дистанционирующая решетка для тепловыделяющей сборки
Классы МПК: | G21C3/34 прокладочные решетки |
Автор(ы): | Панюшкин А.К., Потоскаев Г.Г., Курсков В.С., Иванов А.В., Матвеев С.П., Симаков Г.А., Лемехов В.В., Мешков С.А., Аден В.Г., Перепелица Н.И., Пометько Р.С., Ложкин В.В., Колмаков А.П., Солонин В.И. |
Патентообладатель(и): | Открытое акционерное общество "Машиностроительный завод" |
Приоритеты: |
подача заявки:
1997-10-22 публикация патента:
27.12.1998 |
Изобретение относится к области ядерной техники, а точнее к дистанционирующим устройствам тепловыделяющей сборки, и может быть использовано в реакторах типа РБМК. Дистанционирующая решетка для стержневой сборки представляет собой ячеистую конструкцию из фигурных промежуточных и периферийных ячеек, расположенных вокруг центральной цилиндрической ячейки, опоясанную ободом цилиндрической формы с расположенными по ее периметру выступами. Отличительной особенностью дистанционирующей решетки является то, что по крайней мере часть периферийных ячеек выполнена смещенными по высоте относительно промежуточных на расстояние, равное не менее шестикратной толщины стенки фигурных ячеек и не более высоты промежуточной ячейки, с возможностью размещения как минимум одной распорной фигурной обоймы на границе между промежуточными и периферийными ячейками. На распорной обойме могут быть сформированы интенсификаторы теплообмена. В результате повышается эксплуатационная надежность сборки за счет повышения коэффициента запаса по мощности сборки до кризиса теплообмена. 3 з.п. ф-лы, 13 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13
Формула изобретения
1. Дистанционирующая решетка для стержневой сборки, содержащая промежуточные и периферийные фигурные элементарные ячейки, расположенные вокруг центральной цилиндрической ячейки, опоясанные ободом (цилиндрической формы) с расположенными по ее периметру выступами, отличающаяся тем, что по крайней мере часть периферийных ячеек выполнена смещенными по высоте относительно промежуточных на расстояние, равное не менее шестикратной толщины стенки фигурных ячеек и не более высоты промежуточной ячейки с возможностью размещения, как минимум, одной распорной фигурной обоймы на границе между промежуточными и периферийными ячейками. 2. Дистанционирующая решетка по п.1, отличающаяся тем, что на фигурной распорной обойме сформированы интенсификаторы теплосъема, например, в виде коротких скрученных на 180 - 360o полосок. 3. Дистанционирующая решетка по п.1, отличающаяся тем, что центрирующие элементы в фигурных ячейках сформированы в виде гофров с возможностью наличия по высоте участков, имеющих различный радиус кривизны. 4. Дистанционирующая решетка по п.1, отличающаяся тем, что на ободе цилиндрической формы сформированы плоские грани, образующие в совокупности многогранную поверхность с количеством плоских граней, равных количеству периферийных ячеек.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области ядерной техники, а точнее к дистанционирующим устройствам тепловыделяющей сборки (ТВС), и может быть использовано в реакторах типа РБМК. Известна конструкция дистанционирующей решетки, содержащей центральную втулку и обод, соединенные между собой радиальными ребрами, делящими решетку на шесть секторов, а каждый сектор содержит в себя шесть колец, соединенных в точках соприкосновения друг с другом, с центральной втулкой и ободом (1). Недостатком такой конструкции является недостаточная эксплуатационная надежность ТВС из-за неоптимального расположения колец относительно друг друга с точки зрения возникновения кризиса теплообмена. Кризис теплообмена характеризуется существенным повышением температуры оболочки тепловыделяющего элемента (ТВЭЛ) вследствие ухудшения теплосъема, что может привести к расположению оболочки и топлива. Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является дистанционирующая решетка для 18-ти стержневой тепловыделяющей сборки, содержащая промежуточные и периферийные фигурные элементарные ячейки, расположенные вокруг центральной цилиндрической ячейки, опоясанные ободом цилиндрической формы с расположенными по ее периметру выступами (2). Недостатком такой конструкции решетки (прототипа) является недостаточная эксплуатационная надежность сборки из-за малого коэффициента запаса по мощности сборки до кризиса теплообмена. Под коэффициентом запаса по мощности сборки до кризиса теплообмена (3) принимается в данном случае коэффициент n = qкр/qмакс, где qкр - критическая плотность теплового потока, а qмакс - плотность теплового потока в самом напряженном ТВЭЛ. Технической задачей, стоящей перед предлагаемым изобретением является создание конструкции дистанционирующей решетки для повышения эксплуатационной надежности ТВС. Поставленная задача решается тем, что в дистанционирующей решетке, предназначенной для 18-ти стержневой сборки, содержащей промежуточные и периферийные фигурные ячейки, расположенные вокруг центральной цилиндрической ячейки, опоясанные ободом цилиндрической формы с расположенными по ее периметру выступами, по крайней мере часть периферийных ячеек выполнена смещенными по высоте относительно промежуточных ячеек на расстояние, равное не менее шестикратной толщине стенки фигурных ячеек и не более высоты ячейки, при этом на границе между промежуточными и периферийными ячейками распложена как минимум одна фигурная обойма. Смещение по высоте периферийных ячеек относительно промежуточных на расстояние, равное не менее шестикратной толщине стенки фигурных ячеек и не более высоты ячейки, образует, во-первых, пристенные выступы-турбулизаторы потока в ячейках с высотой, равной толщине их стенок, и, во-вторых, более плавное направленное сужение проходного сечения в наиболее узких межтвельных зазорах, находящихся на границе между периферийными и промежуточными ячейками, что вызывает благоприятное отклонение потока теплоносителя от стенки ячейки к поверхности ТВЭЛ. Наличие пристенных выступов-турбулизаторов приводит к повышению турбулентной теплопроводности пристенного слоя и улучшению теплообмена. Из имеющегося уровня знаний известно, что в турбулентном режиме течения теплоносителя определяющую роль в процессе теплообмена играет тонкий пристенный слой. Величина турбулентной составляющей теплопроводности в среднем составляет в этом слое 10 - 20%. Наличие в канале пристенных выступов-турбулизаторов вызывает срыв жидкости в пристенном слое. В зоне отрыва возвратное течение оттесняет пристенный слой от стенки канала, сворачивая его в вихрь. Зона вихревого течения имеет протяженность порядка 6 - 10 высот выступа-турбулизатора. Следовательно, чтобы описанное выше воздействие на поток проявилось в полной мере необходимо, чтобы указанное смещение ячеек по высоте производилось на расстояние, равное не менее шестикратной толщине стенки ячейки. При смещении на меньшее расстояние указанные пристенные турбулизаторы будут находиться в зонах отрыва потока, образующихся при обтекании входных кромок ячеек, и поэтому практически никакого воздействия они на поток не окажут. Кроме этого, смещение по высоте периферийных ячеек относительно промежуточных на расстояние, большее шестикратной толщины стенки, но еще позволяющее оставить "монтажный" пояс для контактной сварки их стенок между собой, образует удобное посадочное место для размещения и крепления распорной фигурной обоймы, содержащей сформированные на ней интенсификаторы теплообмена. Здесь следует иметь в виду, что указанное смещение ячеек, имеющих небольшую высоту![дистанционирующая решетка для тепловыделяющей сборки, патент № 2124239](/images/patents/347/2124005/8776.gif)
1. Патент Англии N 1301476, кл. G 6 C, опубл. 29.12.72 г. 2. Вопросы атомной науки и техники Сер. "Физика и техника ядерных реакторов". 1978, вып. 1 (21), ч. 1, с. 29 (прототип). 3. Нигматулин И. Н., Нигматулин Б.И. Ядерные энергетические установки. -М.: Энергатомиздат, 1986, с. 87.
Класс G21C3/34 прокладочные решетки