Устройство для улавливания твердых частиц в тепловыделяющей сборке ядерного реактора

Авторы патента:

Иванов Роман Сергеевич (RU)

Васильченко Роман Иванович (RU)

Васильченко Иван Никитович (RU)

Енин Анатолий Алексеевич (RU)

Юрин Петр Михайлович (RU)

Коротаев Федор Николаевич (RU)

Вьялицын Виктор Васильевич (RU)

G21C3/00 - Реакторные топливные элементы и их блоки; выбор вещества для использования в качестве реакторных топливных элементов

Владельцы патента RU 2689138:

Акционерное общество "ТВЭЛ" (АО "ТВЭЛ") (RU)

Изобретение относится к атомной энергетике и может быть использовано в тепловыделяющих сборках ядерных реакторов. Устройство для улавливания твердых частиц в тепловыделяющей сборке ядерного реактора представляет собой перфорированную пластину, выполненную пилообразной в поперечном потоку теплоносителя направлении. При этом расстояние между проекциями верхних и нижних кромок перфорации на горизонтальную плоскость составляет не более 2 мм. Другой вариант устройства для улавливания твердых частиц в тепловыделяющей сборке ядерного реактора состоит из перфорированных пластин, установленных под углом друг к другу. При этом расстояние между проекциями верхних и нижних кромок перфорации на горизонтальную плоскость составляет не более 2 мм. Технический результат – создание устройства, способного задерживать и улавливать твердые частицы любого размера, находящиеся в контуре теплоносителя, без уменьшения проходного сечения для теплоносителя. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к атомной энергетике и может быть использовано в тепловыделяющих сборках ядерных реакторов.

Известен антидебрисный фильтр тепловыделяющей сборки ядерного реактора (см. патент RU №2264666, МПК G21С 3/30), представляющий собой перфорированную в виде пазов пластину, установленную в хвостовике тепловыделяющей сборки. Недостатком данного технического решения является невозможность задержания частиц с размерами меньшими, чем ширина пазов пластины, а также существенное затеснение проходного сечения для теплоносителя.

Известен фильтр легководного ядерного реактора (см. патент WO 021058075 А1, МПК G21С 3/32), который представляет собой набор изогнутых пластин, образующих изогнутые каналы. Недостатком данного технического решения является невозможность задержания горизонтально ориентированных частиц размером, меньшим расстояния между пластинами, а также существенное затеснение проходного сечения теплоносителя.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому устройству является устройство для улавливания твердых частиц в тепловыделяющей сборке ядерного реактора (см. патент RU №2308102, МПК G21С 3/10), которое представляет собой перфорированную пластину, выполненную пилообразной в поперечном потоку теплоносителя направлении. Недостатком этого технического решения является невозможность задержания частиц размером меньше ширины пазов перфорации.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение надежности тепловыделяющих сборок при их длительной эксплуатации в ядерном реакторе.

Техническим результатом изобретения является создание устройства, способного задерживать и улавливать твердые частицы любого размера, находящиеся в контуре теплоносителя, без уменьшения проходного сечения для теплоносителя.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для улавливания твердых частиц в тепловыделяющей сборке ядерного реактора, представляющем собой перфорированную пластину, выполненную пилообразной в поперечном потоку теплоносителя направлении, согласно изобретению, расстояние между проекциями верхних и нижних кромок перфорации на горизонтальную плоскость составляет не более 2 мм.

Устройство для улавливания твердых частиц в тепловыделяющей сборке ядерного реактора также может состоять из перфорированных пластин, установленных под углом друг к другу. При этом расстояние между проекциями верхних и нижних кромок перфорации на горизонтальную плоскость составляет не более 2 мм.

Другим отличием является то, что перфорированные пластины объединены в секторы, закрепленные на ребрах жесткости хвостовика.

Выполнение пластин устройства перфорированными, пилообразными в поперечном потоку теплоносителя направлении или установленными под углом друг к другу, и выбор расстояния между проекциями верхних и нижних кромок перфорации на горизонтальную плоскость равным не более 2 мм. обеспечивает торможение твердых частиц, их разворот, укладывание и удерживание в углах, образованных смежными перфорированными пластинами, причем наклон пластин позволяет достичь удержания твердых частиц меньшего размера, чем размер перфорации.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлена тепловыделяющая сборка ядерного реактора (фрагмент) с устройством для улавливания твердых частиц, общий вид.

На фиг. 2 представлено устройство для улавливания твердых частиц в тепловыделяющей сборке, сектор.

На фиг. 3 представлено устройство для улавливания твердых частиц в тепловыделяющей сборке, общий вид.

На фиг. 4 представлено устройство для улавливания твердых частиц в тепловыделяющей сборке, фрагмент.

На фиг. 5 представлено устройство для улавливания твердых частиц в тепловыделяющей сборке (фрагмент), сечение пластины.

Устройство для улавливания твердых частиц 1 в тепловыделяющей сборке ядерного реактора представляет собой перфорированную пластину 2, выполненную пилообразной в поперечном потоку теплоносителя 3 направлении, или состоит из отдельных перфорированных пластин, установленных под углом друг к другу. Перфорированные пластины 2 собраны в секторы 4, закрепленные на опорных ребрах 5 хвостовой части 6 тепловыделяющей сборки. Перфорация пластин 2 выполнена таким образом, что расстояние между проекциями верхних 7 и нижних 8 кромок перфорации на горизонтальную плоскость составляет не более 2 мм.

Устройство для улавливания твердых частиц в тепловыделяющей сборке ядерного реактора работает следующим образом.

Перфорированные пластины пилообразной формы или закрепленные под углом друг к другу объединяют в секторы и закрепляют на опорных ребрах хвостовика тепловыделяющей сборки. Перфорацию пластин осуществляют таким образом, чтобы расстояние между проекциями ее верхней и нижней кромок составляло не более 2 миллиметров.

Устройство располагают в хвостовой части тепловыделяющей сборки ядерного реактора. При эксплуатации тепловыделяющей сборки в ядерном реакторе поток теплоносителя, в среде которого находятся твердые частицы, поступает на вход тепловыделяющей сборки. Известно, что частицы, способные вызвать фреттинг-износ оболочек тепловыделяющих элементов, в основном, представляют из себя фрагменты проволоки различных размеров. При движении в потоке теплоносителя данные частицы располагаются длинной стороной по линиям тока, то есть, по линиям меньшего сопротивления. Таким образом, частицы двигаются своей длинной осью параллельно оси тепловыделяющей сборки. При взаимодействии с наклонной перфорированной пластиной перфорация которой выполнена таким образом, что расстояние между проекциями кромок перфорации не превышает 2 мм., происходит торможение частиц, их разворот под действием усилий от потока теплоносителя с учетом появления неустойчивости, укладывание, вдавливание и удерживание в углах устройства, образованных смежными перфорированными пластинами, за счет усилия от потока теплоносителя. По окончании работы тепловыделяющая сборка выгружается из реактора, удержанные устройством для улавливания твердые частицы выгружаются вместе с ней.

Таким образом, устройство для улавливания твердых частиц в тепловыделяющей сборке ядерного реактора позволяет повысить надежность тепловыделяющих сборок при их длительной эксплуатации в ядерном реакторе.

1. Устройство для улавливания твердых частиц в тепловыделяющей сборке ядерного реактора, представляющее собой перфорированную пластину, выполненную пилообразной в поперечном потоку теплоносителя направлении, отличающееся тем, что расстояние между проекциями верхних и нижних кромок перфорации на горизонтальную плоскость составляет не более 2 мм.

2. Устройство для улавливания твердых частиц в тепловыделяющей сборке ядерного реактора, состоящее из перфорированных пластин, установленных под углом друг к другу, при этом расстояние между проекциями верхних и нижних кромок перфорации на горизонтальную плоскость составляет не более 2 мм.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что перфорированные пластины объединены в секторы, закрепленные на опорных ребрах хвостовика тепловыделяющей сборки.

Изобретение относится к области изготовления ядерного топлива в виде диоксида урана и может быть использовано для определения атомного кислородного коэффициента в диоксиде урана.

Топливная сборка легководного реактора, активная зона легководного реактора и способ получения мох-топливной сборки // 2672565

Изобретение относится к топливной сборке легководного реактора. Топливная сборка для легководного реактора, работающего согласно рабочим циклам реактора, содержит топливные стержни легководного реактора, которые вытянуты в продольном направлении, расположены параллельно друг другу и содержат материалы ядерного топлива, включающие обогащенный уран с первой степенью обогащения.

Водная сборка и способ управления // 2649662

Изобретение относится к водной сборке для ядерных реакторов. Водная сборка имеет отрицательный коэффициент реактивности с некоторой величиной.

Тепловыделяющая сборка ядерного реактора и способ ее изготовления // 2647707

Группа изобретений относится к конструкциям тепловыделяющих сборок (ТВС) ядерных реакторов. Тепловыделяющая сборка ядерного реактора включает головку и хвостовик, которые соединены между собой с помощью чехла, а также пучок твэлов стержневого типа, которые размещены в чехле с помощью решетки и спиральных элементов дистанционирования, навитых на оболочку каждого твэла и закрепленных на его концах.

Тепловыделяющая сборка ядерного реактора // 2639711

Изобретение относится к тепловыделяющей сборке (ТВС) ядерных реакторов типа ВВЭР (ВВЭР-440, ВВЭР-1000 и т.п.). В заявленной тепловыделяющей сборке нижняя решетка, подпирающие ребра и соединительные элементы нижней решетки с хвостовиком выполнены с помощью аддитивной технологии в виде одной детали, имеющей отверстия для прохода теплоносителя криволинейной формы, расположенные равномерно относительно осей круглых отверстий, изогнутые в окружном направлении до обеспечения их непрозрачности в направлении продольной оси тепловыделяющей сборки, и соединенной с хвостовиком посредством сварки.

Способ изготовления тепловыделяющего элемента ядерного реактора // 2636931

Изобретение относится к атомной энергетике и может быть использовано при изготовлении тепловыделяющих элементов. На трубчатой оболочке выполняют первый кольцевой гофр, вводят в оболочку нижний отражатель, фиксируют его вторым кольцевым гофром, оснащают трубчатую оболочку таблетками делящегося материала, с учетом КТР столба таблеток, наносят третий кольцевой гофр, устанавливают верхнюю концевую деталь, совмещенную с отражателем, и производят аргонно-дуговую сварку с трубчатой оболочкой, вакуумируют, заполняют гелием компенсационный объем, устанавливают нижнюю концевую деталь и производят аргонно-дуговую сварку кольцевого шва.

Дистанционирующая решетка тепловыделяющей сборки ядерного реактора // 2632572

Изобретение относится к дистанционирующей решетке, применяемой в тепловыделяющих сборках (ТВС) ядерного реактора типа ВВЭР. Заявленная дистанционирующая решетка содержит шестигранный обод с закрепленным в нем полем шестигранных ячеек, снабженных внутренними выступами, выполненным из одного листа таким образом, что у сформованных ячеек сгибы и просечки под ячейки по одному ряду ячеек размещены с одной торцевой стороны дистанционирующей решетки, а по примыкающему к нему параллельному ряду ячеек сгибы и просечки под ячейки размещены с другой торцевой стороны дистанционирующей решетки.

Тепловыделяющая сборка ядерного реактора // 2627307

Изобретение относится к тепловыделяющим сборкам (ТВС) ядерных реакторов типа ВВЭР (ВВЭР-440, ВВЭР-1000 и т.п.). Анти-debris фильтр предлагаемой ТВС выполнен в виде толстой плиты, имеющей конусообразную форму со стороны входа теплоносителя с тупым углом при вершине, направленной навстречу потоку теплоносителя, на периферии которой выполнена кольцевая проточка, образующая совместно с внутренней поверхностью хвостовика кольцевое углубление, несколько концентричных относительно продольной оси тепловыделяющей сборки рядов равномерно расположенных в окружном направлении каналов для прохода теплоносителя, изогнутых в окружном направлении до обеспечения непрозрачности фильтра в направлении продольной оси тепловыделяющей сборки, и плоскую форму со стороны выхода теплоносителя.

Способ получения смешанных оксидов урана и плутония // 2626854

Изобретение относится к радиохимической технологии и может быть использовано при переработке отработавшего ядерного топлива и производстве смешанного уран-плутониевого топлива.

Способ контроля оксидов урана u3o8 и uo2 на примеси // 2605456

Изобретение относится к области изготовления ядерного оксидного уранового топлива, может быть использовано для определения качества однокомпонентных оксидов урана U3O8 и UO2 в заводских условиях.