Материал: Белозеров В.И., Жук М.М., Кузина Ю.А., Терновых М.Ю. Физика и эксплуатационные режимы реактора ВВЭР-1000

На рис. 7.4 показана схема поглощающего элемента. Диаметр оболочки поглощающего элемента 8,2 мм. Материал оболочки: сплав 46ХНМУ или сталь 06Х18Н10Т. Поглощающий материал – комбинированный по высоте

– титанат диспрозия и карбид бора. Номинальная масса: ПЭЛ – 0,92 кг, ПС СУЗ – 18,5 кг (масса СВП – 21,0 кг). Диаметр оболочки поглощающего элемента 8,2 мм.

В настоящее время борные СВП практически не применяются. В настоящее время самовыгорающий поглотитель (гадолиний) интегрируется непосредственно в топливную матрицу.

7.5. Конструкция ТВС-2 в исполнении с 15 ЦДР

ТВС-2 состоит из каркаса, пучка твэлов и твэгов, головки и хвостовика.

Габаритные и присоединительные размеры ТВС-2 обеспечивают взаимозаменяемость с УТВС и ТВС серийного ВВЭР-1000 с нержавеющими ДР и НК. Для изготовления элементов ТВС-2 применяются нержавеющие стали марок 08Х18Н10Т, 12Х18Н10Т, сплавы Э110, Э635 и ХН77ТЮР. Допускается взаимная замена сталей 08Х18Н10Т и

12Х18Н10Т.

Каркас ТВС-2 собран из 18 направляющих каналов, приваренных к ним 15 дистанционирующих решеток, центрального канала, нижней опорной решетки. Каркас служит несущей конст-

Рис. 7.4. Поглощающий элемент рукцией ТВС-2 (табл. 7.11).

176

Направляющие каналы НК и центральный канал ЦК по конструкции аналогичны НК и ЦК УТВС. НК служат силовым элементом каркаса и направляющими для перемещения в них ПС СУЗ. ЦК служит силовым элементом каркаса и направляющей для размещения в нем датчиков КНИ (или КНИТ).

НК и ЦК ТВС-2 выполнены из циркониевого сплава Э635, обладающего повышенными механическими свойствами и меньшей радиационной ползучестью по сравнению со сплавом Э110.

Конструкция НК и ЦК отработана на заводе-изготовителе и подтверждена опытом эксплуатации УТВС на Балаковской АЭС. Замечаний по НК и ЦК и узлам их соединений к концевым деталям УТВС за время эксплуатации с 1993 г. и по результатам послереакторных исследований не было.

ЦДР сотового типа состоит из 312 ячеек, заключенных в обод. В местах под НК и ЦК ячейки не устанавливаются. Ячейки и обод ЦДР выполнены из сплава Э110. Ячейки между собой и периферийные ячейки с ободом соединены точечной сваркой. Соединение частей обода ЦДР между собой выполнено внахлест контактностыковой сваркой, что позволило в зоне соединения выполнить скосы (отбортовку) для исключения возможности зацепления за соседние ТВС и элементы транспортно-технологического оборудования.

Нижняя опорная стальная решетка выполнена из плиты, которая имеет отверстия под крепления твэлов, НК и ЦК и сквозные пазы для протока теплоносителя в межтвэльное пространство пучка твэ-

178

лов и твэгов. Для крепления каркаса к хвостовику ТВС-2 нижняя опорная решетка имеет шесть перфорированных уголков. Для усиления жесткости нижнего узла ТВС-2 толщина нижней опорной решетки увеличена до 18 мм.

Твэлы и твэги, установленные в каркасе, образуют пучок и предназначены для подогрева проходящего через него теплоносителя. Твэл (твэг) состоит из следующих частей: заглушки верхней оболочки, заглушки нижней, топливного сердечника, набранного из топливных таблеток, и фиксатора.

Конструкция верхней заглушки твэла (твэга) предусматривает возможность зацепления её цанговым захватом устройства для извлечения – установки твэлов (твэгов).

Нижняя заглушка твэла (твэга) имеет наконечник с двумя лепестками для крепления твэлов (твэгов) в нижней решетке.

Для обеспечения свободного теплового и радиационного удлинения твэлов и твэгов предусмотрен зазор (46 мм) между верхним торцом пучка твэлов и твэгов и решеткой нижней обечайки головки ТВС-2.

Уменьшение по сравнению с УТВС величины зазора между верхним торцом пучка твэлов и твэгов и решеткой нижней обечайки головки ТВС-2 на 10 мм повышает устойчивость ТВС-2 на данном участке и, вместе с тем, не создает условий для существенных искажений потоков теплоносителя на выходе из ТВС, так как между нижними решетками головок соседних ТВС-2 и УТВС зазоров для нежелательных перетоков теплоносителя не образуется.

Компенсация радиального расширения и сужения твэлов и твэгов под влиянием температуры и облучения осуществляется за счет упругих свойств ячеек ЦДР.

Головка ТВС-2 состоит из следующих частей: верхней (цилиндрической) обечайки, опорной плиты, пружинного блока, нижней (конической) обечайки, цанг и элементов, связывающих сборочные единицы головки в единую конструкцию.

Головка УТВС является прототипом конструкции головки ТВС- 2. Для повышения поперечной жесткости и понижения силы трения между подвижными и неподвижными элементами головки ТВС-2 по отношению к УТВС в конструкцию головки введена направляющая обечайка, связанная с верхней (цилиндрической) обе-

179

чайкой, таким образом, что между ней и нижней (конической) обечайкой образована дополнительная увеличенная «база направления». ТВС-2 с такой головкой прошла ресурсные испытания на стендах ОКБ «Гидропресс».

Конструкция цангового соединения головки ТВС-2 с НК аналогична проекту для УТВС.

Съемная головка ТВС-2, крепление твэлов (твэгов) в нижней опорной решетке каркаса, позволяющее извлекать негерметичные твэлы с использованием стенда инспекции на АЭС, обеспечивают возможную ремонтопригодность ТВС-2 в условиях АЭС.

Хвостовик ТВС-2 обеспечивает сопряжение нижней части ТВС- 2 с опорами шахты реактора и является направляющим устройством для подачи теплоносителя в пучок твэлов и твэ-гов.

Хвостовик ТВС-2 по конструкции аналогичен хвостовику УТВС и представляет собой опорную сварную конструкцию – корпус с системой ребер. Соединение хвостовика ТВС-2 с нижней опорной решеткой шестью уголками исключает возможность их взаимного смещения и/или излома их вертикальных осей для снижения начальных прогибов ТВС-2 при установке в опоры шахты реактора.

Таким образом, ТВС-2 по сравнению с УТВС имеет следующие основные конструктивные решения:

-образован жесткий сварной каркас (ЦДР приварены к ЦНК и ЦК) для обеспечения сопротивляемости изгибающим и крутящим нагрузкам при ослаблении взаимодействия твэлов с ячейками ЦДР

впроцессе эксплуатации;

-ЦНК и ЦК выполнены из сплава Э635 для повышения механических свойств и стабильности геометрии ТВС-2 при длительной эксплуатации;

-повышена изгибная жесткость ЦДР (увеличены до 30 мм высота поля ячеек и до 0,3 мм толщина стенки трубы ячеек) для исключения депланации ЦДР и обеспечения проскальзывания твэлов в ячейках ЦДР при температурном и радиационном удлинении;

-оптимизирована геометрия ячеек ЦДР для обеспечения оптимальных усилий проскальзывания твэл в ячейках ЦДР, обеспечивающих снижение термомеханических нагрузок на элементы пучка твэл, при сохранении стойкости твэл к виброфреттинг-износу в процессе эксплуатации;

180