Тепловыделяющие сборки и топливные каналы реакторов, страница 2

Две ТВС реактора РБМК собраны на несущем стержне, проходящем внутри трубы каркаса. Концы труб срезаны наполовину. При сборке выступ трубы одной ТВС входит в срез другой, что исключает проворот ТВС относительно друг друга. Зазор между торцами твэлов в середине кассеты выбран так, чтобы при расширении твэлы не могли соприкоснуться. Компенсационные объемы твэлов расположены около концевых решеток, т. е. вне активной зоны.

Широко распространены кольцевые твэлы. ТВС из таких твэлов представляют собой набор из нескольких твэлов разных поперечных размеров, вставленных один в другой. Одно из требований к конструкции ТВС состоит в том, чтобы был обеспечен равномерный зазор между соседними твэлами по всей длине. Теплоноситель в таких ТВС протекает по кольцевым каналам между твэлами и не может перемешиваться с теплоносителем, текущим по соседним каналам. В случае твэлов круглого сечения ТВС обязательно должна быть помещена в кожух, с помощью которого образуется канал для теплоносителя, текущего вдоль наружной поверхности твэла. ТВС с твэлами шестигранного или квадратного поперечного сечения могут быть и без кожуха. В этом случае они должны устанавливаться в активной зоне плотно с зазорами, сравнимыми с зазорами между твэлами внутри ТВС. На рис. показана конструкция ТВС реактора ВВР-С, в которой применены твэлы и круглого и восьмигранного сечения. В сборке имеется и кожух.

Разновидностей ТВС может быть очень много, что определяется разнообразными факторами, но при конструировании ТВС обязательно должны выполняться требования, изложенные выше.

Особо следует рассмотреть ТВС с трубчатыми твэлами, поскольку такие твэлы одновременно являются и трактами теплоносителя. Следовательно, и ТВС этих твэлов должны быть трактами теплоносителя. Трубчатые твэлы по несколько штук устанавливают параллельно в ТК (рис. 7.16), которые представляют собой цилиндрическую конструкцию большой длины и относительно небольшого диаметра. Концы твэлов герметично с помощью сварки соединены с трубками — трактами .теплоносителя. Индивидуальные тракты каждого твэла вварены в раздаточные и сборочные камеры, соединенные со штуцерами для входа и выхода теплоносителя. Твэлы и трубки проходят в отверстиях последовательно установленных графитовых втулок, образующих единый цилиндр.

Известно несколько конструкционных разновидностей каналов с трубчатыми твэлами: с центральной опускной трубкой и подъемными твэлами, с опускными и подъемными твэлами, с различным количеством твэлов. Кроме того, каналы делятся на подогревательные, испарительные, перегревательные.

В каналах с центральной опускной трубкой теплоноситель из входной камеры, расположенной в головке канала и соединенной с входным штуцером, опускается по центральной трубке до нижней камеры, находящейся в хвостовике канала. Кроме центральной трубки в трубную доску нижней камеры вварены индивидуальные трубки — тракты, переходящие выше в твэлы. Теплоноситель, попавший по центральной трубке в нижнюю камеру, меняет в ней направление движения на обратное и по другим трубкам, а затем по твэлам и продолжениям индивидуальных трактов выше твэлов поступает в выходную камеру, расположенную, как и входная, в головке канала и также соединенную со штуцером, в данном случае с выходным. На участках трактов между нижней камерой и твэлами имеются змеевиковые компенсаторы линейных удлинений. Проходящему по твэлам теплоносителю передается тепло, выделяющееся в них, а также поступившее через твэлы из графитовой кладки реактора.

Достоинство конструкции с центральной опускной трубкой заключается в том, что тепло в твэлах снимается при подъемном движении теплоносителя, т. е при движении в том же направлении, которое имеет и естественная циркуляция нагреваемого теплоносителя. Недостаток такой конструкции — повышенное гидравлическое сопротивление канала, так как весь расход теплоносителя проходит сначала через одну практически не обогреваемую центральную трубку ограниченного сечения и большой длины и лишь после этого поступает в подъемные тракты, составной частью которых и являются твэлы.

В каналах с опускными и подъемными твэлами теплоноситель из входной камеры распределяется по нескольким опускным трактам, переходящим в опускные твэлы, после которых он попадает в нижнюю камеру. На трактах выше твэлов установлены змеевиковые компенсаторы линейных удлинений. Из нижней
камеры теплоноситель поднимается вверх по подъемным трактам, часть которых составляет подъемные твэлы. В верхней части канала тракты объединяются в промежуточной камере, из которой по общей трубе теплоноситель поступает в выходную камеру.

Гидравлическое сопротивление канала при такой конструкции меньше, чем с центральной опускной трубкой, так как теплоноситель и при опускном, и при подъемном движении идет по нескольким трубкам с суммарным проходным сечением, большим, чем у одной опускной трубки И при опускном и при подъемном движении происходит нагрев теплоносителя. Однако нагрев при опускном движении вызывает естественную циркуляцию теплоносителя в направлении, обратном направлению принудительной циркуляции, что является некоторым недостатком конструкции. По этой причине нельзя такую схему канала применять для кипящего теплоносителя.

Для снижения гидравлического сопротивления каналы с шестью твэлами, внутренние трубки которых имели размеры 0 12X0,6 для испарительных к 12X07 для перегревательных твэлов, были заменены каналами с пятью твэлами, внутренние трубки которых имеют размер 0 16X0,7 для испарительных и перегревательных каналов (рис. 7.17).

В практике реакторостроения известно много конструкций ТВС с разными типами твэлов, различающихся конфигурацией поперечного сечения   Размерами способами дистанционирования и закрепления твэлов, крепления ТВС в реакторе и другими характеристиками  Но все они должны удовлетворять требованиям изложенным в начале этого параграфа.