Способ предотвращения образования задиров на тепловыделяющих элементах

 

(57) Изобретение относится к атомной энергетике и может найти применение на предприятиях изготовления тепловыделяющих сборок (ТВС) для ядерного реактора. Техническим результатом изобретения является повышение качества изготовления ТВС и надежности при эксплуатации в ядерном реакторе. Способ предотвращения образования задиров на тепловыделяющих элементах при изготовлении тепловыделяющей сборки включает установку дистанционирующих решеток с соосными ячейками на опорную поверхность, ввод ТВЭЛов в соосные ячейки дистанционирующих решеток и фиксацию их в ячейках, при этом предварительно изготавливают из единого листа дистанционирующие решетки с перемычками между ними с диаметром вписанной окружности в ячейку больше диаметра ТВЭЛа, сгибают по перемычкам дистанционирующие решетки до совпадения их одна с другой и образуют единый зигзагообразный элемент из дистанционирующих решеток, а после свободного ввода ТВЭЛов в соосные ячейки фиксацию ТВЭЛов в ячейках осуществляют разжатием дистанционирующих решеток зигзагообразного дистанционирующего элемента до касания и фиксации ТВЭЛа в каждой ячейке торцовыми стенками ячеек. Выполняют выступы на ячейках с диаметром вписанной окружности по выступам в ячейках больше диаметра ТВЭЛа и осуществляют фиксацию ТВЭЛов в ячейках дистанционирующих решеток выступами при размещении наклонно каждой дистанционирующей решетки дистанционирующего элемента зигзагообразной формы. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к атомной энергетике и может найти применение на предприятиях изготовления тепловыделяющих сборок (ТВС) для ядерного реактора.

Известно, что фиксация тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ) при сборке ТВС обеспечивается каркасом, образованным несущим центральным стержнем и дистанционирующими решетками, равномерно расположенными по высоте каждой ТВС и удерживающими в ячейках каждый ТВЭЛ пучка. В каждой ячейке дистанционирующих решеток имеются выступы, прочно с натягом фиксирующие пропущенные сквозь ячейки ТВЭЛы (см. Разработка, производство и эксплуатация тепловыделяющих элементов энергетических реакторов. Книга 1, М., Энергоатомиздат, 1995 год, с.187).

Известен способ предотвращения образования задиров на тепловыделяющих элементах при изготовлении тепловыделяющей сборки, включающий установку дистанционирующих решеток с соосными ячейками на опорную поверхность, ввод ТВЭЛов в соосные ячейки дистанционирующих решеток и фиксацию их в ячейках (см. патент Российской Федерации 2140674 от 03.03.98 г., МПК 6 G 21 C 21/02. Способ изготовления и сборки тепловыделяющих элементов в тепловыделяющие кассеты). По патенту 2140674 предварительно на каждом ТВЭЛе образуют пленочное покрытие, а в процессе запрессовки ТВЭЛов в ячейки наносят жидкую смазку и устанавливают съемный наконечник с диаметром большим, чем диаметр ТВЭЛа, наконечником вперед ТВЭЛ запрессовывают в соосные ячейки дистанционирующих решеток, а перед нижней решеткой запрессовку прекращают, наконечник снимают и ТВЭЛ допрессовывают. Недостатком способа является то, что используемые съемные наконечники, пленочное покрытие и жидкая смазка для предотвращения задиров не исключают задиры на ТВЭЛе, т.к. наконечник только в первый момент разожмет упругие выступы на ячейках, а дальше упругие выступы либо возвратятся в свое первоначальное положение, либо из-за остаточной деформации не возвратятся в исходное положение. В случае, когда выступы ячеек не возвратятся в исходное положение после прохождения наконечника через ячейки, то при этом из-за прослабления фиксации ТВЭЛа в ячейках не исключено его радиальное перемещение в ячейках, вызываемое турбулентным потоком теплоносителя, и возникает феттинг-коррозия в местах касания ТВЭЛов с металлом ячеек (см. там же, книга 1, с. 187). В случае, когда выступы ячеек возвратятся в исходное положение после прохождения через них наконечника с ТВЭЛом, то при этом не исключено повреждение поверхности ТВЭЛа выступами и возникновение язвенной коррозии циркониевой оболочки ТВЭЛа (см. Металлургия циркония. Перевод с английского. Издательство иностранной литературы. М., 1959 г., с.298).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ предотвращения образования задиров на тепловыделяющих элементах при изготовлении тепловыделяющей сборки, включающий установку дистанционирующих решеток с соосными ячейками на опорную поверхность, ввод ТВЭЛов в соосные ячейки дистанционирующих решеток и фиксацию их в ячейках (см. патент US 5533077 А от 22.02.95 г., опубл. 02.07.96 г., МПК Q 21 C 3/32).

По патенту 5533077 А для исключения повреждения поверхности ТВЭЛа при сборке ТВС предварительно в соосные ячейки вставляют трубу, временно ее фиксируют, в трубу вводят ТВЭЛ и фиксируют, а трубу удаляют.

Недостатком способа является то, что при вводе трубы в ячейки дистанционирующей решетки ячейки могут быть деформированы и за счет остаточной деформации после удаления трубы прослаблены, что не исключит радиального смещения в них ТВЭЛов под действием турбулентного потока теплоносителя в ядерном реакторе и феттинг-коррозию в местах касания ТВЭЛов с металлом ячеек.

Технической задачей изобретения является повышение качества изготовления ТВС и надежности при эксплуатации в ядерном реакторе.

Эта техническая задача решается тем, что в способе предотвращения образования задиров на тепловыделяющих элементах при изготовлении тепловыделяющей сборки, включающем установку дистанционирующих решеток с соосными ячейками на опорную поверхность, ввод ТВЭЛов в соосные ячейки дистанционирующих решеток и фиксацию их в ячейках; согласно изобретению предварительно изготавливают из единого листа дистанционирующие решетки с перемычками между ними с диаметром вписанной окружности в ячейку больше диаметра ТВЭЛа, сгибают по перемычкам дистанционирующие решетки до совпадения их относительно одна с другой и образуют единый зигзагообразный элемент из дистанционирующих решеток, а после свободного ввода ТВЭЛ в соосные ячейки фиксацию ТВЭЛов в ячейках осуществляют разжатием дистанционирующих решеток зигзагообразного дистанционирующего элемента до касания и фиксации ТВЭЛа в каждой ячейке торцовыми стенками ячеек. Другим отличием является выполнение выступов на ячейках с диаметром вписанной окружности по выступам в ячейках больше диаметра ТВЭЛа и осуществление фиксации ТВЭЛов в ячейках дистанционирующих решеток выступами при размещении наклонно каждой дистанционирующей решетки дистанционирующего элемента зигзагообразной формы.

Свободный ввод ТВЭЛов в ячейки дистанционирующих решеток и их фиксация либо торцовыми стенками ячеек, либо выступами в ячейках после их сборки в ТВС позволит исключить повреждение поверхности ТВЭЛ при сборке ТВС, повысить качество сборки ТВС и ее надежность при эксплуатации в ядерном реакторе за счет исключения радиального перемещения ТВЭЛа в ячейке при турбулентном движении потока теплоносителя.

Для пояснения сущности изобретения на чертежах изображены фиг. 1 - заготовка зигзагообразного элемента из дистанционирующих решеток, фиг. 2 - зигзагообразный элемент из дистанционирующих решеток в момент сборки ТВС, фиг.3 - зигзагообразный элемент из дистанционирующих решеток после сборки ТВС, фиг.4 - вариант фиксации ТВЭЛов выступами.

Для осуществления способа предотвращения задиров на ТВЭЛах при изготовлении ТВС используют заготовку 1, изготавлемуемую из единого листа, выполняют дистанционирующие решетки 2 с перемычками 3 между ними с диаметром "Д" вписанной окружности в ячейку 4 больше диаметра "Д1" ТВЭЛа 5. "Д">"Д1", сгибают по перемычкам 3 дистанционирующие решетки 2 до совпадения их относительно одна другой и образуют единый зигзагообразный элемент 6 из дистанционирующих решеток 2, а после свободного ввода ТВЭЛов 5 в соосные ячейки 4 фиксацию ТВЭЛов 5 в ячейках 4 осуществляют разжатием дистанционирующих решеток 2 зигзагообразного дистанционирующего элемента 6 до касания и фиксации ТВЭЛа 5 в каждой ячейке 4 торцовыми стенками 7 ячеек 4.

В качестве варианта используют ячейки 4 дистанционирующих решеток 2 с выступами 8, диаметр "Д3" вписанных окружностей в которых больше диаметра "Д1" ТВЭЛа 5. Фиксацию ТВЭЛа 5 в выступах 8 ячеек 4 осуществляют после сборки ТВС разжатием в наклонное положение дистанционирующих решеток 2 зигзагообразного дистанционирующего элемента 6 до касания выступов 8 поверхности ТВЭЛа 5.

Формула изобретения

1. Способ предотвращения образования задиров на тепловыделяющих элементах, включающий установку дистанционирующих решеток с соосными ячейками на опорную поверхность, ввод ТВЭЛов в соосные ячейки дистанционирующих решеток и фиксацию их в ячейках, отличающийся тем, что предварительно изготавливают из единого листа дистанционирующие решетки с перемычками между ними с диаметром вписанной окружности в ячейку больше диаметра ТВЭЛа, сгибают по перемычкам дистанционирующие решетки до совпадения их одна с другой и образуют единый зигзагообразный дистанционирующий элемент из дистанционирующих решеток, а после свободного ввода ТВЭЛов в соосные ячейки фиксацию ТВЭЛов в ячейках осуществляют разжатием дистанционирующих решеток зигзагообразного дистанционирующего элемента до касания и фиксации ТВЭЛа в каждой ячейке торцовыми стенками ячеек.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на ячейках предварительно выполняют выступы с диаметром вписанной окружности по выступам в ячейках больше диаметра ТВЭЛа.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что фиксацию ТВЭЛов в ячейках осуществляют выступами при размещении наклонно каждой дистанционирующей решетки зигзагообразного дистанционирующего элемента.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4