Структура решетки тепловыделяющей сборки ядерного реактора
Владельцы патента RU 2273062:
Открытое акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов" (RU)
Изобретение относится к области ядерной энергетики и предназначено для использования в конструкциях дистанционирующих и перемешивающих решеток тепловыделяющих сборок ядерных реакторов для перемешивания потока теплоносителя с целью улучшения теплоотвода от тепловыделяющих элементов. Технический результат изобретения - конструкция дистанционирующей или перемешивающей решетки для треугольного расположения тепловыделяющих элементов позволяет достичь высокий коэффициент перемешивания теплоносителя. В структуре дистанционирующей или перемешивающей решетки, состоящей из ячеек, каждая из ячеек имеет форму многогранной трубки, продольная ось которой параллельна оси тепловыделяющей сборки. Шесть граней выполнены параллельными оси ячейки, а две тройки граней выполнены наклонными за счет изменения ширины грани вдоль оси ячейки, причем одна тройка граней выполнена шириной, меньшей у нижнего торца ячейки и большей у верхнего торца ячейки, другая тройка граней выполнена шириной, меньшей у верхнего торца ячейки и большей у нижнего торца ячейки. В каждой тройке грани расположены с шагом 120° вокруг оси ячейки, при этом ячейки в решетке расположены в узлах треугольной сетки, примыкая друг к другу параллельными осям ячеек гранями, и ориентированы в узлах с образованием наклонных каналов для прохода теплоносителя. 3 ил.
Изобретение относится к области ядерной энергетики и предназначено для использования в конструкциях дистанционирующих и перемешивающих решеток тепловыделяющих сборок ядерных реакторов для перемешивания потока теплоносителя с целью улучшения теплоотвода от тепловыделяющих элементов.
Известна решетка (см. патент США 4,726,926), состоящая из двух взаимно перпендикулярных наборов пластин, разбитых на пары. В каждой паре пластины сложены друг с другом, а на каждой пластине выполнены наклонные пазы, которые на сложенных пластинах образуют каналы, которые отклоняют струи теплоносителя. Недостатки - отклонение только отдельных струй теплоносителя, протекающих в указанных каналах.
Данная конструкция является наиболее близкой по технической сути и достигаемому результату - прототипом.
Кроме указанных, у предложенного решения-прототипа к недостаткам относится также и невозможность использования структуры в конструкциях, предполагающих не квадратное, а иное, например треугольное, расположение тепловыделяющих элементов.
Технической задачей изобретения является разработка конструкции дистанционирующей или перемешивающей решетки для треугольного расположения тепловыделяющих элементов, позволяющей достичь высокого коэффициента перемешивания теплоносителя.
Поставленная задача решается тем, что в структуре дистанционирующей или перемешивающей решетки, состоящей из ячеек, согласно изобретению каждая из ячеек имеет форму многогранной трубки, продольная ось которой параллельна оси тепловыделяющей сборки, шесть граней выполнены параллельными оси ячейки, а две тройки граней выполнены наклонными за счет изменения ширины грани вдоль оси ячейки, причем одна тройка граней выполнена шириной, меньшей у нижнего торца ячейки и большей у верхнего торца ячейки, другая тройка граней выполнена шириной, меньшей у верхнего торца ячейки и большей у нижнего торца ячейки, в каждой тройке грани расположены с шагом 120° вокруг оси ячейки, при этом ячейки в решетке расположены в узлах треугольной сетки, примыкая друг к другу параллельными осям ячеек гранями, и ориентированы в узлах с образованием наклонных каналов для прохода теплоносителя.
Указанная совокупность признаков является новой и обладает изобретательским уровнем, так как выполнение решетки предложенной структуры позволяет получить высокий коэффициент перемешивания за счет приведения в поперечное движение всего потока теплоносителя как в каналах, образованных наклонными гранями соседних ячеек, так и внутри каждой ячейки. В реализации конструкции с уменьшением ширины наклонных граней до смыкания смежных граней, параллельных оси тепловыделяющей сборки, достигается максимальная эффективность перемешивания. Достигается создание вращательного движения теплоносителя вокруг тепловыделяющего элемента.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг.1 показан вариант ячейки (а - вид спереди, б - вид в изометрии).
На фиг.2 - структура решетки из подобных ячеек (а - вид спереди, б - вид сверху, в - вид сбоку).
На фиг.3 показан принцип работы данной структуры.
Структура решетки для размещения в ней тепловыделяющих элементов 1 состоит из ячеек 2 в виде многогранных трубок, соединенных между собой с образованием каналов для прохода струй теплоносителя 4 сквозь них, также струи теплоносителя 4 проходят сквозь ячейки.
Ячейки имеют по две тройки несмежных граней 5, выполненных наклонными за счет увеличения их ширины от нижнего торца ячейки к верхнему, по две тройки несмежных граней 6, выполненных наклонными за счет уменьшения их ширины от нижнего торца ячейки к верхнему - в противоположном направлении к первой тройке граней. Межъячеечное пространство, образованное наклонными гранями соседних ячеек, имеет форму канала, наклоненного по отношению к оси тепловыделяющей сборки.
Структура решетки используется в работе следующим образом.
Решетка, конструкция которой основана на предложенной структуре (фиг.3), устанавливается в тепловыделяющую сборку перпендикулярно ее продольной оси и закрепляется на продольных силовых элементах тепловыделяющей сборки, например, на направляющих каналах. При этом в местах прохождения данных элементов сквозь решетку ячейки могут быть пропущены. Тепловыделяющие элементы 1 проходят сквозь решетку внутри ячеек 2. Во время работы тепловыделяющей сборки в реакторе струи 3 теплоносителя, попадающие в межъячеечный канал, отклоняются от продольного направления за счет наклона канала. Струи 4 теплоносителя, попадающие во внутреннюю полость ячейки, вовлекаются в поперечное движение за счет вытеснения их наклонными гранями 5, расширяющимися по ходу течения, в направлении сужающихся наклонных поверхностей граней 6.
Таким образом, использование предложенной структуры в дистанционирующих и перемешивающих решетках тепловыделяющей сборки позволяет эффективно перемешивать поток теплоносителя, создавая при этом малое гидравлическое сопротивление потоку; создавать на основе предложенной структуры решетки различного функционального назначения путем дополнения ее различными функциональными элементами, например пружинами и пуклями для фиксации тепловыделяющих элементов.
Структура решетки тепловыделяющей сборки ядерного реактора, преимущественно с треугольной схемой расположения тепловыделяющих элементов, состоящая из ячеек, отличающаяся тем, что каждая из ячеек выполнена в форме многогранной трубки, продольная ось которой параллельна оси тепловыделяющей сборки, две тройки несмежных граней выполнены наклонными за счет изменения ширины грани вдоль оси ячейки, причем одна тройка граней выполнена шириной, меньшей у верхнего торца ячейки и большей у нижнего торца ячейки, другая тройка граней выполнена шириной, большей у верхнего торца ячейки и меньшей у нижнего торца ячейки, при этом в каждой тройке грани расположены вокруг оси ячейки с шагом 120°, между наклонными гранями расположены грани, параллельные оси ячейки, при этом ячейки в решетке расположены в узлах треугольной сетки, примыкая друг к другу гранями, параллельными осям ячеек, и ориентированы в узлах с образованием наклонных каналов для создания вращательного движения теплоносителя вокруг тепловыделяющего элемента.
