CN104036830A - 低压降保持格栅及带有这种保持格栅的燃料组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种低压降保持格栅，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，外条带的上边缘形成多个间隔设置的第一导向翼，外条带的下边缘形成多个交替排列设置的第二导向翼与第三导向翼，每一第三导向翼位于相邻两第二导向翼之间，且第二导向翼与第三导向翼之间的间隔小于第一导向翼的宽度，第一导向翼、第二导向翼及第三导向翼均向格栅结构内部倾斜凸伸。本发明低压降保持格栅能够有效防止吊装时的钩挂，并且通过三个导向翼的配合，使得导向翼向格栅结构内部倾斜凸伸的幅度可以很小，因此迎流面积小，冷却剂的压力损失小。

Description

低压降保持格栅及带有这种保持格栅的燃料组件

技术领域

本发明涉及核反应堆技术领域，尤其涉及一种低压降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。

由于燃料组件具有很高的横向柔性，所以燃料组件的吊装只能垂直进行，防止发生过大的侧向变形，在实际的燃料组件装卸料过程中，由于吊装时燃料组件之间只有很小的间距，燃料组件很容易与已经就位的燃料组件发生干涉，干涉可能由于燃料组件辐照变形以及燃料组件与吊装设备的制造公差引起，因此保持格栅必须要有优良的导向功能来避免上述干涉，所以在保持格栅上一般会设置导向翼来对相邻燃料组件进行导向，使之相互通过。

现有技术中的导向翼设置于保持格栅的外条带的上下端边缘并向格栅结构内部倾斜凸伸，外条带上下端的导向翼的结构及排布方式相同，相邻燃料组件在吊装过程中发生横向错位时，相邻保持格栅的导向翼之间有可能发生相互钩挂，并且导向翼向格栅结构内凸伸的幅度越小，出现钩挂的可能性就越高，因此导向翼向内凸伸的幅度需要设置得较大，而正是由于这种较大的凸伸结构，使得导向翼在燃料组件内冷却剂的流动方向上形成了迎流面积，迎流面积的存在使得冷却剂流体的压力损失较大，进而对燃料组件内的散热造成不良影响。

因此，有必要提供一种能够防止相互钩挂，同时有效减少压力损失的保持格栅。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够防止相互钩挂，同时有效减少压力损失的保持格栅。

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，本发明提供了一种低压降保持格栅，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，所述外条带的上边缘形成多个间隔设置的第一导向翼，所述外条带的下边缘形成多个交替排列设置的第二导向翼与第三导向翼，每一所述第三导向翼位于相邻两所述第二导向翼之间，且所述第二导向翼与第三导向翼之间的间隔小于所述第一导向翼的宽度，所述第一导向翼、第二导向翼及第三导向翼均向所述格栅结构内部倾斜凸伸。

与现有技术相比，由于本发明在所述外条带上下边缘设置了不同的导向翼，且所述第二导向翼与第三导向翼之间的间隔小于所述第一导向翼的宽度，即所述第一导向翼无法插入到所述第二导向翼与第三导向翼之间，因此，即使在吊装时相邻燃料组件的保持格栅发生相对错位，相邻保持格栅上的导向翼也不会发生相对钩挂，能够保证吊装的正常顺利进行。并且，由于不同导向翼的配合能够防止钩挂的出现，因此，所述第一导向翼、第二导向翼及第三导向翼向所述格栅结构内部倾斜凸伸的尺寸均可以设置地更小，这一方面有利于减小冷却剂流体流向上的迎流面积，从而降低流体通过格栅的压力损失，另一方面能够节省所述外条带冲制时的材料，在大批量生产时，其节省材料的效果更加可观。

较佳地，所述第一导向翼、第二导向翼及第三导向翼的宽度均由所述外条带向所述格栅结构内逐渐减小，相邻所述第二导向翼与第三导向翼的末端之间的间隔小于所述第一导向翼的末端的宽度。将相邻所述第二导向翼与第三导向翼的末端之间的间隔设置得小于所述第一导向翼的末端的宽度，是为了确保所述第一导向翼无法插入到所述第二导向翼与第三导向翼之间，从而杜绝钩挂。

具体地，所述第二导向翼的末端的宽度大于或等于两相邻所述第一导向翼的末端之间的间隔的一半。这样设置的目的是为了在吊装时，保持格栅的外条带始终会被限制在相邻的保持格栅之外。

较佳地，所述第二导向翼的宽度小于所述第一导向翼的宽度，所述第三导向翼的宽度小于所述第二导向翼的宽度。

较佳地，所述第一导向翼间隔地位于相邻两所述格栅单元的连接处，所述第二导向翼与第一导向翼上下对应设置，所述第三导向翼间隔地位于相邻两所述格栅单元的连接处。

较佳地，所述外条带上开设有多个沿所述外条带的长度方向交替排列设置的第一插槽组及第二插槽组，所述第一插槽组包括至少两个上下排列的第一子插槽，所述第二插槽组包括至少一个第二子插槽及位于所述第二子插槽上方并延伸至所述外条带的上端边缘的第三子插槽；所述内条带的末端形成与所述第一插槽组或第二插槽组配合固定的凸肋。。通过所述第一插槽组与第二插槽组的交替排列配合，可以增加所述内条带的定位精度，使得装配所述低压降保持格栅时所述内条带与外条带的相对位置得到更好的保证。另外，当所述内条带受到横向载荷时，使用两种形式的插槽间隔排列也可以避免在所述外条带上出现载荷集中的区域。

具体地，所述第一插槽组包括两所述第一子插槽，所述第二插槽组包括两所述第二子插槽，两所述第二子插槽上下排列并与两所述第一子插槽交错设置。

具体地，所述第一插槽组与所述第一导向翼对应设置，所述第二插槽组设置于两相邻所述第一导向翼的中间位置。

较佳地，所述外条带朝向所述格栅结构的一侧沿长度方向形成有多排凸起，每一排凸起与邻接所述外条带的所述格栅单元对应并包括至少三个所述凸起，所述凸起抵顶位于所述格栅单元内的燃料棒。所述凸起的作用是与所述内条带上的刚凸及弹簧共同夹持所述燃料棒，并且每排所述凸起包括至少三个所述凸起，这样即使其中有一个所述凸起损坏，其余的凸起仍然能够保持对所述燃料棒的抵顶。

具体地，所述凸起还开设有贯穿所述外条带内外的流水孔。所述凸起上的所述流水孔均匀分布在所述外条带上，能够均匀地分配所述外条带内外的压差，保证了所述外条带在整个高度上的压差近似相等，从而减小所述外条带的横向载荷。

本发明还提供了一种燃料组件，包括上管座、下管座、多个所述低压降保持格栅、多个燃料棒及多个控制棒导向管，多个所述低压降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低压降保持格栅，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，由于本发明中使用了所述低压降保持格栅，因此对冷却剂流体造成的压力损失较小，有利于冷却剂带走所述保持格栅内燃料棒产生的热量。

附图说明

图1是本发明低压降保持格栅的部分俯视图。

图2是本发明低压降保持格栅中外条带的部分立体图。

图3是本发明低压降保持格栅中外条带的部分正视图。

图4是图2中C处的放大图。

图5是本发明低压降保持格栅中外条带与内条带的装配示意图。

图6是吊装时两相邻低压降保持格栅防止钩挂的原理示意图。

图7是本发明燃料组件的组成结构示意图。

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。

结合图1至图3所示，本发明提供一种用于轻水堆核燃料组件的低压降保持格栅1，保持格栅1包括多个内条带10及外条带11，多个内条带10相互交叉呈网格状格栅结构并形成多个中空的格栅单元100，外条带11围设在格栅结构的外围并与内条带10固定。除了少数几个格栅单元100容纳控制棒导向管外，其他多数格栅单元100内均容纳一燃料棒。而内条带10上可以设置与现有技术中相同的刚凸和弹簧以对燃料棒进行夹持。

外条带11的上边缘形成多个间隔设置的第一导向翼111，外条带11的下边缘形成多个交替排列设置的第二导向翼112与第三导向翼113，每一第三导向翼113位于相邻两第二导向翼112之间，且第二导向翼112与第三导向翼113之间的间隔小于第一导向翼111的宽度，第一导向翼111、第二导向翼112及第三导向翼113均向格栅结构内部倾斜凸伸。由于第一导向翼111无法插入到第二导向翼112与第三导向翼113之间，因此在吊装时能够避免相邻燃料组件的保持格栅1的挂钩，确保吊装顺利进行。而导向翼在冷却剂流体流向上的迎流面积与格栅的压力损失成正比，通过三种导向翼配合，能够最大限度减小导向翼伸入格栅结构内的长度，从而减小导向翼的迎流面积，进而减少压力损失。

具体的，第一导向翼111是间隔地位于相邻两格栅单元100的连接处，与外条带11邻接的多个格栅单元100具有多个连接处，这些连接处间隔的设置有第一导向翼111，而不是每个连接处都设置有第一导向翼111。多个第二导向翼112在外条带11的下边缘与多个第一导向翼111一一对应。第三导向翼113位于相邻两第二导向翼112的中间位置，因此第三导向翼113也是设置于相邻两格栅单元100的连接处，并且设置第三导向翼113的连接处恰好是上端没有设置第一导向翼111的连接处。

第一导向翼111、第二导向翼112及第三导向翼113是在外条带11的边缘形成，并向格栅结构内部稍微弯曲地倾斜以向内部凸伸，第一导向翼111、第二导向翼112及第三导向翼113的宽度均由外条带11向格栅结构内逐渐减小，使得第一导向翼111、第二导向翼112及第三导向翼113的形状呈弯曲的梯形，相邻的第二导向翼112与第三导向翼113的末端之间的间隔(即第二导向翼112与第三导向翼113间的最大距离)小于第一导向翼111的末端的宽度(即第一导向翼111的最小宽度)。将相邻第二导向翼112与第三导向翼113的末端之间的间隔设置得小于第一导向翼111的末端的宽度，是为了确保第一导向翼111无法插入到第二导向翼112与第三导向翼113之间。

在尺寸上，第二导向翼112的末端的宽度小于第一导向翼111的宽度，第三导向翼113的末端的宽度小于第二导向翼112的末端的宽度。其中第一导向翼111相比现有技术中的导向翼更短，但是更宽，因此这三种导向翼在格栅单元100内流体流向上的投影面积更小。当把这三种导向翼的迎流面积设置为现有技术中导向翼迎流面积的89％时，整个保持格栅1能够减小大约6％的压力损失。而在采用级进模生产时，由于每个外条带11都能在导向翼的尺寸上缩小0.6mm-1.2mm，因此根据外条带11的不同高度，可以节省1.5％-3％的材料。

作为一种更具体的尺寸选择，第二导向翼112的末端的宽度大于或等于两相邻第一导向翼111的末端之间的间隔的一半。定义两相邻第一导向翼111的末端之间的间隔(即两相邻第一导向翼111间的最大距离)为B，而第二导向翼112的末端的宽度(即第二导向翼112的最小宽度)为A，则A≥B/2。这样设置的目的是为了在吊装时，保持格栅1的外条带11始终会被限制在相邻的保持格栅1之外。

外条带11上开设有多个沿其长度方向交替排列的第一插槽组114及第二插槽组115，且外条带11上还形成有多排凸起116，每一排凸起116包括三个凸起116并位于相邻的第一插槽组114与第二插槽组115之间。

如图5所示，第一插槽组114与第二插槽组115的作用是定位内条带10，因此在内条带10的末端形成与第一插槽组114或第二插槽组115配合固定的凸肋(未图示)，内条带10上的凸肋插进第一插槽组114或第二插槽组115并完成定位后再使用焊接等手段将内条带10与外条带11相互固定。

回看图2及图3，第一插槽组114包括至少两个沿外条带11的上下方向排列的第一子插槽114a，第二插槽组115包括至少一个第二子插槽115a，具体的，在本实施例中，第一子插槽114a及第二子插槽115a的数量均为两个。第一插槽组114设置的位置也就是内条带10定位的位置，而内条带10的两侧是两个相邻的格栅单元100，因此第一插槽组114的位置就是两相邻格栅单元100的连接处，第一插槽组114的位置与第一导向翼111及第二导向翼112对应。第二插槽组115还包括位于两第二子插槽115a上方并延伸至外条带11的上边缘而形成开口的第三子插槽115b，两第二子插槽115a与第三子插槽115b沿外条带11的上下方向排列，且第二子插槽115a及第三子插槽115b与第一子插槽114a是相互交错地设置以加强硬度并避免应力集中，第二插槽组115的位置与第三导向翼113对应，即第二插槽组115设置于两相邻第一导向翼111的中间位置，因此第二插槽组115的设置位置到第一导向翼111的末端之间的间隔等于B/2。通过第一插槽组114与第二插槽组115的交替排列配合，可以增加内条带10的定位精度，使得装配低压降保持格栅1时内条带10与外条带11的相对位置得到更好的保证。另外，当内条带10受到横向载荷时，使用两种形式的插槽间隔排列也可以避免在外条带11上出现载荷集中的区域。

在图2、图3的基础上再参照图4，凸起116形成于外条带11朝向格栅结构的一侧，且每一排凸起116中的三个凸起116沿外条带11的上下方向排列，多排凸起116分别与邻接外条带11的多个格栅单元100对应并凸伸入格栅单元100内，凸起116的作用是抵顶格栅单元100内的燃料棒并与刚凸及弹簧共同夹持燃料棒。每排凸起116包括三个或更多的凸起116，这样即使其中有一个凸起116损坏，其余的凸起116仍然能够保持对燃料棒的抵顶。另外，在凸起116的周壁还均匀地开设有四个贯穿外条带11内外的扇形流水孔116a，流水孔116a均匀分布在外条带11上，能够均匀地分配外条带11内外的压差，保证了外条带11在整个高度上的压差近似相等，从而减小外条带11的横向载荷。

与现有技术相比，由于本发明在外条带11上下边缘设置了不同的导向翼，且第二导向翼112与第三导向翼113之间的间隔小于第一导向翼111的宽度，即第一导向翼111无法插入到第二导向翼112与第三导向翼113之间，因此，即使在吊装时相邻燃料组件的保持格栅1发生如图6所示的相对错位，相邻保持格栅1上的导向翼也不会发生相对钩挂，能够保证吊装的正常顺利进行。并且，由于不同导向翼的配合能够防止钩挂的出现，因此，第一导向翼111、第二导向翼112及第三导向翼113向格栅结构内部倾斜凸伸的尺寸均可以设置地更小，这一方面有利于减小冷却剂流体流向上的迎流面积，从而降低流体通过格栅的压力损失，另一方面能够节省外条带11冲制时的材料，在大批量生产时，其节省材料的效果更加可观。

如图7所示，本发明还提供了一种燃料组件，包括上管座2、下管座3、多个低压降保持格栅1、多个燃料棒4及多个控制棒导向管5，多个低压降保持格栅1沿上下方向排列，多个燃料棒4及控制棒导向管5分别插设于低压降保持格栅1，控制棒导向管5的上端与上管座2固定，控制棒导向管5的下端与下管座3固定。由于本发明中使用了低压降保持格栅1，因此在吊装时不会发生钩挂，且对冷却剂流体造成的压力损失较小，有利于冷却剂带走保持格栅1内燃料棒4产生的热量。

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)

1.一种低压降保持格栅，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：所述外条带的上边缘形成多个间隔设置的第一导向翼，所述外条带的下边缘形成多个交替排列设置的第二导向翼与第三导向翼，每一所述第三导向翼位于相邻两所述第二导向翼之间，且所述第二导向翼与第三导向翼之间的间隔小于所述第一导向翼的宽度，所述第一导向翼、第二导向翼及第三导向翼均向所述格栅结构内部倾斜凸伸。

2.如权利要求1所述的低压降保持格栅，其特征在于：所述第一导向翼、第二导向翼及第三导向翼的宽度均由所述外条带向所述格栅结构内逐渐减小，相邻所述第二导向翼与第三导向翼的末端之间的间隔小于所述第一导向翼的末端的宽度。

3.如权利要求2所述的低压降保持格栅，其特征在于：所述第二导向翼的末端的宽度大于或等于两相邻所述第一导向翼的末端之间的间隔的一半。

4.如权利要求1所述的低压降保持格栅，其特征在于：所述第二导向翼的宽度小于所述第一导向翼的宽度，所述第三导向翼的宽度小于所述第二导向翼的宽度。

5.如权利要求1所述的低压降保持格栅，其特征在于：所述第一导向翼间隔地位于相邻两所述格栅单元的连接处，所述第二导向翼与第一导向翼上下对应设置，所述第三导向翼间隔地位于相邻两所述格栅单元的连接处。

6.如权利要求1所述的低压降保持格栅，其特征在于：所述外条带上开设有多个沿所述外条带的长度方向交替排列设置的第一插槽组及第二插槽组，所述第一插槽组包括至少两个上下排列的第一子插槽，所述第二插槽组包括至少一个第二子插槽及位于所述第二子插槽上方并延伸至所述外条带的上端边缘的第三子插槽；所述内条带的末端形成与所述第一插槽组或第二插槽组配合固定的凸肋。

7.如权利要求6所述的低压降保持格栅，其特征在于：所述第一插槽组包括两所述第一子插槽，所述第二插槽组包括两所述第二子插槽，两所述第二子插槽上下排列并与两所述第一子插槽交错设置。

8.如权利要求6所述的低压降保持格栅，其特征在于：所述第一插槽组与所述第一导向翼对应设置，所述第二插槽组设置于两相邻所述第一导向翼的中间位置。

9.如权利要求1所述的低压降保持格栅，其特征在于：所述外条带朝向所述格栅结构的一侧沿长度方向形成有多排凸起，每一排凸起与邻接所述外条带的所述格栅单元对应并包括至少三个所述凸起，所述凸起抵顶位于所述格栅单元内的燃料棒。

10.如权利要求9所述的低压降保持格栅，其特征在于：所述凸起还开设有贯穿所述外条带内外的流水孔。

11.一种燃料组件，包括上管座、下管座、多个低压降保持格栅、多个燃料棒及多个控制棒导向管，多个所述低压降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低压降保持格栅，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：所述低压降保持格栅如权利要求1-10任一项所述。