核反应堆燃料组件的紧固组件的制作方法

本发明涉及核电站(nuclear power plant)，主要使用液态金属冷却剂作为主回路冷却剂。

背景技术：

1、压力管核反应堆的燃料组件是已知的(参见2008年5月10日公布的申请ru2006137687，申请人：ojsc machine-building plant，ipc分类：g21c3/00)，包括尾件，其主体制成具有圆柱形部分的壳体形式，其外表面包括弹性环，以及锥形导入部分，在锥形导入部分中开有用于冷却剂通道的孔。所述弹性环制成衬套的形式，其中间部分为桶形，其中所述衬套具有沿衬套栅格定向的凹口。

2、由于桶形衬套接触面积较小，不能保证燃料组件的可靠固定。

3、核反应堆燃料组件是已知的(参见1999年4月27日公布的专利ru2129738，ipc分类：g21c 3/30、g21c 3/32)，其包括利用附接单元连接至下支撑栅格的燃料元件。所述附接单元被制成圆柱形夹头的形式。所述夹头安装在具有径向间隙的所述支撑栅格的安装孔内。所述夹头的下部包括套环，所述套环与所述支撑栅格的上端下方的安装孔同轴的环形槽的止推面接触。

4、所述燃料组件的所述下支撑栅格中的已知附接单元的缺点是在缸和安装孔之间存在径向间隙，导致单元部件的振动磨损增加。

5、用于具有液态金属冷却剂的核反应堆的燃料组件是已知的(参见2016年8月20日公布的专利号ru2594357，ipc分类：g21c 3/32、g21c 3/12)，包括安装在框架中的燃料元件，所述框架包括导管、分离栅格和尾件。所述燃料组件附接单元包括安装在尾件内部的夹头锁和锁定控制机构。控制机构包括头部和间隔衬套，它们与杆运动连接。所述头部制成带有内部凹槽的衬套形式。所述间隔衬套位于所述夹头锁内部，使得所述间隔衬套可以与所述夹头锁相互作用。

6、所述燃料组件附接单元确保了燃料组件固定在支撑结构中的可靠性的增加，但是这是通过其设计的显着复杂化来实现的。

7、核反应堆的燃料组件是已知的(参见1982年8月17日公布的专利us4344915，ipc分类：g21c 3/32)，其包括使用附接单元连接到下支撑栅格的燃料元件，每个附接单元制成圆柱体的形式，其横截面至少在其从下端开始的部分长度上具有弹性。

8、已知燃料组件的附接单元不能确保在长期操作条件下足够可靠的紧固。

9、用于具有液态金属冷却剂的核反应堆的燃料组件是已知的(参见2016年8月20日公布的专利ru2594357，ipc分类：g21c 3/32、g21c 3/12)，包括安装在框架中的燃料元件，所述框架包括引导管、分离栅格和尾件。所述燃料组件附接单元包括安装在所述尾件内部的夹头锁和锁定控制机构。所述控制机构包括头部和间隔衬套，它们与杆运动连接。所述头部制成带有内部凹槽的衬套形式。所述间隔衬套位于所述夹头锁的内部，使得所述间隔衬套可以与所述夹头锁相互作用。

10、燃料组件附接单元确保了燃料组件固定在支撑结构中的可靠性的增加，但是这是通过其设计的显着复杂化来实现的。

11、核反应堆燃料组件附接单元是已知的(参见2019年4月11日公布的申请jp2019056615，ipc分类：g21c 5/00、g21c 1/02、g21c 3/33)，其中燃料组件通过弹簧加载的推动器固定在支撑结构中，所述弹簧加载的推动器包括释放机构并安装在支撑结构的侧表面上的凹槽中。

12、用于核反应堆燃料组件的已知附接单元的缺点是燃料组件到支撑结构的固定复杂且不可靠。

13、用于使用液态金属冷却剂的核反应堆燃料组件的附接单元是已知的(参见2020年1月23日公布的申请us20200027575，ipc分类：g21c 1/02、g21c7/08、g21c 9/027、g21c 19/20、g21c 5/06)，以楔形机构的形式制成，与传动装置连接到驱动器，将燃料组件固定在反应堆容器中。

14、核反应堆燃料组件附接单元的缺点是其设计复杂。

15、已知一种核反应堆燃料组件附接单元(参见2006年11月9日公布的申请号wo2006119140，ipc分类：g21c 15/00)，其与本技术方案基本特征最多相似，并且被作为原型。用于原型核反应堆的燃料组件的附接单元包括燃料组件尾件，其形状为顶端形式，具有两个瓣片，固定在堆芯下支撑板的安装孔的衬套中，其中所述安装孔衬套直径小于尾件直径。尾件瓣片可沿径向压缩，以在固定于堆芯下支撑板安装孔的衬套中时提供摩擦力。

16、已知的核反应堆燃料组件附接单元不能确保在燃料组件长期运行期间将尾件固定在下支撑栅格的安装孔中的足够可靠性，因为其仅通过夹头尾件的弹性瓣对安装孔壁的摩擦力来实现在安装孔中的固定。

技术实现思路

1、本技术方案所解决的问题是开发一种核反应堆燃料组件附接单元，其能够确保燃料组件在长时间暴露于液态金属冷却剂的条件下可靠地紧固在支撑板中。

2、所述问题以这样的方式解决：核反应堆燃料组件附接单元包括呈顶端形式的燃料组件的尾件，其固定在堆芯下支撑板的安装孔的第一衬套中，其中所述第一衬套的内径小于所述尾件直径。附接单元的新颖之处在于，所述尾件包括具有圆形端部的外套环，所述第一衬套是剖分的(split)，所述第一衬套的下端和所述燃料组件尾件的所述外套环的接触表面制成相对于支撑板平面形成32度到40度的倒角。

3、第一剖分衬套可包括环形凹槽，所述环形凹槽的上壁相对于所述支撑板平面形成32度至40度的角度。

4、所述第一剖分衬套的上端可包括面向外的套环。

5、所述第一剖分衬套上方安装有垫圈。

6、所述第一衬套的外侧，可以安装与所述第一衬套同轴的第二剖分衬套。

7、所述第二衬套的外侧，可以安装与所述第一衬套同轴的第三剖分衬套。

8、所述第三剖分衬套的上端可包括面向内的套环。

9、所述第三剖分衬套的套环的高度可被制成小于所述第一剖分衬套的套环的高度。

10、所述第二剖分衬套的下端可突出超过所述第一剖分衬套和所述第三剖分衬套的下端。

11、锁定衬套可从下方插入所述安装孔的凹槽中，并且通过焊接与所述堆芯下支撑板连接。

12、锁定衬套的上端面可具有环形突出部，所述环形突出部的直径小于所述第二剖分衬套的内径。

13、所述核反应堆燃料组件附接单元确保燃料组件在工作位置固定在堆芯下支撑板中，并在附加的环形槽的中间位置固定，以防燃料组件未经允许地从正常位置脱离。其中当冷却剂流过堆芯时，将其抽出所需的力超过阿基米德力和作用在燃料组件上的流体动力所产生的力，同时不会导致其倒塌或损坏。同时，燃料组件尾件的内部容积中没有障碍物，使得可以沿燃料组件的中心线安装控制和保护系统(control and protection system，cps)的护套、液压阻力装置或固定在下支撑板上的其他必要元件。

技术特征：

1.一种核反应堆燃料组件的附接单元，所述附接单元包含︰燃料组件的尾件，其制成顶端形式，固定在第一衬套内，位于堆芯下支撑板的安装孔的凹槽中，其中，所述第一衬套的内径小于所述尾件直径，其特征在于：所述尾件包括带有圆形端部的外套环，所述第一衬套是剖分形式的，所述第一衬套下端与所述燃料组件的尾件的所述外套环的接触面制成相对于支撑板平面形成32度至40度的倒角。

2.如权利要求1所述的附接单元，其特征在于：所述第一剖分衬套包括环形凹槽，所述环形凹槽的上壁相对于所述支撑板平面成32度至40度的角度。

3.如权利要求1所述的附接单元，其特征在于:所述第一剖分衬套的上端包括面向外的套环。

4.如权利要求1所述的附接单元，其特征在于:所述第一剖分衬套上方安装有止推垫圈。

5.如权利要求1所述的附接单元，其特征在于:所述第一剖分衬套的外侧安装有与所述第一剖分衬套同轴的第二剖分衬套。

6.如权利要求5所述的附接单元，其特征在于:所述第二剖分衬套的外侧安装有与所述第一剖分衬套同轴的第三剖分衬套。

7.如权利要求6所述的附接单元，其特征在于:所述第三剖分衬套的上端包括面向内的套环。

8.如权利要求7所述的附接单元，其特征在于:所述第三剖分衬套的套环的高度小于所述第一剖分衬套的套环的高度。

9.如权利要求7所述的附接单元，其特征在于:所述第二剖分衬套的下端突出于所述第一剖分衬套和所述第三剖分衬套的下端。

10.如权利要求1所述的附接单元，其特征在于:还包括固定衬套，所述固定衬套从下方插入所述安装孔的凹槽中并且通过焊接连接所述堆芯下支撑板。

11.如权利要求10所述的附接单元，其特征在于:所述固定衬套的上端面包括环形突出部，所述环形突出部的直径小于所述第二剖分衬套的内径。

12.如权利要求1所述的附接单元，其特征在于:在所述尾件中开设有多个孔，用于使冷却剂流入所述尾件的内部空间。

技术总结
核反应堆燃料组件的附接单元包括燃料组件尾件(1)，其制成顶端形式，固定在核反应堆的堆芯下支撑板(2)的安装孔(5)的衬套(7)中。所述尾件(1)包括带有圆形端部(4)的外套环(3)，所述衬套(7)为剖分衬套，所述衬套(7)下端(13)与所述尾件(1)的所述外套环(4)的接触面制成倒角形状，相对于支撑板(2)平面形成32度至40度的角度。所述核反应堆燃料组件附接单元确保燃料组件在长期暴露于液态金属冷却剂的条件下可靠地固定在支撑板(2)中。

技术研发人员：亚历山大·弗拉迪斯拉沃维奇·德都勒,乔治·伊利奇·托辛斯基,尤里·弗拉基米罗维奇·塔塔连科
受保护的技术使用者：阿科姆工程合资控股公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17