Дистанціонувальна решітка (варіанти)

1 Дистанционирующая решетка, имеющая форму шестигранника, содержащая ячейки, выполненные в виде многогранников, прилегающих друг к другу своими гранями, и имеющие отверстия и две группы внутренних выступов разной высоты, расположенные на трех несмежных гранях каждой ячейки, при этом отверстия и внутренние выступы первой группы расположены в центральной зоне граней, а внутренние выступы второй группы расположены в краевых зонах граней на одной продольной оси с внутренними выступами первой группы, отличающаяся тем, что первая часть ячеек выполнена в виде замкнутых по периметру восьмигранников, а вторая часть ячеек выполнена в виде замкнутых по периметру девятигранников, причем первая часть ячеек расположена вдоль трех несмежных граней дистанционирующей решетки, а вторая часть ячеек расположена по всему остальному ее полю, при этом отверстия выполнены на гранях, имеющих внутренние выступы, и размещены вдоль внутренних выступов первой группы по обе стороны от них, а ячейки прилегают друг к другу своими гранями без внутренних выступов и отверстий 2 Дистанционирующая решетка, имеющая форму шестигранника, содержащая ячейки, выполненные в виде многогранников, прилегающих друг к другу своими гранями, и имеющие отверстия и две группы внутренних выступов, расположенные на гранях каждой ячейки, при этом внутренние выступы левой группы размещены на трех несмежных гранях и расположены, как и отверстия, в центральной зоне граней, а внутренние выступы второй группы расположены на одной из этих трех несмежных граней в ее краевых зонах на одной продольной оси с внутренним выступом первой группы, отличающаяся тем, что первая часть ячеек выполнена в виде замкнутых по периметру восьмигранников, а вторая часть ячеек выполнена в виде замкнутых по периметру девятигранников, причем первая часть ячеек расположена вдоль трех несмежных граней дистанционирующей решетки, а вторая часть ячеек расположена по всему остальному ее полю, при этом отверстия выполнены на одной из трех несмежных граней, где имеется внутренний выступ первой группы и внутренние выступы второй группы, причем отверстия размещены вдоль внутреннего выступа первой группы по обе стороны от него, а высота внутренних выступов второй группы равна высоте внутренних выступов первой группы, размещенных на двух других несмежных гранях, высота внутреннего выступа первой группы, размещенного на одной грани с внутренними выступами второй группы, больше высоты любого из всех остальных внутренних выступов, а ячейки прилегают друг к другу своими гранями без внутренних выступов и отверстий Изобретение относится к атомной энергетике, конкретнее - к дистанционирующим решеткам, и может быть использовано в тепловыделяющих сборках ядерных реакторов Тепловыделяющие элементы в тепловыделяющих сборках ядерных реакторов ядерных реакторов располагают, как правило, в строго определенном порядке Для этой цели часто применяют устройства, именуемые дистанционирующими решетками Нередко дистанционирующие решетки собирают из отдельных ячеек, в которые затем устанавливают тепловыделяющие элементы Для обеспечения их надежного дистанционирования такие дистанционирующие решетки должны отвечать сразу ряду требований Во-первых, они должны быть достаточно упругими, чтобы тепловыделяющие элементы легко и без зазоров входили в свои ячейки, а также имели возможность беспрепятственно удлиняться под воздействием высоких температур и радиационного облучения Во-вторых, они должны быть достаточно жесткими, чтобы тепловыделяющие элементы не ю о 00 (О го го 43368 изменяли своего первоначального положения под воздействием транспортно-технологических и эксплуатационных нагрузок Очень важно, чтобы конструкция таких дистанционирующих решеток отвечала упомянутым требованиям От этого в значительной мере зависит качество и эксплуатационные характеристики ТВС Существующие в настоящее время дистанционирующие решетки подобного типа этим требованиям полностью не удовлетворяют Известна дистанционирующая решетка (см Дементьев Б А Ядерные энергетические реакторы Учебник для вузов, 2-е изд , перераб и доп М Энергоатомиздат, 1990, стр 44), которая имеет шестигранную форму и содержит ячейки двух типов и обод, окружающий ее по периметру Один тип ячеек выполнен в виде пятигранника, другой тип ячеек выполнен в виде шестигранника Каждая ячейка снабжена тремя внутренними выступами, между которыми устанавливаются тепловыделяющие элементы Выступы размещены в несмежных углах ячеек параллельно их продольной оси и образованы вдавливанием этих углов по всей их высоте вовнутрь ячеек В противолежащих концевых зонах каждого выступа имеются скосы, облегчающие прохождение тепловыделяющих элементов через ячейки Дистанционирующая решетка собрана, в основном, из шестигранных ячеек Пятигранные ячейки установлены только в местах, расположенных вдоль трех ее несмежных граней Все ячейки установлены так, что прилегают своими гранями к граням соседних ячеек или к ободу, а вдавленные их углы при этом обращены навстречу друг другу, образуя отверстия для протока теплоносителя Каждая пара прилегающих граней ячеек соединена между собой двумя сварными точками, расположенными в противолежащих краевых зонах Аналогичным образом соединены обод и грани ячеек, прилегающих к нему Обод изготовлен из ленты, концы которой соединены сваркой В качестве заготовок для ячеек использованы отрезки труб В тепловыделяющей сборке дистанционирующая решетка закрепляется на трубчатых каналах, в которых размещают стержни управления и защиты ядерного реактора Для прохода этих каналов в решетке имеются отверстия Каждое такое отверстие образовано за счет отсутствия в заданном месте одной шестигранной ячейки В данной дистанционирующей решетке выступы в ее ячейках обладают невысокой упругостью Эти выступы не способны при установке тепловыделяющих элементов в достаточной мере упруго деформироваться, поэтому тепловыделяющие элементы входят в свои ячейки и зажимаются в них с большими усилиями Это не только осложняет процесс сборки тепловыделяющих элементов в тепловыделяющие сборки, но и не исключает риска повреждения тепловыделяющих элементов, что может стать причиной их разгерметизации во время эксплуатации тепловыделяющей сборки Из-за этого не исключена также вероятность потери тепловыделяющей сборкой своей устойчивости Причиной тому может послужить действие на тепловыделяющую сборку изгибающего момента, возникающего вследствие наличия неравномерного температурного и радиационного роста тепловыделяющих элементов, обусловленного существующей в сборке неравномерностью энерговыделения, а также сильного закрепления тепловыделяющих элементов в ячейках дистанционирующих решеток Это увеличивает риск застревания стержней управления и защиты в трубчатых каналах сборки, что может привести к нарушению безопасности ядерного реактора Кроме того, вследствие невысокой упругости упомянутых выступов не исключена возможность образования между ними и тепловыделяющими элементами зазоров Наличие таких зазоров способствует под действием вибраций со стороны теплоносителя повышенному износу оболочек тепловыделяющих элементов вплоть до их разгерметизации Известна также дистанционирующая решетка (см патент Германии N2839211, G 21 С 3/34, 1979г) - прототип, имеющая шестигранную форму и содержащая ячейки в виде шестигранников, снабженных двумя группами внутренних выступов разной высоты и отверстиями Выступы размещены на трех несмежных гранях каждой ячейки Отверстия и внутренние выступы первой группы расположены в центральной зоне граней, а внутренние выступы второй группы расположены в краевых зонах граней на одной продольной оси с внутренними выступами первой группы Выступы первой группы имеют большую протяженность и высоту, чем выступы второй группы, и образуют вместе с ними линейную группу, проходящую по грани ячейки параллельно ее продольной оси Выполнены выступы путем вдавливания участков граней вовнутрь ячеек Отверстия размещены на трех других несмежных гранях каждой ячейки на уровне выступов первой группы Ячейки расположены относительно друг друга так, что грань с выступами каждой из них прилегает к грани с отверстием другой ячейки Благодаря этому в каждой ячейке обеспечивается упругая деформация ее средней зоны, где размещены выступы первой группы В то же время краевые зоны ячеек, где размещены выступы второй группы, остаются относительно неподвижными Это позволяет выступам второй группы при установке тепловыделяющих элементов препятствовать чрезмерной деформации выступов первой группы Каждая пара прилегающих граней ячеек соединена между собой двумя сварными точками, расположенными в противолежащих краевых зонах Изготовлены ячейки из ленты, концы которой между собой не соединены В тепловыделяющей сборке дистанционирующая решетка закрепляется на специальных штырях, пропущенных через ячейку в каждом из шести ее углов Недостатком данной дистанционирующей решетки является ее невысокая надежность из-за невысокой поперечной жесткости, вследствие чего решетка неспособна в достаточной мере сопротивляться действию боковых нагрузок Такие нагрузки возникают, например, при сейсмическом воздействии на ядерный реактор Под действием горизонтальной составляющей ускорений, возникающих при землетрясениях, тепловыделяющие элементы могут деформировать ячейки этой дистанционирующей решетки, так как они имеют незамкнутый по периметру контур В результате этого произойдет нарушение взаимного расположе 43368 ния тепловыделяющих элементов и их разрушение от перегрева Подобные нагрузки возникают и при транспортировании тепловыделяющей сборки с за вод а-изготовителя на атомную электростанцию, которое производится, в силу большой протяженности сборки, при ее горизонтальном расположении В этом случае ячейки данной дистанционирующей решетки могут деформироваться под действием веса тепловыделяющих элементов и вибраций со стороны транспортного средства Для исключения названного недостатка требуются либо дополнительные меры и материальные затраты, либо изменение конструкции дистанционирующей решетки Другим недостатком данной дистанционирующей решетки является невозможность ее применения в тепловыделяющей сборке, где имеются трубчатые каналы для размещения стержней управления и защиты ядерного реактора, так как отверстия для прохода упомянутых каналов ее конструкцией не предусмотрены Организация же таких отверстий, в силу конструктивных особенностей ее ячеек для тепловыделяющих элементов и их взаимного расположения, без изменения конструкции дистанционирующей решетки затруднительна Недостатком данной дистанционирующей решетки является также и то, что требуется повышенная точность изготовления как ее самой, так и тепловыделяющих элементов В противном случае, в силу больших несоответствий между диаметрами тепловыделяющих элементов и проходного сечения ячейки, образованного ее выступами второй группы, тепловыделяющие элементы при сборке их в тепловыделяющую сборку могут быть повреждены об эти выступы, поскольку они неспособны компенсировать упомянутые несоответствия, так как деформации участков граней, на которых размещены выступы второй группы, препятствуют грани соседних ячеек В основу изобретения положена задача создания дистанционирующей решетки такого конструктивного выполнения, которое позволило бы за счет повышения поперечной жесткости ячеек и улучшения их упругих свойств снизить требования к точности изготовления ячеек решетки и оболочек тепловыделяющих элементов и, таким образом, повысить надежность дистанционирующей решетки, снизить трудоемкость ее изготовления и получить возможность применить ее в тепловыделяющих сборках, где имеются трубчатые каналы для размещения стержней управления и защиты ядерного реактора Поставленная задача решается тем, что в дистанционирующей решетке, имеющей форму шестигранника, содержащей ячейки, выполненные в виде многогранников, прилегающих друг к другу своими гранями, и имеющие отверстия и две группы внутренних выступов разной высоты, расположенные на трех несмежных гранях каждой ячейки, при этом отверстия и внутренние выступы первой группы расположены в центральной зоне граней, а внутренние выступы второй группы расположены в краевых зонах граней на одной продольной оси с внутренними выступами первой группы, согласно изобретению, первая часть ячеек выполнена в виде замкнутых по периметру восьмигран ников, а вторая часть ячеек выполнена в виде замкнутых по периметру девятигранников, причем первая часть ячеек расположена вдоль трех несмежных граней дистанционирующей решетки, а вторая часть ячеек расположена по всему остальному ее полю, при этом отверстия выполнены на гранях, имеющих внутренние выступы и размещены вдоль внутренних выступов первой группы по обе стороны от них, а ячейки примыкают друг к другу своими гранями без выступов и отверстий Также поставленная задача решается и тем, что в дистанционирующей решетке, имеющей форму шестигранника, содержащей ячейки, выполненные в виде многогранников, прилегающих друг к другу своими гранями, и имеющие отверстия и две группы внутренних выступов, расположенные на гранях каждой ячейки, при этом внутренние выступы первой группы размещены на трех несмежных гранях и расположены, как и отверстия, в центральной зоне граней, а внутренние выступы второй группы расположены на одной из этих трех несмежных граней в ее краевых зонах на одной продольной оси с внутренним выступом первой группы, согласно изобретению, первая часть ячеек выполнена в виде замкнутых по периметру восьмигранников, а вторая часть ячеек выполнена в виде замкнутых по периметру девятигранников, причем первая часть ячеек расположена вдоль трех несмежных граней дистанционирующей решетки, а вторая часть ячеек расположена по всему остальному ее полю, при этом отверстия выполнены на одной из трех несмежных граней, где имеется выступ первой группы и внутренние выступы второй группы, причем отверстия размещены вдоль внутреннего выступа первой группы по обе стороны от него, а высота внутренних выступов второй группы равна высоте внутренних выступов первой группы, размещенных на двух других несмежных гранях, высота внутреннего выступа первой группы, размещенного на одной грани с внутренними выступами второй группы, больше высоты любого из всех остальных внутренних выступов, а ячейки прилегают друг к другу своими гранями без внутренних выступов и отверстий Данное изобретение позволяет за счет повышения поперечной жесткости ячеек и улучшения их упругих свойств снизить требования к точности изготовления ячеек решетки и оболочек тепловыделяющих элементов и, таким образом, повысить надежность дистанционирующей решетки, снизить трудоемкость ее изготовления и получить возможность применять ее в тепловыделяющих сборках, имеющих трубчатые каналы для размещения стержней управления и защиты ядерного реактора Также данная дистанционирующая решетка позволяет повысить надежность дистанционирования тепловыделяющих элементов в тепловыделяющей сборке ядерного реактора, что в конечном итоге приводит к повышению безопасности ядерного реактора Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых представлены фиг 1 - общий вид дистанционирующей решетки, фиг 2 - девятигранная ячейка, вид сбоку, 43368 фиг 3 - девятигранная ячейка, вид сверху с частичным разрезом грани в месте расположения отверстий и одного из внутренних выступов первой группы, фиг 4 - девятигранная ячейка, разрез по линии III - III, фиг 5 - восьмигранная ячейка, вид сверху, фиг 6 - фрагмент дистанционирующей решетки в увеличенном масштабе, поясняющий взаимное расположение ее ячеек, фиг 7 - вариант дистанционирующей решетки, фрагмент в увеличенном масштабе, поясняющий взаимное расположение ячеек решетки, имеющих отверстия и внутренние выступы второй группы только на одной грани, фиг 8 - вариант девятигранной ячейки, имеющей отверстия и внутренние выступы второй группы только на одной грани, вид сбоку, фиг 9 - вариант девятигранной ячейки, имеющей отверстия и внутренние выступы второй группы только на одной грани, с частичным разрезом грани в месте расположения отверстий и одного из выступов первой группы, вид сверху, фиг 10 - вариант девятигранной ячейки, имеющей отверстия и внутренние выступы второй группы только на одной грани, разрез по линии IX IX, фиг 11 - вариант восьмигранной ячейки, имеющей отверстия и внутренние выступы второй группы только на одной грани, вид сверху Дистанционирующая решетка имеет форму шестигранника и содержит ячейки 1 (фиг1), выполненные в виде многогранников, прилегающих друг к другу своими гранями Первая часть ячеек 1 выполнена в виде замкнутых по периметру восьмигранников 2 Вторая часть ячеек 1 выполнена в виде замкнутых по периметру девятигранников 3 Первая часть ячеек 1 расположена вдоль трех несмежных граней 4 дистанционирующей решетки Вторая часть ячеек 1 расположена по всему остальному ее полю Каждая ячейка 1 имеет -первую группу внутренних выступов 5 и вторую группу внутренних выступов 6 В данном конкретном примере содержится 312 ячеек 1 При этом 33 ячейки 1 имеют форму восьмигранников 2, а остальные 279 ячеек 1 имеют форму девятигранников 3 Для защиты периферийных ячеек 1 от механических повреждений дистанционирующая решетка снабжена ободом 7 В девятнадцати заданных местах решетки пропущено по одной ячейке 1, имеющей форму девятигранника 3 Образовавшиеся при этом отверстия 8 предназначены для прохода трубчатых каналов для размещения стержней управления и защиты ядерного реактора (указанные каналы и стержни на чертежах не показаны) Каждая ячейка 1, выполненная в виде девятигранника 3, имеет на трех своих несмежных гранях по одному выступу 5 и по два выступа 6 (фиг 2, 3, 4) Выступы 5 размещены в центральной зоне граней, а выступы 6 расположены в краевых зонах, причем так, что вместе эти выступы 5, 6 образуют линейную группу, проходящую параллельно продольной оси ячеек 1 (фиг 1) Выступы 5 и 6 образованы путем выдавливания участков граней снаружи вовнутрь ячеек 1 и имеют в направлении продольной оси этих ячеек 1 закругленные края Все выступы 5 имеют одинаковую высоту Высота всех выступов 6 тоже одинакова, но меньше высоты выступов 5 Высота выступов 5, 6 выбирается из условия, чтобы диаметр окружности 9 (фигЗ), вписанной между выступами 5, был меньше, а диаметр окружности 10, вписанной между выступами 6, был больше минимального диаметра тепловыделяющих элементов Кроме того, каждая такая ячейка 1 снабжена отверстиями 11 (фиг 2, 3), которые выполнены вдоль выступов 5 по обе стороны от них и размещены вместе с этими выступами 5 на одних и тех же гранях Ячейка 1, выполненная в виде восьмигранника 2, представлена на фиг 5 Эта ячейка 1 снабжена аналогичными группами внутренних выступов 5, 6 и отверстиями 11, что и ячейка 1, выполненная в виде девятигранника 3, изображенного на фиг 2, 3, 4 Ячейки 1 (фиг1), выполненные в виде восьмигранников 2 и девятигранников 3, установлены относительно друг друга так, что прилегают своими гранями к граням соседних ячеек 1 или к ободу 7, но при этом грани с выступами 5 и 6 (фиг 6), а также с отверстиями 11 (фиг 2) друг друга нигде не касаются Каждая пара прилегающих граней ячеек 1 (фиг1) соединяется между собой в двух местах сваркой, например, точечной Сварные швы размещены в противоположных краевых зонах ячеек 1 Периферийные ячейки 1 аналогичным образом соединены еще и с ободом 7 В качестве заготовки для ячеек 1 использованы отрезки труб Обод 7 изготовлен из ленты, концы которой соединены сваркой На фиг 7 изображена часть дистанционирующей решетки в увеличенном масштабе, конструкция которой аналогична конструкции дистанционирующей решетки, изображенной на фиг 1 и фиг 6 Отличие заключается лишь в том, что на одной из трех несмежных граней, где имеется выступ 12 (фиг7, 8, 9, 10, 11) первой группы, размещены внутренние выступы 13 второй группы вместе с отверстиями 11 (фиг 8, 9), причем отверстия 11 (фиг 8) размещены вдоль внутреннего выступа 12 первой группы по обе стороны от него На двух других несмежных гранях каждой ячейки 1 (фиг 7), выполненной в виде восьмигранника 2 или девятигранника 3, имеется по одному выступу 14 первой группы Выступы 12, 14 (фиг 10) размещены в центральной зоне граней, а выступы 13 расположены в краевых зонах, причем так, что вместе с выступом 12 эти выступы 13 образуют линейную группу, проходящую параллельно продольной оси ячеек 1 (фиг 7) Все выступы 12, 13, 14 образованы путем выдавливания участков граней снаружи вовнутрь ячеек 1 и имеют в направлении продольной оси закругленные края Высота выступов 13 и 14 одинакова, а выступ 12 имеет высоту большую, чем высота выступов 13 и 14 Высоту выступов 12, 13, 14 выбирают из условия, чтобы диаметр окружности 15, вписанной между выступами 14 и 12, был меньше, а диаметр окружности 16, вписанной между выступами 14 и 13, был больше минимального диаметра тепловыделяющих элементов Дистанционирующая решетка работает следующим образом При сборке тепловыделяющей сборки ядерного реактора через отверстия 8 (фиг 1) 43368 дистанционирующей решетки пропускают сначала трубчатые каналы, на которых ее затем закрепляют, например, с помощью упругих сил прилегающих к ним стенок ячеек 1, выполненных в виде девятигранников 3, или приваркой этих стенок к трубчатым каналам После этого в ячейки 1 начинают устанавливать тепловыделяющие элементы Каждый тепловыделяющий элемент входит в свою ячейку 1, проходя сначала между выступами б, размещенными на входе в ячейки 1, затем между выступами 5 и выступами 6, размещенными на выходе из ячеек 1 Поскольку диаметр окружности 10, вписанной между выступами 6, близок к диаметру тепловыделяющего элемента, то последний проходит между ними с небольшим трением Выступы 5 благодаря отверстиям 11 способны отклоняться при прохождении тепловыделяющего элемента в стороны, поэтому последний проходит между выступами 5 также с небольшим трением Во время работы тепловыделяющей сборки выступы 5 за счет своих упругих сил удерживают тепловыделяющий элемент без зазоров в заданном положении, а выступы 6 дополнительно поддерживают его и препятствуют недопустимой деформации выступов 5 Работа дистанционирующей решетки, изображенной на фиг 7, 8, 9, 10, 11, аналогична работе дистанционирующей решетки, изображенной на фиг 1, 2, 3, 4, 5, 6 Отличие заключается в следующем После установки тепловыделяющего элемента в ячейки 1 выступ 12 (фиг 9) за счет своих упругих свойств поджимает его к выступам 14 и вместе с ними удерживает тепловыделяющий элемент без зазоров в заданном положении Выступы 13 дополнительно поддерживают тепловыделяющий элемент и препятствуют недопустимой деформации выступа 12 Таким образом, данное изобретение позволяет за счет повышения поперечной жесткости ячеек 1 и улучшения их упругих свойств снизить требования к точности изготовления ячеек 1 решетки и оболочек тепловыделяющих элементов и, вследствие этого, повысить надежность дистанционирующей решетки, снизить трудоемкость ее изготовления и получить возможность применять ее в тепловыделяющих сборках, где имеются трубчатые каналы для размещения стержней управления и защиты ядерного реактора Фиг. 1 43368 6 Фиг. 2 Фиг. З З Фиг. 4 Фиг. 5 43368 Фиг. 6 Фиг. 7 43368 Фиг. 8 Фиг. 10 Фиг. 9 Фиг. 11 Тираж 50 екз Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м Ужгород, вул Гагаріна, 101 (03122) 3 - 7 2 - 8 9 (03122) 2 - 5 7 - 0 3