2.1 Назначение, состав и устройство тепловыделяющей сборки (твс)

Комплекс кассет реактора ВВЭР-1000 предназначен для генерирования тепловой энергии, обеспечения теплосъема и управления процессом энерговыделения в активной зоне реактора. Комплекс кассет, в общем случае, представляет собой совокупность различных кассет, ПС СУЗ и пучков СВП, предназначенных для выполнения в активной зоне реактора взаимосвязанных эксплуатационных функций. Основной составной частью комплекса кассет является кассета (ТВС).Основные технические характеристики (ТВС) представлены в Таблице 3.

Таблица 3

№ п.п	Наименование характеристики	Ед.изм	Значение
	Длина	мм	4570
	Вес	кг	730
	Количество ТВЭЛов	шт	312
	Сетка расположения ТВЭЛов		треугольная
	Шаг между ТВЭЛами	мм	12,75
	Наружный диаметр ТВЭЛа	мм	9,1
	Количество ДР	шт	15
	Высота ячейки ДР	мм	20
	Максимальный размер "под ключ" по уголкам	мм	234,8
	Количество направляющих каналов (НК)	шт	18
	Наружный диаметр/толщина стенки НК	мм	12,6/0,85
	Наружный диаметр/толщина стенки центральной трубы (ЦТ)	мм	13,0/1,0
	Число прижимных пружин	шт	18
	Конструкционные материалы: - детали головки и хвостовика - НК, центральная труба, уголки - ДР - прижимные пружины - оболочка ТВЭЛов		Сталь 08Х18Н10Т Сплав Э635 Сплав Э110 ЭК 173-ИД Сплав Э110/Э635

Кассета предназначена для генерирования тепловой энергии и передачи ее потоку теплоносителя в активной зоне реактора. Тепловыделяющая сборка (ТВС) осуществляет дистанционирование тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ), формирует поток теплоносителя вблизи элементов, обеспечивая необходимое охлаждение. ТВС обеспечивает механическую целостность сборки ТВЭЛ, препятствует возникновению и распространению локальной аварии, связанной с уменьшением потока теплоносителя в отдельные ячейки и разрушением части ТВЭЛ.

Общий вид кассеты представлен на рисунке:

Верхняя обечайка представляет собой трубу, на наружной поверхности которой имеются два ребра, а внутренний объем разделен плитой на две полости. Одна полость предназначена для размещения головки ПС СУЗ или пучка СВП. В другой полости расположены пружины.

Труба обеспечивает взаимодействие головки кассеты с гнездом в плите БЗТ, а с помощью ребер осуществляется взаимодействие кассеты с транспортно-технологическим оборудованием и ориентация ее в реакторе. Плита имеет отверстия для прохода втулки штока, труб нижней обечайки, болтов и служит упором для пружин и втулки штока.

Нижняя обечайка представляет собой полый усеченный конус с плитами в обоих основаниях, через которые проходят трубы. Конус и плита в нижнем основании имеют отверстия для протока теплоносителя и служат для защиты ТВЭЛ от механических повреждений при перегрузках кассет в активной зоне, а также для стабилизации потока теплоносителя на выходе из кассеты. Плита в верхнем основании конуса имеет резьбовые отверстия для болтов и служит опорой для пружин. Трубы закреплены с помощью сварки в нижнем основании конуса и используются в качестве направляющих для пружин, а также в качестве связующих элементов головки с каналами.

Шток представляет собой сварную конструкцию из втулки и трубы. Втулка служит упором для пружины и воспринимает нагрузки от удара ПС СУЗ со штангой привода при срабатывании аварийной защиты реактора. Труба является направляющей для пружины и для датчика замера энерговыделения при его установке в центральную трубу кассеты.

Болты связывают части головки в единую конструкцию.

Пружины выполняют следующие функции:

• обеспечивают необходимое усилие для удержания кассет от всплытия в активной зоне;

• компенсируют допуска и разность температурных расширений элементов кассеты и внутрикорпусных устройств реактора;

• компенсируют динамические нагрузки на кассету при аварийных ситуациях разуплотнения первого контура реактора;

• компенсируют динамические нагрузки на поглощающие элементы ПС СУЗ при срабатывании аварийной защиты реактора.

Шайба предназначена для стопорения болтов.

Головка крепится к каналам с помощью сварки и образует с ними неразъемное соединение.

Канал (направляющий) является несущим элементом конструкции кассеты и состоит из трубы и наконечника. Общий вид канала представлен на следующем рисунке:

Труба обеспечивает условия для прохождения ПС СУЗ и пучка СВП внутри пучка ТВЭЛ.

Наконечник имеет выступ, которым канал крепится с помощью сварки в нижней решетке и калиброванные отверстия для протока теплоносителя, которые позволяют:

• организовать надежное охлаждение ПС СУЗ и пучка СВП;

• обеспечить приемлемую скорость и время падения ПС СУЗ при срабатывании аварийной защиты реактора;

• исключить попадание в канал вместе с теплоносителем посторонних частиц, способных воспрепятствовать падению ПС СУЗ.

Центральная труба используется в качестве канала для размещения в активной зоне реактора датчиков замера энерговыделения. Конструкция центральной трубы имеет следующий вид:

Центральная труба состоит из наконечника и собственно трубы, соединенных между собой с помощью вальцовки. Наконечник предназначен для крепления центральной трубы к нижней решетке и имеет калиброванные отверстия для протока теплоносителя. Труба имеет пазы для фиксации положения дистанционирующих решеток. Дистанционирующая решетка служит для обеспечения заданного расположения ТВЭЛов в кассете и представляет собой сварную конструкцию из обода, ячеек и центральной втулки. Общий вид дистанционирующей решетки, примененной в кассете, показан на рисунке:

Втулка используется для закрепления дистанционирующей решетки на центральной трубе. Нижняя решетка служит опорой для ТВЭЛ, а также выполняет функции фильтра и стабилизатора потока теплоносителя на входе в кассету. Общий вид нижней решетки представлен на рисунке. Нижняя решетка состоит из собственно решетки и 6 уголков, присоединенных в углах к ее боковым граням с помощью сварки. Решетка представляет собой перфорированную плиту с пазами для протока теплоносителя и отверстиями для крепления каналов, центральной трубы и ТВЭЛ. Уголки служат для соединения нижней решетки с хвостовиком. Следующим элементом рассматриваемой конструкции является Хвостовик, который обеспечивает взаимодействие кассеты с опорным стаканом в днище шахты реактора и состоит из корпуса, системы ребер, соединенных с помощью сварки между собой и с корпусом, а также фиксатора. Общий вид хвостовика, примененного в кассете, приведен на очередном рисунке:

Корпус имеет внутри полость, через которую подводится теплоноситель, а снаружи - сферу, переходящую в цилиндр. Сферой хвостовик опирается на коническую часть опорного стакана, а цилиндром взаимодействует с его цилиндром, удерживая кассету в вертикальном положении в активной зоне.

Ребра служат опорой для нижней решетки.

Фиксатор хвостовика предназначен для ориентации кассеты в реакторе.

Шплинт представляет собой отрезок проволоки и служит для крепления ТВЭЛ в кассете.