом верхнем конце кожуха тепловыделяющи х элементов 2 и который образован стенкой кожуха тепловыделяющи х элементов 2 на его внутренней стороне в продольном направлении кожуха тепловыделяющих элементов 2 Такой фиксирующий паз 21 находится соответственно в углу правильного шестиугольника, который представляет собой контур внутреннего поперечного сечения кожуха тепловыделяющих элементов 2 С помощью введенного в стопорное тело 12 специального инструмента каждое фиксирующее тело 18 может быть извлечено из кожуха тепловыделяющи х элементов 2 в направлении продольной оси 6 против действия опирающейся на него винтовой пружины 19, так что видные на фиг 1 выступающие кольцевые секторы 15 могут быть вывернуты из образованных шлицами в окружном направлении пазов 16 за счет поворота стопорного тела 12 вокруг продольной оси 6 Винтовая пружина 19 сидит на штифте 19а, на котором она опирается с образованием пружинной ножки Этот штифт 19а направляется в стопорном теле 12 с возможностью перемещения параллельно продольной оси б вытянутого в длин у кожуха тепловыделяющих элементов 2 и содержит радиальный ввод 19Ь с вытянутым в продольном направлении штифта 19а поперечным сечением Через этот ввод 19 свободно входит закрепленный на стопорном теле 12, радиально направленный удерживающий шти фт 19с Вытянутый в длин у шти фт 19а выступае т верхним концом 19d из стопорного тела 12 и другим нижним концом 19е свободно проходит через параллельный к продольной оси б стопорного тела 12 ввод 16а сквозь фиксирующее тело 18 в параллельное к продольной оси б сверление 12а в стопорном теле 12 К выступающему из стопорного тела 12 верхнему концу 19d может прижиматься в ядерный реактор нижняя удерживающая 27912 пластина для нагруженного пружиной зажимания тепловыделяющего элемента ядерного реактора. От стопорного тела согласно фи г. 3 и 4 стопорное тело согласно фиг. 5 и 6, на которых одинаковые детали обозначены теми же ссылочными позициями, что и на фиг. 2 и 3, отли чается тем, что фиксирующее тело 18 входит 8 фиксирующую зарубку 22, которая выполнена в конечной кромке кожуха тепловыделяющи х элементов 2 на его открытом верхнем конце. От стопорного тела согласно фиг 3 и 4 стопорное тело 12 согласно фиг 7, на которой одинаковые детали снабжены теми же ссылочными позициями, что и на фиг 4 и 5 , о тличается тем, что фиксирующее тело 18, которое также направляется в стопорном теле 12 с возможностью перемещения в продольном направлении 6 кожуха тепловыделяющих элементов 2, входит в фиксирующее сверление 23 в удерживающем те ле 9, про ходящее параллельно продольной оси 6 кожуха тепловыделяющих элементов 2. Также и здесь любое фиксирующее тело 18 с помощью введенного в стопорное тело 12 особого инструмента может быть извлечено из соответствующего фиксирующего сверления 23, так что видные на фиг. 1 выступающие кольцевые сегменты 15 со стопорным телом 12 путем вращения вокруг продольного направления 6 могут быть вывернуты из образованны х шлицами в окружном направлении пазов 16. Фиксирующее тело 18 является выполненным также в виде штифта, который расположен на одной оси со штифтом 19а пружинной ножки. Винтовая пр ужина 14 сидит как на фиксир ующем теле 18, так и на штифте 19а пружинной ножки и опирае тся одним кон цом на фиксир ующее тело 18, а другим концом на штифт 19а пружинной ножки. Фиг. 1А 27912 Фиг. 1В 6 27912 15 18 U IS Фиг. 2 19d 19d ФИГ. 3 27912 Фиг. 4. 16 іТГ! ГІШІГТІЇ1П1ТПП -э /Л /*Л Фиг. 5 27912 Фиг. 6 27912 13а ^^ * ш Фиг. 7 ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Бульв Лесі Українки, 26, Київ, 01133, Україна (044) 254-42-30, 295-61-97 Підписано до друку Ч- (?*/• 2001 р Формат 60x84 1 /8. Обсяг fj О обл -вид арк. Тираж 50 прим. Зам ? УкрІНТВ Вул. Горького, 180, Київ, 03680 МСП, Україна (044) 268-25-22 10