Тепловыделяющая сборка (варианты) и устройство для монтажа- демонтажа ее головки

Тепловыделяющая сборка (варианты) и устройство для монтажа- демонтажа ее головки

Реферат

 

Сущность: тепловыделяющая сборка содержит твэлы, установленные в дистанционирующих решетках, закрепленных на трубчатых каналах, предназначенных для размещения поглощающих элементов, и снабжена в нижней части хвостовиком, а в верхней - съемной головкой, соединенной с трубчатыми каналами, снабженными кольцевыми буртиками, с помощью цанговых зажимов и ответных для кольцевых буртиков канавок. Головка состоит из подпружиненных опорой и несущей плит, смонтированных на втулках-направляющих для пружин, ограничителей хода несущей плиты и фиксаторов для стопорения цанговых зажимов от несанкционированного раскрытия. Цанговые зажимы размещены на нижних концах направляющих втулок, снабженных двумя упорами, на нижние из которых установлена подвижно опорная плита, а верхние служат ограничителями хода несущей плиты. Ответные для кольцевых буртиков канавки выполнены внутри цанговых зажимов, а фиксаторы для стопорения цанговых зажимов выполнены в виде отверстий в фиксирующей плите, размещенной под опорной плитой и жестко соединенной с нею. Сборка демонтируется устройством для съема головки, содержащим самоцентрирующийся по несущей плите корпус, на котором смонтированы по крайней мере два поворотных рычага-захвата, взаимодействующих с опорной плитой после сжатия пружин головки. 4 с.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к атомной энергетике и может быть использовано на предприятиях, занятых изготовлением тепловыделяющих сборок (ТВС), преимущественно для энергетических ядерных реакторов типа ВВЭР-1000, при эксплуатации этих ТВС на АЭС, а также на предприятиях по переработке отработанного топлива.

Известна ТВС ядерного реактора, включающая пучок тепловыделяющих элементов (твэлов), установленных вертикально в каркасе, собранном из дистанционирующих решеток, закрепленных на трубчатых каналах, к выступающим концам которых присоединены концевые части: снизу хвостовик, а сверху - съемная головка, содержащая нижнюю опорную и верхнюю несущую плиты с отверстиями, смонтированные на проходящих через эти отверстия направляющих втулках, выполненных в виде патрубков, неразъемно соединенных с трубчатыми каналами с помощью кольцевых канавок, охватывающих кольцевые буртики, имеющиеся на этих каналах. Между опорной и несущей плитами головки соосно упомянутым направляющим втулкам установлены в частично сжатом состоянии пружины. Соосность этих пружин и направляющих втулок обеспечивается посредством шайб, которые вставлены в гнезда, имеющиеся в опорной плите, и входят своими кольцевыми выступами на верхнем торце в зазор между стенками направляющих втулок и пружинами. В частично сжатом состоянии пружины удерживаются с помощью двух упоров: нижнего, размещенного ниже опорной плиты, и верхнего, размещенного выше несущейплиты. Оба упора выполнены в виде присоединенных к направляющим втулкам гильз, ограничивающих своими торцами в первом случае нисходящее движение опорной плиты, а во втором восходящее движение несущей плиты и препятствующих тем самым разжатию пружин как вниз, так и вверх. Разъемность соединения головки ТВС обеспечивается резьбовым соединением направляющих втулок и гильз, служащих верхним упором. На наружной поверхности этих гильз выполнены продольные канавки, посредством которых специальным устройством гильзы завинчиваются, когда головку монтируют в ТВС, или отвинчиваются, когда головку демонтируют. От несанкционированного разъединения головка фиксируется стопорением резьбового соединения путем вдавливания фрагментов стенок направляющих втулок в прорези на верхнем торце гильз, что препятствует вращению последних. Расфиксацию соединения производится выдавливанием названных фрагментов обратно (cм. патент США N 4687619, кл. G 21 С 19/20, 1987 г).

Монтаж-демонтаж головки этой ТВС производится с помощью устройства, состоящего из корпуса, выполненного в виде трубы, установленной вертикально, и направляющего штыря, вставленного во внутреннюю полость названного корпуса. Нижний торец корпуса оснащен системой выступов, расположенных относительно друг друга аналогично продольным канавкам на гильзах, служащих в головке верхним упором, а сверху к нему присоединена рукоятка, посредством которой корпус вращают вокруг направляющего штыря или относительно последнего перемещают в обе стороны по вертикали. Направляющий штырь в нижней своей части снабжен зажимом, смонтированным на штоке встроенного в тело штыря гидро- или пневмоцилиндра, а в верхней рукояткой, с помощью которойэтот зажим вставляют в направляющие втулки головки или извлекают из них. Зажим установлен между буртиком, имеющимся на конце штока, и торцем упомянутого цилиндра и представляет из себя резиновую втулку, способную под воздействием штока этого цилиндра увеличиваться в диаметре и удерживать тем самым направляющие втулки головки от проворота, когда, вращая корпус, установленный своими выступами в канавки гильз, эти гильзы при монтаже головки завинчивают или отвинчивают при ее демонтаже (см. там же).

Недостатком известной ТВС является низкий уровень технологичности конструкции ее головки, характеризующийся повышенной трудоемкостью операций сборки и ремонта пучка твэлов, монтажа-демонтажа самой головки, а также большими материальными затратами при выполнении названных операций. Так, например, направляющие втулки головки, соединенные неразъемно с трубчатыми каналами и являющиеся в сущности их продолжением, далеко выступают над верхней дистанционирующей решеткой. Это затрудняет сборку и ремонт пучка твэлов и требует применения дополнительных устройств и технологических приемов для установки и извлечения твэлов, особенно расположенных вокруг трубчатых каналов. Затруднен и монтаж-демонтаж самой головки, поскольку она монтируется и демонтируется отдельными частями, а не сразу вся целиком. Так, например, при демонтаже головки для обеспечения доступа к поврежденным твэлам необходимо сначала расфиксировать все резьбовые соединения гильз с направляющими втулками, затем упомянутые гильзы с помощью описанного выше устройства поочередно отвинтить, а потом последовательно снять несущую плиту, все пружины и опорную плиту с шайбами. По завершении ремонта пучка твэлов все необходимо повторить, только в обратном порядке. Кроме этого, для выполнения данной операции помимо упомянутого уже устройства требуется дополнительно еще целый ряд устройств для манипуляций с отдельными частями головки. Особенно это необходимо, когда существует опасность облучения обслуживающего персонала, например, при изготовлении ТВС с уран-плутонием топливом. Также необходимы еще и устройства для хранения отдельных частей головки, чтобы исключить опасность их "потери", особенно во время ремонта ТВС на АЭС.

Другим недостатком этой ТВС является невысокая надежность соединения, обеспечивающего съемность головки, поскольку при манипуляциях с отдельными частями головки с помощью управляемых дистанционно устройств не исключена вероятность повреждения резьб как на гильзах, так и на направляющих втулках, а также вероятность повреждения самих трубчатых каналов, если не будет обеспечена равномерная затяжка резьбовых соединений, так как в противном случае при транспортно-технологических операциях с ТВС трубчатые каналы будут нагружаться неравномерно.

Недостатком устройства для монтажа-демонтажа головки описанной ТВС является ограниченность его функциональных возможностей, поскольку с помощью этого устройства производится только завинчивание или отвинчивание гильз, обеспечивающих разборность соединения, а не весь комплекс работ по монтажу-демонтажу головки ТВС на любом этапе ее жизни, начиная от изготовления до переработки отработанного топлива.

Более близкой по технической сущности к заявляемой ТВС является ТВС ядерного реактора, включающая пучок твэлов, установленных вертикально в каркасе, собранном из дистанцинирующих решеток, закрепленных на трубчатых каналах, к выступающим концам которых присоединены концевые части: снизу - хвостовик, а сверху съемная головка, содержащая нижнюю опорную и верхнюю несущую плиты с отверстиями, смонтированные на проходящих через эти отверстия направляющих втулках, выполненных в виде патрубков, установленных на трубчатые каналы до упора своими внутренними уступами в торцы этих каналов и неразъемно соединенных с последними с помощью кольцевых канавок, охватывающих кольцевые буртики, имеющиеся на трубчатых каналах. Между опорной и несущей плитами головки на упомянутых втулках установлены в частично сжатом состоянии пружины. В таком состоянии пружины удерживаются посредством двух упоров: нижнего, препятствующего разжатию пружин вниз, выполненного в виде шайб, установленных между опорной плитой и пружинами с упором в уступы, образованные торцами гильз, жестко закрепленных на направляющих втулках, и верхнего, выполненного в виде съемной плиты, присоединенной к направляющим втулкам выше несущей плиты. Эта съемная плита ограничивает восходящее движение несущей плиты и препятствует тем самым разжатию пружин вверх. Нисходящее движение опорной плиты ограничивается ограничителем в виде уступов, имеющихся под этой плитой на описанных выше гильзах. Разъемность соединения головки ТВС обеспечивается элементами в виде кольцевых проточек с бортиками и продольных прорезей, которыми снабжены верхние концы направляющих втулок, а также стопорным устройством, фиксирующим это соединение от несанкционированного разъединения. Функцию стопорного устройства выполняет уже известная съемная плита, снабженная отверстиями с изменяемым проходным сечением. Эти отверстия образованы размещенными в определенном порядке упругими пластинами, охватывающими направляющие втулки по дну кольцевых проточек и упирающимися своими торцами в буртики этих проточек, когда головка установлена в ТВС, а также способными под действием специального инструмента, введенного через продольные прорези в направляющих втулках, раздвигаться и пропускать концы этих втулок, когда головку снимают или устанавливают обратно (см. заявку Германии N 2845515, кл. G 21 С 3/04, 1979 г).

Монтаж-демонтаж головки этой ТВС производится с помощью устройства, содержащего корпус в виде плиты, снабженной системой отверстий, расположенных относительно друг друга аналогично направляющим втулкам в головке, и поводок, размещенный выше корпуса и способный относительно него перемещаться по вертикали в обе стороны. Корпус и поводок взаимосвязаны С-образными рычагами. Эти рычаги присоединены в верхней их части к поводку с помощью осей, вставленных в прорези, имеющиеся в поводке, а в средней части к корпусу с помощью шарниров так, что могут поворачиваться вокруг этих шарниров при подъеме и опускании поводка. В нижней части рычаги снабжены захватами, способными при поворотах рычагов сцепляться и расцепляться с опорной плитой головки. В состав устройства входят также направляющие штыри, прикрепленные с помощью резьбы и гаек к дополнительной плите, размещенной между корпусом и поводком и способной перемещаться относительно корпуса по вертикали в обе стороны. Направляющие штыри проходят с зазором через отверстия, имеющиеся в корпусе, и снабжены конической заходной частью для введения их в направляющиевтулки головки до тех пор, пока концы этих штырей не опустятся ниже опорной плиты головки, размещенной на этих втулках. Кроме этого, направляющие штыри имеют инструменты для раздвигания пластин стопорного устройства головки и буртики, которыми при опускании дополнительной плиты вниз направляющие штыри упираются в торцы направляющих втулок головки. Это свидетельствует о погружении инструментов для раздвигания пластин стопорного устройства на нужную глубину, когда соединение головки способно расфиксироваться. На дополнительной плите имеются также выдвижение упоры, с помощью которых нажимают на несущую плиту головки, чтобы снять со стопорного устройства нагрузки от действия пружин и облегчить процесс расфиксации соединения головки (см. там же).

Недостатком этой ТВС тоже является низкий уровень технологичности конструкции головки, поскольку в ней, как и в описанной ранее ТВС, направляющие втулки также неразъемно соединены с трубчатыми каналами. Кроме того, головка и здесь монтируется и демонтируется не как единая цельная конструкция, а частями, с той лишь разницей, что эти части с помощью описанного выше устройства перетягиваются с направляющих втулок на направляющие штыри, когда головку демонтируют, и возвращаются обратно, когда ее монтируют. К тому же, во время ремонта пучка твэлов демонтированная головка хранится вместе с упомянутым устройством, что в случае его неисправности или при неосторожном с ним обращении не исключает риска "потери" частей головки.

Недостатком этой ТВС является и невысокая надежность соединения, обеспечивающего съемность ее головки, так как не исключенавероятность повреждения наиболее слабого элемента конструкции этого соединения пластин стопорного устройства, поскольку они подвержены воздействию практически всех нагрузок, действующих на ТВС во время ее эксплуатации.

Недостатком устройства для монтажа-демонтажа головки этой ТВС является ограниченность его функциональных возможностей, поскольку оно не может быть использовано для обслуживания нескольких кассет одновременно без дополнительных устройств для хранения их демонтированных головок, что, как и в случае использования устройства по патенту США N 4687619, усложняет процесс монтажа-демонтажа последних.

Таким образом, основными недостатками известной ТВС являются низкий уровень технологичности конструкции головки и невысокая надежность соединения, обеспечивающего ее съемность. Недостатком же устройства для монтажа-демонтажа головки ТВС является ограниченность его функциональных возможностей. Особенно заметны эти недостатки при применении известного технического решения в ТВС в большим числом трубчатых каналов, например ТВС ВВЭР-1000, где таких трубчатых каналов 18 штук.

Задачей настоящего изобретения является повышение уровня технологичности конструкции головки ТВС и надежности соединения, обеспечивающего съемность этой головки, а также расширение функциональных возможностей устройства для ее монтажа-демонтажа.

Указанная задача разрешается тем, что в известной ТВС ядерного реактора, включающей пучок твэлов, установленных вертикально в каркасе, собранном из дистанционирующих решеток, закрепленных на трубчатых каналах, а также хвостовик и съемную головку, содержащую нижнюю опорную и верхнюю несущую плиты с отверстиями, смонтированные на проходящих через эти отверстия направляющих втулках, выполненных в виде имеющих продольные прорези патрубков, установленных на выступающие из пучка твэлов концы трубчатых каналов до упора своими внутренними уступами в торцы этих каналов и соединенных с последними с помощью имеющихся кольцевых канавок, охватывающих кольцевые буртики на трубчатых каналах; пружины, установленные на направляющих втулках между опорной и несущей плитами в частично сжатом состоянии; нижний упор, препятствующий разжатию пружин вниз; верхний упор, препятствующий разжатию пружин верх, размещенный на направляющих втулках выше несущей плиты; ограничитель нисходящего движения опорной плиты, выполненный в виде уступов, размещенных на направляющих втулках под опорной плитой; элементы, обеспечивающие разъемность соединения головки, и стопорное устройство, фиксирующее это соединение от несанкционированного разъединения, выполненное в виде плиты с отверстиями, охватывающими своими стенками элементы, обеспечивающие разъемность соединения головки, стопорное устройство размещено ниже опорной плиты, жестко соединено с нею и охватывает стенками своих отверстий нижние концы направляющих втулок, которые снабжены продольными прорезями, при этом разрезанные стенки названных втулок используются в качестве элементов, обеспечивающих разъемность соединения головки, нижним упором служит ограничитель нисходящего движения опорной плиты, а верхний упор выполнен в виде втулок, жестко закрепленных на каждой направляющей втулке.

Указанная задача разрешается и тем, что в известной ТВС ядерного реактора, включающей пучок твэлов, установленных вертикально в каркасе, собранном из дистанционирующих решеток, закрепленных на трубчатых каналах, а также хвостовик и съемную головку, содержащую нижнюю опорную и верхнюю несущую плиты с отверстиями, смонтированные на проходящих через эти отверстия направляющих втулках, выполненных в виде имеющих продольные прорези патрубков, установленных на выступающие из пучка твэлов концы трубчатых каналов до упора своими внутренними уступами в торцы этих каналов и соединенных с последними с помощью имеющихся кольцевых канавок, охватывающих кольцевые буртики на трубчатых каналах; пружины, установленные на направляющих втулках между опорной и несущей плитами в частично сжатом состоянии; нижний упор, препятствующий разжатию пружин вниз, выполненный в виде шайб, установленных между опорной плитой и пружинами с упором в уступы, имеющиеся на направляющих втулках; верхний упор, препятствующий разжатию пружин вверх, размещенный на направляющих втулках выше несущей плиты; ограничитель нисходящего движения опорной плиты; элементы, обеспечивающие разъемность соединения головки, и стопорное устройство, фиксирующее это соединение от несанкционированного разъединения, выполненное в виде плиты с отверстиями, охватывающими своими стенками элементы, обеспечивающие разъемность соединения головки, стопорное устройство размещено ниже опорной плиты, жестко соединено с нею и охватывает стенками своих отверстий нижние концы направляющих втулок, которые снабжены продольными прорезями, при этом разрезанные стенки названных втулок используются в качестве элементов, обеспечивающих разъемность соединения головки, ограничителем нисходящего движения опорной плиты служат по крайней мере одна стяжка, соединяющая опорную и несущую плиты, и упор, размещенный, по крайней мере, на одном трубчатом канале ниже стопорного устройства, а верхний упор выполнен в виде втулок, жестко закрепленных на каждой направляющей втулке.

Указанная задача разрешается также и тем, что в известной ТВС ядерного реактора, включающей пучок твэлов, установленных вертикально в каркасе, собранном из дистанцинирующих решеток, закрепленных на трубчатых каналах, а также хвостовик и съемную головку, содержащую нижнюю опорную и верхнюю несущую плиты с отверстиями, смонтированные на проходящих через эти отверстия направляющих втулках, выполненных в виде имеющих продольные прорези патрубков, установленных на выступающие из пучка твэлов концы трубчатых каналов до упора своими внутренними уступами в торцы этих каналов и соединенных с последними с помощью имеющихся кольцевых канавок, охватывающих кольцевые буртики на трубчатых каналах; пружины, установленные на направляющих втулках между опорной и несущей плитами в частично сжатом состоянии; нижний упор, препятствующий разжатию пружин вниз; верхний упор, препятствующий разжатию пружин вверх, выполненный в виде плиты, размещенной на направляющих втулках выше несущей плиты; ограничитель нисходящего движения опорной плиты; элементы, обеспечивающие разъемность соединения головки, и стопорное устройство, фиксирующее это соединение от несанкционированного разъединения, выполненное в виде плиты с отверстиями, охватывающими своими стенками элементы, обеспечивающие разъемность соединения головки, стопорное устройство размещено ниже опорной плиты, жестко соединено с нею и охватываетстенками своих отверстий нижние концы направляющих втулок, которые снабжены продольными прорезями, при этом, разрезанные стенки названных втулок используются в качестве элементов, обеспечивающих разъемность соединения головки, а ограничителем нисходящего движения опорной плиты и нижним упором служит по крайней мере одна стяжка, связывающая эту плиту с верхним упором, который жестко прикреплен к направляющим втулкам.

Указанная задача разрешается и тем, что в известном устройстве для монтажа-демонтажа головки ТВС, содержащем корпус, снабженный системой отверстий, расположенных по отношению друг к другу аналогично направляющим втулкам в головке; поводок, размещенный выше корпуса и способный относительно него перемещаться по вертикали в обе стороны; С-образные рычаги, присоединенные в верхней части с помощью осей, вставленных в прорези к поводку, а в средней части с помощью шарниров к корпусу, поворачивающиеся относительно названных шарниров при подъеме-опускании поводка; захваты, размещенные в нижней части рычагов, способные при поворотах последних сцепляться и расцепляться с опорной плитой головки; направляющие штыри, вставленные с зазором в отверстия корпуса, снабженные заходной частью для введения их в направляющие втулки головки до упора имеющимися буртиками в торцы названных втулок, и подвижные упоры для поджатия несущей плиты головки, направляющие штыри присоединены к корпусу и выполнены способными проходить направляющие втулки головки насквозь, при этом на каждом направляющем штыре между корпусом и имеющимся буртиком установлена пружина сжатия, а в качестве подвижных упоров используется корпус.

Из описанного выше следует, что указанная задача разрешается в основном за счет выполнения разъемным соединения направляющих втулок головки и трубчатых каналов, а также изменения взаимного расположения стопорного устройства относительно других частей головки. При осуществлении изобретения это позволит 1. собирать головку ТВС отдельно от пучка твэлов, поскольку она стала законченной, цельной конструкцией, и затем с помощью предложенного устройства для ее монтажа-демонтажа монтировать эту головку в ТВС и демонтировать обратно на любом этапе жизни ТВС, причем со значительным снижением трудоемкости и материальных затрат на выполнение как операции сборки самой головки, так и операции по ее монтажу в ТВС и обратно. Особенно заметны преимущества такой конструкции головки, когда существует опасность облучения производственного и обслуживающего персонала, например, при изготовлении ТВС с уран-плутониевым топливом. В этом случае сборка головок и контроль их качества могут производиться в "чистой" зоне без дополнительных затрат на обеспечение защиты производственного и обслуживающего персонала от вредных излучений; 2. уменьшить практически на длину направляющих втулок головки длину выступающих из пучка твэлов концов трубчатых каналов и соответственно снизить трудоемкость и материальные затраты на выполнение операций сборки и ремонта пучка твэлов, а также снизить материальные затраты на оборудование для сборки пучка твэлов и производственные площади для этого оборудования, поскольку уменьшение длины пучка твэлов позволит уменьшить и протяженность оборудования для его сборки; 3. упростить применение разнородных материалов для изготовления трубчатых каналов и направляющих втулок головки, например, циркониевые сплавов для трубчатых каналов и нержавеющих сталей для направляющих втулок, поскольку для этого не требуется дополнительных технических решений и технологических приемов; 4. повысить надежность соединения, обеспечивающего съемность головки, поскольку за счет размещения стопорного устройства ниже опорной плиты и жесткой его связи с последней обеспечиваются снижение действующих на него нагрузок и надежная фиксация ими упомянутого соединения от несанкционированного разъединения на всех этапах жизни ТВС; 5. Применять предложенное устройство для монтажа-демонтажа головки ТВС на всех этапах ее жизни со значительным снижением трудоемкости и материальных затрат на выполнение этих операций.

На фиг. 1 представлена ТВС ядерного реактора; на фиг. 2 головка ТВАС; на фиг. 3 трубчатый канал, направляющая втулка и плита стопорного устройства; на фиг. 4 соединение трубчатого канала с направляющей втулкой в сборе; на фиг. 5 вариант ТВС с головкой, снабженной стяжкой, соединяющей опорную и несущую плиты; на фиг. 6 вариант ТВС с головкой, снабженной стяжкой, связывающей опорную плиту с верхним упором; на фиг. 7 ТВС с устройством для монтажа-демонтажа головки, момент сцепления устройства с головкой; на фиг. 8 ТВС с устройством для монтажа-демонтажа головки, момент демонтажа головки; на фиг. 9 ТВС с устройством для монтажа-демонтажа головки, момент расцепления устройства с головкой.

ТВС состоит из пучка (множества) твэлов 1, установленных вертикально в каркасе (не показан), собранном из дистанционирующих решеток 2, закрепленных на трубчатых каналах 3, а также хвостовика 4 и съемной головки 5.

Головки 5 содержит нижнюю опорную плиту 6 с отверстиями 7, верхнюю несущую плиту 8 с отверстиями 9, пружины 10, установленные между названными плитами 6 и 8 в частично сжатом состоянии, направляющие втулки 11 для пружин 10, вставленные с зазором в отверстия 7 и 9 этих плит 6 и 8, и стопорное устройство в виде плиты 12, размещенной на уровне нижних концов направляющих втулок 11 под опорной плитой 6 и жестко связанной с последней посредством обечайки 13, например, с помощью сварки (см. фиг. 2).

Несущая плита 8 оснащена обечайкой 14, имеющей элементы, например, в виде шпонок 15 для удобства обслуживания ТВС и захвата ее головки транспортно-технологическим оборудованием (не показано).

Обечайка 14 может быть соединена с несущей плитой 8, например с помощью сварки (см. фиг. 2).

Пружины 10 удерживаются в частично сжатом состоянии посредством нижних и верхних упоров 16 и 17, присоединенных и направляющим втулкам 11 ниже опорной и выше несущей плит 6 и 8 соответственно.

Упоры 16 торцами 18 ограничивают нисходящее движение опорной плиты 6 и препятствуют тем самым разжатию пружин 10 вниз.

Упоры 17 торцами 19 ограничивают восходящее движение несущей плиты 8 и препятствуют тем самым разжатию пружин 10 вверх.

Упоры 16 могут быть выполнены, например, механической обработкой буртиков 20 (см. фиг. 2) на направляющих втулках 11 или приваркой к последним гильз 21 (см. фиг. 5).

Упоры 17 могут быть выполнены в виде гладкостенных гильз 22 (см. фиг. 2) или снабженных резьбой гильз 23 (см. фиг. 5), приваренных к направляющим втулкам 11 после установки несущей плиты 8.

Направляющие втулки 11 нижними концами соединены с выступающими из пучка твэлов 1 концами трубчатых каналов 3 разъемным соединением.

Для этой цели трубчатые каналы 3 вверху снабжены кольцевыми буртиками 24 с фасками 25 и 26, а направляющие втулки 11 внизу имеют разрезанные прорезями 27 упругие подвижные стенки 28 и внутренние проточки 29, начинающиеся заходными фасками 30 и оканчивающиеся уступами 31. На разрезанных стенках 28 внутри проточек 29 выполнены кольцевые канавки 32 с фасками 33, причем размещены эти канавки по отношению к уступам 31 аналогично тому, как размещены ответные кольцевые буртики 24 по отношению к торцам 34 трубчатых каналов 3 (см. фиг. 3).

При монтаже упомянутого соединения концы трубчатых каналов 3 входят в проточки 29 направляющих втулок 11, пока своими торцами 34 не дойдут до уступов 31, при этом кольцевые буртики 24, взаимодействуя фасками 25 с заходными фасками 30, отжимают в стороны разрезанные стенки 28 названных втулок, проходят в проточки 29 и устанавливаются напротив кольцевых канавок 32. После этого под действием упругих сил разрезанные стенки 28 возвращаются в исходное положение и кольцевые канавки 32 охватывают кольцевые буртики 24, завершая соединение направляющих втулок 11 с трубчатыми каналами 3 (см. фиг. 4).

От несанкционированного разъединения это соединение фиксируется с помощью отверстий 35, которыми снабжена плита 12 стопорного устройства. Эти отверстия охватывают стенками разрезанные стенки 28 направляющих втулок 11 и препятствуют выходу из них трубчатых каналов 3, поскольку кольцевые буртики 24 оказываются зажаты стенками кольцевых канавок 32.

В фиксирующем положении плита 12 стопорного устройства удерживается через обечайку 13 и опорную плиту 6 нижними упорами 16, препятствующими ее нисходящему движению, и пружинами 10, усилие первоначального поджатия которых ограничивает ее восходящее движение.

Демонтаж соединения направляющих втулок 11 с трубчатыми каналами 3 производится после его расфиксации. Для этого плиту 12 стопорного устройства необходимо поднять, преодолевая усилие сжатия пружин 10, до тех пор, пока разрезанные стенки 28 упомянутых втулок не выйдут из отверстий 35. Далее при поднятии вверх направляющих втулок 11 кольцевые буртики 24 своими фасками 26, взаимодействуя с фасками 33, имеющимися в кольцевых канавках 32, раздвигают в стороны разрезанные стенки 28 и выходят из этих канавок. Поскольку все составные части головки 5 смонтированы на направляющих втулках 11 и удерживаются на них с помощью нижнего и верхнего упоров 16 и 17, то после разъединения этих втулок с трубчатыми каналами 3 головка 5 снимается с ТВС, причем целиком.

Как вариант, ТВС снабжена головкой 5, имеющей шайбы 36 и стяжку 37, а также имеет по крайней мере один трубчатый канал 3, снабженный упором 38 (см. фиг. 5).

Шайбы 36 размещены на торцах гильз 21, служащих нижним упором, между опорной плитой 6 и пружинами 10.

Стяжка 37 связывает между собой несущую плиту 8 и опорную плиту 6, причем с опорной плитой 6 стяжка 37 связана жестко, например, с помощью резьбового соединения, а несущая плита 8 на стяжке 37 подвижна.

Упор 38 на трубчатом канале 3 удерживает плиту 12 стопорного устройства в фиксирующем положении, когда нажимают на несущую плиту 8, и стяжка 37 перестает удерживать опорную плиту 6 от нисходящего движения.

Такая конструкция головки 5 позволяет при эксплуатации ТВС еще компенсировать за счет независимого поджатия пружин 10 разность в радиационном и температурном росте ее трубчатых каналов 3, обусловленную имеющейся неравномерностью энерговыделения по радиусу ТВС.

Как вариант, ТВС снабжена головкой 5, в которой в качестве нижнего и верхнего упоров используются дополнительная плита 39 и стяжка 40 (см. фиг. 6).

Дополнительная плита 39 размещена над несущей плитой 8 и соединена, например, с помощью резьбы и сварки со всеми направляющими втулками 11.

Стяжка 40 соединяет дополнительную плиту 39 с опорной плитой 6, причем в опорной плите 6 стяжка 40 закреплена жестко, например, с помощью резьбового соединения, а дополнительная плита 39 вместе с несущей плитой 8 на стяжке 40 подвижны.

Кроме того, стяжка 40 удерживает опорную плиту 6 от нисходящего движения, когда нажимают на несущую плиту 8, и препятствует тем самым несанкционированной расфиксации соединения головки 5 с трубчатыми каналами 3.

Такая конструкция головки 5 позволяет повысить еще устойчивость направляющих втулок 11 к эксплуатационным нагрузкам.

ТВС снабжена устройством 41 для монтажа-демонтажа ее головки 5.

Устройство 41 содержит корпус 42, к которому присоединены по крайней мере два С-образных рычага 43, поводок 44 и направляющие штыри 45 (см. фиг. 7-9).

Корпус 42 выполнен в виде фигурной плиты, снабженной системой отверстий 46, расположенных по отношению друг к другу аналогично направляющим втулкам 11 в головке 5, и может центрироваться относительно упомянутых втулок по обечайке 14 головки 5, например, с помощью проточки 47 и пазов 48, в которые входят шпонки 15 для захвата головки 5 транспортно-технологическим оборудование.

Рычаги 43 присоединены к корпусу 42 с помощью шарниров 49 средней частью. В нижней части рычаги 43 снабжены захватами 50, которыми способны сцепляться и расцепляться с опорной плитой 6 головки 5, а в верхней части эти рычаги 43 имеют прорези 51. С помощью этих прорезей и осей 52 рычаги 43 cоединены с поводком 44.

Поводок 44 может перемещаться относительно корпуса 42 по вертикали в обе стороны, например по направляющей 53, которой снабжен корпус 42.

Направляющие штыри 45 вставлены с зазором в отверстия 46, имеющиеся в корпусе 42, и снабжены: внизу заходными конусами 54, в средней части - буртиками 55, а вверху буртиками 56.

Между буртиками 55 и корпусом 42 установлены пружины сжатия 57.

Буртики 56 соединяют направляющие штыри 45 с корпусом 42 в единую конструкцию и могут быть выполнены, например, в виде гаек, законтренных с помощью сварки.

ТВС работает следующим образом. Ее загружают в ядерный реактор, при этом она входит хвостовиком 4 в специальное гнездо, имеющееся в опорной решетке шахты реактора (оборудование реактора не показано). После загрузки в реактор необходимого числа ТВС его закрывают крышкой. В крышке реактора ля каждой ТВС также имеется специальное гнездо, в которое входит ее головка 5 обечайкой 14 со шпонками 15. Затем крышку реактора уплотняют (притягивают к корпусу реактора) и запускают реактор в работу. В процессе работы ядерного реактора твэлы 1 генерируют тепловую энергию, которая снимается проходящим через ТВС теплоносителем. Теплоноситель поступает в ТВС снизу через хвостовик 4. Пройдя через пучок твэлов 1, установленных в каркасе из дистанционирующих решеток 2, закрепленных на трубчатых каналах 3, подогретый теплоноситель через проливные отверстия в плите 12 стопорного устройства и обечайке 13 выходит за пределы ТВС и отводится из реактора.

Загрузку ТВС в реактор производят перегрузочной машиной, снабженной захватом, который устанавливается на обечайку 14 головки 5 и подхватывает ее за шпонки 15 (перегрузочная машина и захват не показаны). При подъеме ТВС вес пучка твэлов 1 передается через трубчатые каналы 3, соединенные нижними концами с хвостовиком 4, на направляющие втулки 11 головки 5, которые соединены посредством кольцевых канавок 32 и кольцевых буртиков 24 с верхними концами этих каналов 3. Далее нагрузка воспринимается верхними упорами 17, закрепленными на каждой втулке 11 над несущей плитой 8, связанной с обечайкой 14, снабженной шпонками 15, за которые ТВС поднимают. Соединение трубчатых каналов 3 с направляющими втулками 11 в этом случае зафиксировано от несанкционированного разъединения плитой 12 стопорного устройства, охватывающей стенками своих отверстий 35 нижние концы упомянутых втулок 11 и препятствующей тем самым выходу из кольцевых канавок 32 кольцевых буртиков 24 на трубчатых каналах 3, поскольку связанная с плитой 12 через обечайку 13 опорная плита 6 остается при подъеме ТВС неподвижной, так как удерживается от движения вниз нижними упорами 16, а от движения вверх пружинами 10.

При уплотнении реактора его крышка давит на торец обечайки 14 и связанная с нею несущая плита 8 опускается по направляющим втулкам 11 вниз, сжимая пружины 10. Опорная же плита 6 при этом остается неподвижной, поскольку от движения вверх она удерживается дополнительно поджатыми пружинами 10, а от движения вниз нижними упорами 16 на направляющих втулках 11, опирающихся внутренними уступами 31 на торцы 34 трубчатых каналов 3, соединенных с хвостовиком 4. Соединение трубчатых каналов 3 с направляющими втулками 11 и в этом случае надежно зафиксировано от несанкционированного разъединения плитой 12 стопорного устройства, поскольку эта плита 12 вместе с опорной плитой 6 остается тоже неподвижной, так как связана с последней через обечайку 13.

При разуплотнении реактора его крышка снимается и она перестает давить на торец обечайки 14 головки 5 ТВС. Под действием пружин 10 несущая плита 8 возвращается в исходное положение до верхних упоров 17. Все другие элементы конструкции головки 5 при этом остаются неподвижными и, следовательно, соединение трубчатых каналов 3 с направляющими втулками 11 зафиксированным от несанкционированного разъединения.

Работа ТВС по п 2. формулы осуществляется аналогично работе ТВС по п.1. Отличие заключаются в следующем.

При загрузке ТВС в реактор, когда ее поднимают, часть головки 5, состоящая из опорной плиты 6, обечайки 13 и плиты 12 стопорного устройства, остается неподвижной, а следовательно, и соединение трубчатых каналов 3 с направляющими втулками 11 зафиксированным от несанкционированного разъединения благодаря стяжке 37, которая удерживает опорную плиту 6 от движения вниз, и благодаря пружинами 10, которые через шайбы 36 препятствуют движению этой плиты 6 вверх.

При уплотнении реактора, когда обечайка 14 и связанная с нею несущая плита 8 начинают опускаться, стяжка 37 перестает удерживать часть головки 5, состоящую из опорной плиты 6, обечайки 13 и