CN104485137B - 具有整流型搅混翼的燃料组件搅混格架 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种具有整流型搅混翼的燃料组件搅混格架，包括外条带及多个内条带，多个所述内条带相互交叉形成格栅结构，所述格栅结构具有多个中空的格栅单元，所述外条带围在所述格栅结构的***并与所述内条带固定，所述格栅结构具有多个搅混翼，所述搅混翼伸入所述格栅单元内且所述搅混翼朝向所述格栅单元内部的一面开设有导流槽。本发明的燃料组件搅混格架能够减少冷却剂向所述搅混翼左右方向的分流，限制了流体的无序流动，起到了整流的作用，保证了所述搅混翼提高燃料组件的热工余量的效果。

Description

具有整流型搅混翼的燃料组件搅混格架
技术领域
本发明涉及一种反应堆部件，尤其涉及一种具有整流型搅混翼的燃料组件搅混格架。
背景技术
一定数量的燃料棒按照一定间隔排列(如：15×15或17×17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、搅混格架(也称定位格架)、控制棒导向管和燃料棒组成。其中，搅混格架用于装载燃料棒且由多个内条带及围于内条带之外的外条带组成。多个内条带相互交叉(一般为正交)形成具有多个格栅单元的网格状格栅结构。
众所周知，核反应堆内的链式反应会产生大量对人体有害的放射性物质，如碘131、铯137等，为了避免这些放射性物质泄漏，在核反应堆外设置了锆合金外壳、反应堆压力容器及混凝土安全外壳等多层防护层以防止出现***等事故时外界受到严重的辐射污染。然而，这些保护层都是针对核反应堆出现事故后而采取的应急安全措施，真正能确保核反应堆安全不发生***的决定性因素，是控制核反应堆内链式反应速度和温度。因此，燃料组件内起慢化剂和冷却剂作用的轻水的流量控制就事关重要，而燃料组件的搅混格架对于轻水的流通性尤为重要。
为了增强燃料组件内部冷却剂的混流，一般会在内条带上设置伸入格栅单元内的搅混翼，利用冷却剂在燃料组件中从下至上流经搅混翼时发生的变向，在搅混格架的下游产生横流和涡流来改善燃料组件内冷却剂的流通性，从而提高燃料组件的热工余量。
然而，现有技术中采用的搅混翼在结构上存在一定的局限性，使得其提升热工余量的作用大大降低。如图3所示，现有的搅混翼是类三角形的平板状结构，当冷却剂流体F向上流动时，会直接撞击搅混翼呈平面状的表面，从而产生分流，分流后向上的剩余冷却剂流体U才是我们所需要的，而沿着搅混翼表面向左右扩散的冷却剂流体L和R却削弱了向上的冷却剂流体，这就是搅混翼提高热工余量的作用被降低的原因。另外，左右扩散的冷却剂流体会对周围的流场产生扰动，增加无效的动能耗散。
因此，有必要提供一种能够减少冷却剂分流，提高热工性能的燃料组件搅混格架。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够减少冷却剂分流，提高热工性能的燃料组件搅混格架。
为了实现上述目的，本发明提供了一种具有整流型搅混翼的燃料组件搅混格架，包括外条带及多个内条带，多个所述内条带相互交叉形成格栅结构，所述格栅结构具有多个中空的格栅单元，所述外条带围在所述格栅结构的***并与所述内条带固定，所述格栅结构具有多个搅混翼，所述搅混翼伸入所述格栅单元内且所述搅混翼朝向所述格栅单元内部的一面开设有导流槽。
与现有技术相比，由于本发明燃料组件搅混格架中的所述搅混翼上设置了所述导流槽，使得所述搅混翼的表面不再是平面状，且所述导流槽是朝向所述格栅单元内部，因此当冷却剂流体向上流动到所述搅混翼处时，不会出现直接撞击而是能够被所述导流槽汇集而更多地向搅混格架的下游方向流动，增加了搅混长度，与现有技术中平板状的搅混翼相比，能够有效减少冷却剂向所述搅混翼左右方向的分流，限制了流体的无序流动，起到了整流的作用，保证了所述搅混翼提高燃料组件的热工余量的效果。
较佳地，所述导流槽的槽宽从所述导流槽的底部向外逐渐扩大。将所述导流槽设置成底部窄开口宽的形状，能够利用所述导流槽的侧壁的坡度将所述导流槽两侧的冷却剂流体引入到所述导流槽内并沿所述导流槽向下游流动而不会再向两侧分散，提高了整流效果。
具体地，所述导流槽的横截面呈三角形、梯形、多边形或弧形。
较佳地，所述搅混翼的一端固定于所述内条带，另一端弯折地向所述格栅单元内延伸。
具体地，所述导流槽沿所述搅混翼的弯折方向延伸。这样设置导流槽能够保证冷却剂流体在所述导流槽的引导下根据所述搅混翼的弯折趋势而流动，避免出现乱流，最大程度的增加了搅混长度。
具体地，所述搅混翼相对竖直方向向所述格栅单元内弯折的角度范围为0度-90度。
更具体地，所述搅混翼相对竖直方向向所述格栅单元内弯折的角度范围为20度-80度。
较佳地，所述格栅单元内容置有燃料棒，所述搅混翼靠近所述燃料棒的一端具有贴近所述燃料棒的整流边。通过设置贴近所述燃料棒的所述整流边，能够有效减少冷却剂从所述搅混翼与所述燃料棒之间的间隙漏流，从而使更多的冷却剂沿所述搅混翼的倾斜折弯方向向下游流动，进而大大提高所述搅混翼的热工性能。
附图说明
图1是本发明搅混格架的局部立体示意图。
图2是本发明搅混格架的局部平面示意图。
图3是现有技术中搅混翼周围的流体方向示意图。
图4是本发明中搅混翼的弯折角度示意图。
图5是本发明第一实施例中搅混翼上导流槽形状的横截面示意图。
图6是本发明第二实施例中搅混翼上导流槽形状的横截面示意图。
图7是本发明第三实施例中搅混翼上导流槽形状的横截面示意图。
图8是本发明第四实施例中搅混翼上导流槽形状的横截面示意图。
图9是本发明第五实施例中搅混翼上导流槽形状的横截面示意图。
图10是本发明第六实施例中搅混翼上导流槽形状的横截面示意图。
图11是本发明第七实施例中搅混翼上导流槽形状的横截面示意图。
图12是本发明第八实施例中搅混翼上导流槽形状的横截面示意图。
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。
如图1、图2所示，本发明具有整流型搅混翼的燃料组件搅混格架1包括外条带10及多个内条带11，多个所述内条带11相互交叉形成格栅结构，所述格栅结构具有多个中空的格栅单元110，所述外条带10围在所述格栅结构的***并与所述内条带11固定，所述格栅结构具有多个搅混翼12，所述搅混翼12伸入所述格栅单元110内且所述搅混翼12朝向所述格栅单元110内部的一面开设有导流槽120。
内条带11实际分为两组，其中一组内条带11相互平行且彼此等间隔地设置，另一组也呈彼此等间隔且相互平行地设置，这两组内条带11相互正交形成所述格栅结构。中空的所述格栅单元110供燃料棒或控制棒导向管(图中未示出)插接，燃料棒及控制棒导向管均呈圆柱状结构。图2中T为冷却剂流体在搅混格架1内的横流方向。
所述搅混翼12的一端固定于所述内条带11的上边缘，另一端弯折地向所述格栅单元110内延伸。所述搅混翼12的弯折是指搅混翼12相对竖直方向向所述格栅单元110内偏摆。在偏摆的同时，所述搅混翼12在其自身延伸的方向上还可以具有一定的弧度，并且可以具有一定的倾斜，其实际形状根据实施其功能时的需求而设计，并且这种设计是本领域技术人员不需要经过创造性思考就能够得知的常规技术内容。另外，本实施例中任意两个相邻的所述搅混翼12分别对应伸入不同的所述格栅单元110内部，亦即每一所述格栅单元110内部均设有一所述搅混翼12。当然，所述搅混翼12的设置数量也不以此为限。
如图4所示，所述搅混翼12的另一端向所述格栅单元110内弯折的角度θ(搅混翼12与竖直方向的夹角)范围为0度-90度，较佳地，该角度θ的范围取20度-80度。
所述导流槽120沿所述搅混翼12的弯折方向延伸，当所述搅混翼12的另一端相对所述搅混翼12固定于所述内条带11的一端弯折时，所述导流槽120随其弯折设置，保证冷却剂流体在所述导流槽120的引导下根据所述搅混翼12的弯折趋势而流动，避免出现乱流，最大程度的增加了搅混长度。
作为一种更优选的实施方式，所述搅混翼12伸入所述格栅单元110内的一端形成与所述燃料棒的外轮廓对应的一个弧形开口，该弧形开口具有一贴近所述燃料棒的外轮廓并呈弧形的整流边122。通过设置贴近所述燃料棒的所述整流边122，能够有效减少冷却剂从所述搅混翼12与所述燃料棒之间的间隙漏流，从而使更多的冷却剂沿所述搅混翼12的倾斜折弯方向向下游流动，进而大大提高所述搅混翼12的热工性能。
如图5至图11所示，本发明中导流槽120的槽宽从所述导流槽120的底部向外逐渐扩大，也就是说所述导流槽120的底部的宽度比其开口处的宽度小，以利于冷却剂从所述导流槽120的两侧流入所述导流槽120内。所述导流槽120的横截面可以呈三角形、梯形、多边形或弧形等符合以上描述的形成。
图5所示为本发明的第一实施例，其中所述导流槽120的底壁呈平缓的V形，且导流槽120具有两侧壁，两侧壁的其中之一相对所述搅混翼12开设所述导流槽120的表面呈垂直设置，另一侧壁相对该表面呈倾斜设置，且倾斜的方向是由外向内以确保所述导流槽120的开口的槽宽大于其底部的槽宽。
图6所示为本发明第二实施例，本实施例与第一实施例的不同在于所述导流槽120的两个侧壁都相对所述搅混翼12开设所述导流槽120的表面呈由外向内的倾斜设置。
请参照图7，本发明第三实施例中的导流槽120的底壁由两个部分组成，其中一部分底壁相对所述搅混翼12开设所述导流槽120的表面呈倾斜设置而另一部分底壁相对该表面呈平行设置。所述导流槽120具有两个侧壁，两个侧壁的设置同第一实施例。
本发明第四实施例如图8所示，本实施例中所述导流槽120的横截面为等腰三角形的形状。
本发明第五实施例如图9所示，本实施例中所述导流槽120的横截面呈等腰梯形，即所述导流槽120具有一与所述搅混翼12开设所述导流槽120的表面平行的底壁及两由外向内倾斜的侧壁。
请看图10，其所示为本发明的第六个实施例，本实施例中所述导流槽120具有两个呈倾斜设置的底壁及两个倾斜设置的侧壁，并且底壁及侧壁的倾斜程度都比第二实施例中更大，且底壁的长度较短，侧壁的长度较长。因此所述导流槽120的深度更深，导流效果更佳。
参照图11可以知道本发明的第七个实施例中的所述导流槽120的底壁呈平滑的圆弧形。
参照图12，其所示为本发明的第八个实施例中，本实施例中的所述导流槽120的形状与第六实施例中相同，所不同的是，第六实施例中所述导流槽120由搅混翼12的顶端延伸到搅混翼12的底端而结束，而在本实施例中导流槽120一直向下延伸到内条带11上，从而增强引流效果。理所当然的，以上其他实施例中其他形状的所述导流槽120也可以设置为与本实施例中相同的向下延伸到内条带11上的形式。
由以上八个实施例可知，本发明对所述导流槽120的形状、大小不做任何限定，只要其设置在所述搅混翼12朝向所述格栅单元110内部的一面且沿冷却剂流动方向延伸，并能够起到导流作用即可。
需要说明的是，本发明的改进点在于在搅混翼12上设置所述导流槽120，至于搅混翼12的具体形状及搅混翼12的倾斜弯折状况，均不属于本发明的保护重点，因此说明书附图5-11中呈现出的仅仅是导流槽120的形状而非搅混翼12整体的横截面形状。以上实施例中所提及的搅混翼12结构，仅为方便对本发明的理解，而不是以该结构对所述导流槽120进行限制。
本发明与现有技术相比，由于本发明燃料组件搅混格架1中的所述搅混翼12上设置了所述导流槽120，使得所述搅混翼12的表面不再是平面状，且所述导流槽120是朝向所述格栅单元110内部，因此当冷却剂流体向上流动到所述搅混翼12处时，不会出现直接撞击而是能够被所述导流槽120汇集而更多地向搅混格架1的下游方向流动，增加了搅混长度，与现有技术中平板状的搅混翼相比，能够有效减少冷却剂向所述搅混翼12左右方向的分流，限制了流体的无序流动，起到了整流的作用，保证了所述搅混翼12提高燃料组件的热工余量的效果。
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 (8)

1.一种具有整流型搅混翼的燃料组件搅混格架，包括外条带及多个内条带，多个所述内条带相互交叉形成格栅结构，所述格栅结构具有多个中空的格栅单元，所述外条带围在所述格栅结构的***并与所述内条带固定，其特征在于：所述格栅结构具有多个搅混翼，所述搅混翼伸入所述格栅单元内且所述搅混翼朝向所述格栅单元内部的一面开设有导流槽。
2.如权利要求1所述的具有整流型搅混翼的燃料组件搅混格架，其特征在于：所述导流槽的槽宽从所述导流槽的底部向外逐渐扩大。
3.如权利要求2所述的具有整流型搅混翼的燃料组件搅混格架，其特征在于：所述导流槽的横截面呈三角形、梯形、多边形或弧形。
4.如权利要求1所述的具有整流型搅混翼的燃料组件搅混格架，其特征在于：所述搅混翼的一端固定于所述内条带，另一端弯折地向所述格栅单元内延伸。
5.如权利要求4所述的具有整流型搅混翼的燃料组件搅混格架，其特征在于：所述导流槽沿所述搅混翼的弯折方向延伸。
6.如权利要求4所述的具有整流型搅混翼的燃料组件搅混格架，其特征在于：所述搅混翼相对竖直方向向所述格栅单元内弯折的角度范围为0度-90度。
7.如权利要求6所述的具有整流型搅混翼的燃料组件搅混格架，其特征在于：所述搅混翼相对竖直方向向所述格栅单元内弯折的角度范围为20度-80度。
8.如权利要求1所述的具有整流型搅混翼的燃料组件搅混格架，其特征在于：所述格栅单元内容置有燃料棒，所述搅混翼靠近所述燃料棒的一侧具有贴近所述燃料棒的整流边。
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