[go: up one dir, main page]

RU2340019C1 - Nuclear reactor fuel assembly - Google Patents

Nuclear reactor fuel assembly Download PDF

Info

Publication number
RU2340019C1
RU2340019C1 RU2007115873/06A RU2007115873A RU2340019C1 RU 2340019 C1 RU2340019 C1 RU 2340019C1 RU 2007115873/06 A RU2007115873/06 A RU 2007115873/06A RU 2007115873 A RU2007115873 A RU 2007115873A RU 2340019 C1 RU2340019 C1 RU 2340019C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fuel
assembly according
elements
frame
spacer
Prior art date
Application number
RU2007115873/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Николаевич Караулов (RU)
Владимир Николаевич Караулов
Андрей Геннадьевич Глазов (RU)
Андрей Геннадьевич Глазов
Виктор Николаевич Леонов (RU)
Виктор Николаевич Леонов
Александр Иванович Филин (RU)
Александр Иванович Филин
Original Assignee
Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Научно-Исследовательский И Конструкторский Институт Энерготехники Имени Н.А. Доллежаля"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Научно-Исследовательский И Конструкторский Институт Энерготехники Имени Н.А. Доллежаля" filed Critical Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Научно-Исследовательский И Конструкторский Институт Энерготехники Имени Н.А. Доллежаля"
Priority to RU2007115873/06A priority Critical patent/RU2340019C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2340019C1 publication Critical patent/RU2340019C1/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

FIELD: physics; nuclear technology.
SUBSTANCE: fuel assembly consists of frame, in which are mounted rows of rod-type fuel elements, which are fuel cores put inside cylindrical shells. The frame consists of upper and lower end bars, distance elements, made in form of pipes, and fixing members. The pipes are installed in the space between rows and are in contact with the fuel cells and are fixed in grids. The fixing members are installed at the height of the frame with provision for holding the bunch of fuel cells and pipes. For the whole duration of the operation of the reactor, in the bunch there is guaranteed tightness due to holding members made from material with coefficient of linear expansion less than that of the material of the shield of fuel cells.
EFFECT: constant contact force between pipes and fuel cells.
17 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к ядерной технике и может найти применение на АЭС и на предприятиях по изготовлению тепловыделяющих сборок для энергетических ядерных реакторов на тепловых, а также на быстрых нейтронах.The invention relates to nuclear engineering and may find application in nuclear power plants and in enterprises manufacturing fuel assemblies for nuclear power reactors using thermal as well as fast neutrons.

Наиболее близкой по назначению и совокупности существенных признаков к изобретению является тепловыделяющая сборка ядерного реактора, содержащая каркас с верхней и нижней концевыми решетками и дистанционирующими элементами, в котором установлены рядами стержневые тепловыделяющие элементы, представляющие собой топливные сердечники, размещенные в цилиндрических оболочках (патент РФ №2088982, МПК G21C 3/32, опубл. 1997 г.).The closest in purpose and combination of essential features to the invention is a fuel assembly of a nuclear reactor containing a frame with upper and lower end grids and spacing elements, in which rod fuel elements representing fuel cores located in cylindrical shells are installed in rows (RF patent No. 2088982 IPC G21C 3/32, publ. 1997).

В известной тепловыделяющей сборке (ТВС) дистанционирующие элементы выполнены в виде промежуточных решеток, которые установлены между концевыми решетками и закреплены на центральной трубе с возможностью осевого перемещения на длину прорезей, которые выполнены в центральной трубе.In the known fuel assembly (FA), the spacer elements are made in the form of intermediate grids that are installed between the end grids and are mounted on the central pipe with the possibility of axial movement along the length of the slots that are made in the central pipe.

Тепловыделяющие элементы (твэлы) установлены в шестигранных ячейках дистанционирующих решеток и зафиксированы в них посредством пуклевок.Fuel elements (fuel elements) are installed in the hexagonal cells of the spacing grids and fixed in them by means of beetles.

Недостатком известной тепловыделяющей сборки является изменение геометрии ячеек решеток вследствие коррозии и радиационной ползучести материала решетки. Действие радиационной ползучести особенно усиливается из-за больших поперечных размеров ячеек дистанционирующей решетки, превышающих поперечные размеры оболочек твэлов. В результате формоизменения ячеек усилия взаимодействия твэлов с пуклевками ячеек уменьшаются и появляется вибрация тепловыделяющего элемента, что приводит к локальной усталости материала (фреттинг-износ) оболочки твэла и к ее разрушению, а следовательно, к снижению надежности тепловыделяющих сборок. Кроме этого, дистанционирующие решетки локально увеличивают гидравлическое сопротивление для теплоносителя, что ухудшает теплосъем с твэлов, а сложность крепления дистанционирующих элементов на центральной трубе, а также установка твэлов в дистанционирующие решетки значительно усложняет автоматическую дистанционную сборку ТВС при ее изготовлении.A disadvantage of the known fuel assembly is a change in the geometry of the lattice cells due to corrosion and radiation creep of the lattice material. The effect of radiation creep is especially enhanced due to the large transverse dimensions of the cells of the spacer grid, exceeding the transverse dimensions of the claddings of the fuel rods. As a result of the shape change of the cells, the forces of interaction between the fuel rods and the bullets of the cells decrease and vibration of the fuel element appears, which leads to local material fatigue (fretting wear) of the fuel cladding and its destruction, and, consequently, to a decrease in the reliability of fuel assemblies. In addition, the spacer grids locally increase the hydraulic resistance for the coolant, which affects the heat removal from the fuel rods, and the complexity of mounting the spacer elements on the central pipe, as well as the installation of the fuel rods in the spacer grids, significantly complicates the automatic remote assembly of fuel assemblies in its manufacture.

Задачей настоящего изобретения является создание тепловыделяющей сборки, использование которой гарантирует надежный теплосъем за счет обеспечения размерной стабильности проходного сечения для теплоносителя, а также необходимую глубину выгорания ядерного топлива за счет сохранения целостности оболочки твэла при эксплуатации в энергетических ядерных реакторах с теплоносителем - водой под давлением, а также с жидкометаллическим теплоносителем и, кроме этого, обеспечивает при изготовлении ТВС возможность ее дистанционного монтажа при работе с регенерированным уран-плутониевым топливом.The objective of the present invention is to provide a fuel assembly, the use of which guarantees reliable heat removal by ensuring dimensional stability of the flow cross section for the coolant, as well as the necessary burnup depth of nuclear fuel by maintaining the integrity of the fuel cladding during operation in nuclear power reactors with a coolant - water under pressure, and also with liquid metal coolant and, in addition, during the manufacture of fuel assemblies provides the possibility of its remote mounting and working with regenerated uranium-plutonium fuel.

Технический результат настоящего изобретения заключается в сохранении контактных усилий между дистанционирующими элементами и твэлами в течение всей реакторной кампании за счет создания и сохранения гарантированного натяга.The technical result of the present invention is to maintain contact force between the spacer elements and the fuel rods throughout the reactor campaign by creating and maintaining a guaranteed interference fit.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной тепловыделяющей сборке ядерного реактора, содержащей каркас с верхней и нижней концевыми решетками и дистанционирующими элементами, в котором установлены рядами тепловыделяющие элементы, представляющие собой топливные сердечники, размещенные в цилиндрических оболочках, дистанционирующие элементы выполнены в виде трубок, которые установлены в межрядном пространстве с контактом с тепловыделяющими элементами и закреплены в концевых решетках, при этом каркас снабжен фиксирующими элементами, установленными по его высоте каркаса с возможностью охвата пучка тепловыделяющих и дистанционирующих элементов и выполненными из материала, имеющего меньший коэффициент линейного расширения, чем упомянутый коэффициент материала оболочек тепловыделяющих элементов.The specified technical result is achieved by the fact that in the known fuel assembly of a nuclear reactor containing a frame with upper and lower end grids and spacing elements, in which fuel elements are arranged in rows, which are fuel cores placed in cylindrical shells, the spacing elements are made in the form of tubes, which are installed in the inter-row space with contact with the fuel elements and fixed in the end grids, while the frame is equipped with casing elements installed along its height of the frame with the possibility of covering the beam of fuel and spacing elements and made of a material having a lower coefficient of linear expansion than the said coefficient of the material of the shells of the fuel elements.

Кроме этого, дистанционирующая трубка выполнена с толщиной стенки, величина которой не превышает 0,15D, где D - диаметр трубки.In addition, the spacer tube is made with a wall thickness, the value of which does not exceed 0.15D, where D is the diameter of the tube.

Кроме этого, фиксирующие элементы расположены по высоте топливного сердечника тепловыделяющего элемента с шагом S, равным размеру «под ключ» поперечного сечения тепловыделяющей сборки, а выше и ниже топливного сердечника - с шагом 1,5 S.In addition, the locking elements are located along the height of the fuel core of the fuel element with a step S equal to the turnkey size of the cross section of the fuel assembly, and above and below the fuel core with a step of 1.5 S.

Кроме этого, фиксирующие элементы выполнены в виде разъемных соединений, которые представляют собой цанговые захваты, выполненные на концах скоб.In addition, the locking elements are made in the form of detachable joints, which are collet grips made at the ends of the brackets.

Кроме этого, фиксирующий элемент имеет две пары скоб, которые установлены друг под другом с взаимно перпендикулярным расположением цанговых захватов относительно друг друга.In addition, the locking element has two pairs of brackets, which are installed under each other with mutually perpendicular arrangement of the collet grips relative to each other.

Кроме этого, каркас снабжен вертикальными опорами и гофрированными обечайками, при этом опоры выполнены в виде стержней или труб, установлены по периметру каркаса и закреплены в концевых решетках, а обечайки установлены по высоте каркаса с шагом, соответствующим шагу размещения фиксирующих элементов, и закреплены на опорах.In addition, the frame is equipped with vertical supports and corrugated shells, while the supports are made in the form of rods or pipes, installed along the perimeter of the frame and fixed in the end grids, and the shells are installed along the height of the frame with a step corresponding to the step of placement of the fixing elements, and are fixed on the supports .

Кроме этого, дистанционирующие трубки выполнены с продольным пазом и имеют вырезы, которые выполнены по длине трубки с образованием дистанционирующих поясков, расположенных с шагом, соответствующим шагу размещения фиксирующих элементов.In addition, the spacing tubes are made with a longitudinal groove and have cutouts that are made along the length of the tube with the formation of spacing belts located in increments corresponding to the spacing of the fixing elements.

Кроме этого, фиксирующие элементы выполнены из молибдена или молибденовых сплавов и покрыты нержавеющей сталью.In addition, the locking elements are made of molybdenum or molybdenum alloys and coated with stainless steel.

Выполнение фиксирующих элементов из материала с коэффициентом линейного расширения меньшим, чем материал оболочек твэлов, приводит при нагреве элементов ТВС к созданию между ними натяга. Поскольку коэффициенты линейного расширения конструкционных материалов практически не подвержены воздействию радиоактивного облучения, а зависят только от температуры, то натяг между пучком твэлов и фиксирующими элементами будет гарантированно сохраняться в течение всей реакторной кампании.The implementation of the fixing elements of the material with a linear expansion coefficient less than the material of the cladding of the fuel rods, leads to a tension between the elements of the fuel assemblies. Since the linear expansion coefficients of structural materials are practically not affected by radiation, but depend only on temperature, the interference between the fuel rod bundle and the fixing elements will be guaranteed to be maintained throughout the entire reactor campaign.

Выполнение дистанционирующих элементов в виде тонкостенных трубок (толщина стенки не превышает 0,15D, где D - диаметр трубки) позволяет практически устранить влияние радиационной ползучести на контактные усилия под облучением между ними и оболочками твэлов за счет соизмеримости размеров и идентичности геометрии трубок и оболочек.The implementation of the spacing elements in the form of thin-walled tubes (wall thickness does not exceed 0.15D, where D is the diameter of the tube) allows one to practically eliminate the effect of radiation creep on the contact forces under irradiation between them and the cladding of the fuel rods due to the commensurability of the size and identity of the geometry of the tubes and shells.

Шаг S на длине топливного столба выбран из условия исключения вибрации твэлов при продольном обтекании теплоносителя, а шаг 1,5S на остальной длине тепловыделяющих элементов выбран из условий исключения вибрации твэлов и защемлений верхних концов твэлов при обжатии пучка до выбора сборочных зазоров между твэлами и дистанционирующими элементами при сборке.Step S on the length of the fuel column is selected from the condition for eliminating vibration of the fuel rods during longitudinal flow around the coolant, and step 1.5S on the remaining length of the fuel elements is selected from the conditions for eliminating vibration of the fuel rods and pinching of the upper ends of the fuel rods during compression of the beam to the choice of assembly clearances between the fuel rods and spacing elements during assembly.

Выполнение дистанционирующих элементов в виде разъемных скоб позволяет осуществить автоматическую сборку ТВС, установка двух пар скоб с взаимно перпендикулярным расположением их застежек позволяет компенсировать возможный наружный прогиб концов скоб, что обеспечивает неизменность величины гарантированного натяга и сохранение величины контактного усилия.The implementation of the spacing elements in the form of detachable brackets allows automatic assembly of fuel assemblies, the installation of two pairs of brackets with a mutually perpendicular arrangement of their fasteners makes it possible to compensate for the possible external deflection of the ends of the brackets, which ensures a constant value of the guaranteed interference fit and preservation of the magnitude of the contact force.

Вертикальные опоры и гофрированные обечайки, расположенные по высоте каркаса с шагом, соответствующим шагу размещения фиксирующих элементов, предназначены для закрепления скоб.Vertical supports and corrugated shells located along the height of the frame with a step corresponding to the step of the placement of the fixing elements are designed to secure the brackets.

Для обеспечения поперечных перетечек теплоносителя внутри пучка твэлов дистанционирующие трубки снабжены вырезами, а для исключения сборочного зазора путем обжатия пучка твэлов и дистанционирующих трубок в пределах упругой деформации дистанционирующих трубок последние выполнены с продольными пазами.To ensure the transverse flow of coolant inside the bundle of fuel rods, the spacer tubes are provided with cutouts, and to eliminate the assembly gap by compressing the bundle of fuel rods and spacer tubes within the elastic deformation of the spacer tubes, the latter are made with longitudinal grooves.

Образованные между вырезами дистанционирующие пояски, расположенные с шагом, соответствующим шагу размещения фиксирующих элементов (или шагу размещения гофрированных обечаек), обеспечивают контакт дистанционирующих трубок с твэлами.The spacing bands formed between the cutouts, arranged in increments corresponding to the spacing of the fixing elements (or spacing of the corrugated shells), ensure that the spacing tubes are in contact with the fuel rods.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена тепловыделяющая сборка (продольный разрез), на фиг.2 показана тепловыделяющая сборка (сечение А-А), на фиг.3 изображен каркас тепловыделяющей сборки (поперечное сечение), на фиг.4 показана гофрированная обечайка для установки скоб (поперечное сечение), на фиг.5 и 6 представлены схемы срабатывания цангового захвата скобы (продольное сечение), на фиг.7 показана дистанционирующая трубка (общий вид в изометрии).The invention is illustrated by drawings, in which Fig. 1 shows a fuel assembly (longitudinal section), Fig. 2 shows a fuel assembly (section AA), Fig. 3 shows a frame of a fuel assembly (cross section), Fig. 4 shows corrugated shell for mounting brackets (cross-section), figure 5 and 6 presents a diagram of the operation of the collet gripper of the bracket (longitudinal section), figure 7 shows the spacer tube (General view in isometric view).

Тепловыделяющая сборка содержит чехловую трубу 1, в которой установлен каркас, состоящий из центральной трубы 2, верхней и нижней концевых решеток 3, 4, вертикальных опор 5 с фиксирующими элементами 6 и дистанционирующих элементов 7. Концевые решетки 3, 4 закреплены на центральной трубе 2. Вертикальные опоры 5 выполнены в виде стержней или труб, размещены по периметру каркаса в его углах и закреплены в концевых решетках 3, 4. В каркасе установлены стержневые твэлы 8, которые представляют собой топливные сердечники, расположенные в цилиндрических оболочках, при этом твэлы 8 установлены в каркасе рядами с образованием межрядного пространства и закреплены своими нижними концами в нижней концевой решетке 4, которая выполнена из двух половин. Верхние концы твэлов 8 установлены в верхней концевой решетке 3 с возможностью свободного продольного перемещения. Дистанционирующие элементы 7 выполнены в виде тонкостенных трубок, толщина стенки которых не превышает величину 0,15D, где D - диаметр трубки (D=8-10 мм). Трубки 7 установлены в межрядном пространстве с контактом с твэлами 8 и закреплены в концевых решетках 3, 4. На верхней части каркаса установлена головка 9, а на нижней - хвостовик 10. Фиксирующие элементы 6 установлены по высоте каркаса с возможностью охвата пучка твэлов 8 и дистанционирующих трубок 7. Фиксирующие элементы 6 расположены по высоте топливного сердечника твэла 8 с шагом S, равным размеру "под ключ" поперечного сечения ТВС, а выше и ниже топливного сердечника - с шагом, равным 1,5 S. Фиксирующий элемент 6 имеет две пары скоб 11, которые представляют собой разъемные соединения, например, цанговые захваты 12, которые выполнены на концах скоб 11. Скобы 11 в каждой паре размещены одна под другой с взаимно перпендикулярным расположением захватов 12. Фиксирующие элементы 6 выполнены из материала, имеющего меньший коэффициент линейного расширения, чем коэффициент линейного расширения материала оболочки твэла 8. В качестве материала фиксирующих элементов 6 использован молибден, коэффициент линейного расширения которого в два раза меньше коэффициента линейного расширения нержавеющей стали ЭП-823, из которой выполнена оболочка твэла 8. Кроме молибдена могут быть использованы молибденовые сплавы. Для повышения коррозионной стойкости фиксирующие элементы 6 покрыты нержавеющей сталью. Каркас снабжен гофрированными обечайками 13, которые расположены по его высоте с таким же шагом S и 1,5 S, как фиксирующие элементы 6, а именно, по высоте топливного сердечника с шагом S, равным размеру "под ключ" поперечного сечения ТВС, а выше и ниже топливного сердечника - с шагом, равным 1,5 S, т.е. полуторному размеру "под ключ" поперечного сечения ТВС. Обечайки 13 закреплены на вертикальных опорах 5, например, посредством сварки. В обечайках 13 выполнены направляющие прорези 14 для установки скоб 11. Трубки 7 могут быть выполнены с продольным пазом 15 и с вырезами 16 в виде прямоугольных окон, которые расположены по длине трубки, чередуясь с ее участками, которые представляют собой дистанционирующие пояски 17. При этом пояски 17 расположены по высоте каркаса с тем же шагом, что и фиксирующие элементы 6, обеспечивая тем самым контакт твэлов 8 с дистанционирующими трубками 7.The fuel assembly contains a jacket pipe 1, in which a frame is installed, consisting of a central pipe 2, upper and lower end grids 3, 4, vertical supports 5 with locking elements 6 and spacer elements 7. End grids 3, 4 are mounted on the central pipe 2. The vertical supports 5 are made in the form of rods or pipes, placed around the perimeter of the frame in its corners and fixed in the end grids 3, 4. In the frame there are rod fuel rods 8, which are fuel cores located in cylindrical bollards, while the fuel rods 8 are installed in the frame in rows with the formation of row spacing and fixed with their lower ends in the lower end grid 4, which is made of two halves. The upper ends of the fuel rods 8 are installed in the upper end grid 3 with the possibility of free longitudinal movement. The distance elements 7 are made in the form of thin-walled tubes, the wall thickness of which does not exceed 0.15D, where D is the diameter of the tube (D = 8-10 mm). The tubes 7 are installed in the row-to-row space with contact with the fuel rods 8 and are fixed in the end grids 3, 4. A head 9 is installed on the upper part of the frame and a shank 10 on the bottom. The fixing elements 6 are installed along the height of the frame with the possibility of covering the beam bundle 8 and distance tubes 7. The locking elements 6 are located along the height of the fuel core of the fuel rod 8 with a pitch S equal to the "turnkey" size of the fuel assembly cross section, and above and below the fuel core with a step equal to 1.5 S. The fixing element 6 has two pairs of brackets 11 which before They include detachable joints, for example, collet grips 12, which are made at the ends of the brackets 11. The brackets 11 in each pair are placed one below the other with the mutually perpendicular arrangement of the grippers 12. The locking elements 6 are made of a material having a lower coefficient of linear expansion than the linear coefficient the expansion of the cladding material of the fuel rod 8. As the material of the fixing elements 6, molybdenum is used, the linear expansion coefficient of which is two times less than the linear expansion coefficient of stainless hoist VC-823, which is formed from the cladding 8. molybdenum alloys may be used Also molybdenum. To increase the corrosion resistance, the fixing elements 6 are coated with stainless steel. The frame is equipped with corrugated shells 13, which are located along its height with the same pitch S and 1.5 S as the fixing elements 6, namely, along the height of the fuel core with a pitch S equal to the turnkey size of the fuel assembly cross section, and above and below the fuel core - in increments of 1.5 S, i.e. one and a half turnkey dimensions of the fuel assembly cross section. Shells 13 are mounted on vertical supports 5, for example, by welding. In the shells 13, guide slots 14 are made for mounting the brackets 11. The tubes 7 can be made with a longitudinal groove 15 and with cutouts 16 in the form of rectangular windows that are located along the length of the tube, alternating with its sections, which are spacing belts 17. the belts 17 are located along the height of the frame with the same step as the locking elements 6, thereby ensuring the contact of the fuel rods 8 with the spacer tubes 7.

Пример тепловыделяющей сборки быстрого ядерного реактора со свинцовым теплоносителем: длина 3800 мм, размер "под ключ" - 170 мм, количество фиксирующих элементов - 10 штук, шаг на длине топливного столба - 170 мм. Шаг размещения твэлов в пучке составляет 13 мм, число твэлов 160 штук.An example of a fuel assembly of a fast nuclear reactor with lead coolant: length 3800 mm, turnkey size - 170 mm, number of fixing elements - 10 pieces, step on the length of the fuel column - 170 mm. The pitch of the fuel rods in the beam is 13 mm, the number of fuel rods is 160 pieces.

Монтаж тепловыделяющей сборки осуществляют следующим образом.The installation of the fuel Assembly is as follows.

Вне горячей камеры собирают каркас, для этого на центральной трубе 2 закрепляют верхнюю концевую решетку 3 и одну из половин нижней концевой решетки 4, в которые устанавливают дистанционирующие трубки 7. По периметру каркаса в его углах устанавливают опорные стержни 5, которые закрепляют в верхней и нижней концевых решетках 3, 4. На опорные стержни 5 с шагом S и шагом 1,5 S надевают гофрированные обечайки 13 и приваривают их к стержням 5. Затем в направляющие прорези 14 гофрированных обечаек 13 устанавливают скобы 11. В горячей камере собирают в пучок твэлы 8, которые устанавливают рядами во вторую половину нижней концевой решетки 4 и закрепляют в ней. В горячей камере в вертикальном положении устанавливают каркас, в который между дистанционирующими трубками 7 устанавливают собранный рядами пучок твэлов 8 и соединяют обе половины нижней концевой решетки 4 между собой. К местам установки скоб 11 прикладывают обжимное усилие для устранения сборочных зазоров между твэлами 8 и дистанционирующими трубками 7 и фиксируют пучок твэлов 8 и трубок 7 в поперечном сечении защелкиванием скоб 11 с помощью цанговых захватов 12. Каркас размещают в чехловой трубе 1 и закрепляют на каркасе головку 9 и хвостовик 10.Outside the hot chamber, the frame is assembled; for this, the upper end grate 3 and one of the halves of the lower end grate 4 are mounted on the central tube 2, into which the distance tubes 7 are installed. Support rods 5 are mounted around the frame perimeter, which are fixed in the upper and lower end gratings 3, 4. On the support rods 5 with a step S and a step of 1.5 S put on the corrugated shells 13 and weld them to the rods 5. Then, brackets 11 are installed in the guide slots 14 of the corrugated shells 13. veles 8, which are installed in rows in the second half of the lower end grill 4 and fixed in it. In a hot chamber, a frame is installed in an upright position in which a bundle of fuel rods 8 assembled in rows is installed between the spacer tubes 7 and the two halves of the lower end grating 4 are connected to each other. A clamping force is applied to the mounting locations of the brackets 11 to eliminate assembly clearances between the fuel rods 8 and the spacer tubes 7 and the bundle of the fuel rods 8 and tubes 7 is fixed in cross section by snapping the brackets 11 using collet grips 12. The frame is placed in the sleeve tube 1 and the head is fixed to the frame 9 and shank 10.

Работа тепловыделяющей сборки энергетического ядерного реактора, например, на быстрых нейтронах со свинцовым теплоносителем, осуществляется следующим образом.The work of the fuel assembly of a nuclear power reactor, for example, on fast neutrons with lead coolant, is carried out as follows.

Теплоноситель - жидкий свинец поступает снизу в ТВС, при этом теплоноситель проходит внутри пучка твэлов 8 и дистанционирующих трубок 7. При этом элементы ТВС нагреваются до температуры теплоносителя. Пучок твэлов 8 от нагрева равномерно расширяется, например, при температуре 500°С расширение составляет 1 мм. При этом скобы 11 расширяются с меньшим удлинением, равным 0,5 мм. Разница между линейными увеличениями составит гарантированный натяг, равный 0,5 мм, а при пересчете на контактные усилия - 1 кгс. При этом в местах захватов 12 скоб 11 происходит наружный прогиб концов скоб 11, который компенсируется их взаимно перпендикулярным расположением, что обеспечивает неизменность величины гарантированного натяга и сохранение величины контактного усилия. Создание гарантированного натяга приводит к обеспечению постоянного контакта между трубками 7 и оболочками твэлов 8, который исключает вибрацию твэлов 8 от потока теплоносителя и, следовательно, фреттинг-коррозию и выход твэлов 8 из строя.Heat carrier - liquid lead enters the fuel assemblies from below, while the heat carrier passes inside the bundle of fuel rods 8 and spacer tubes 7. In this case, the fuel assembly elements are heated to the temperature of the coolant. The bundle of fuel rods 8 expands uniformly from heating, for example, at a temperature of 500 ° C, the expansion is 1 mm. In this case, the brackets 11 expand with a smaller elongation equal to 0.5 mm. The difference between the linear increases will be a guaranteed tightness equal to 0.5 mm, and when converted to contact forces - 1 kgf. At the same time, in the places of the grips 12 of the brackets 11, the external deflection of the ends of the brackets 11 occurs, which is compensated by their mutually perpendicular arrangement, which ensures the invariance of the guaranteed interference and the preservation of the magnitude of the contact force. Creating a guaranteed tightness leads to constant contact between the tubes 7 and the cladding of the fuel rods 8, which eliminates the vibration of the fuel rods 8 from the flow of coolant and, therefore, fretting corrosion and failure of the fuel rods 8.

Claims (17)

1. Тепловыделяющая сборка ядерного реактора, содержащая каркас с верхней и нижней концевыми решетками и дистанционирующими элементами, в котором установлены рядами стержневые тепловыделяющие элементы, представляющие собой топливные сердечники, размещенные в цилиндрических оболочках, отличающаяся тем, что дистанционирующие элементы выполнены в виде трубок, которые установлены в межрядном пространстве с контактом с тепловыделяющими элементами и закреплены в концевых решетках, при этом каркас снабжен фиксирующими элементами, установленными по его высоте с возможностью охвата пучка тепловыделяющих и дистанционирующих элементов и выполненными из материала, имеющего меньший коэффициент линейного расширения, чем упомянутый коэффициент материала оболочек тепловыделяющих элементов.1. The fuel assembly of a nuclear reactor containing a frame with upper and lower end grids and spacer elements, in which are installed in rows rod fuel elements, which are fuel cores placed in cylindrical shells, characterized in that the spacer elements are made in the form of tubes that are installed in the inter-row space with contact with the fuel elements and fixed in the end grids, while the frame is equipped with fixing elements, installed their height with the possibility of covering the beam of fuel and spacing elements and made of a material having a lower coefficient of linear expansion than the said coefficient of the material of the shells of the fuel elements. 2. Сборка по п.1, отличающаяся тем, что дистанционирующая трубка выполнена с толщиной стенки, величина которой не превышает 0,15D, где D - диаметр трубки.2. The assembly according to claim 1, characterized in that the spacer tube is made with a wall thickness, the value of which does not exceed 0.15D, where D is the diameter of the tube. 3. Сборка по п.1, отличающаяся тем, что фиксирующие элементы расположены по высоте топливного сердечника тепловыделяющего элемента с шагом S, равным размеру «под ключ» поперечного сечения тепловыделяющей сборки, а выше и ниже топливного сердечника - с шагом 1,5 S.3. The assembly according to claim 1, characterized in that the locking elements are located along the height of the fuel core of the fuel element with a step S equal to the "turnkey" size of the cross section of the fuel assembly, and above and below the fuel core with a step of 1.5 S. 4. Сборка по п.1, отличающаяся тем, что фиксирующие элементы выполнены в виде разъемных соединений скоб.4. The assembly according to claim 1, characterized in that the locking elements are made in the form of detachable joints of brackets. 5. Сборка по п.4, отличающаяся тем, что разъемные соединения скоб представляют собой цанговые захваты, выполненные на концах скоб.5. The assembly according to claim 4, characterized in that the detachable connection brackets are collet grips made at the ends of the brackets. 6. Сборка по п.4 или 5, отличающаяся тем, что фиксирующий элемент имеет две пары скоб, которые установлены друг под другом с взаимно перпендикулярным расположением цанговых захватов относительно друг друга.6. The assembly according to claim 4 or 5, characterized in that the locking element has two pairs of brackets, which are installed under each other with a mutually perpendicular arrangement of the collet grips relative to each other. 7. Сборка по п.1, отличающаяся тем, что каркас снабжен вертикальными опорами, которые установлены по периметру каркаса и закреплены в концевых решетках.7. The assembly according to claim 1, characterized in that the frame is equipped with vertical supports that are installed around the perimeter of the frame and fixed in the end grids. 8. Сборка по п.7, отличающаяся тем, что опоры выполнены в виде стержней.8. The assembly according to claim 7, characterized in that the supports are made in the form of rods. 9. Сборка по п.7, отличающаяся тем, что опоры выполнены в виде труб.9. The assembly according to claim 7, characterized in that the supports are made in the form of pipes. 10. Сборка по п.1, отличающаяся тем, что каркас снабжен гофрированными обечайками.10. The assembly according to claim 1, characterized in that the frame is equipped with corrugated shells. 11. Сборка по п.3 или 10, отличающаяся тем, что гофрированные обечайки установлены по высоте каркаса с шагом, соответствующим шагу размещения фиксирующих элементов.11. The assembly according to claim 3 or 10, characterized in that the corrugated shells are installed along the height of the frame with a step corresponding to the step of the placement of the fixing elements. 12. Сборка по п.7 или 10, отличающаяся тем, что гофрированные обечайки закреплены на вертикальных опорах.12. The assembly according to claim 7 or 10, characterized in that the corrugated shells are mounted on vertical supports. 13. Сборка по п.1 или 3, отличающаяся тем, что дистанционирующая трубка имеет вырезы, которые выполнены по длине трубки с образованием дистанционирующих поясков, расположенных с шагом, соответствующим шагу размещения фиксирующих элементов.13. The assembly according to claim 1 or 3, characterized in that the spacer tube has cutouts that are made along the length of the tube with the formation of spacer belts located in increments corresponding to the spacing of the fixing elements. 14. Сборка по п.1, отличающаяся тем, что дистанционирующая трубка выполнена с продольным пазом.14. The assembly according to claim 1, characterized in that the spacer tube is made with a longitudinal groove. 15. Сборка по п.1, отличающаяся тем, что фиксирующие элементы выполнены из молибдена.15. The assembly according to claim 1, characterized in that the locking elements are made of molybdenum. 16. Сборка по п.1, отличающаяся тем, что фиксирующие элементы выполнены из молибденового сплава.16. The assembly according to claim 1, characterized in that the locking elements are made of molybdenum alloy. 17. Сборка по п.15 или 16, отличающаяся тем, что фиксирующие элементы покрыты нержавеющей сталью.17. The assembly according to p. 15 or 16, characterized in that the locking elements are coated with stainless steel.
RU2007115873/06A 2007-04-27 2007-04-27 Nuclear reactor fuel assembly RU2340019C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007115873/06A RU2340019C1 (en) 2007-04-27 2007-04-27 Nuclear reactor fuel assembly

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007115873/06A RU2340019C1 (en) 2007-04-27 2007-04-27 Nuclear reactor fuel assembly

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2340019C1 true RU2340019C1 (en) 2008-11-27

Family

ID=40193323

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007115873/06A RU2340019C1 (en) 2007-04-27 2007-04-27 Nuclear reactor fuel assembly

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2340019C1 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2558656C1 (en) * 2014-02-07 2015-08-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Fuel assembly (versions) and operation method thereof
RU2576024C2 (en) * 2014-04-02 2016-02-27 Акционерное общество "Центральное конструкторское бюро машиностроения" (АО "ЦКБМ") Fuel assembly
RU2594357C1 (en) * 2015-06-24 2016-08-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Jacketless nuclear reactor fuel assembly with liquid metal coolant
RU2647707C1 (en) * 2016-12-26 2018-03-19 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" - Госкорпорация "Росатом" Fuel assembly of nuclear reactor and a method of its producing
RU2651263C1 (en) * 2016-12-26 2018-04-19 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" - Госкорпорация "Росатом" Fuel assembly and method of its manufacture
EP3358571A4 (en) * 2015-09-30 2019-07-24 State Atomic Energy Corporation "Rosatom" on Behalf of The Russian Federation FUEL PEN FOR FAST NEUTRON REACTOR
CN110383392A (en) * 2016-12-26 2019-10-25 俄罗斯联邦诺萨顿国家原子能公司 Nuclear reactor fuel assembly and method for its production

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3212991A (en) * 1964-06-03 1965-10-19 Glen V Brynsvold Continuous support fuel rod spacer system
FR1425091A (en) * 1964-02-21 1966-01-14 Kernforschung Gmbh Ges Fuer Spacer support for bars of fissile material assembled into fuel elements
US4042456A (en) * 1976-03-16 1977-08-16 Canadian General Electric Company Limited Nuclear fuel string assembly
RU2088982C1 (en) * 1992-02-07 1997-08-27 Акционерное общество открытого типа "Машиностроительный завод" Nuclear reactor fuel assembly

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1425091A (en) * 1964-02-21 1966-01-14 Kernforschung Gmbh Ges Fuer Spacer support for bars of fissile material assembled into fuel elements
US3212991A (en) * 1964-06-03 1965-10-19 Glen V Brynsvold Continuous support fuel rod spacer system
US4042456A (en) * 1976-03-16 1977-08-16 Canadian General Electric Company Limited Nuclear fuel string assembly
RU2088982C1 (en) * 1992-02-07 1997-08-27 Акционерное общество открытого типа "Машиностроительный завод" Nuclear reactor fuel assembly

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2558656C1 (en) * 2014-02-07 2015-08-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Fuel assembly (versions) and operation method thereof
RU2576024C2 (en) * 2014-04-02 2016-02-27 Акционерное общество "Центральное конструкторское бюро машиностроения" (АО "ЦКБМ") Fuel assembly
RU2594357C1 (en) * 2015-06-24 2016-08-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Jacketless nuclear reactor fuel assembly with liquid metal coolant
EP3358571A4 (en) * 2015-09-30 2019-07-24 State Atomic Energy Corporation "Rosatom" on Behalf of The Russian Federation FUEL PEN FOR FAST NEUTRON REACTOR
RU2647707C1 (en) * 2016-12-26 2018-03-19 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" - Госкорпорация "Росатом" Fuel assembly of nuclear reactor and a method of its producing
RU2651263C1 (en) * 2016-12-26 2018-04-19 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" - Госкорпорация "Росатом" Fuel assembly and method of its manufacture
CN110383392A (en) * 2016-12-26 2019-10-25 俄罗斯联邦诺萨顿国家原子能公司 Nuclear reactor fuel assembly and method for its production
US10770188B2 (en) 2016-12-26 2020-09-08 State Atomic Energy Corporation “Rosatom” On Behalf Of The Russian Federation Nuclear reactor fuel assembly and method for producing same
CN110383392B (en) * 2016-12-26 2021-10-08 俄罗斯联邦诺萨顿国家原子能公司 Nuclear reactor fuel assembly and method for producing the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2340019C1 (en) Nuclear reactor fuel assembly
US5966419A (en) Spacing grid of a fuel assembly for a nuclear reactor and fuel assembly
US5247551A (en) Spacer sleeve for nuclear fuel assembly
KR101072381B1 (en) Top nozzle assembly having improved hold down performance in a fuel assembly of a nuclear reactor
RU2093906C1 (en) Nuclear reactor fuel assembly
JPS6122290A (en) Space for nuclear fuel aggregate
JP5713480B2 (en) Grid and spacer combinations used in nuclear fuel assemblies
RU2138861C1 (en) Spacer grid of nuclear reactor fuel assembly
KR20080111409A (en) Reactor fuel assembly grid
JPH07117592B2 (en) Nuclear fuel assembly
RU2728894C1 (en) Nuclear reactor fuel assembly (versions)
RU2410771C1 (en) Working holder for nuclear reactor with thermal power between 1150 mw and 1700 mw (versions)
US3287231A (en) Fuel element assembly for a neutronic reactor
CZ208892A3 (en) Bundle of assembled fuel elements
RU2532261C1 (en) Apparatus for spacing fuel elements
KR20190111017A (en) Reactor fuel assembly and method of manufacturing the same
RU2755683C1 (en) Nuclear reactor core fuel assembly
RU2829499C1 (en) Nuclear reactor fuel assembly and method of its manufacturing
RU2554719C2 (en) Spacer grid of nuclear reactor fuel assembly
RU2255384C2 (en) Fuel assembly of water-moderated water-cooled power reactor
EP2137738B1 (en) Method for production of spacers for a nuclear reactor
RU2195719C2 (en) Nuclear reactor fuel element
RU66589U1 (en) NUCLEAR REACTOR FUEL ASSEMBLY
KR20110127903A (en) Top Fixture for Nuclear Fuel Assembly
RU2651263C1 (en) Fuel assembly and method of its manufacture

Legal Events

Date Code Title Description
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20100416