Тепловидільний елемент ядерного реактора

1 Тепловыделяющий элемент ядерного реактора с расположенными с зазором друг от друга, рядом и параллельно друг другу стержнями, из которых, по меньшей мере, один является содержащим ядерное топливо тепловыделяющим стержнем, и которые проходят каждый, соответственно, через ячейку, имеющего форму решетки дистанционирующего разделителя, причем предусмотрено, что имеющий форму решетки разделитель имеет поставленные на ребро внешние стойки из листового металла, которые в ортогональной к этим стержням опорной плоскости образуют контур правильного шестиугольника внешних стоек, и внутренние ячейки, стенки которых образованы поставленными на ребро внутри этого контура внутренними стойками из листового металла, углы контура ячеек всех внутренних ячеек имеющего форму решетки разделителя образуют в ортогональной к стержням опорной плоскости углы правильных шестиугольников внутренних стоек, которые все имеют одинаковую длину сторон, кроме того, имеющий форму решетки разделитель имеет внешние ячейки, которые содержат, по меньшей мере, одну образованную внешней стойкой стенку ячейки и две другие смыкающиеся с внешней стойкой на ее внутренней стороне стенки ячейки, образованные каждая внутренней стойкой, отличающийся тем, что первая внутренняя стойка, образующая стенку ячейки, между первой и второй ячейкой, закреплена своей первой, параллельной к стержням боковой кромкой на парал лельной стержням гибочной кромке, которая находится в углу правильного шестиугольника внутренних стоек между двумя другими, образованными второй внутренней стойкой стенками ячейки, из которых одна стенка ячейки придана первой, а другая стенка ячейки - второй ячейке, что вторая параллельная к стержням боковая кромка первой внутренней стойки и обе параллельные к стержням боковые кромки второй внутренней стойки образуют группу трех боковых кромок, что две из трех боковых кромок из этой группы закреплены на параллельных к этим стержням находящихся в углу правильного шестиугольника внутренних стоек боковых кромках двух других внутренних стоек и третья боковая кромка из этой группы прикреплена или к также параллельным стержням находящимся в углу правильного шестиугольника внутренних стоек боковым кромкам двух других внутренних стоек или к внутренней стороне внешней стойки 2 Тепловыделяющий элемент ядерного реактора по пункту 1, отличающийся тем, что обе примыкающие на внешней стойке на ее внутренней стороне, образованные соответственно внутренней стойкой стенки ячейки внешних ячеек встречаются на внутренней стороне внешней стойки под углом 90°. 3. Тепловыделяющий элемент ядерного реактора по пункту 1, отличающийся тем, что стенка ячейки имеет прогиб с параллельными к стержням образующими линиями вокруг параллельного к стержням направления в направлении возвышающегося на изгибе жесткого опорного утолщения для стержня. 4 Тепловыделяющий элемент ядерного реактора по пункту 1, отличающийся тем, что стенка ячейки имеет прогиб с параллельными к стержням образующими линиями вокруг параллельного к стержням направления и на прогибе возвышается опорная пружина для стержня. Изобретение относится к тепловыделяющему элементу ядерного реактора с расположенными с зазором друг от друга, рядом и параллельно друг другу стержнями, из которых, по меньшей мере, один является содержащим ядерное топливо теп ловыделяющим стержнем, и которые проходят каждый соответственно через ячейку имеющего форму решетки дистанционирующего разделителя. см о см 00 см 27829 Известен тепловыделяющий элемент ядерного реактора со следующими признаками: имеющий форму решетки разделитель имеет поставленные на ребро внешние стойки из листового металла, которые в ортогональной к этим стержням опорной плоскости образуют контур правильного шестиугольника внешних стоек, имеющий форму решетки разделитель имеет внутренние ячейки, стенки ячеек которых образованы поставленными на ребро внутри этого контура внутренними стойками из листового металла, углы контура ячеек всех внутренних ячеек имеющего форму решетки разделителя образуют в ортогональной к стержням опорной плоскости углы правильных шестиугольников внутренних стоек, которые все имеют одинаковую длину сторон, имеющий форму решетки разделитель имеет внешние ячейки, которые содержат, по меньшей мере, одну образованную внешней стойкой стенку ячейки и две другие смыкающиеся с внешней стойкой на ее внутренней стороне, образованные каждая внутренней стойкой стенки ячейки. В случае этого известного тепловыделяющего элемента ядерного реактора внутренние стойки имеющего форму решетки разделителя вытянуты в длину и имеют форму полос. Эти внутренние стойки на обоих концах соответственно закреплены на внутренней стороне внешней стойки. Стенки ячеек на этих внутренних стойках сформованы с помощью параллельных к этим стержням гибочных кромок. Соответственно каждые две из этих внутренних стоек плоско смыкаются друг с другом с образованием ячеек. В основу изобретения поставлена задача дальнейшего усовершенствования этого известного тепловыделяющего элемента ядерного реактора путем выполнения ячеек имеющего форму решетки разделителя из соединенных между собой сравнительно малых базовых элементов, достижения возможности очень малых допусков изготовления ячеек имеющего форму решетки разделителя, что обеспечивает очень точное соблюдение заранее заданного расстояния между стержнями тепловыделяющего элемента ядерного реактора. Поставленная задача решается в тепловыделяющем элементе ядерного реактора с расположенными с зазором друг от друга, рядом и параллельно друг другу стержнями, из которых, по меньшей мере, один является содержащим ядерное топливо тепловыделяющим стержнем, и которые проходят каждый соответственно через ячейку имеющего форму решетки дистанционирующего разделителя, причем предусмотрено, что имеющий форму решетки разделитель имеет поставленные на ребро внешние стойки из листового металла, которые в ортогональной к этим стержням опорной плоскости образуют контур правильного шестиугольника внешних стоек, и внутренние ячейки, стенки которых образованы поставленными на ребро внутри этого контура внутренними стойками из листового металла, углы контура ячеек всех внутренних ячеек имеющего форму решетки разделителя образуют в ортогональной к стержням опорной плоскости углы правильных шестиугольников внутренних стоек, которые все имеют одинаковую длину сторон, кроме того, имеющий форму решетки разделитель имеет внешние ячейки, которые содержат по меньшей мере одну образованную внешней стойкой стенку ячейки и две другие смыкающиеся с внешней стойкой на ее внутренней стороне стенки ячейки, образованные каждая внутренней стойкой, тем, что первая внутренняя стойка, образующая стенку ячейки между первой и второй ячейкой, закреплена своей первой, параллельной к стержням боковой кромкой на параллельной стержням гибочной кромке, которая находится в углу правильного шестиугольника внутренних стоек между двумя другими, образованными второй внутренней стойкой стенками ячейки, из которых одна стенка ячейки придана первой, а другая стенка ячейки второй ячейке, что вторая параллельная к стержням боковая кромка первой внутренней стойки и обе параллельные к стержням боковые кромки второй внутренней стойки образуют группу трех боковых кромок, что две из трех боковых кромок из этой группы закреплены на параллельных к стержням, находящихся в углу правильного шестиугольника внутренних стоек боковых кромках двух других внутренних стоек и третья боковая кромка из этой группы прикреплена или к также параллельным стержням, находящимся в углу правильного шестиугольника внутренних стоек боковым кромкам двух других внутренних стоек или к внутренней стороне внешней стойки. Вторая внутренняя стойка с закрепленной на ее гибочной кромке первой стойкой является сравнительно малым базовым элементом для конструкции имеющего форму решетки разделителя. Этот базовый элемент прежде всего может изготавливаться с очень точным соблюдением заданных размеров. Ряд таких предварительно изготовленных базовых элементов затем соединяются вместе в имеющий форму решетки разделитель. При этом отклонение базового элемента от его заданных размеров проявляется только локально в небольшой области имеющего форму решетки разделителя и не продолжается на весь имеющий форму решетки разделитель. Это означает, что в таком имеющем форму решетки разделителе может быть очень точно соблюдено заранее заданное расстояние между стержнями тепловыделяющего элемента ядерного реактора. Предпочтительная форма выполнения тепловыделяющего элемента ядерного реактора состоит в том, что обе смыкающиеся на внешней стойке на ее внутренней стороне, образованные соответственно внутренней стойкой стенки ячеек внешних ячеек встречаются на внутренней стороне внешней стойки под углом 90°. За счет этого облегчается изготовление имеющего форму решетки разделителя. Другая предпочтительная форма выполнения состоит в том, что стенка ячейки имеет прогиб с параллельными к стержням образующими линиями вокруг параллельного к этим стержням направления в направлении возвышающегося на прогибе жесткого опорного утолщения для стержня (3). За счет э т ого уменьшается потеря давления в охлаждающей среде, протекающей через тепловыделяющий элемент ядерного реактора в продольном направлении стержней. Другая предпочтительная форма выполнения, которая также 27829 приводит к снижению потери давления в охлаждающей среде, протекающей через тепловыделяющий элемент ядерного реактора в продольном направлении стержней, состоит в том, что стенка ячейки имеет прогиб с параллельными к стержням образующими линиями вокруг параллельного к стержням направления и что на этом прогибе возвышается опорная пружина для стержня. Изобретение и его преимущества более подробно поясняются с помощью чертежа. Фигура 1 показывает в виде сверху контур имеющего форму решетки разделителя в опорной плоскости, ортогональной к тепловыделяющим стержням соответствующего изобретению тепловыделяющего элемента ядерного реактора. Фигура 1а показывает увеличенный вырез из фигуры 1. Фигуры 2 и 2а показывают в виде сверху и с увеличением базовый элемент для разделителя согласно фигуре 1. Фигура 2Ь показывает вид сбоку базового элемента согласно фигуре 2 и 2а в направлении стрелки b на фигуре 2а и Фигура 2с показывает вид сбоку этого базового элемента в направлении стрелки с на фигуре 2а. Фигуры 3-11 показывают в виде сверху и с увеличением другие базовые элементы III-XI для имеющего форму решетки разделителя согласно фигуре 1. Фигура 12 показывает в виде сверху другую форму выполнения базового элемента для имеющего форму решетки разделителя. Тепловыделяющий элемент ядерного реактора с имеющим форму решетки разделителем, контур которого представлен на фигуре 1, содержит две удерживающие пластины, между которыми находится, по меньшей мере, один подобный разделитель. Удерживающий стержень 2, продольная ось которого пронизывает обе параллельные друг к другу удерживающие пластины под углом 90°, прикреплен соответственно на каждом конце к одной из этих двух удерживающих пластин. Этот удерживающий стержень 2 - как правило это открытая с обеих концов металлическая труба- пронизывает ячейку имеющего форму решетки разделителя с контуром согласно фигуре 1. Этот разделитель например, удерживается с геометрическим замыканием между двумя втулками, которые жестко сидят снаружи на удерживающем стержне 2, на этом удерживающем стержне 2. Далее предусмотрены рядом друг с другом и расположенные с зазором друг от друга, параллельные как друг другу, так и удерживающему стержню 2 содержащие ядерное топливо тепловыделяющие стержни 3. Каждый из этих тепловыделяющих стержней 3 проходит через ячейку разделителя с контуром согласно фигуре 1 и удерживается в этой ячейке с силовым замыканием с помощью опорной пружины, которая прижимает соответствующий тепловыделяющий стержень 3 радиально относительно двух жестких опорных утолщений соответственно к двум стенкам ячеек в этой ячейке. Тепловыделяющие стержни 3, каждый из которых состоит в основном из заполненной ядерным топливом трубы-оболочки из сплава циркония, которая газоплотно закрыта на обеих концах, не должны поэтому обязательно крепиться ни на одной из обеих удерживающих пластин, а они имеют в их продольном направлении зазор между обоими удерживающими пластинами и могут поэтому свободно расширяться в направлении оси, то есть в продольном направлении тепловыделяющего элемента ядерного реактора. Имеющий форму решетки разделитель, имеющий в ортогональной к удерживающему стержню 2 и тепловыделяющим стержням 3 опорной плоскости (плоскость чертежа) контур, представленный на фигуре 1, имеет расположенные поставленными на ребро внешние стойки из листового металла. Эти внешние стойки образуют в контуре в опорной плоскости имеющие одинаковую длину стороны 4 правильного шестиугольника внешних стоек. В стенках ячеек внутренних ячеек 9 имеющего форму решетки разделителя эти внешние стойки не принимают участия, стенки ячеек этих внутренних ячеек 9 образованы исключительно расположенными поставленными на ребро внутренними стойками из листового металла. Эти внутренние стойки из листового металла образуют базовые элементы с видами сверху соответственно фигурам 2 - 7 и 11 Как показывают фигуры 2а - 2с на основе базового элемента II согласно фигуре 2, такой базовый элемент имеет первую внутреннюю стойку6 и вторую внутреннюю стойку 7, которая содержит параллельную к удерживающему стержню 2 и тепловыделяющим стержням 3 гибочную кромку 0. Эта гибочная кромка 0 находится в середине между двумя также параллельными к удерживающему стержню 2 и тепловыделяющим стержням 3 боковыми кромками 7а и 7Ь второй внутренней стойки 7. На этой гибочной кромке 0 вторая внутренняя стойка 7 образует на одной стороне угол в 120°, а на другой стороне угол в 240°. На стороне, на которой внутренняя стойка 7 образует угол в 240°, находится первая плоская внутренняя стойка 6 и захватывает вторую внутреннюю стойку 7 на гибочной кромке 0 двумя язычками, которые имеют зазор друг от друга и которые выполнены на первой параллельной к стержням 2 и 3 боковой кромке 6а первой внутренней стойки 6. На стороне второй внутренней стойки 7, на которой она образует угол в 120°, оба язычка, которые находятся на первой боковой кромке 6а первой внутренней стойки 6, жестко сварены со второй внутренней стойкой 7 с образованием сварных швов 8. На стороне, на которой вторая внутренняя стойка 7 образует угол в 120°, на верхнем конце и на нижнем конце второй внутренней стойки 7 в середине между ее первой параллельной к стержням 2 и 3 боковой кромкой 7а и гибочной кромкой 0 выполнено по одному опорному утолщению 7с для тепловыделяющего стержня 3. Два соответствующих этим опорным утолщениям 7с жестких опорных утолщения 7d выполнены далее на другой стороне второй внутренней стойки 7, на которой эта вторая внутренняя стойка 7 образует угол 240°, в середине между второй параллельной к стержням 2 и 3 боковой кромкой 7Ь и гибочной кромкой 0. По одному из этих обоих жестких опорных утолщений 7с находится на верхнем конце и на нижнем конце второй внутренней стойки 7. Наконец, на стороне первой внутренней стойки 6 в середине между верхним и нижним концом этой первой внутренней 27829 стойки 6 выполнена язычковая пружина 6с в качестве опорной пружины для тепловыделяющего стержня 3 и находится в угловом пространстве между первой внутренней стойкой 6 и частью второй внутренней стойки 7 между гибочной кромкой О и боковой кромкой 7а. Базовые элементы III-VII согласно фигурам 3 - 7 и XI согласно фигуре 11 также содержат две внутренние стойки 6 и 7, из которых одна внутренняя стойка 7 имеет гибочную кромку 0, параллельную стержням 2 и 3. На этой гибочной кромке 0 также и эта внутренняя стойка 7 образует на одной стороне угол в 120° и на другой стороне угол в 240°. В остальном эти обе внутренние стойки расположены одинаково и закреплены друг с другом таким же образом, что и внутренние стойки 6 и 7 базового элемента II согласно фигуре 2. От этого базового элемента II согласно фигуре 2 базовые элементы III-VII и XI отличаются однако другим распределением язычковых пружин соответственно язычковой пружине 6с и жестких опорных утолщений соответственно жестким опорным утолщениям 7с и 7d на обеих внутренних стойках 6 и 7. Если в базовом элементе II согласно фигуре 2, VI согласно фигуре 6, VII согласно фигуре 7 и XI согласно фигуре 11 одна из обоих внутренних стоек 6 и 7 образует стенку ячейки между двумя внешними ячейками 10, то расстояние параллельной стержням 2 и 3 боковой кромки, с которой эта внутренняя стойка жестко сварена на внутренней стороне внешней стойки, от образованной внутренней стойкой 7 гибочной кромки 0 соответствующего базового элемента соответственно больше, чем расстояние обоих других параллельных стержням 2 и 3 боковых кромок этого базового элемента, которые должны жестко привариваться в углу правильного шестиугольника внутренних стоек к двум боковым кромкам внутренних стоек двух других базовых элементов. Далее приваренная к другой внутренней стойке 7 внутренняя стойка 6 базовых элементов VI и XI не имеет ни опорных язычков, ни опорных пружин, а является с обоих сторон плоской и гладкой, в то время как такая жестко приваренная к другой внутренней стойке 7 внутренняя стойка 6 в базовом элементе VII согласно фигуре 7 содержит между верхним концом и нижним концом выштампованную язычковую пружину в качестве опорной пружины для тепловыделяющего стержня 3. Внутренняя стойка 7 базовых элементов VI и XI с гибочной кромкой 0 содержит между этой гибочной кромкой 0 и одной из двух параллельных стержням 2 и 3 боковых кромок не только два выступающих в одном направлении опорных утолщения, но и между этими обоими жесткими опорными утолщениями также и выступающую в противоположном направлении язычковую пружину в качестве опорной пружины для тепловыделяющего стержня 3. Базовые элементы III согласно фигуре 3 и базовые элементы IV согласно фигуре 4 имеют внутренние стойки, одна из которых, как особенно отчетливо показывает фигура 1а, имеет изгиб вокруг параллельного к стержням 2 и 3 направления с параллельными к этим стержням 2 и 3 образующими линиями соответственно в направлении двух возвышающихся на прогибе жестких опорных утолщений, одно из которых возвышается на прогибе соответственно на верхнем и на нижнем конце базового элемента. Эти оба жестких опорных утолщения имеют таким образом меньшую высоту, чем жесткие опорные утолщения, например, базового элемента II согласно фигуре 2 и оказывают соответственно этому меньшее сопротивление охлаждающей среде, протекающей через имеющий форму решетки разделитель согласно фигуре 1 под прямым углом к опорной плоскости и таким образом к плоскости чертежа. В случае базового элемента III согласно фигуре 3 и базового элемента iv согласно фигуре 4 прогиб с обоими жесткими опорными утолщениями находится между гибочной кромкой 0 и одной из двух параллельных стержням 2 и 3 боковых кромок внутренней стойки 7 на этой внутренней стойке 7. Базовые элементы XIII-X согласно фигурам 8-10 являются простыми отдельными стойками, которые содержат или язычковую пружину соответственно язычковой пружине 6с базового элемента II или соответственно два жестких опорных утолщения, как жесткие опорные утолщения 7с или 7d базового элемента II, или не содержат ни язычковой пружины, ни опорных утолщений. Расстояние двух параллельных к стержнями 2 и 3 боковых кромок этих отдельных стоек друг от друга несколько больше, чем расстояние соответствующих обеих боковых кромок внутренней стойки 6 базового элемента II согласно фигуре 2, так как эти отдельные стойки также должны привариваться на внутренней стороне внешней стойки. Для изготовления имеющего форму решетки разделителя согласно фигуре 1 вначале изготавливают базовые элементы II-XI согласно фигурам 2 - 11 и затем, как показано на фигуре 1, располагают внутри контура правильного шестиугольника внешних стоек со сторонами 4 с образованием внутренних ячеек 9 с ячеистой структурой правильных шестиугольников внутренних стоек с равной g длиной сторон, а также внешних ячеек 10. Примыкающие на внутренней стороне внешних стоек внутренние стойки встречаются с соответствующей внутренней стороной под углом в 90°. После сварки боковых кромок внутренних стоек базовых элементов в углах шестиугольников внутренних стоек и на внутренней стороне внешних стоек получается имеющий форму решетки разделитель, при котором образующая стенку ячейки между первой и второй ячейкой первая стойка закреплена своими параллельными стержням 2 и 3 боковыми кромками на параллельной стержням 2 и 3 гибочной кромке 0, которая находится в углу правильного шестиугольника внутренних стоек между двумя следующими, образованными второй внутренней стойкой стенками ячейки, из которых одна стенка ячейки придана первой, а другая стенка ячейки придана второй ячейке. В других углах шестиугольника внутренних стоек соответственно сварены друг с другом три внутренних стойки каждая на параллельной стержням 2 и 3 боковой кромке. На поставленных на ребро внешних стойках выполнены жесткие опорные утолщения 4а для тепловыделяющих стержней 3 в направлении к внутренней стороне внешней стойки. Эти жесткие опорные утолщения 4а входят во внешние ячейки 10 имеющего форму решетки разделителя, которые имеют, по меньшей мере, одну образованную внешней стойкой стенку ячейки. 27829 Встречающиеся на внутренних сторонах внутренние стойки образуют относящиеся к внешним ячейкам 10 стенки ячеек, которые встречаются на внутренней стороне соответствующей внешней стойки под углом 90°. Базовый элемент согласно фигуре 12, на которой одинаковые детали имеют одинаковые ссылочные позиции, что и на фигуре 2 и фигурах 2а - 2с, снабжен не только прогибами 7е с параллельными к стержням 2 и 3 образующими линиями вокруг параллельного к стержням направления в направлении жестких опорных утолщений, 7с и 7d, возвышающихся на соответствующем прогибе, но на прогибе бе такого рода может также подниматься язычковая пружина 6с в качестве опорной пружины для стержня 3. Таким образом не только жесткие опорные утолщения 7с и 7d, но и язычковая пружина 6с оказывают протекающей под прямым углом к плоскости чертежа охлаждающей среде незначительное сопротивление. 10 IX Фиг. 1 27829 Фиг. 1а Фиг. 2 Фиг. 2а 9 миф g миф L 9qz 628/3 27829 .7 С vn ш Фиг. 7 Фиг. 8 Фиг. 9 Фиг. 10 -XI 7 Фиг. 11 ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Бульв. Лесі Українки, 26, Київ, 01133, Україна (044) 254-42-30, 295-61-97 Підписано до друку №' 0е/. 2001 р. Формат 60x84 1/8. Обсяг Ой б' обл.-вид.арк. Тираж 50 прим. Зам. 3/У УкрІНТЕІ Вул. Горького, 180, Київ, 03680 МСП, Україна (044) 268-25-22