CN104021821A - 保持格栅及带有这种保持格栅的燃料组件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种保持格栅，包括多个内条带及外条带，多个内条带相互交叉呈网格状格栅结构并形成多个中空的格栅单元，外条带围设在格栅结构的外围并与内条带固定，保持格栅还包括多个夹持件，夹持件夹持并固定至内条带上，夹持件包括分别位于内条带两侧的第一条带及第二条带，第一条带向格栅单元内凸伸地形成拱形凸起，第二条带向相邻的格栅单元内凸伸地形成平面凸起，同一格栅单元内的拱形凸起与平面凸起共同夹持位于格栅单元内的燃料棒，拱形凸起及平面凸起均沿燃料棒的轴向延伸。本保持格栅加工难度低，压力损失小且受水力平衡，稳定性高。
Description
技术领域
本发明涉及核反应堆技术领域，尤其涉及一种保持格栅及带有这种保持格栅的燃料组件。
背景技术
一定数量的燃料棒按照一定间隔排列(如：15×15或16×16等)并被固定成一束，称为反应堆燃料组件，反应堆燃料组件主要由上管座、下管座、保持格栅(也称搅混格架或定位格架)、控制棒导向管和燃料棒组成。其中，保持格栅用于装载并定位燃料棒且由多个内条带和外条带组成，多个内条带相互正交形成具有多个格栅单元的网格状格栅结构，而外条带固定地包围于内条带之外。除少数几个格栅单元用于设置控制棒导向管外，其余的每一格栅单元内容置一燃料棒。
在燃料组件工作的过程中，冷却剂(水)源源不断地由下往上流经燃料组件以带走燃料棒裂变反应中产生的大量热量，冷却剂的流动会对保持格栅中的燃料棒产生一定的冲击，因此，为了保持燃料棒的稳定，如图1所示，在保持格栅的内条带上另外设置有朝格栅单元内凸伸的刚凸a和弹簧b，利用刚凸a对燃料棒的刚性抵顶和弹簧b对燃料棒的弹性抵顶来夹持稳固燃料棒。其中刚凸a是在内条带上冲压制成，而弹簧b是单独成型为发卡状后卡合并焊接固定到内条带上。
现有技术中这种结构的保持格栅具有以下缺点：首先，刚凸a采用冲压的方式在内条带上直接制成，冲压的工序较为复杂，加工难度较高，且冲压加工时容易在内条带上产生裂纹；其次，现有的刚凸a为与燃料棒垂直的桥式结构，为保证对燃料棒的抵顶力其成型后具有一定长度的平面区，因此导致了刚凸a的长度较大，从而增加了保持格栅的迎流面积，增加了压力损失，不利于冷却剂流动散热；另外，由于现有技术方案中刚凸a和弹簧b分布不均匀，且刚凸a与弹簧b的迎流面积不同，导致了在反应堆内部冷却剂的冲击下保持格栅受到的水力不平衡，易在堆内运行时发生振动。
因此，有必要提供一种加工难度低，压力损失小且受到的水力平衡的新的保持格栅。
发明内容
本发明的目的在于提供一种加工难度低，压力损失小且受到的水力平衡的新的保持格栅。
本发明的另一个目的是提供一种具有所述保持格栅的燃料组件。
为了实现上述目的，本发明提供了一种保持格栅，包括多个内条带及外条带，多个所述内条带相互交叉呈网格状格栅结构并形成多个中空的格栅单元，所述外条带围设在所述格栅结构的外围并与所述内条带固定，所述保持格栅还包括多个夹持件，所述夹持件夹持并固定至所述内条带上，所述夹持件包括分别位于所述内条带两侧的第一条带及第二条带，所述第一条带向所述格栅单元内凸伸地形成拱形凸起，所述第二条带向相邻的所述格栅单元内凸伸地形成平面凸起，同一所述格栅单元内的所述拱形凸起与平面凸起共同夹持位于所述格栅单元内的燃料棒，所述拱形凸起及平面凸起均沿所述燃料棒的轴向延伸。
与现有技术相比，本发明所述保持格栅中通过在所述第一条带及第二条带上分别形成所述拱形凸起及平面凸起来对燃料棒进行夹持，由所述平面凸起实现现有技术中刚凸的作用，因此省去了在所述内条带上冲压刚凸的工艺过程，所述夹持件可以单独成型，其成型工艺更简单，加工难度较低，并且不会对所述内条带的结构产生不良影响。同时，由于所述拱形凸起及平面凸起均沿所述燃料棒的轴向延伸，因此在保证所述拱形凸起及平面凸起与所述燃料棒充分接触的前提下，所述第一条带及第二条带可以设置地更细长，从而减小在垂直于所述燃料棒的平面内的投影面积，即减小了所述保持格栅的迎流面积，从而减小压力损失。而省去原有的刚凸后所述拱形凸起与平面凸起的设置可以更加均匀，使得所述保持格栅受到的水力也更平衡，进而保证所述保持格栅不易在反应堆内部发生振动。
较佳地，所述拱形凸起与平面凸起在垂直于所述燃料棒的平面内的投影面积相等。将所述拱形凸起与平面凸起的投影面积设置的相等，能够使得在反应堆内冷却剂的流向上所述拱形凸起与平面凸起的迎流面积相等，从而使得所述拱形凸起与平面凸起所受到的水力相等，有利于所述保持格栅整体的平衡和稳定。
较佳地，所述第二条带形成有两所述平面凸起，两所述平面凸起沿所述燃料棒的轴向排列，所述拱形凸起的位置处于两所述平面凸起之间。通过设置两所述平面凸起，能够增加与所述燃料棒的接触面积从而对所述燃料棒形成更稳固的抵顶。
较佳地，所述拱形凸起具有平面区，所述平面区与所述燃料棒接触。所述平面区的设置使得所述拱形凸起对所述燃料棒的接触及抵顶更加稳定。
较佳地，所述第一条带形成有两所述拱形凸起，两所述拱形凸起沿所述燃料棒的轴向排列，所述第二条带形成有两所述平面凸起，两所述平面凸起沿所述燃料棒的轴向排列。两所述拱形凸起与两所述平面凸起共同作用，通过增加接触面积而对所述燃料棒形成更加稳固的夹持。
具体地，两所述平面凸起的位置分别与两所述拱形凸起对应。
较佳地，所述第一条带或第二条带向内弯折凸伸形成至少一定位凸起，所述内条带上对应开设定位孔，所述定位凸起卡入所述定位孔内。所述定位凸起与定位孔相互配合，使得所述夹持件能够在所述内条带上定位在预定位置。
较佳地，所述平面凸起与拱形凸起的刚度比在20:1-1:1的范围内。所述平面凸起对所述燃料棒形成刚性抵顶，而所述拱形凸起对所述燃料棒形成弹性抵顶。
较佳地，所述第一条带与第二条带的一端相互固定，另一端彼此分离。
较佳地，在同一所述格栅单元内，两所述平面凸起或拱形凸起相邻设置，而所述平面凸起与拱形凸起相对设置。
本发明还提供了一种燃料组件，包括上管座、下管座、多个控制棒导向管、多个燃料棒及多个所述保持格栅，多个所述保持格栅沿上下方向排列，多个所述燃料棒及控制棒导向管分别插设于所述保持格栅，所述控制棒导向管的上端与所述上管座固定，所述控制棒导向管的下端与所述下管座固定。
与现有技术相比，由于本发明采用了所述保持格栅，因此加工难度较低，且保持格栅内冷却剂的压力损失小，水力平衡，所述保持格栅更加稳定，不易在反应堆内部发生振动。
附图说明
图1是现有技术中保持格栅内条带上弹簧与刚凸的设置位置示意图。
图2是现有技术中弹簧的结构示意图。
图3是本发明燃料组件的组成结构示意图。
图4是本发明保持格栅的部分平面图。
图5是本发明中夹持件的立体图。
图6是本发明中夹持件另一角度的立体图。
图7是本发明中夹持件的侧视图。
图8是本发明中内条带上安装孔及定位孔的示意图。
图9是夹持件在内条带上的安装示意图。
图10是本发明中拱形凸起与平面凸起对燃料棒的夹持效果图。
图11是本发明中拱形凸起与平面凸起在一格栅单元内的设置位置示意图。
图12是本发明中另一实施例中夹持件的立体图。
图13是本发明中又一实施例中夹持件的立体图。
具体实施方式
下面结合给出的说明书附图对本发明的较佳实施例作出描述。
如图3所示，本发明公开一种轻水堆核燃料组件，包括上管座1、下管座2、多个控制棒导向管3、多个燃料棒4及多个所述保持格栅5，多个所述保持格栅5沿上下方向(所述燃料棒4的轴向)排列，多个所述控制棒导向管3及燃料棒4分别插设于所述保持格栅5，所述控制棒导向管3的上端与所述上管座1固定，所述控制棒导向管3的下端与所述下管座2固定。在反应堆中，冷却剂由下而上沿所述燃料棒4的轴向从所述下管座2流入所述燃料组件并对燃料棒4进行冷却散热后从所述上管座1流出。
如图4所示，所述保持格栅5包括多个内条带50、四个外条带51(图中只显示两个)及多个夹持件6，多个所述内条带50相互交叉呈网格状格栅结构并形成多个中空的格栅单元500，所述外条带51围设在所述格栅结构的外围并与所述内条带50固定。所述格栅单元500中少数几个用于容纳所述控制棒导向管3，而其他大多数所述格栅单元500内均容纳一所述燃料棒4。与现有技术不同的，所述内条带50上并不冲压形成刚凸。
如图5至图7所示，所述夹持件6包括第一条带61及第二条带62，所述第一条带61及第二条带62均沿所述燃料棒4的轴向延伸且所述第一条带61及第二条带62的宽度较小，所述夹持件6是与现有技术中的弹簧类似的发卡结构。所述第一条带61与第二条带62的上端固定，下端彼此分离。所述第一条带61的中段位置向外弯折凸伸地形成拱形凸起610，所述第二条带62的上下端分别向外弯折凸伸地形成两平面凸起620，两所述平面凸起620沿所述燃料棒4的轴向排列，所述平面凸起620与所述拱形凸起610朝相互背离的方向凸伸，所述拱形凸起610的高度位置处于两所述平面凸起620之间。
在本实施例中所述第一条带61与第二条带62是一体成型的整体结构，当然在别的实施方式中也可以是分别成型后固定连接到一起。
所述拱形凸起610与平面凸起620是所述第一条带61与第二条带62的一部分，因此所述拱形凸起610及平面凸起620均沿所述燃料棒4的轴向延伸，并且所述拱形凸起610与平面凸起620在垂直于所述燃料棒4的平面内的投影面积相等。将所述拱形凸起610与平面凸起620的投影面积设置的相等，能够使得在反应堆内冷却剂的流向上所述拱形凸起610与平面凸起620的迎流面积相等，从而使得所述拱形凸起610与平面凸起620所受到的水力相等，有利于所述保持格栅5整体的平衡和稳定。
所述第一条带61的上下端还分别向内(即向所述第二条带62)弯折凸伸形成两定位凸起611，两所述定位凸起611刚好与所述第二条带62上的两所述平面凸起620的背面对应。再参照图8及图9，所述内条带50上开设有安装孔501及位于所述安装孔501下方的三个定位孔502，三个所述定位孔502由上至下排列。在所述内条带50上安装所述夹持件6时，将所述第一条带61或第二条带62从所述安装孔501中穿过，使所述第一条带61与第二条带62分别位于所述内条带50的两侧，然后按压靠拢所述第一条带61与第二条带62，使所述第一条带61上的两所述定位凸起611卡入上两个所述定位孔502中，所述第一条带61与第二条带62夹持所述内条带50且所述第一条带61及第二条带62的下端在最下方的所述定位孔502中通过焊接等手段相互贴合固定。所述定位凸起611与定位孔502相互配合，使得所述夹持件6能够在所述内条带50上定位在预定位置。
所述夹持件6安装定位至所述内条带50上的预定位置后，由于所述第一条带61及第二条带62的宽度较小，因此并不会填满所述格栅单元500，而每一所述夹持件6的所述拱形凸起610及平面凸起620分别向相邻的两所述格栅单元500内凸伸。所述拱形凸起610及平面凸起620分别起到现有技术中弹簧及刚凸的作用，即所述拱形凸起610需对所述燃料棒4形成弹性抵顶，而所述平面凸起620需对所述燃料棒4形成刚性抵顶，在本实施例中，将所述平面凸起620与拱形凸起610的刚度比设置为20:1(具体可以是通过不同厚度实现不同刚度)，藉此让所述拱形凸起610具有弹性，而所述平面凸起620具有刚性。当然，所述平面凸起620与拱形凸起610的刚度比还可以是在20:1-1:1的范围内的任意数值或是其他比例。
请参照图4及图11，在整个所述保持格栅5中，多个所述夹持件6在多个所述格栅单元500(除了容纳所述控制棒导向管3的少数格栅单元500)上采用这样的规律设置：使得每一所述格栅单元500内具有两所述第一条带61及两所述第二条带62，其中两所述第一条带61相邻设置，两所述第二条带62相邻设置，而所述第一条带61与第二条带62是相对设置，换句话说，一所述夹持件6上的所述拱形凸起610与另一所述夹持件6上的所述拱形凸起610是相邻设置，一所述夹持件6上的所述平面凸起620与另一所述夹持件6上的所述平面凸起620是相邻设置，而所述拱形凸起610与平面凸起620始终是相对设置。
与现有技术相比，本发明所述保持格栅5中通过在所述第一条带61及第二条带62上分别形成所述拱形凸起610及平面凸起620来对燃料棒4进行夹持，而所述第二条带62上设置有两所述平面凸起620，对所述燃料棒4的抵顶更加稳固，所述平面凸起620实现了现有技术中刚凸的作用，因此省去了在所述内条带50上冲压刚凸的工艺过程，所述夹持件6可以单独成型，其成型工艺更简单，加工难度较低，并且不会对所述内条带50的结构产生不良影响。同时，由于所述拱形凸起610及平面凸起620均沿所述燃料棒4的轴向延伸，因此在保证所述拱形凸起610及平面凸起620与所述燃料棒4充分接触的前提下，所述第一条带61及第二条带62可以设置地更细长，从而减小在垂直于所述燃料棒4的平面内的投影面积，即减小了所述保持格栅5的迎流面积，从而减小压力损失。而省去原有的刚凸后所述拱形凸起610与平面凸起620的设置可以更加均匀，使得所述保持格栅5受到的水力也更平衡，进而保证所述保持格栅5不易在反应堆内部发生振动。
如图12所示，在本发明的另一个实施例中，夹持件7的结构与以上实施例略有不同，本实施例中所述夹持件7的拱形凸起710具有平面区710a，所述平面区710a与所述燃料棒4接触。所述平面区710a的设置使得所述拱形凸起710对所述燃料棒4的接触及抵顶更加稳定。
如图13所示，在本发明的又一个实施例中，夹持件8的第一条带81形成有两拱形凸起810，两所述拱形凸起810沿所述燃料棒4的轴向排列，第二条带82形成有与两所述拱形凸起810分别对应的两平面凸起820。两所述拱形凸起810与两所述平面凸起820共同作用，对所述燃料棒4形成稳固的夹持。
以上所揭露的仅为本发明的较佳实例而已，其作用是方便本领域的技术人员理解并据以实施，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属于本发明所涵盖的范围。
Claims (11)
1.一种保持格栅，包括多个内条带及外条带，多个所述内条带相互交叉呈网格状格栅结构并形成多个中空的格栅单元，所述外条带围设在所述格栅结构的外围并与所述内条带固定，其特征在于：所述保持格栅还包括多个夹持件，所述夹持件夹持并固定至所述内条带上，所述夹持件包括分别位于所述内条带两侧的第一条带及第二条带，所述第一条带向所述格栅单元内凸伸地形成拱形凸起，所述第二条带向相邻的所述格栅单元内凸伸地形成平面凸起，同一所述格栅单元内的所述拱形凸起与平面凸起共同夹持位于所述格栅单元内的燃料棒，所述拱形凸起及平面凸起均沿所述燃料棒的轴向延伸。
2.如权利要求1所述的保持格栅，其特征在于：所述拱形凸起与平面凸起在垂直于所述燃料棒的平面内的投影面积相等。
3.如权利要求1所述的保持格栅，其特征在于：所述第二条带形成有两所述平面凸起，两所述平面凸起沿所述燃料棒的轴向排列，所述拱形凸起的位置处于两所述平面凸起之间。
4.如权利要求1所述的保持格栅，其特征在于：所述拱形凸起具有平面区，所述平面区与所述燃料棒接触。
5.如权利要求1所述的保持格栅，其特征在于：所述第一条带形成有两所述拱形凸起，两所述拱形凸起沿所述燃料棒的轴向排列，所述第二条带形成有两所述平面凸起，两所述平面凸起沿所述燃料棒的轴向排列。
6.如权利要求5所述的保持格栅，其特征在于：两所述平面凸起的位置分别与两所述拱形凸起对应。
7.如权利要求1所述的保持格栅，其特征在于：所述第一条带或第二条带向内弯折凸伸形成至少一定位凸起，所述内条带上对应开设定位孔，所述定位凸起卡入所述定位孔内。
8.如权利要求1所述的保持格栅，其特征在于：所述平面凸起与拱形凸起的刚度比在20:1-1:1的范围内。
9.如权利要求1所述的保持格栅，其特征在于：所述第一条带与第二条带的一端相互固定，另一端彼此分离。
10.如权利要求1所述的保持格栅，其特征在于：在同一所述格栅单元内，两所述平面凸起或拱形凸起相邻设置，而所述平面凸起与拱形凸起相对设置。
11.一种燃料组件，包括上管座、下管座、多个保持格栅、多个燃料棒及多个控制棒导向管，多个所述保持格栅沿上下方向排列，多个所述燃料棒及控制棒导向管分别插设于所述保持格栅，所述控制棒导向管的上端与所述上管座固定，所述控制棒导向管的下端与所述下管座固定，其特征在于：所述保持格栅如权利要求1-10任一项所述。
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