Способ изготовления и сборки тепловыделяющих элементов в тепловыделяющие кассеты

Способ изготовления и сборки тепловыделяющих элементов в тепловыделяющие кассеты

Реферат

 

Изобретение относится к ядерной технике и может быть использовано при изготовлении тепловыделяющих элементов и сборки их в тепловыделяющие кассеты преимущественно для энергетических реакторов типа водо-водяного энергетического реактора. Проводят ультразвуковой контроль трубок перед запуском в производство вращением вокруг них пьезоэлектрических преобразователей. Притупляют наружную и внутреннюю части стенки торца трубки и выполняют два конуса на втором торце трубки после ее отрезки в размер оболочки. Выполняют калибровку торца оболочки с двумя конусами под посадочное гнездо для заглушки. Обезжиривают оболочку растворами, не снижающими качество тепловыделяющих элементов. Запрессовывают первую заглушку в калиброванный конец трубки-оболочки с натягом. Размещают между цанговым зажимом и сварочной камерой установки контактно-стыковой сварки съемную конусную втулку с полированной внутренней поверхностью. Осуществляют вакуумный газоотсос из сварочной камеры вне посадочного места цангового зажима. Устанавливают в цанговый зажим съемный вкладыш с электрическим сопротивлением 300-1500 мкОм и осуществляют через него токопровод и отвод тепла при сварке. Образуют на каждом тепловыделяющем элементе пленочное покрытие, наносят на него в процессе запрессовки жидкую смазку и надевают наконечники. Собирают тепловыделяющие элементы в ячейки дистанционирующих решеток. Удаляют смазку и пленку лака с собранной кассеты. Проводят сушку кассет и проверку на герметичность. Улучшается качество изготавливаемых элементов и кассет, а также повышается выход годных элементов. 12 з.п.ф-лы,11 ил.

Изобретение относится к ядерной энергетике и может быть использовано при изготовлении тепловыделяющих элементов и сборке их в тепловыделяющие кассеты, преимущественно для энергетических реакторов типа ВВЭР.

Известно, что тепловыделяющие элементы являются наиболее ответственными и самыми напряженными конструктивными элементами активной зоны современного ядерного водо-водяного энергетического реактора, т.е. ВВЭР. В общем виде тепловыделяющий элемент состоит из герметичной оболочки, внутри которой размещено ядерное топливо и локализованы радиоактивные продукты деления. Оболочка обеспечивает требуемую механическую прочность конструкции, ее размерную стабильность, а также защищает ядерное топливо и продукты деления от коррозионно-эрозионного воздействия теплоносителя. Герметизация оболочки осуществляется приваркой по торцам концевых деталей - заглушек. Конструкция тепловыделяющего элемента должна обеспечить его надежную работу в течение длительного времени в чрезвычайно тяжелых условиях эксплуатации (см. "Разработка, производство и эксплуатация тепловыделяющих элементов энергетических реакторов" под ред. Ф.Г. Решетникова, Ю.К. Бибилашвили, Н.С.Головнина, кн. 1. М., Энергоатомиздат, 1995 г., стр. 40). Поэтому одной из главных задач при изготовлении тепловыделяющих элементов является обеспечение его надежности, сохранения герметичности его оболочки и прочих его узлов в различных эксплуатационных режимах в течение требуемого времени эксплуатации, обеспечение отсутствия локальных перегревов и концентраций напряжений, которые могут стать причиной разрушения, а также достижение высокого качества изготовления тепловыделяющего элемента (см. там же, стр. 44).

Известен способ изготовления тепловыделяющего элемента, включающий операции подготовки оболочки к снаряжению топливными таблетками, сварки первой заглушки к одному концу оболочки, снаряжения столба топливных таблеток в открытый конец оболочки, запрессовки фиксаторов в открытый конец снаряженной оболочки, контроля и разбраковки по наличию внутренних дефектов и длине компенсационного зазора методом гамма-сканирования, герметизации открытого конца снаряженной оболочки с подачей второй заглушки и сварки ее к оболочке под давлением инертного газа под оболочкой, контроля и разбраковки тепловыделяющего элемента по длине и кривизне (см. патент EP N 0192137, МКИ G 21 C 21/02, 1986 г.).

Одним из основных компонентов тепловыделяющего элемента, определяющим его работоспособность, является его оболочка, к которой предъявляются требования по коррозионной стойкости, механической прочности в сочетании с хорошей пластичностью. Наиболее широкое применение для изготовления оболочек в СНГ нашел сплав циркония с 1-2,5% ниобия, однако цирконий отличается склонностью к разъедающей коррозии, появляющийся в результате истирания металла между соприкасающимися поверхностями, даже при отсутствии коррозионной среды, под влиянием колебаний при очень малых амплитудах, а в некоторых случаях - при незначительных нагрузках (см. "Металлургия циркония", пер. с англ., под ред. Г.А. Меерсона и Ю.В. Гагаринского, изд. иностранной литературы, М., 1959 г., стр. 298), поэтому при изготовлении тепловыделяющего элемента основной из задач является сохранность его оболочки от внешних повреждений при проведении тех или иных операций.

Известен способ изготовления тепловыделяющих элементов и сборки их в тепловыделяющую кассету (см. "Разработка, производство и эксплуатация тепловыделяющих элементов энергетических реакторов" под ред. Ф.Г. Решетникова, Ю. К. Бибилашвили, Н.С. Головнина, кн. 1, 2, М., Энергоатомиздат, 1995 г.), включающий операции ультразвукового входного контроля трубок для определения дефектов в стенке трубки, ее внутреннего и наружного диаметра и толщины оболочки, изготовления оболочки, контроля длины, химобработки, промывки и сушки труб, электронно-лучевой сварки первой заглушки к оболочке, ультразвукового контроля сварного шва, контроля плотности топливных таблеток гамма-абсорбционным методом, снаряжения топливных таблеток в открытый конец оболочки, вакуумирования - очистки от пыли, запрессовки фиксаторов, контроля снаряжения тепловыделяющего элемента, включающего определение длины столба топливных таблеток в оболочке, зазоров между таблетками, длины компенсационного пространства, наличия фиксаторов, наличия сколов топливных таблеток гамма-абсорбционным методом, контактно-стыковой сварки второй заглушки к снаряженной оболочке, контроля давления гелия в тепловыделяющем элементе, ультразвукового контроля сварного шва, травления в смеси кислот, промывки, анодирования в растворе NaOH, промывки и сушки тепловыделяющего элемента, контроля диаметра и кривизны тепловыделяющих элементов, контроля их герметичности, сборки тепловыделяющих элементов в тепловыделяющую кассету, установки и закрепления головки с хвостовиком. По известному способу некоторые операции изготовления и контроля осуществляют следующим образом.

Ультразвуковой входной контроль трубы для определения дефектов в стенке трубы проводится путем излучения импульса акустической энергии от пьезоэлектрического преобразователя (ПЭП) в согласующую среду - обычно дистиллированную воду (иммерсионный способ контроля), который в виде продольной волны распространяется как вдоль трубы, так и по ее периметру, а другой ПЭП принимает отраженные дефектом акустические импульсы.

Ультразвуковой входной контроль трубы для определения внутреннего и наружного диаметра и толщины стенки проводится путем установки двух ПЭП по диаметру трубы и подачи от них импульса акустической энергии в согласующую среду (иммерсионный способ контроля). Наружный диаметр измеряется по времени распространения излучаемых двумя ПЭП нормально к поверхности трубы акустических импульсов в воде между ПЭП и ее наружной поверхностью. Толщина стенки измеряется на диаметрально противоположных сторонах трубы по периоду колебаний, возникающих на собственной резонансной частоте стенки при воздействии на нее широкополостных акустических импульсов, создаваемых другой парой ПЭП.

Химобработку труб-оболочек осуществляют травлением в кислотном растворе HNO₃ и HF с величиной стравливания 10-30 мкм, после чего трубы-оболочки промывают и применяют для удаления фторидов нейтрализацию в щелочных растворах (NaOH, KOH) с последующей промывкой.

Электронно-лучевую сварку оболочки с первой заглушкой осуществляют в высоком вакууме (P=1 10^-4 мм рт.ст.), частота вращения оболочки 0,25-1,0 об/с, напряжении 25-60 кВ.

Ультразвуковой контроль сварного шва осуществляется аналогично ультразвуковому контролю оболочки на наличие дефектов.

Контроль плотности топливных таблеток осуществляют гамма-абсорбционным методом, где плотность топливных таблеток рассчитывается по степени поглощения гамма-излучения.

Снаряжение осуществляют путем сбора топливных таблеток в столб определенной длины и массы и загружают в оболочку. Весь топливный столб закрепляют фиксатором, а затем вакуумируют внутренний объем тепловыделяющего элемента для удаления топливной пыли с конца оболочки, подлежащего сварке со второй заглушкой.

Формирование сварного соединения при контактно-стыковой сварке осуществляют в условиях всестороннего обжатия зоны сварки кольцевой оправкой. Для сварки используют вторую заглушку уменьшенного диаметра по сравнению с наружным диаметром герметизируемой оболочки с предварительным вакуумированием и заполнением внутренней полости газом требуемого состава и давления.

Ультразвуковой контроль сварного шва контактно-стыковой сварки осуществляют путем вращательно-поступательного движения тепловыделяющего элемента относительно ультразвукового луча с "прозвучиванием" в диаметральном направлении.

Контроль давления гелия в тепловыделяющем элементе основан на изменении интенсивности ультразвукового импульса в зависимости от давления гелия при диаметральном "прозвучивании" элемента.

Химобработку осуществляют в смеси азотной и плавиковой кислот с промывкой и последующим анодированием циркониевой поверхности тепловыделяющего элемента в электролите с 0,5%-ным раствором NaOH.

Контроль герметичности для выявления тепловыделяющих элементов с недопустимыми сквозными дефектами и утечкой из них гелия осуществляют путем их термовакуумной сушки при температуре не менее 200^oC (10-30 мин) в вакууме 1,3310^-1 Па (10^-3 мм рт.ст.) течеискателем вначале на мелкие течи, а затем - на крупные течи после опрессовки гелием.

Сборка тепловыделяющих элементов в тепловыделяющие кассеты осуществляется путем сборки тепловыделяющих элементов в ячейки дистанционирующих решеток в каркасе в количестве 312-317 штук, установки головки и хвостовика.

Известный способ изготовления тепловыделяющих элементов и сборки их в тепловыделяющие кассеты имеет следующие недостатки: - при изготовлении оболочки из трубы не предусмотрено выполнение углов (конусов) на обоих торцах трубки-оболочки, которые имеют актуальное значение при формировании сварочных швов; - отсутствует операция калибровки одного торца оболочки для образования посадочного гнезда для первой заглушки; - после травления и промывки трубок на их поверхности и внутри трубок могут оставаться осажденные нерастворимые фториды, снижающие коррозионную стойкость трубок; - отсутствует операция запрессовки заглушки в торец оболочки; - при снаряжении топливного столба таблеток в открытый конец оболочки не используется вибрационный метод как самый производительный; - на операции герметизации снаряженной топливными таблетками оболочки с предварительным вакуумированием и сваркой заглушки к оболочке под давлением инертного газа гелия под оболочкой не исключено попадание абразивной топливной пыли при вакуумировании в сварочный шов, а также отсутствуют какие-либо методы зажима оболочки в сварочной камере, что не исключает прожога оболочки вследствие возможного неплотного ее зажима в сварочной камере; - не приведены параметры химтравления и анодирования поверхности оболочки тепловыделяющего элемента; - контроль герметичности тепловыделяющих элементов, проводимый при температуре не ниже 200^oC, недостаточен, так как все течи могут быть выявлены из-за неполного их раскрытия при данной температуре: течи могут появиться при более высокой температуре - уже в ядерном реакторе, где на поверхности тепловыделяющего элемента она достигает 350^oC, что, в конечном итоге, чревато загрязнением через эти течи теплоносителя - дистиллированной воды - ураном; - не нашли отражения операция нанесения защитной пленки лакового покрытия на каждый тепловыделяющий элемент перед его сборкой в кассеты, операция нанесения жидкой смазки на собираемые в кассету тепловыделяющие элементы, надевание наконечника на элементы перед собиранием их в ячейки дистанционирующих решеток, что необходимо, так как в ином случае на поверхность циркониевых оболочек тепловыделяющих элементов при сборке в ячейки дистанционирующих решеток будут нанесены повреждения в виде царапин, задиров, которые могут привести к разгерметизации элементов вследствие язвенной коррозии.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления и сборки тепловыделяющих элементов в тепловыделяющие кассеты, включающий операции отрезки трубок из сплава циркония в размер оболочки, контроля длины трубки-оболочки, калибровки одного конца трубки-оболочки под посадочное гнездо для заглушки, обезжиривания, промывки, сушки наружной и внутренней поверхностей трубки-оболочки, запрессовки первой заглушки в калиброванный конец оболочки, взвешивания оболочки, электронно-лучевой сварки первой заглушки к оболочке, зачистки сварного шва, ультразвукового контроля сварного шва, снаряжения топливных таблеток в открытый конец оболочки методом вибрации, зачистки открытого конца оболочки, запрессовки фиксаторов в открытый конец снаряженной оболочки, герметизации снаряженной оболочки сваркой второй заглушки к оболочке под давлением инертного газа гелия под оболочкой с предварительным вакуумированием сварочной камеры и внутренней полости снаряженной оболочки с использованием для зажима оболочки и второй заглушки цанговых зажимов и приложением усилий сжатия второй заглушки с оболочкой и контактно-стыковой сварки их, ультразвукового контроля сварного шва, поверхностной химической обработки травлением в смеси кислот, промывки, анодирования в растворе щелочи NaOH, промывки и сушки тепловыделяющего элемента, контроля и разбраковки тепловыделяющего элемента по диаметру и кривизне (см. патент РФ N 2070740, МКИ G 21 C 21/02, 1994 г.) - прототип. По известной технологии, контроль герметичности для выявления тепловыделяющих элементов с недопустимыми сквозными дефектами и утечкой из них гелия осуществляют путем их термовакуумной сушки при температуре не менее 200^oC (10-30 минут в вакууме 1,3310^-1 Па, т.е. 10^-3 мм рт.ст.) течеискателем, а сборку тепловыделяющих элементов в тепловыделяющие кассеты осуществляют путем сборки их в ячейки дистанционирующих решеток в каркасе в количестве 312-317 штук с установкой головки и хвостовика (см. "Разработка, производство и эксплуатация тепловыделяющих элементов энергетических реакторов" под ред. Ф. Г.Решетникова, Ю.К.Бибилашвили, Н.С.Головнина, М., Энергоатомиздат, стр. 183-186 в кн. 1 и стр. 276-280 в кн. 2).

Недостатками способа является то, что не предусмотрено выполнение углов (конусов) на концах трубки, имеющих актуальное значение при формировании сварочных швов между трубкой и наконечниками; в операции калибровки одного конца трубки-оболочки под посадочное гнездо для заглушки не указан размер оправки, на которой калибруется и происходит обжатие конца оболочки, и не указано усилие обжатия, что имеет весьма важное значение, так как при увеличении размера оправки посадочное гнездо в оболочке будет больше посадочного места заглушки, в результате чего не будет обеспечен необходимый контакт заглушки с оболочкой, при уменьшении же размера оправки посадочное гнездо в оболочке будет меньше посадочного места заглушки, что при запрессовке последней вызовет деформацию оболочки и, в конечном итоге, снизит качество тепловыделяющего элемента. Другим недостатком является то, что на операции обезжиривания в смеси кислот HNO₃ и HF и промывки на поверхности и внутри трубок могут оставаться осажденные нерастворимые фториды, снижающие коррозионную стойкость трубок. Кроме того, в присутствующей в прототипе операции запрессовки первой заглушки в калиброванный конец трубки не предусмотрены условия посадки первой заглушки в калиброванное гнездо оболочки и не предусмотрен зазор в стыке между первой заглушкой и оболочкой, образуемый конусами на торце оболочки и заглушки, для формирования сварного шва при электронно-лучевой сварке, условия посадки первой заглушки в калиброванное гнездо в трубке должны иметь оптимальное значение.

К недостаткам также относится и то, что на операции снаряжения по прототипу отсутствуют такие параметры снаряжения, как амплитуда колебаний вибрационного стола, частота колебаний, угол вибрации. Этот недостаток может привести к тому, что длина столба топливных таблеток при увеличении или уменьшении этих параметров окажется неоптимальной.

Другим недостатком прототипа является то, что в операции запрессовки фиксаторов в открытый конец снаряженной оболочки отсутствует такой признак, как усилие запрессовки фиксаторов, превышение которого может привести к повреждению таблеток, а снижение - к тому, что столб топливных таблеток будет ненадежно зафиксирован, что приведет к разбалтыванию последних, их разрушению и сколам, которые при попадании в пространство между столбом таблеток и оболочкой при температурном линейной удлинении тепловыделяющего элемента в режиме эксплуатации станут причиной разрушения элемента в месте заклинивания столба таблеток в оболочке.

В известном решении на операции контактно-стыковой сварки второй заглушки к снаряженной оболочке с предварительным вакуумированием и созданием избыточного давления инертного газа (гелия) под оболочкой цанговые зажимы обеих частей сварочной камеры совершают многократные возвратно-поступательные движения, что не исключает задиров как на внешней поверхности цанговых зажимов, так и на внутренних поверхностях обеих частей сварочной камеры - посадочных мест цанговых зажимов, что может привести как к перекосу цанговых зажимов, так и к слабому зажиму свариваемой оболочки и второй заглушки. При перекосе и несоосности снаряженной оболочки и второй заглушки тепловыделяющие элементы после контактно-стыковой сварки уходят в брак, а при неплотном зажиме в цанговом зажиме оболочки возможен прожог последней из-за электрического разряда в цепи цанговый зажим - тепловыделяющий элемент, что приводит к снижению выхода годных.

При создании разрежения (вакуума) в сварочной камере и через открытый конец снаряженной оболочки непосредственно в оболочке не исключается выброс абразивной топливной пыли в камеру сварки и загрязнения при этом посадочного места цангового зажима, что способствует появлению задиров как на внешней стороне цангового зажима, так и на посадочном месте цангового зажима в сварочной камере. Эти задиры могут вызывать несоосность второй заглушки и оболочки из-за перекоса цангового зажима, снижение площади контакта между посадочным местом и наружной поверхностью цангового зажима, результатом чего явится брак тепловыделяющего элемента по сварке.

Наиболее важное значение, влияющее на качество сварки заглушки к снаряженной оболочке, имеет обеспечение равномерного по периметру соединения токоподвода, теплоотвода в процессе сварки и величины электрического сопротивления, отклонения которых от оптимальных значений приведет к браку тепловыделяющего элемента по сварному шву. При зажиме снаряженной оболочки в кольцевой оправке и цанговом зажиме толщину оболочки можно рассматривать как суммарную толщину оболочки и кольцевой оправки и оболочки и цангового зажима. При этом из-за увеличения тока шунтирования при сварке через кольцевую оправку или цанговой зажим нагрев оболочки увеличивается, зона нагрева выше температуры рекристаллизации выходит на наружную поверхность соединения оболочки со второй заглушкой, захватывая место перехода оболочки в торец второй заглушки, что недопустимо с точки зрения коррозионной стойкости сварного соединения. Сварное соединение, полученное в сплошной кольцевой оправке или в сплошном цанговом зажиме, ограничено не более 1,5 , где - толщина оболочки. Запас прочности такого соединения и коррозионная стойкость низки. Объясняется это тем, что электрическое сопротивление цангового зажима или кольцевой оправки ниже сопротивления оболочки. В результате участок оболочки прогревается при сварке не полностью, что и ограничивает глубину запрессовки второй заглушки на величину, равную толщине оболочки, а длину соединения - 1,5 . Недостаточна температура при проверке тепловыделяющего элемента на герметичность, что ведет к неполному выявлению течи.

Как в известном способе, так и в способе по прототипу не нашла отражения защита тепловыделяющего элемента перед его запрессовкой в тепловыделяющие кассеты образованием на нем защитной пленки, нанесением жидкой смазки и использованием наконечников с диаметром больше диаметра самого элемента для сборки тепловыделяющего элемента в ячейки дистанционирующей решетки наконечником вперед.

Как указывалось ранее, изготовленные тепловыделяющие элементы с циркониевыми оболочками в процессе сборки в ячейки дистанционирующих решеток могут получить повреждения своей поверхности от соприкосновения с металлом ячеек дистанционирующих решеток. Царапины, задиры на оболочке тепловыделяющего элемента инициируют их разгерметизацию в ядерном реакторе вследствие язвенной коррозии в местах повреждений.

Весьма важное значение при этом имеет порядок сборки тепловыделяющих элементов в ячейки дистанционирующих решеток при сборке тепловыделяющих кассет. Сами ячейки дистанционирующих решеток имеют упругие стенки и по мере сборки стенки ячейки становятся жестче, сечение ячейки уменьшается за счет деформации после сборки соседних элементов. Может наступить такой момент, когда центр ячеек сместится, и при очередной сборке тепловыделяющего элемента он может разрушить дистанционирующую решетку.

Технической задачей изобретения является создание такого способа изготовления и сборки тепловыделяющих элементов в тепловыделяющую кассету, который бы позволил улучшить качество изготовляемых элементов и кассет и повысить выход годных.

Поставленная задача решается тем, что в способе изготовления и сборки тепловыделяющих элементов в тепловыделяющую кассету, преимущественно для ядерного реактора ВВЭР, включающем операции входного ультразвукового контроля трубок из сплава циркония для определения дефектов в их стенках, их внутреннего и наружного диаметров и толщины стенки, контроля длины трубки-оболочки, калибровки одного конца трубки-оболочки под посадочное гнездо для первой заглушки, обезжиривания трубки-оболочки, промывки трубки-оболочки, сушки наружной и внутренней поверхностей трубки-оболочки, запрессовки первой заглушки в калиброванный конец трубки-оболочки, взвешивания оболочки, электронно-лучевой сварки первой заглушки к оболочке, зачистки сварного шва оболочки, ультразвукового контроля сварного шва оболочки, контроля плотности топливных таблеток гамма-абсорбционным методом, снаряжения топливных таблеток в открытый конец оболочки методом вибрации, вакуумной очистки открытого конца снаряженной оболочки от топливной пыли, запрессовки фиксаторов в открытый конец снаряженной оболочки, определения длины столба топливных таблеток в снаряженной оболочке, зазоров между топливными таблетками, длины компенсационного пространства, наличия фиксаторов, сколов топливных таблеток гамма-абсорбционным методом, герметизации снаряженной оболочки сваркой к ней второй заглушки под давлением инертного газа гелия под оболочкой с предварительным вакуумированием сварочной камеры и внутренней полости снаряженной оболочки с использованием для зажима снаряженной оболочки и второй заглушки цанговых зажимов и приложением усилий сжатия второй заглушки к снаряженной оболочке и контактно-стыковой сварки их, контроля давления гелия в тепловыделяющем элементе, ультразвукового контроля сварного шва тепловыделяющего элемента, поверхностной химической обработки в смеси кислот HNO₃ и HF, промывки, анодирования в щелочи NaOH, промывки и сушки тепловыделяющих элементов, контроля и разбраковки тепловыделяющих элементов по диаметру и кривизне, контроля герметичности тепловыделяющих элементов, сборки тепловыделяющих элементов в тепловыделяющие кассеты с установкой и закреплением головки и хвостовика, согласно изобретению, на операции отрезки трубки в размер оболочки тепловыделяющего элемента одновременно с отрезкой притупляют наружную и внутреннюю кромки стенки на одном из торцов трубки-оболочки для стыковки со второй заглушкой на операции контактно-стыковой сварки, а на другом ее торце одновременно на длине, равной одной трети - одной четверти толщины стенки трубки-оболочки, выполняют внутренний конус для стыковки с первой заглушкой и наружный конус для образования зазора между трубкой-оболочкой и первой заглушкой, достаточного для формирования сварного шва при электронно-лучевой сварке, на операции калибровки торец трубки-оболочки с двумя конусами (наружный и внутренний) подвергают калибровке на оправке с усилием, достаточным для образования посадочного гнезда для первой заглушки с размерами, обеспечивающими запрессовку первой заглушки в калиброванное гнездо с натягом, на операции обезжиривания трубки-оболочки используют горячее моющее средство с последующей горячей и холодной промывкой в дистиллированной воде, декапирующем растворе азотной кислоты с последующей промывкой в горячей и холодной дистиллированной воде и сушкой в потоке горячего воздуха в течение времени, при режиме и концентрациях, достаточных для обезжиривания трубки-оболочки, на операции запрессовки запрессовывают соосно с натягом первую заглушку в калиброванный торец трубки-оболочки с образованием кольцевого зазора между трубкой-оболочкой и первой заглушкой для формирования сварного шва, операцию снаряжения топливных таблеток в открытый конец оболочки методом вибрации осуществляют с амплитудой колебания, углом вибрации и частотой колебаний, достаточных для формирования столба топливных таблеток и ввода его в открытый конец оболочки, запрессовку фиксаторов в открытый конец снаряженной оболочки осуществляют с приложением усилия, обеспечивающего надежную фиксацию столба топливных таблеток в оболочке, исключающем как повреждение топливных таблеток, так и недопрессовку фиксаторов, операцию герметизации контактно-стыковой сваркой снаряженной топливными таблетками оболочки со второй заглушкой осуществляют с предварительной установкой между цанговыми зажимами обеих частей сварочной камеры и самой сварочной камерой съемных конусных втулок с полированной внутренней поверхностью с твердостью выше, чем твердость материала ответных поверхностей цанговых зажимов, с углом внутреннего конуса, равным ответному углу цангового зажима, вакуумный газоотсос из сварочной камеры осуществляют вне посадочного места цангового зажима, а во внутреннюю полость цангового зажима для снаряженной оболочки устанавливают съемный вкладыш, имеющий секторы по числу лепестков цангового зажима, с помощью которого осуществляют зажим открытого конца снаряженной оболочки, обеспечивающий равномерный по периметру соединения токоподвод и теплоотвод в процессе сварки при электрическом сопротивления вкладыша, достаточном для получения качественного сварного шва между концом снаряженной оболочки и второй заглушкой, контроль герметичности тепловыделяющих элементов на предмет определения мелких течей проводят при температуре не ниже температуры тепловыделяющего элемента в работающем ядерном реакторе, перед сборкой тепловыделяющих элементов в тепловыделяющие кассеты каждый элемент покрывают лаковой смесью, сушат с образованием пленочного лакового покрытия на его поверхности, в процессе сборки наносят жидкую смазку, устанавливают наконечник с диаметром большим, чем диаметр тепловыделяющего элемента, и наконечником вперед собирают в ячейке дистанционирующих решеток по координатной сетке от центра вверх, а затем от центра вниз и последовательно слева снизу вверх и справа сверху вниз с повторениями удаляют наконечники, удаляют смазку и лаковое покрытие с собранной тепловыделяющей кассетой промывкой в горячей дистиллированной воде, сушкой и проверкой на герметичность.

Другими отличиями является то, что при определении дефектов в стенке трубки скорость вращения пьезоэлектрических преобразователей вокруг движущейся со скоростью 0,14-0,20 м/сек трубки составляет 25-30 об/сек, а при определении наружного, внутреннего диаметров и толщины стенки трубки скорость вращения пьезоэлектрических преобразователей составляет 50-60 об/сек; в процессе обрезки трубки в размер внутренний конус выполняют под углом 4515^o к оси трубки, а наружный обратный конус под углом 162^o к вертикальной оси; калибровку конца трубки-оболочки производят ее обжатием на оправке с усилием обжатия 3-4 атмосферы; в процессе обезжиривания трубки-оболочки используют моющее средство с температурой 75-90^oC, горячую дистиллированную воду с температурой 60-80^oC, холодную дистиллированную воду при температуре 18-20^oC, 1%-ный раствор азотной кислоты и для промывки после обработки раствором азотной кислоты - горячую дистиллированную воду с температурой 50-80^oC, холодную дистиллированную воду с температурой 18-20^oC с последующей сушкой в горячем воздухе при температуре 90-100^oC в течение 8-10 минут; выполнение кольцевого зазора в стыке оболочки и первой заглушки не более 0,1 мм при запрессовке заглушки в оболочку; снаряжение топливных таблеток в открытый конец оболочки вибрационным методом проводят при амплитуде колебаний 0-4,8 мм, углом вибрации 301^o, частоте колебаний 10-118 Гц, запрессовку фиксаторов в открытой конец снаряженной оболочки осуществляют при усилии 2-4 атмосферы; при контактно-стыковой сварке используют съемный вкладыш с электрическим сопротивлением 300-1500 мкОм; контроль герметичности тепловыделяющих элементов проводят при температуре 38020^oC; в качестве лаковой смеси используют раствор дистиллированной воды с поливиниловым спиртом с содержанием поливинилового спирта (656) г/дм³, а сушку пленочного покрытия на элементах осуществляют при температуре 70-90^oC; при запрессовке тепловыделяющего элемента в ячейки дистанционирующей решетки используют в качестве жидкой смазки следующий состав, %: Вода дистиллированная - 20-40 Глицерин - 80-60 Используют дистиллированную воду с температурой 955^oC для отмывки тепловыделяющих кассет от лака и смазки и горячий воздух с температурой 120-150^oC для сушки кассет после промывки в течение 305 минут.

Перечисленные признаки являются существенными, так как проведение ультразвукового контроля трубок перед запуском в производство вращением вокруг них пьезоэлектрических преобразователей позволит на первоначальной стадии контроля выявить дефекты в стенках трубок, а по окончании последовательного перемещения трубок в зону вращения пьезоэлектрических преобразователей - определить диаметры - наружный и внутренний, толщину стенок трубки по всей ее длине со 100%-ым контролем и разбраковкой, что повысит выход годных тепловыделяющих элементов; выполнение притупления наружной и внутренней частей стенки торца трубки и выполнение двух конусов на втором торце трубки после ее отрезки в размер оболочки позволит исключить брак тепловыделяющих элементов при контактно-стыковой сварке и электронно-лучевой сварке заглушек к оболочке за счет того, что исключается смещение загрязнений при запрессовке заглушки и при внедрении заглушки в оболочку тепловыделяющего элемента при контактно-стыковой сварке в корень сварного шва, что повысит качество тепловыделяющих элементов и выход годных; выполнение калибровки торца оболочки с двумя конусами под посадочное гнездо для заглушки позволяет в дальнейшем осуществлять запрессовку заглушки в это гнездо с натягом, что повысит качество тепловыделяющего элемента; обезжиривание оболочки растворами, не снижающими качество тепловыделяющих элементов, без применения смеси кислот HNO₃ и HF, позволяет исключить следы фторидов, являющихся реагентами, снижающими коррозионную стойкость тепловыделяющего элемента, и обеспечить при этом его высокое качество; запрессовка первой заглушки в калиброванный конец трубки-оболочки с натягом обеспечит высокое качество тепловыделяющего элемента, а образование при этом кольцевого паза обеспечит формирование качественного сварного шва при электронно-лучевой сварке; предложенный режим вибрационного снаряжения обеспечит высокое качество снаряжения топливных таблеток в открытый конец оболочки за счет полноты формирования столба топливных таблеток и ввода его в оболочку; усилие запрессовки фиксаторов в снаряженную оболочку обеспечит полноту и надежность фиксации столба топливных таблеток в оболочке; исключит их повреждение при запрессовке фиксаторов и недопрессовку фиксаторов, что повысит качество тепловыделяющего элемента; размещение между цанговым зажимом и сварочной камерой установки контактно-стыковой сварки съемной конусной втулки с полированной внутренней поверхностью позволит обеспечить многократную работу цанговых зажимов без их повреждений, без перекосов, а следовательно, с высоким качеством сварки; осуществление вакуумного газоотсоса из сварочной камеры вне посадочного места цангового зажима исключит загрязнение абразивной топливной пылью внешней поверхности цангового зажима и его посадочного места в сварочной камере, что обеспечит высокое качество сварки за счет исключения перекосов цангового зажима; установка в цанговой зажим съемного вкладыша с электрическим сопротивлением 300-1500 мкОм и осуществление через него токопровода и отвода тепла при сварке позволит осуществить сварку с высоким качеством; проведение контроля герметичности тепловыделяющих элементов на предмет обнаружения мелких течей при температуре не ниже температуры нагрева тепловыделяющего элемента в ядерном действующем реакторе позволит более полно провести выявление дефектов типа мелких течей на стадии изготовления, что позволит исключить разгерметизацию тепловыделяющего элемента в реакторе в процессе эксплуатации; образование на каждом тепловыделяющем элементе пленочного покрытия, нанесение на него в процессе запрессовки жидкой смазки и надевание наконечников позволит сохранить поверхность тепловыделяющего элемента в процессе сборки в ячейки дистанционирующих решеток и исключить повреждение; сборка тепловыделяющих элементов в ячейки дистанционирующих решеток по указанным направлениям исключит перекос дистанционирующих решеток и обеспечит сборку элементов во все ячейки без повреждений последних и разрушений тепловыделяющих элементов; удаление смазки и пленки лака с собранной кассеты позволит исключить попадание указанных смазок и пленки лака в теплоноситель ядерного реактора; проведение сушки отмытых тепловыделяющих кассет позволит удалить с них влагу; проведение проверки на герметичность позволит провести выходной контроль всей тепловыделяющей кассеты при комнатной температуре на предмет выявления крупных течей.

Для пояснения способа изготовления и сборки тепловыделяющих элементов в тепловыделяющие кассеты представлены графические материалы: фиг. 1 - ультразвуковой контроль по определению дефектов; фиг. 2 - ультразвуковой контроль по определению