RU2195719C2

RU2195719C2 - Nuclear reactor fuel element

Info

Publication number: RU2195719C2
Application number: RU2000121273/06A
Authority: RU
Inventors: В.В. Рожков; И.Г. Чапаев; В.И. Батуев; А.А. Енин; Н.А. Бычихин; Ю.Г. Сиников; В.М. Шмыков; И.А. Акимова
Original assignee: Открытое акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов"
Priority date: 2000-08-09
Filing date: 2000-08-09
Publication date: 2002-12-27

Abstract

FIELD: nuclear power engineering; manufacture of fuel assemblies for nuclear power reactors. SUBSTANCE: displacement of spacer grids over central tube during radiation growth and thermal expansion of fuel elements is confined within their displacement distance due to disposing stop rings on both sides of spacer grid which are secured with aid of bosses in central tube holes at 90 deg. between upper and lower bosses either side of each spacer grid, distance between spacer grid and lower edge of upper stop ring for bottom part of spacer grid being 0.45-05 of central tube diameter; for top part of each spacer grid distance between spacer grid and lower edge of upper stop ring is 0.95-1.0 of central tube diameter; three guide channels spaced 120 deg. apart and equally spaced from central tube carry safety rings on top part above spacer grids which function to limit maximal displacement distance of spacer grids during radiation growth and thermal expansion of fuel elements, distance between spacer grid and lower edge of safety ring in bottom part of spacer grid being 0.65-0.7 of guide channel diameter; for top part of spacer grids distance between spacer grid and lower edge of safety ring is 1.15-1.16 of guide channel diameter. Safety ring is made in the form of snap ring and attached to guide channel by spot welding. EFFECT: reduced cost and facilitated manufacture. 2 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к атомной промышленности и может найти применение на предприятиях изготовления тепловыделяющих сборок (ТВС) для ядерного реактора. The invention relates to the nuclear industry and may find application in enterprises manufacturing fuel assemblies (FAs) for a nuclear reactor.

Известно, что ТВС должна удовлетворять ряду требований, среди которых наиболее важным являются:
1) обеспечение возможности независимого осевого термического и радиационного удлинения и возможного изменения формы тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ) без их существенных изгибов, нарушения дистанционирования и без существенного термомеханического воздействия на ТВЭЛы со стороны дистанционирующих элементов;
2) обеспечение возможности размещения органов стержней управления защитой (СУЗ) и их свободного перемещения в процессе эксплуатации (см. Разработка, производство и эксплуатация тепловыделяющих элементов энергетических реакторов. Книга 1. М.: Энергоатомиздат, 1995, с. 184).It is known that fuel assemblies must satisfy a number of requirements, among which the most important are:
1) ensuring the possibility of independent axial thermal and radiation elongation and the possible change in the shape of the fuel elements (fuel elements) without significant bending, distance spacing and without significant thermomechanical effects on the fuel elements from the side of the spacing elements;
2) providing the possibility of placement of the organs of the protection control rods (CPS) and their free movement during operation (see Development, production and operation of fuel elements of power reactors. Book 1. M .: Energoatomizdat, 1995, p. 184).

Известна ТВС ядерного реактора, содержащая гексагональный в поперечном сечении пучок ТВЭЛ, установленных вертикально таким образом, что их продольные оси находятся на одинаковом расстоянии друг от друга, дистанционирующие решетки сотовой конструкции, имеющие в своем составе соединенные между собой ячейки с пуклевками в виде гофров и обод, несущую решетку, хвостовик, съемную головку, центральную трубу и расположенные преимущественно в центре ТВС направляющие каналы в виде труб, внутрь которых входят стержни управления и защиты (СУЗ) и имеющих на нижнем торце наконечники, которыми они закреплены в несущей решетке, причем ТВЭЛы установлены в ячейках с натягом, в месте установки в дистанционирующие решетки направляющих каналов соответствующие ячейки отсутствуют, а несущая решетка и хвостовик жестко соединены между собой (см. Разработка, производство и эксплуатация тепловыделяющих элементов энергетических реакторов. /Под ред. Ф.Г.Решетникова. Книга 1. М.: Энергоатомиздат, 1995, с. 184-187, рис. 7.1; Б.А.Дементьева. Ядерные энергетические реакторы. М.: Энергоатомиздат, 1990, с. 42-44, рис. 2.13). A fuel assembly of a nuclear reactor is known, containing a fuel rod hexagonal in cross section, mounted vertically so that their longitudinal axes are at the same distance from each other, spacing lattices of a honeycomb structure, incorporating interconnected cells with bellows in the form of corrugations and a rim bearing grid, shank, removable head, central pipe and guide channels located mainly in the center of the fuel assembly in the form of pipes, into which control and protection rods (CPS) enter and they the tips that are mounted on the bottom end, with which they are fixed in the bearing grid, and the fuel rods are installed in tightened cells, there are no corresponding cells at the place of installation of the guide channels into the distance grids, and the bearing grid and shank are rigidly interconnected (see Development, production and operation fuel elements of power reactors / Edited by F.G. Reshetnikov, Book 1. M .: Energoatomizdat, 1995, pp. 184-187, Fig. 7.1; B.A. Dementieva. Nuclear power reactors. M .: Energoatomizdat, 1990, p. 42-44, fig. 2.13).

Известно, что давление теплоносителя в активной зоне ядерного реактора ВВЭР-1000 составляет 15,8 МПа (см. Ф.Г.Решетников. Разработка ... Книга 1, с. 41, табл. 2), что не исключает при работе ядерного реактора смещения дистанционирующих решеток с посадочных мест. It is known that the coolant pressure in the core of a VVER-1000 nuclear reactor is 15.8 MPa (see F.G. Reshetnikov. Development ... Book 1, p. 41, table 2), which does not exclude the operation of a nuclear reactor displacement of spacing grids from seats.

При этом возможно увеличение расстояния между дистанционирующими решетками и возникновение фреттинг-коррозии, приводящей к разрушению циркониевой оболочки ТВЭЛа, имеющей практически нулевую осевую жесткость (см. Ф. Г. Решетников. Разработка ... Книга 1, с. 42). Известно также, что цирконий отличается склонностью к разъедающей коррозии, появляющейся в результате истирания металла между соприкасающимися поверхностями под влиянием колебаний даже при очень малых амплитудах (см. Металлургия циркония. /Под ред. Г. А. Меерсона и Ю.В.Гагаринского, перевод с англ. М.: Издательство иностранной литературы, 1959, с. 298). In this case, it is possible to increase the distance between the spacer grids and the occurrence of fretting corrosion, leading to the destruction of the zirconia shell of the fuel element, which has practically zero axial stiffness (see F. G. Reshetnikov. Development ... Book 1, p. 42). It is also known that zirconium is prone to corrosive corrosion resulting from abrasion of metal between contacting surfaces under the influence of vibrations even at very small amplitudes (see Metallurgy of zirconium. / Ed. By G.A. Meerson and Yu.V. Gagarinsky, translation from English M .: Publishing house of foreign literature, 1959, p. 298).

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту является тепловыделяющая сборка ядерного реактора, содержащая гексагональный в поперечном сечении пучок тепловыделяющих элементов, установленных вертикально таким образом, что их продольные оси находятся на одинаковом расстоянии друг от друга, дистанционирующие решетки сотовой конструкции, имеющие в своем составе соединенные между собой ячейки с пуклевками в виде гофров и обод, несущую решетку, хвостовик, съемную головку, центральную трубу и расположенные преимущественно в центре тепловыделяющей сборки направляющие каналы в виде труб, внутрь которых входят стержни управления и защиты и имеющих на нижнем торце наконечники, которыми они закреплены в несущей решетке, причем тепловыделяющие элементы установлены в ячейках с натягом, в месте установки в дистанционирующие решетки направляющих каналов соответствующие ячейки отсутствуют, а дистанционирующие решетки установлены на направляющих каналах с возможностью ограниченного перемещения ячеек вдоль последних при относительных движениях тепловыделяющих элементов вследствие радиационного роста и термического расширения, причем величина перемещения выбрана из условия работы гофров ячеек в зоне упругих деформаций (см. патент Российской федерации RU 2124238 по заявке 97108408/25 от 20.05.1997, МПК 6 G 21 С 3/30, 3/34). The closest in technical essence and the achieved effect is a fuel assembly of a nuclear reactor containing a bundle of heat-generating elements hexagonal in cross section mounted vertically so that their longitudinal axes are at the same distance from each other, spacer grids of a honeycomb structure incorporating connected interconnected cells with puklevki in the form of corrugations and a rim, a supporting grid, a shank, a removable head, a central pipe and located advantage but in the center of the fuel assembly the guide channels are in the form of pipes, inside which control and protection rods enter and having lugs on the bottom end, with which they are fixed in the carrier grid, and the fuel elements are installed in an interference fit, in the place where the guide channels are installed in the spacer grids cells are absent, and spacer grids are mounted on guide channels with the possibility of limited movement of cells along the latter with relative motions of the fuel boiling components due to irradiation growth and thermal expansion, the amount of displacement is selected from the conditions of the cells in the corrugations of the elastic deformation zone (see. patent of the Russian Federation RU 2124238 according to the application 97108408/25 of 05.20.1997, IPC 6 G 21 C 3/30, 3/34).

В указанной ТВС на наружной поверхности труб направляющих каналов имеются три продольных центрально-симметрично расположенных ребра, причем в местах установки дистанционирующих решеток эти ребра срезаны на соответствующую протяженность, а наружный диаметр оставшейся поверхности трубы равен диаметру вписанной окружности посадочного места под направляющий канал в дистанционирующей решетке, образованного поверхностями шести окружающих ячеек и имеющего три центрально-симметрично расположенных "кармана" в местах расположения гофров, через которые пропускаются ребра направляющих каналов при установке их в дистанционирующие решетки до упора буртов наконечников направляющих каналов в несущую решетку с последующим поворотом на 60^o вокруг продольной оси, в результате чего ребра оказываются вне зоны расположения "карманов", ограничивая перемещение ячеек вдоль направляющих каналов, и закреплением в несущей решетке, например сваркой, а конструкция центральной трубы аналогична направляющим каналам.In the specified fuel assembly, on the outer surface of the pipes of the guide channels, there are three longitudinal centrally symmetrically located ribs, and at the places of installation of the spacer grids, these ribs are cut to the appropriate length, and the outer diameter of the remaining surface of the pipe is equal to the diameter of the inscribed circle of the seat under the guide channel in the spacer grid, formed by the surfaces of six surrounding cells and having three centrally symmetrically located “pockets” at the locations of the corrugations, through which the ribs of the guide channels are passed when they are installed in the spacer grids until the collars of the tips of the guide channels stop in the carrier grid, followed by a rotation of 60 ^° around the longitudinal axis, as a result of which the ribs are outside the "pockets" location, restricting the movement of cells along the guide channels, and fastening in the carrier grid, for example by welding, and the design of the central pipe is similar to the guide channels.

Тепловыделяющая сборка устраняет недостатки известной ТВС, однако она не удовлетворяет требованиям, предъявляемым к ТВЭЛам и соответственно к ТВС, а именно:
1) конструкция и технология изготовления ТВЭЛов и ТВС должны быть простыми и недорогими, позволяющими применять высокопроизводительные автоматизированные технологические процессы при изготовлении;
2) применяемые в ТВЭЛах и ТВС конструкционные материалы должны иметь низкое сечение паразитного захвата нейтронов, а их объемная доля должна быть минимальной (см. Ф.Г.Решетников. Разработка ... Книга 1, с. 44).The fuel assembly eliminates the disadvantages of the known fuel assemblies, however, it does not satisfy the requirements for fuel elements and, accordingly, fuel assemblies, namely:
1) the design and manufacturing technology of fuel elements and fuel assemblies should be simple and inexpensive, allowing the use of high-performance automated technological processes in the manufacture;
2) structural materials used in fuel elements and fuel assemblies should have a low cross section for spurious neutron capture, and their volume fraction should be minimal (see F.G. Reshetnikov. Development ... Book 1, p. 44).

В ТВС - прототипе использованы направляющие каналы и центральная труба с продольными ребрами, которые увеличивают объемную долю конструкционного материала в ядерном реакторе. In the fuel assembly prototype, guide channels and a central tube with longitudinal ribs are used, which increase the volume fraction of structural material in a nuclear reactor.

В последующих местах под направляющие каналы в дистанционирующих решетках установлены цилиндрические втулки, наружный диаметр которых равен вписанному диаметру отверстия, образованного шестью ячейками, окружающими посадочное место, а внутренний диаметр равен диаметру посадочного места направляющего канала, что ведет к увеличению объемной доли конструкционного материала в ядерном реакторе. Использование уголков, жестко соединяющих по углам обода дистанционирующих решеток и хвостовик, ведет к увеличению объемной доли конструкционного материала в ядерном реакторе. In subsequent places, cylindrical bushings are installed under the guide channels in the spacer grids, the outer diameter of which is equal to the inscribed diameter of the hole formed by six cells surrounding the seat, and the inner diameter is equal to the diameter of the seat of the guide channel, which leads to an increase in the volume fraction of the structural material in the nuclear reactor . The use of angles that rigidly connect the spacer grids and the shank at the corners of the rim leads to an increase in the volume fraction of structural material in a nuclear reactor.

В местах установки пятнадцати дистанционирующих решеток эти ребра на 18 каналах направляющих и центральной трубе срезаны на соответствующую протяженность, а наружный диаметр оставшейся поверхности равен диаметру вписанной окружности посадочного места под направляющий канал в дистанционирующей решетке, то только для одной ТВС потребуется таких резов выполнять (18+1)•15= 285, что естественно подпадает под п.1. требований, предъявляемых к ТВС, т. е. конструкция и технология изготовления ТВС не является простой и недорогой. At the places of installation of fifteen spacer grids, these ribs on 18 guide channels and the central pipe are cut to the appropriate length, and the outer diameter of the remaining surface is equal to the diameter of the inscribed circle of the seat for the guide channel in the spacer grid, then only one fuel assembly will need to perform such cuts (18+ 1) • 15 = 285, which naturally falls under item 1. requirements for fuel assemblies, i.e., the design and manufacturing technology of fuel assemblies is not simple and inexpensive.

При радиационном росте и термическом расширении тепловыделяющих элементов в ядерном реакторе максимальная величина их изменения падает на вторую верхнюю половину тепловыделяющих элементов тепловыделяющей сборки, однако из патента 2124238 и чертежей не следует, что срез ребер под дистанционирующие решетки на направляющих каналах и центральной трубе на этой верхней половине тепловыделяющей сборки увеличен, что не исключает повреждения циркониевых оболочек тепловыделяющих элементов при их удлинении не вместе с ячейками дистанционирующих решеток, а относительно их, поскольку перемещению дистанционирующих решеток на направляющих каналах и центральной трубе будут препятствовать торцы среза ребер. With the radiation growth and thermal expansion of the fuel elements in a nuclear reactor, the maximum value of their change falls on the second upper half of the fuel elements of the fuel assembly, however, it does not follow from patent 2124238 and the drawings that the cut edges for the spacer grids on the guide channels and the central pipe on this upper half of the fuel assembly is increased, which does not exclude damage to the zirconium shells of the fuel elements when they are elongated not together with the cells x gratings, but relative to them, since the ends of the ribs will prevent the movement of the spacing grids on the guide channels and the central pipe.

Технической задачей является снижение себестоимости, упрощение технологии изготовления при сохранении надежности и снижение объемной доли конструкционных материалов ТВС. The technical task is to reduce production costs, simplify manufacturing technology while maintaining reliability and reduce the volume fraction of structural materials of fuel assemblies.

Эта техническая задача решается тем, что тепловыделяющая сборка ядерного реактора, содержащая гексагональный в поперечном сечении пучок тепловыделяющих элементов, установленных вертикально таким образом, что их продольные оси находятся на одинаковом расстоянии друг от друга, дистанционирующие решетки сотовой конструкции, имеющие в своем составе соединенные между собой ячейки с пуклевками в виде гофров и обод, несущую решетку, хвостовик, съемную головку, центральную трубу и расположенные преимущественно в центре тепловыделяющей сборки направляющие каналы в виде труб, внутрь которых входят стержни управления и защиты и имеющих на нижнем торце наконечники, которыми они закреплены в несущей решетке, причем тепловыделяющие элементы установлены в ячейках с натягом, в месте установки в дистанционирующие решетки направляющих каналов и центральной трубы соответствующие ячейки отсутствуют, а дистанционирующие решетки установлены на направляющих каналах и центральной трубе с возможностью ограниченного перемещения вдоль последних при относительных движениях тепловыделяющих элементов вследствие радиационного роста и термического их расширения, причем величина перемещения выбрана из условия работы гофров ячеек в зоне упругой деформации;
согласно изобретению
величина перемещения дистанционирующих решеток на центральной трубе при радиационном росте и термическом расширении тепловыделяющих элементов ограничена на величину этого перемещения выполнением с обеих сторон каждой дистанционирующей решетки ограничительных колец, которые закреплены пуклевками по отверстиям в центральной трубе с углом 90^o между нижней и верхней пуклевками с обеих сторон каждой дистанционирующей решетки с расстоянием между дистанционирующей решеткой и нижней кромкой верхнего ограничительного кольца для нижней половины дистанционирующих решеток тепловыделяющей сборки, равным 0,45-0,5 диаметра центральной трубы, а для верхней половины дистанционирующих решеток тепловыделяющей сборки расстояние между дистанционирующей решеткой и нижней кромкой верхнего ограничительного кольца выполнено равным 0,95-1,0 диаметра центральной трубы, причем на трех направляющих каналах, расположенных под углом 120^o относительно друг друга и на равном расстоянии от центральной трубы, в верхней части над дистанционирующими решетками закреплены страховочные кольца, ограничивающие максимальное расстояние перемещения дистанционирующих решеток при радиационном росте и термическом расширении тепловыделяющих элементов с расстоянием от дистанционирующей решетки до нижней кромки страховочного кольца нижней половины дистанционирующих решеток, равным 0,65-0,7 диаметра направляющего канала, а для верхней половины дистанционирующих решеток тепловыделяющей сборки расстояние между дистанционирующей решеткой и нижней кромкой страховочного кольца выполнено равным 1,15-1,16 диаметра направляющего канала.This technical problem is solved in that the fuel assembly of a nuclear reactor containing a beam of fuel elements hexagonal in cross section mounted vertically so that their longitudinal axes are at the same distance from each other, spacing lattices of a honeycomb structure having interconnected cells with bellows in the form of corrugations and a rim carrying a grate, a shank, a removable head, a central pipe and located mainly in the center of the fuel assembly and guide channels in the form of pipes, into which control and protection rods enter and having tips at the lower end, with which they are fixed in the carrier grid, the heat-generating elements being installed in interference fittings, at the installation points of the guide channels and central pipe in the distance grids are absent, and spacer grids are installed on the guide channels and the central pipe with the possibility of limited movement along the latter with relative motions of the fuel elements due to radiation growth and their thermal expansion, the displacement being selected from the conditions of operation of the corrugations of the cells in the elastic deformation zone;
according to the invention
the amount of displacement of the spacer grids on the central tube during radiation growth and thermal expansion of the fuel elements is limited by the amount of this displacement by the execution of restriction rings on both sides of each spacer lattice, which are secured by bellows through holes in the central tube with an angle of 90 ^° between the lower and upper bellows on both sides of each spacer grid with the distance between the spacer grid and the lower edge of the upper restriction ring for the lower the hollows of the spacer grids of the fuel assembly equal to 0.45-0.5 of the diameter of the central pipe, and for the upper half of the spacer grids of the fuel assembly the distance between the spacer grids and the lower edge of the upper restriction ring is made 0.95-1.0 of the diameter of the central pipe, on three guide channels, located at an angle of 120 ^o relative to each other and at an equal distance from the central pipe, in the upper part above the spacer grids, safety rings are fixed, which maximizes the distance of movement of the spacer grids during radiation growth and thermal expansion of the fuel elements with a distance from the spacer grid to the lower edge of the safety ring of the lower half of the spacer grids equal to 0.65-0.7 of the diameter of the guide channel, and for the upper half of the spacer grids of the fuel assembly between the spacer grid and the lower edge of the safety ring is made equal to 1.15-1.16 of the diameter of the guide channel.

Другим отличием является выполнение страховочного кольца разрезным и его закрепление к направляющему каналу осуществлено точечной сваркой. Another difference is that the safety ring is split and secured to the guide channel by spot welding.

На чертежах представлена ТВС, где
на фиг.1 - общий вид ТВС;
на фиг. 2 - поперечное сечение ТВС в месте установки дистанционирующей решетки;
на фиг.3 - схема расположения ограничительных колец на центральной трубе и страховочных колец на каналах направляющих;
на фиг. 4 - фрагмент расположения ограничительных колец на центральной трубе и страховочного кольца на канале направляющем нижней половины ТВС;
на фиг. 5 - фрагмент расположения ограничительных колец на центральной трубе и страховочного кольца на канале направляющем верхней половины ТВС;
на фиг.6 - разрез крепления ограничительного кольца на центральной трубе;
на фиг.7 - разрез крепления страховочного кольца на канале направляющем.The drawings show the fuel assembly, where
figure 1 - General view of the fuel assembly;
in FIG. 2 is a cross section of a fuel assembly at the installation site of the spacer grid;
figure 3 - arrangement of restrictive rings on the Central pipe and safety rings on the channels of the guides;
in FIG. 4 - a fragment of the location of the restrictive rings on the central pipe and the safety ring on the channel guide the lower half of the fuel assembly;
in FIG. 5 - a fragment of the location of the restrictive rings on the central pipe and the safety ring on the channel guide the upper half of the fuel assembly;
figure 6 is a section of the mounting of the restrictive ring on the Central pipe;
Fig.7 is a section of the mounting of the safety ring on the channel guide.

Тепловыделяющая сборка ядерного реактора содержит гексагональный в поперечном сечении пучок тепловыделяющих элементов 1, установленных вертикально таким образом, что их продольные оси находятся на одинаковом расстоянии друг от друга, дистанционирующие решетки 2 сотовой конструкции, имеющие в своем составе соединенные между собой ячейки 3 с пуклевками в виде гофров (не показаны) и обод 4, несущую решетку 5, хвостовик 6, съемную головку 7, центральную трубу 8 и расположенные преимущественно в центре тепловыделяющей сборки направляющие каналы 9 в виде труб, внутрь которых входят стержни управления и защиты (не показаны) и имеющих на нижнем торце наконечники 10, которыми они закреплены в несущей решетке 5, причем тепловыделяющие элементы 1 установлены в ячейках 3 с натягом, в месте установки в дистанционирующие решетки направляющих каналов 9 и центральной трубы 8 соответствующие ячейки отсутствуют, а дистанционирующие решетки 2 установлены на направляющих каналах 9 и центральной трубе 8 с возможностью ограниченного перемещения вдоль последних при относительных движениях тепловыделяющих элементов 1 вследствие радиационного роста и термического их расширения, причем величина перемещения выбрана из условия работы гофров ячеек 3 в зоне упругой деформации. Величина перемещения дистанционирующих решеток 2 на центральной трубе 8 при радиационном росте и термическом расширении тепловыделяющих элементов 1 ограничена на величину этого перемещения выполнением с обеих сторон каждой дистанционирующей решетки ограничительных колец 11, 12, которые закреплены пуклевками 13, 14 к отверстиям 15 в центральной трубе 8 с углом α=90^o между нижней 13 и верхней 14 пуклевками с расстоянием L между дистанционирующей решеткой 2 и нижней кромкой верхнего кольца 12 для нижней половины дистанционирующих решеток 2 тепловыделяющей сборки L=0,45Д-0,5Д, где Д - диаметр центральной трубы 8. Для верхней половины дистанционирующих решеток 2 тепловыделяющей сборки расстояние L₁ между дистанционирующей решеткой 2 и нижней кромкой верхнего кольца 12 выполнено равным L₁=0,95Д-1,0Д, где Д - диаметр центральной трубы 8. На трех направляющих каналах 9, расположенных под углом β= 120^o относительно друг друга и на равном расстоянии от центральной трубы 8, в верхней части над дистанционирующими решетками 2 закреплены страховочные кольца 16, ограничивающие максимальное расстояние перемещения дистанционирующих решеток 2 при радиационном росте и термическом расширении тепловыделяющих элементов 1. Расстояние L₂ перемещения дистанционирующих решеток 2 до нижней кромки страховочного кольца 16 нижней половины дистанционирующих решеток 2 равно L₂=0,65Д₁-0,7Д₁, где Д₁ - диаметр направляющего канала.The fuel assembly of a nuclear reactor contains a beam of heat-generating elements 1, hexagonal in cross section, mounted vertically so that their longitudinal axes are at the same distance from each other, spacer grids 2 of a honeycomb design, incorporating cells 3 with them in the form of corrugations (not shown) and a rim 4, a supporting grill 5, a shank 6, a removable head 7, a central pipe 8 and channel guides located mainly in the center of the fuel assembly 9 in the form of pipes, inside which control and protection rods (not shown) enter and having tips 10 at the lower end, with which they are fixed in the carrier grill 5, the heat-generating elements 1 being installed in the cells 3 with an interference fit, at the place of installation in the guide rails channels 9 and the central pipe 8 there are no corresponding cells, and spacer grids 2 are installed on the guide channels 9 and the central pipe 8 with the possibility of limited movement along the latter with relative movements of the heat -governing element 1 due to irradiation growth and their thermal expansion, the amount of displacement of the selected operating conditions of the corrugations of the cells 3 in the area of elastic deformation. The magnitude of the movement of the spacer grids 2 on the central tube 8 during radiation growth and thermal expansion of the fuel elements 1 is limited by the magnitude of this displacement by performing restriction rings 11, 12 on both sides of the spacer grid, which are fixed by the beadlets 13, 14 to the holes 15 in the central tube 8 s angle α = 90 ^o between the lower 13 and upper 14 beetles with a distance L between the spacer grid 2 and the lower edge of the upper ring 12 for the lower half of the spacer grids 2 heat the assembly L = 0.45D-0.5D, where D is the diameter of the central pipe 8. For the upper half of the spacer grids 2 of the fuel assembly, the distance L ₁ between the spacer grid 2 and the lower edge of the upper ring 12 is made L ₁ = 0.95D- 1,0D, where D is the diameter of the central pipe 8. On three guide channels 9 located at an angle β = 120 ^o relative to each other and at an equal distance from the central pipe 8, safety rings 16 are fixed in the upper part above the spacer grids 2, restricting maximum distance Ia spacing grids 2 under radiation growth and thermal expansion of fuel elements 1. A distance L ₂ move spacing grids 2 to the lower edge of the safety ring 16 of the lower half spacing grids 2 is L ₂ = ₁ 0,65D -0,7D _1, where D ₁ - diameter of the guide channel.

Для верхней половины дистанционирующих решеток 2 тепловыделяющей сборки расстояние L₃ между дистанционирующей решеткой 2 и нижней кромкой страховочного кольца 17 равно L₃=1,15Д₁-1,16Д₁, где Д₁ - диаметр направляющего канала 9. Страховочные кольца 16, 17 выполнены разрезными и закреплены к направляющим каналам точечной сваркой 18.For the upper half of the spacer grids 2 of the fuel assembly, the distance L ₃ between the spacer grill 2 and the lower edge of the safety ring 17 is L ₃ = 1,15D ₁ -1,16D ₁ , where D ₁ is the diameter of the guide channel 9. The safety rings 16, 17 are made split and fixed to the guide channels by spot welding 18.

Тепловыделяющую сборку ядерного реактора собирают следующим образом. The fuel assembly of a nuclear reactor is assembled as follows.

Предварительно на центральной трубе 8 выполняют отверстия 15 под пуклевку 13 для ограничительного кольца 11, а затем с разворотом α=90^o под пуклевку 14 для ограничительного кольца 12 как для нижней половины, так и для верхней половины будущей тепловыделяющей сборки.Preliminarily, holes 15 for the bead 13 are made on the central pipe 8 for the restriction ring 11, and then with a turn of α = 90 ^° under the bead 14 for the restriction ring 12 both for the lower half and for the upper half of the future fuel assembly.

Осуществляют сборку каркаса, для чего в установленные на равном растоянии друг от друга пятнадцать дистанционирующих решеток 2 и несущую решетку 5 вводят по центру центральную трубу 8 с чередованием ограничительных колец 11, 12 с обеих сторон каждой дистанционирующей решетки 2. Наконечник 10 центральной трубы 8 жестко закрепляют в несущей решетке 5, а ограничительные кольца 11,12 закрепляют пуклевками 13, 14 с разворотом α=90^o между пуклевками, причем расстояние L между дистанционирующей решеткой 2 и нижней кромкой ограничительного кольца нижней половины ТВС равно L=0,45Д-0,5Д, где Д - диаметр центральной трубы 8. Расстояние L₁ между дистанционирующей решеткой 2 и нижней кромкой ограничительного кольца 12 верхней половины ТВС равно L₁= 0,95Д-1,0Д, где Д - диаметр центральной трубы. Расстояние L и L₁ выбраны оптимальными, обеспечивающими перемещение дистанционирующей решетки 2 при радиационном росте и термическом расширении ТВЭЛ 1 при работе в ядерном реакторе. Направляющие каналы 9 в количестве трех штук под углом β= 120^o между ними вводят в дистанционирующие решетки 2, чередуя со страховочными кольцами 16 для нижней половины будущей ТВС и страховочными кольцами 17 для верхней половины ТВС. Наконечники 10 направляющих каналов 9 жестко закрепляют в несущей решетке 5, а страховочные кольца 16 на нижней половине будущей ТВС на расстоянии L₂ от дистанционирующей решетки 2 до нижней кромки страховочного кольца 16, равном L₂=0,65Д₁-0,7Д₁, жестко закрепляют точечной сваркой 18, где Д₁ - диаметр направляющего канала 9. Страховочные кольца 17 на направляющем канале 9 верхней половины будущей ТВС жестко закрепляют точечной сваркой 18 на расстоянии L₃=1,15Д₁-1,16Д₁ от дистанционирующей решетки до нижней кромки, где Д₁ - диаметр направляющего канала. Страховочные кольца 16, 17 выполняют роль страховки при несрабатывании пуклевок 13 на ограничительных кольцах 11, 12. Расстояния L₂, L₃ выбраны оптимальными, обеспечивающими перемещение дистанционирующих решеток 2 при несрабатывании пуклевок 13 на ограничительных кольцах 11, 12. Остальные направляющие каналы 9 вводят в дистанционирующие решетки 2 и их наконечники 10 жестко закрепляют в несущей решетке 5. В ячейки 3, размещенные и закрепленные в ободе 4, вводят ТВЭЛы 1, закрепляют их наконечники в несущей решетке 5, закрепляют хвостовик 6 и съемную головку 7.The frame is assembled, for which fifteen spacer grids 2 and a support grid 5 are installed at an equal distance from each other and the center tube 8 is introduced in the center with alternating restriction rings 11, 12 on both sides of each spacer grid 2. The tip 10 of the central tube 8 is rigidly fixed 5 in the supporting lattice, and fixed limiting rings 11,12 puklevkami 13, 14 to steer α = 90 ^o between puklevkami, the distance L 2 between the spacer grid and the lower edge of the lower guard ring barns FA equals L = 0,45D-0,5D where D - diameter of the central pipe 8. The distance L ₁ between the spacer grid 2 and the guard ring lower edge 12 of the upper half of the fuel assemblies is equal to L = _1-1,0D 0,95D where D is the diameter of the central pipe. The distance L and L ₁ are chosen optimal, providing the movement of the spacer lattice 2 during radiation growth and thermal expansion of the fuel element 1 when operating in a nuclear reactor. The guide channels 9 in the amount of three pieces at an angle β = 120 ^° between them are introduced into the spacer grids 2, alternating with safety rings 16 for the lower half of the future fuel assembly and safety rings 17 for the upper half of the fuel assembly. The tips 10 of the guide channels 9 are rigidly fixed in the carrier grid 5, and the safety rings 16 on the lower half of the future fuel assembly at a distance L ₂ from the spacer grid 2 to the lower edge of the safety ring 16, equal to L ₂ = 0.65D ₁ -0.7D ₁ , are rigidly fixed by spot welding 18, where D ₁ is the diameter of the guide channel 9. Safety rings 17 on the guide channel 9 of the upper half of the future fuel assemblies are rigidly fixed by spot welding 18 at a distance of L ₃ = 1.15 D ₁ -1.16 A ₁ from the spacer grid to the bottom edges, where D ₁ is the diameter of the guide channel. The safety rings 16, 17 play the role of insurance in case of failure of the hooks 13 on the restriction rings 11, 12. The distances L ₂ , L ₃ are chosen optimal, ensuring the movement of the spacer grids 2 when the hooks 13 do not work on the restriction rings 11, 12. The remaining guide channels 9 are introduced into spacer grids 2 and their tips 10 are rigidly fixed in the support grid 5. In the cells 3, placed and fixed in the rim 4, fuel elements 1 are inserted, their tips are fixed in the support grid 5, the shank 6 and the removable head are fixed ku 7.

Проведенные испытания подтвердили положительные качества предложенной ТВС и принято решение изготавливать и поставлять на атомные станции предложенную конструкцию ТВС. The tests carried out confirmed the positive qualities of the proposed fuel assembly and it was decided to manufacture and supply the proposed fuel assembly design to nuclear plants.

Claims

1. A fuel assembly of a nuclear reactor, containing a bundle of heat-generating elements hexagonal in cross section mounted vertically so that their longitudinal axes are at the same distance from each other, spacer grids of a honeycomb structure, incorporating interconnected cells with beadings in the form corrugations and a rim, a bearing grid, a shank, a central pipe and guide channels located mainly in the center of the fuel assembly in the form of pipes, into which control and protection rods having lugs on the lower end with which they are fixed in the carrier grill, the heat-generating elements being installed in tightened cells, there are no corresponding cells at the place of installation of the guide channels and the central pipe in the spacer grids, and the spacing grids are installed in the guiding channels and the central tube with the possibility of limited movement along the latter with relative movements of the fuel elements due to radiation growth and thermal their expansion, the displacement being selected from the operating conditions of the corrugations of the cells in the elastic deformation zone, characterized in that the displacement of the spacing grids on the central tube during radiation growth and thermal expansion of the fuel elements is limited by the magnitude of this displacement by performing restrictive constraints on both sides of each spacing grid rings, which are fixed puklevkami the holes in the central tube 90 with an angle ^o between the lower and upper puklevkami on both sides of each di tantsioniruyuschey lattice with the distance between the spacer grid and the lower edge of the upper guard ring for the lower half of the spacer grids of the fuel assembly, equal to L = 0,45D ÷ 0,5D, wherein L - the distance between the spacer grid and the lower edge of the guard ring; D is the diameter of the central pipe, and for the upper half of the spacer grids of the fuel assembly, the distance between the spacer grid and the lower edge of the upper restriction ring is L ₁ = 0.95 D ÷ D, where L ₁ is the distance between the spacer grid and the lower edge of the restriction ring; D is the diameter of the central pipe, and on three guide channels located at an angle of 120 ^o relative to each other and at an equal distance from the central pipe, safety rings are fixed in the upper part above the spacer grids, limiting the maximum distance of the spacer grids to travel with radiation growth and thermal expansion fuel elements with a distance from the spacer grid to the lower edge of the safety ring of the lower half of the spacer grids equal to L ₂ = 0.65 D ₁ ÷ 0,7Д ₁ , where L ₂ is the distance between the spacer grid and the lower edge of the safety ring; D ₁ is the diameter of the guide channel, and for the upper half of the spacer grids of the fuel assembly, the distance between the spacer grid and the lower edge of the safety ring is L ₃ = 1.15 D ₁ ÷ 1.16 D ₁ , where L ₃ is the distance between the spacer grid and the bottom edge safety ring; D ₁ - the diameter of the guide channel.

2. The fuel assembly according to claim 1, characterized in that the safety rings are split and fixed to the guide channels by spot welding.