CN1059800A - 核反应堆燃料组件的下部连结器 - Google Patents

Abstract

下部连接器(1)包括一方形转接板(2)，其上有水 通道孔(8，9)和一个过滤板(11)，其上钻有许多小孔 并叠放在转接板(2)上。转接板(2)的水流通道孔(8， 9)相对于转接板的中线(6，6’)和对角线(5，5’)的排 列是完全对称的，在由对角线和中线划分的每个的区 域中，这组孔(8，9)包括随圆形截面孔(8)，如果适合 的话，别的形状水通道孔(9)也是可以的。过滤板 (11)包括许多组小孔，并在板(11)的各个区域内，都 与转接板(2)的椭圆孔(8)对应。

Description

本发明涉及核反应堆，特别是压水反应堆，燃料组件的下部连接器。所说的下部连接器，包括一个正方形的转接板，水循环通道孔从中穿过，以及一个过滤装置，它由一个钻有许多小孔的，并与转接板叠置的板构成。

压水核反应堆包括一个由许多沿垂直方向，边挨边设置的棱柱形组件构成的堆芯。这些组件还包括一个构架，由连接器来封闭，在其内部燃料棒由隔离栅板支撑，使之在纵向上彼此分离。

隔离栅板组成一个规则的网格，其中一部分位置被延伸的导管占据，以盛装控制组件的吸收棒，从而确保核反应堆堆芯功率的释放，至少一些导管通过其两端与组件的两个连接器相连，以确保构架部件之间的连接和构架的坚固性。

组件的连接器之一，称为下部连接器，放置在下芯板上，而在下芯板上对应于各个组件的区域钻以许多小孔，使得堆冷却水可以从下向上，沿垂直方向流过堆芯。

燃料棒的冷却液体，通过称为水通道的流孔，而穿过下连接器上的转接板，在反应堆一次循环回路中会有一些碎屑，它们很容易被加压水带入循环中，如果碎屑尺度很小（例如，小于10毫米），这些碎屑就会通过下部连接器的转接板（其水通道具有较大的横截面）。这些碎屑会被卡在燃料棒和第一栅板的栅元之间，亦即卡在用于将燃料棒保持在规则网格状的隔离栅板中，设置在组件最下端的那一块空腔中。这些碎屑在这个区域很高的轴向和横向水流应力作用下，会磨穿燃料棒的鎧装。这会导致鎧装密封作用的丧失，并增加反应堆一次回路中的放射性比率。这里提供了在反应堆运行时，可能对冷却水进行过滤的装置。

过滤元件与燃料组件相关联，一般设置在其下部连接器上，固定在燃料组件的下部连接器上的过滤元件包括，片金属或金属线结构，使之有可能阻挡住，尺度小于燃料棒和栅板的栅元之间通道横截面最大尺寸的碎屑。

这样的过滤元件在US-A-4，664，880，US-A-4，684，496和EP-A-0，196，611等文件中都有描述。

这类装置可能是复杂的，并会引起通过燃料组件进入循环的冷却水头压力有相当高的损失。

况且，放在组件下部连接器上的这些装置，显得体积较大并妨碍装卸堆芯组件和拆卸导管以及下部连接器。

所以，法国专利申请FR-A-89-04840（由Messrs，FRAM-ATOME和COGEMA申请的），提供了一种用于燃料组件的下部连接器，包括有用于阻挡堆冷却水中含有的颗粒装置，该装置由一个钻有许多孔的过滤板构成，该过滤板固定在转接板下表面上，覆盖了其表面的大部分。

概括地说，这样一个连接器转接板，包括有穿过正方形转接板，构成正方形网格的圆柱形和圆截面的水通道孔，而在过滤板上包含多组小尺寸的孔，当过滤板叠放在转接板的下表面上时，这些孔恰好与转接板上的水通道孔相对应。

将水通道孔设置成规则的网格状以及将过滤板设置成与水通道孔相应的形式，如在法国专利申请FR-A-89-04840中所述，使有可能在反应堆工作时，在燃料组件中得到具有可认可的水通道流量值的水流。

然而，仍然希望有可能更进一步增大通过燃料组件的下部连接器的转接板的加压水流流量。

也还希望使转接板的机械加工更为容易，并且在将连接器焊接组装时使板的形变更可能地小。

所以，本发明的目的是提供一种反应堆燃料组件下部连接器，该下部连接器包括一个方形的转接板，其上开通了水通道孔和一个过滤装置，它是由一个钻有许多小孔并叠放在转接板上的平板构成，该连接器使有可能大大增加涌入燃料组件的主流流量，更进一步地，转接板被设计成，易于机械加工，而且如果合适的话，当时连接器进行焊接组装时，在某一选定方向上，不存在可以感觉到的形变。

为了达到这些目的，转接板上的水通道孔被设计成相对于转接板的中线和对角线完全对称的形式。转接板上由中线和对角线划分的每一区域中的孔组都具有椭圆形横截面，如果适合的话，还可以是其它形状的水通道孔。过滤板的相应区域中，包含多组与转接板上的椭圆孔对应的孔。

在一个最佳实施例中，由一条中线和一条对角线所划出的每一区域内不仅包括椭圆形孔，而且还包括圆柱形、圆柱截面的孔，也同样相对于转接板的中线和对角线是完全对称的。

为了使理解本发明容易些，下面将参照附图、结合非限制性实施例。描述按照本发明作出的用于压水核反堆燃料组件的下部连接器。

图1是本发明设有装配上过滤板的连接器的俯视图。

图2是如图1所示的本发明已装配上过滤板的连接器的俯视图。

图3是与图1相似的对应于第一替换实施例的转接板的视图。

图4是与图2相似的对应于第二替换实施例的转接板的视图。

图1所示为压水核反应堆燃料组件的下部连接器，其整体用标号1表示，它包括一个安装在支撑柱3上的方形的转接板2、支撑柱3与转接板2的下表面焊接在一起。转接板2是由一个厚度为20毫米量级，外上沿倒角的金属板构成，如以上描述的，通过该板水通道孔按规则的方式排列着。

概括地讲，水通道孔和燃料棒是这样设置的：在垂直方向上燃料棒与水通道孔永远不会在一条直线上，因此，燃料棒就能确保总是被连接器的一部分固定在组件之内，并保持其方位。

支撑柱3设在转接板2的四个角上。

其中沿转接板2对角线5的两根支撑柱3a和3b上有圆柱形孔4，这是用来在安装组件时，将下连接器固定到下芯板上的时候拧入螺栓的。

在沿转接板的第二条对角线5'上的两根支撑柱上没有任何象支撑柱3a和3b上的孔或洞。

图1还表示3转接极上的两条中线6和6'，它们和对角线5，5'一起构成了几条对称轴，如下所述，穿过转接板的水道通孔，相对于这几条对称轴是完全对称的。

为了描述通过转接板2的孔排列方式，就要考虑到板表面上被对角线5，5’和中线6，6'划分出的八个象线7a、7b、7c、7d、7e、7f、7g和7h，这八个象限7a到7h就是八个具有位于板2中心点顶点的相同直角三角形。

在7a到7h这些直角三角形象限中，每一个里面的通过转接板2的孔，其形状，大小和排列方式都是一致的，所以，每一个通过转接板2的孔，相对于转接板的中线和对角线都存在一个对称的完全一样的孔。因此，通过板2的这些孔的排列，相对于转接板的中线和对角线是完全对称的。

此外，在从7a到7h三角形象限中的每一个的区域中，穿过转换板的水通道孔的一部分具有在纵轴方向多少有些拉长的椭圆形截面。

这些具有椭圆形横截面的孔都统一用标号8表示。

在图1所示的最佳实施例中，在7a到7h每一个三角形象限中，都有12个穿过转接板2的水道通孔。

因为，在由转接板2的对角线和中线所划分出的每一个三角形象限中，孔的排列、形状和大小都是完全一致的，下面仅描述象限7a中的孔的排列和设置。

在象限7a中，转接板2上，有10个椭圆形通孔，它们的轴是与构成该三角形象限7a的一边转接板2的中线6平行的。

这十个椭圆形孔是以如下方式排列的：

-三个短孔8a沿象限7a也就是板的外沿排成一行。

-三个比孔8a略长的椭圆孔8b，排成与第一行孔平行的第二行孔，并且朝向转接板2的内侧，这也就是说它们排列的位置比8a这一行孔更靠近板的中心。

-一个较长的孔8c被设置在两个8a孔和两个8b孔之间，并在将8a行孔与8b行孔分隔开的空间内延伸过来。

-一个长度介于8b孔和8c孔之间的孔8d位于8a行孔的外端，并且在将8a和8b行孔分隔开的空间内延伸过去。

-一个长度小于8d孔的孔8e，紧挨着孔8d，在板2的角方向上排列在8a行孔和8d孔的外侧。

-最后，一个长度与8a孔基本相等的孔8f位于板2中心附近。

三角形象限7a中的这一组椭圆孔8还包括两个孔8g，其长度基本上等于8a和8f的长度，这两个孔8g的纵向长轴平行于转接板2的中线6'，要不就在划定象限7a的转接板2的外侧。孔8g插在8b行孔和孔8f之间。

除了这十二个椭圆孔之外，转换板在每一个三角形象限如7a还包括，九个圆形截面的圆柱形孔，这些孔都用标号9表示。

这些孔按下述方式排列：

-有5个孔的圆心在对角线5上。

-有两个孔的圆心在中线6上。

-还有两个孔安排在三角象限7a之内。

位于板2的角上附近，支撑柱3a上面的两个圆孔，其中一个在对角线上，另一个在象限7a内，它们的直径都略小于其它孔的直径。

在这些直径较大的其它孔中，有三个孔9a，其中一个位于对角线5上，另一个在中线6上，第三个在三角形象限7a内，是用来啮合并固定组件导管末端的。两个9b孔，其中一个在对角线5上，另一个在中线6上，是用来将过滤板铆接到转接板上。

其它圆形孔构成，像椭圆形水通道孔8那样的水通道孔。

图2所示的转接板2，和图1所示一样，但是在其上表面叠放并固定了一块薄过滤板11。对于一个其转接板边长约20厘米，厚约为20毫米量级的压水核反应堆的燃料组件连接器，所用的过滤板的厚度约为2毫米。

过滤板11用8个铆钉12固定到转接板2上，每个铆钉都穿过转接板2上的孔9b。

16个组件导管均固定在转接板的9a孔上，并且穿过过滤板上相应的孔。

在连接器1的中心部分，设备管14被固定在穿过转接板的一个圆形截面孔内和过滤板上相应的孔内。

过滤板11包括多组方格网状的孔15，当板11叠放在转接板2上时，除了用于固定导管B和铆钉12的孔9a和9b之外，这些孔就与转接板上的椭圆形水道孔8及圆孔9相吻合。

每一个过滤组15都是方格网筛形的，呈长方形孔或方形孔，并穿过过滤板11。筛形过滤网孔组15由小截面的线或条16彼此穿插固定而成。

滤网孔可以由板11冲孔而得，因而这些滤网孔均由构成板11的金属条来划分开来。

筛形滤网孔组的方格尺寸为3毫米量级。

过滤组或筛形滤网孔组15与转接板上最大尺度孔的设置一致，如孔8c、8d和8e，它们可以装有一根或多根比构成滤网孔组15的线和条16截面大的加强筋条16'。事实上，构成滤网孔组15的线或条的截面已是最小可能的尺度，以减少冷却水水头压力的损失。增加燃料组件中冷却水的流量。所以当有大量的碎屑被挡住时，滤网孔组15容易发生形变，因此，在叠放最大截面孔的部分。如上加强筋条是必要的，从而使滤网得到足够的刚性和强度。

图3所示为本发明连接器转接板的第一替换实施例。

连接器21的转接板22上的孔的设置，相对于转接板的对角线25和25'，中线26和26'完全对称，如图1和图2中实施例一样。

如前所述，对角线和中线划分出八个三角形象限27a、27b、27c、27d、27e、27f、27g和27h，其中转接板上的孔具有相同的形状，大小和排列方式。

下面将描述通过板22的象线27a的孔。

在象限27a中，有一组椭圆形孔28和一组圆形截面的孔29穿过转接板。

这组椭圆形孔包括：

-两个长孔28a，沿平行于中线26'的转接板边沿，排成第一行。

-两个比孔28a短的椭圆孔28b，排成与中线26'平行的一行，并且相对于28a行孔更朝向转接板的内侧。

-一个与孔28b长度基本相等的孔28c和一个圆孔29排成一行，构成平行中线26的第三行孔。

-一个28d孔和一个比28d孔短的28d孔，排成第4行。

-一个28e孔和一个28f孔平行于中线26'并且一前一后位于朝向板22中心的方向上。

板22除了包括有椭圆孔28和圆形孔29之外，还包括水通道孔30，其形状为圆角三角形，位于板22中心附近。

如图1和图2中实施例一样，圆形孔29a用来容纳组件导管，圆孔29b用来容纳将过滤板叠置固定在转接板22上时所用的铆钉。所说过滤板包括许多与水通孔28和29位置一致的小孔。

在图3的实施例中，一个三角形象限中的椭圆孔都朝向平行于转接板的一条中线的同一方向上。然而，对于转接板22整体来说，这些椭圆孔的对称排列，沿两条中线26和26'两个方向取向。

图4所示为本发明连接器转接板的第二替换实施例。

图3和图4中相应元件都使用同一标号表示。两种型式的差别在于椭圆孔28'd，在第二种型式中被用一圆角的三角形孔31'代替，并且在第二种型式中，转接板包括24个用于固定导管的孔29a，而在图1、2和3的实施例中，只有16个孔。

在第2种型式中，八个附加的孔，诸如29b，用来使用铆钉固定过滤板。

本发明燃料组件的下部连接器，包括：一个转接板，其上的水通道孔的形状和排列方式前面已描述过;和一块过滤板，该过滤板叠放在转接板上，包括一组与转接板的水通道孔相对应的过滤孔，其优点是，在燃料组件中的水流量较高，同时能确保对冷却水有效的过滤。这些孔在两个方向的排列及其对称性，使得转接板在这两个方向上，都具有好的机械强度，从而防止沿某一轴的特定取向上的形变。与所有的孔都在一个方向上排列相比，这种转接板在两个方向上的坚固度是一致的。而且，这种转接板的机械加工也变得更容易，在制造连接器，进行转接板的焊接时，转接板只会产生轻微的形变。

本发明并不局限于所述实施例。

因此，转接板上椭圆形水通道孔的数目和分布可以与这里所指出的，或上面所说的不同。

本发明的连接器转接板，可以只包括椭圆形截面的水通道孔，或正相反，如在实施例中所述，水通道孔既有椭圆形截面的，又具有圆形截面的圆柱形孔。

最后，本发明不仅用于压水核反应堆燃料组件、而且可用于任何水冷核反应堆的燃料组件。

Claims (9)

1、一种用于核反应堆燃料组件的下部连接器，包括一块方形的，带有水通道孔(8.9)转接板(2)和一块钻有许多小孔并叠放在转接板上的板(11)构成的过滤装置，其特征在于：转接板上的水通道孔(8-9)相对于转接板的中线(6，6’)和对角线(5，5’)的排列是完全对称的，在转接板上由中线(6，6’)和对角线(5，5’)划分出的各个区域(7a、7b、7c、7d、7e、7f、7g、7h)中的一组孔包括椭圆形截面的孔(8)，及其它适合形状的水通道孔，以及过滤板(11)包括在其各个区域中与转接板上的椭圆孔相对应的滤网孔组(15)。

2、按照权利要求1所述的下部连接器，其特征在于转接板（2）包括，除了椭圆形水道孔（8）以外，还有圆柱形截面的水通道孔（9）并且相对于转接板的中线（6，6'）和对角线（5，5'）排列完全对称。

3、按照权利要求1和2所述的下部连接器，其特征在于：转接板（22）还包括圆角三角形孔（30，31）。

4、按照权利要求1所述的下部连接器，其特征在于：在每个三角形象限（7a到7h）中，一部分椭圆形孔（8）的截面的纵轴，指向平行于转接板（2）中线（6，6'）的方向，而另一些的截面纵轴则指向平行于转接板（2）的，第二中线（6，6'）的方向。

5、按照权利要求1所述的下部连接器，其特征在于：转接板在每个三角形区域（7a、7b到7h）中，包括用于固定燃料组件导管到下部连接器上的孔（9a），和用于将过滤板固定到转接板（2）上的孔（9b），其形状都为圆柱形、圆截面，并且相对于转接板（2）的对角线（5，5'）和对角线（6，6'），其排列方式是完全对称的。

6、按照权利要求1所述的下部连接器，其特征在于：转接板上每一个由中线（6，6'，2b'，2b）和对角线（5，5'，25，25'）划分出的三角形区域（7a到7h）、（27a到27h）中的椭圆截面的孔（8，28），是由具有有不同轴向长度的孔（8a，8b，8c，8d，8e，8f，8g，28a，28b到28h）所组成。

7、按照权利要求4所述的下部连接器，其特征在于：在转接板的每一个三角形区域（7a到7h）中，包括十八个截面纵轴指向平行于转接板（2）第一中线（6）的，第一方向的椭圆孔（8a，8b，8c，8d，8e，8f），和两个截面纵轴指向平行于转接板（2）的第2中线（6'）的，第二方向的孔（8g）。

8、按照权利要求1所述的连接器，其特征在于：过滤板（11）包括长方形或方形的孔，其上由筛形组成滤网孔组（15），并叠置于转接板（2）的水道孔（8，9）之上。

9、按照权利要求8所述的连接器，其特征在于：筛形滤网孔，由小截面的线或条（16）构成，至少其中一部分是由加强筋条（16'）构成，其截面要大于构成筛形网孔的线或条的截面。

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