Тепловидільний агрегат ядерного реактора

1. Тепловидільний агрегат ядерного реактора, що містить пучок тепловидільних елементів і напрямних каналів, розміщених у дистанціонуючих C2 2 (19) 1 3 технічне рішення дозволяє спростити процес автоматизованого дистанційного збираннярозбирання пучка твелів, проте неминуча наявність осьових і радіальних зазорів в місці посадки заглушок твелів в опорній плиті призводить до підвищеного стирання нижніх частин заглушок твелів. Найбільш близьким аналогом заявленого винаходу є конструкція ТВА ядерного реактора, яка містить пучок твелів, розміщений у розташованих по довжині ТВА дистанціонуючих решітках, головку і хвостовик, з'єднані напрямними каналами, в яких переміщуються регулюючі стрижні, причому напрямні канали жорстко з'єднані з хвостовиком, а їхні верхні частини розміщені в пружинному блоці головки (RU 2137223, G21С3/32, публікація 1999р.). У відомому тепловидільному агрегаті хвостовик являє собою конструкцію з опорної плити і опорного стакана. Опорна плита призначена для фіксації та кріплення нижніх кінцевиків твелів, які встановлюються в отвори опорної плити. Недоліком даного конструктивного рішення є можливість радіального і осьового переміщення нижніх кінцевиків твелів через наявність люфтів в місці кріплення твелів з опорною плитою хвостовика, що призводить до стирання і руйнування кінцевиків твелів в процесі експлуатації і не дозволяє використовувати дану конструкцію для палива з підвищеною глибиною вигорання та тривалими циклами експлуатації. Технічна задача даного винаходу - це розробка і створення тепловидільного агрегату ядерного реактора, що має поліпшені характеристики міцності та підвищені економічні показники. У результаті вирішення даної задачі можливе отримання нових технічних результатів, які полягають у підвищенні надійності кріплення твелів у хвостовику ТВА і збільшенні їхнього ресурсу, збільшення завантаження палива, підвищення глибини вигорання палива та істотному збільшенні тривалості експлуатації ТВА. Дані технічні результати досягаються тим, що в тепловидільному агрегаті ядерного реактора, який містить пучок тепловидільних елементів і напрямних каналів, розміщених у дистанціонуючих решітках, головку і хвостовик, причому дистанціонуючі решітки з'єднані між собою і з хвостовиком елементами, розташованими по довжині тепловидільного агрегата, а хвостовик складається із з'єднаних опорної плити і опорного стакана, над опорною плитою встановлена антивібраційна решітка, яка складається із з'єднаних між собою комірок, розташованих за гексагональною схемою, причому антивібраційна решітка, опорна плита і опорний стакан з'єднані між собою як мінімум одним кріпильним елементом. Відмітна особливість цього винаходу полягає в наступному. Наявність антивібраційної решітки дає можливість компенсації осьових і радіальних люфтів в місцях кріплення кінцевиків твелів з опорною плитою за рахунок натягів, що виникають між пружними елементами (пуклівками) антивібраційної решітки та оболонкою твелів. При цьому з метою створення жорсткості конструкції антивібраційна решітка, опорна плита і опорний стакан повинні 94367 4 бути з'єднані між собою кріпильним елементом або елементами. Доцільно кріпильний елемент виконати у вигляді пластини, привареної до елементів конструкції хвостовика, а кількість кріпильних елементів прийняти рівною шести. Доцільно також антивібраційну решітку виконати зі зварених або паяних між собою комірок, які розташовані за гексагональною схемою і мають шестигранну форму з трьома опорами для твела, розташованими через 120 градусів один від одного, утвореними пуклівками на гранях цього шестикутника, всередину комірки. На фіг. 1 наведена принципова схема ТВА, на фіг. 2 показаний хвостовик ТВА з антивібраційною решіткою і нижніми кінцевиками твелів і напрямних каналів, на фіг. 3 показано поперечний переріз АА на фіг. 2, на фіг. 4 показана комірка антивібраційної решітки. Тепловидільний агрегат ядерного реактора (див. фіг. 1) містить пучок 1 тепловидільних елементів і напрямних каналів, розміщених у дистанціонуючих решітках 2, з'єднаних між собою за допомогою зварювання кутовими елементами 3, хвостовик 4 і головку 5. Кутові елементи 3 за допомогою гвинтів 6 з'єднані з хвостовиком 4. Хвостовик 4 (див. фіг. 2) складається з опорного стакана 7, опорної плити 8 і антивібраційної решітки 9, які з'єднані між собою за допомогою зварювання пластинами 10. Нижні заглушки твелів 11 (див. фіг. 2, 3) за рахунок пружних елементів встановлюються в отвори опорної плити 8 хвостовика 4 і фіксуються від радіальних та осьових переміщень в комірках 12 антивібраційної решітки 9. Напрямні канали 13 проходять між комірками антивібраційної решітки 9 і кріпляться до опорної плити 8, наприклад, за допомогою болтового з'єднання. Антивібраційна решітка 9 (див. фіг. 2, 3) складається з комірок 12, розташованих за гексагональною схемою і з'єднаних між собою в місцях контакту за допомогою зварювання або пайки. Комірки 14 (див. фіг. 4) бажано виконувати шестигранної форми з трьома пуклівками 15, розташованими на гранях комірки через 120 градусів одна від одної, видавленими всередину комірки. Після установки ТВА в реактор, він підтискається верхньою плитою реактора шляхом упору в торець обичайки головки 5. Потім зусилля передається через пружинний блок головки, який підтискається на величину, розраховану таким чином, щоб утримати ТВА від спливання в потоці теплоносія, який рухається знизу, на напрямні канали 13 і далі на опорну плиту 8 і через пластини 10 на опорний стакан 7 хвостовика 4, який входить в отвір нижньої плити реактора. Дистанціонуючі решітки 2, з'єднані між собою кутовими елементами 3, утворюють каркас, який за допомогою гвинтів 6 з'єднаний з хвостовиком 4. Теплоносій, надходячи до ТВА через вхідний отвір опорного стакана 7 хвостовика 4, проходить крізь проливні отвори опорної плити 8 і далі омиває твели пучка 1, нагріваючись за рахунок конта 5 94367 кту з поверхнею твелів 11. Твели, а з ними і каркас, нагріваючись за рахунок процесу ядерного поділу всередині твелів, починають подовжуватися вгору за рахунок теплового та радіаційного зростання; при цьому пучок 1 зростає незалежно від напрямних каналів 13, тому що останні з гарантованим зазором проходять крізь комірки дистанціонуючих решіток 2 і антивібраційної решітки 9. Таким чином пучок 1 з твелами не впливає на напрямні канали 13, які несуть силове навантаження, та не деформує їх. Нижні кінцевики твелів 11, незалежно від способу їхнього кріплення в опорній плиті 8 хвостовика, проходячи крізь комірки 12 антивібраційної решітки 9 за рахунок натягів, що виникають між пружними елементами (пуклівками 15) комірок та Комп’ютерна верстка Н. Лиcенко 6 оболонкою твел, надійно фіксуються в антивібраційній решітці від осьових і радіальних люфтів. У свою чергу антивібраційна решітка 9, закріплена за допомогою пластин 10, надійно фіксується в хвостовику 4. Тим самим виключається можливість стирання і руйнування кінцевиків твелів у процесі експлуатації від впливу вібрації потоку теплоносія. Використання запропонованої конструкції хвостовика 4 дозволяє значно збільшити ресурс твелів, що дозволяє збільшити завантаження палива, підвищити глибину вигорання палива й істотно збільшити тривалість експлуатації ТВА. Виготовлення цієї конструкції може бути здійснено на відомому обладнанні з використанням стандартних технологій. Підписне Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601