CN107230502A - 燃料组件及其格架和支撑***件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于燃料组件的格架的支撑***件、用于燃料组件的格架以及燃料组件。支撑***件包括管状端部以及多个间隔开的支撑部；每个支撑部沿管状端部的轴向延伸，且一端与管状端部相连、另一端悬空。支撑***件自身具有间隙，且该间隙沿轴向的长度至少为整个支撑部的轴向长度，足以容纳条带以实现固定安装，因此无需在条带上设置较长的狭缝，只需将条带***上述间隙即可。该支撑***件因利用自身的间隙与条带配合，可大幅提高装配后的格架的屈曲强度，以有效减弱抵抗事故(如地震)发生时对燃料棒的破坏。
Description
技术领域
本发明涉及核反应堆，尤其涉及一种用于燃料组件的格架的支撑***件、用于燃料组件的格架以及燃料组件。
背景技术
设于核反应堆中的燃料组件的格架包括多个条带，条带彼此相交配合形成多个栅格单元，燃料棒沿纵向设于一个栅格单元中。为更好地限制和支撑燃料棒，条带上还设有支撑***件。图1示出了现有技术的一种条带和***件22的分解图，***件22的支撑壁30通过***条带的狭缝48中来实现固定于条带上，此处需在条带上设置用于接纳***件的狭缝，且该狭缝48的长度与***件22的高度基本相当，仅略小于其高度，因此这将给格架的屈曲强度带来不利影响，易在抵抗事故(如地震)发生时对燃料棒产生破坏。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中条带上需设置较长狭缝而给格架的屈曲强度带来不利影响的缺陷，提供一种用于燃料组件的格架的支撑***件、用于燃料组件的格架以及燃料组件。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供了一种用于燃料组件的格架的支撑***件，其中，支撑***件包括管状端部以及多个间隔开的支撑部；每个支撑部沿管状端部的轴向延伸，且一端与管状端部相连、另一端悬空。
在根据本发明实施例的用于燃料组件的格架的支撑***件中，支撑部沿轴向包括相连的支撑段和固定段，支撑段与管状端部相连，且固定段的宽度大于支撑段的宽度。
在根据本发明实施例的用于燃料组件的格架的支撑***件中，支撑段的至少一部分凸出。
在根据本发明实施例的用于燃料组件的格架的支撑***件中，固定段包括沿轴向的凹入曲面部分。
在根据本发明实施例的用于燃料组件的格架的支撑***件中，管状端部的管壁包括至少一个沿轴向的凹入曲面部分。
在根据本发明实施例的用于燃料组件的格架的支撑***件中，支撑***件包括个支撑部，个支撑部绕轴向均匀间隔排布。
在根据本发明实施例的用于燃料组件的格架的支撑***件中，管状端部的管壁上设有第一狭缝，第一狭缝从邻近支撑部的管状端部的端面沿轴向延伸，第一狭缝位于相邻的两个支撑部之间。
在根据本发明实施例的用于燃料组件的格架的支撑***件中，支撑***件还包括设于远离支撑部的管状端部的端面上的第一搅混翼。
在根据本发明实施例的用于燃料组件的格架的支撑***件中，第一搅混翼与垂直于轴向的截面之间的夹角介于20°到70°之间。
在根据本发明实施例的用于燃料组件的格架的支撑***件中，支撑***件包括至少两个第一搅混翼，邻近的两个第一搅混翼的轮廓线彼此配合围成一基本闭合的几何形状。
本发明还提供了一种用于燃料组件的格架，包括多个条带，条带之间相交配合形成多个栅格单元，格架还包括上述的任一项支撑***件，支撑***件设于两个条带的交叉处，且条带***支撑***件的两个相邻的支撑部之间的间隙中。
在根据本发明实施例的用于燃料组件的格架中，一个支撑***件中只有一个支撑部位于同一栅格单元内。
在根据本发明实施例的用于燃料组件的格架中，管状端部的管壁上设有第一狭缝，第一狭缝从邻近支撑部的管状端部的端面沿轴向延伸，第一狭缝位于相邻的两个支撑部之间；条带上设有第二狭缝，一个第一狭缝与对应的一个第二狭缝啮合。
在根据本发明实施例的用于燃料组件的格架中，支撑***件还包括设于远离支撑部的管状端部的端面上的第一搅混翼，条带在邻近管状端部的端部上设有第二搅混翼，邻近的第一搅混翼和第二搅混翼的轮廓线彼此配合围成一基本闭合的几何形状。
本发明又提供了一种燃料组件，包括上述的任一项格架。
实施本发明具有以下有益效果：支撑***件自身具有间隙，且该间隙沿轴向的长度至少为整个支撑部的轴向长度，足以容纳条带以实现固定安装，因此无需在条带上设置较长的狭缝，只需将条带***上述间隙即可。该支撑***件因利用自身的间隙与条带配合，可大幅提高装配后的格架的屈曲强度，以有效减弱抵抗事故(如地震)发生时对燃料棒的破坏。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1示出了现有技术的一种条带和***件的分解图；
图2是依据本发明第一实施例的用于燃料组件的格架的支撑***件的结构示意图；
图3是依据本发明第二实施例的用于燃料组件的格架的支撑***件的结构示意图；
图4是依据本发明第三实施例的用于燃料组件的格架的支撑***件的结构示意图；
图5是依据本发明第四实施例的用于燃料组件的格架的结构示意图；
图6是图5的局部放大图；
图7是依据本发明第五实施例的用于燃料组件的格架的结构示意图；
图8是图7的局部放大图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参见图2，依据本发明第一实施例的用于燃料组件的格架的支撑***件10包括管状端部11以及多个间隔开的支撑部12；每个支撑部12沿管状端部11的轴向11A延伸，且一端与管状端部11相连、另一端悬空。多个支撑部12间隔开排布，在相邻的两个支撑部12之间具有间隙12A，且该间隙12A沿轴向11A的长度至少为整个支撑部12的轴向长度，足以容纳条带以实现固定安装，因此无需在条带上设置较长的狭缝，只需将条带***上述间隙12A即可。综上，该支撑***件因利用自身的间隙12A与条带配合，可大幅提高装配后的格架的屈曲强度，以有效减弱抵抗事故(如地震)发生时对燃料棒的破坏。
图3示出了依据本发明第二实施例的用于燃料组件的格架的支撑***件20，与第一实施例的支撑***件10相比，进一步地，管状端部21为管壁围绕形成的中空管状结构，该管壁可围绕形成圆柱面，也可围绕形成四方形柱面。本实施例中管状端部21采用具有四个侧面的四方形柱面，至少一个侧面包括沿轴向的凹入曲面211。此处所述的凹入指的是侧面朝管状结构的管腔内弯曲，该凹入曲面211可从管状端部21的一个端面沿轴向延伸至另一个端面，即凹入曲面211的轴向长度可贯穿整个轴向侧面。若该侧面的一端与一个支撑部22相连，则该凹入曲面可从管状端部21与支撑部22的连接端部沿轴向延伸至管状端部21的另一个端面。
通过设置凹入曲面211，可在圆柱形的燃料棒装入栅格单元后与燃料棒的外表面形貌契合，增大管状端部21与燃料棒的接触面积，从而减少支撑***件20与燃料棒之间的磨蚀。为实现最佳表面契合，本领域的普通技术人员可根据实际燃料棒的形貌和尺寸，合理选择凹入曲面的凹入弧度，例如可合理设置凹入宽度和凹入深度，此处不再赘述。
管状端部21的管壁上还设有第一狭缝212，第一狭缝212从邻近支撑部22的管状端部21的端面沿轴向延伸，第一狭缝212位于相邻的两个支撑部22之间。第一狭缝212用于与条带配合以固定支撑***件20，且第一狭缝212的轴向长度相对整个管状端部21的轴向长度而言较小。
仍参见图3，支撑部22可以是扁平带状结构，且平行于轴向，并沿轴向包括相连的支撑段221和固定段222，支撑段221的一端与管状端部21相连，另一端与固定段222相连，固定段222具有悬空端。可设置固定段222的宽度大于支撑段221的宽度，从而使得相邻的两个支撑段221之间的间隙宽度大于相邻的两个固定段222之间的间隙宽度。通常，还可设置所有的支撑部22具有相同轴向长度的支撑段221，具有相同轴向长度的固定段222。
具体地，支撑段221的至少一部分凸出，此处所说的凸出指的是支撑段221的一部分背朝管状端部21的管腔内方向伸出。凸出的部分2211可位于支撑段221沿轴向的中间部分，燃料棒装入之后，该凸出的部分2211可抵靠燃料棒，以更好地支撑燃料棒。
固定段222可包括沿轴向的凹入曲面部分2212，此处所述的凹入指的是固定段222朝管状结构的管腔内方向弯曲，该凹入曲面2212可从固定段222与支撑段221的连接端面沿轴向延伸至另一个端面，即凹入曲面2212的轴向长度可贯穿整个轴向固定段222。通过设置凹入曲面，可在圆柱形的燃料棒装入栅格单元后与燃料棒的外表面形貌契合，增大固定段222与燃料棒的接触面积，从而减少支撑***件20与燃料棒之间的磨蚀。为实现最佳表面契合，本领域的普通技术人员可根据实际燃料棒的形貌和尺寸，合理选择凹入曲面的凹入弧度，例如可合理设置凹入宽度和凹入深度，此处不再赘述。
在第二实施例的一具体实施方式中，支撑***件20包括4个支撑部22，4个支撑部22绕轴向21A(即中轴线)均匀间隔排布。4个支撑部22可具有完全相同的尺寸和形貌，因此相邻的两个支撑部22之间的间隙均彼此相同。同时，每个支撑部22分别与管状端部21的一个侧面相连，支撑段221具有最小的宽度，固定段222的宽度略小于相连的侧面的宽度。
仍参见图3，支撑***件20还包括设于远离支撑部22的管状端部21的端面上的第一搅混翼23，第一搅混翼23的数量可根据实际情况选择，例如1个，或2个等等。相比于设置在条带上的搅混翼，第一搅混翼23更贴近燃料棒表面，不仅能增强搅混效果，还能为燃料棒的翅片进行热传导，以大幅降低燃料棒表面的温度。且该第一搅混翼23位于冷却剂的流动下游段，可进一步提高临界热流密度，增加反应堆运行时的热工安全余量。且，现有技术中仅在条带上设置搅混翼，而本发明可进一步在支撑***件上设置搅混翼，极大提高了搅混翼对栅格单元内空间的利用率，通常可提高一倍，从而增强了搅浑效果。
参见图4，在依据本发明第三实施例的支撑***件30包括管状端部31、多个间隔开的支撑部32、以及第一搅混翼33，管状端部31设于支撑部32与第一搅混翼33之间。与第二实施例的支撑***件20相比的差别在于，第三实施例的支撑***件30的第一搅混翼33与垂直于轴向的截面之间的夹角B介于20°到70°之间。通过设置该夹角，可在不阻碍冷却剂流动的前提下，增大搅混翼对冷却剂的阻挡接触面积，以增强搅混效果。
在本实施例的一具体实施方式中(图中未示出)，支撑***件30包括至少两个第一搅混翼33，邻近的两个第一搅混翼33的轮廓线彼此配合围成一基本闭合的几何形状。两个搅混翼配合形成的这个基本闭合的几何形状可进一步提高搅混效果。
参见图5和图6，依据本发明第四实施例的一种用于燃料组件的格架1包括多个条带40，条带40之间相交配合形成多个栅格单元41，格架1还包括上述第一实施例到第三实施例中的任一种支撑***件(10、20或30)，以下将采用支撑***件30进行阐述。支撑***件30设于两个条带40的交叉处42，且条带40***支撑***件30的两个相邻的支撑部32之间的间隙中。应当知晓，支撑***件30的细节已有阐述，此处可全部或部分引用以上阐述，而不再一一赘述。采用支撑***件30进行阐述仅用作举例，并不是对本发明的限制，本领域的普通技术人员可选用本发明保护框架下的任意适合的支撑***件。
本发明的格架中，支撑***件自身具有间隙，且该间隙沿轴向的长度足以容纳条带以实现固定安装，因此无需在条带上设置较长的狭缝，只需将条带***上述间隙即可。通过支撑***件自身的间隙与条带配合，可大幅提高装配后的格架的屈曲强度，以有效减弱抵抗事故(如地震)发生时对燃料棒的破坏。条带***后，还可在支撑***件的两端与条带焊接固定，以进一步提高格架的屈曲强度。
具体地，一个支撑***件中只有一个支撑部位于同一栅格单元内，燃料棒装入之后，该单片支撑部与燃料棒形成了单线接触，当燃料棒产生小量磨蚀后，燃料棒磨蚀部位形成平面，单线接触可转变为面-面接触，从而可有效防止磨蚀的进一步恶化。而现有技术中常采用多片支撑结构，只有在燃料棒发生较大磨蚀后，线接触才能转化为面-面接触。另，与现有技术相比，该单片支撑部由于减小了流体的窜动和阻挡，压降可进一步减小，有利于燃料组件的安全运行。
另外，条带40上设有第二狭缝43，一个第二狭缝43与对应的一个第一狭缝啮合。因支撑***件30自身具有足够长的间隙，因此第二狭缝43只需与第一狭缝212啮合起到辅助固定作用，其轴向长度相对自身轴向长度而言非常小，从而不会给格架的屈曲强度带来不利影响。
参见图7和图8示出了依据本发明第五实施例的一种用于燃料组件的格架2，与第四实施例中的格架1的不同之处在于，条带50在邻近管状端部的端部上设有第二搅混翼51，邻近的第一搅混翼33和第二搅混翼51的轮廓线彼此配合，围成一基本闭合的几何形状2A，该几何形状2A与第三实施例的一具体实施方式中两个第一搅混翼33围成的几何形状类似。两个搅混翼配合形成的这个基本闭合的几何形状可进一步提高搅混效果。
本发明还提供了一种燃料组件，包括上述的任意一种格架，应当知晓，支撑***件的细节已有阐述，此处可全部或部分引用以上阐述，而不再一一赘述。
可以理解的，以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。
Claims (15)
1.一种用于燃料组件的格架的支撑***件，其特征在于，所述支撑***件包括管状端部以及多个间隔开的支撑部；每个所述支撑部沿所述管状端部的轴向延伸，且一端与所述管状端部相连、另一端悬空。
2.根据权利要求1所述的用于燃料组件的格架的支撑***件，其特征在于，所述支撑部沿所述轴向包括相连的支撑段和固定段，所述支撑段与所述管状端部相连，且所述固定段的宽度大于所述支撑段的宽度。
3.根据权利要求2所述的用于燃料组件的格架的支撑***件，其特征在于，所述支撑段的至少一部分凸出。
4.根据权利要求1所述的用于燃料组件的格架的支撑***件，其特征在于，所述固定段包括沿轴向的凹入曲面部分。
5.根据权利要求1所述的用于燃料组件的格架的支撑***件，其特征在于，所述管状端部的管壁包括至少一个沿轴向的凹入曲面部分。
6.根据权利要求1所述的用于燃料组件的格架的支撑***件，其特征在于，所述支撑***件包括4个支撑部，所述4个支撑部绕所述轴向均匀间隔排布。
7.根据权利要求1所述的用于燃料组件的格架的支撑***件，其特征在于，所述管状端部的管壁上设有第一狭缝，所述第一狭缝从邻近所述支撑部的所述管状端部的端面沿轴向延伸，所述第一狭缝位于相邻的两个所述支撑部之间。
8.根据权利要求1所述的用于燃料组件的格架的支撑***件，其特征在于，所述支撑***件还包括设于远离所述支撑部的所述管状端部的端面上的第一搅混翼。
9.根据权利要求8所述的用于燃料组件的格架的支撑***件，其特征在于，所述第一搅混翼与垂直于所述轴向的截面之间的夹角介于20°到70°之间。
10.根据权利要求9所述的用于燃料组件的格架的支撑***件，其特征在于，所述支撑***件包括至少两个第一搅混翼，邻近的两个所述第一搅混翼的轮廓线彼此配合围成一基本闭合的几何形状。
11.一种用于燃料组件的格架，包括多个条带，所述条带之间相交配合形成多个栅格单元，其特征在于，所述格架还包括权利要求1-10任一项所述的支撑***件，所述支撑***件设于两个所述条带的交叉处，且条带***所述支撑***件的两个相邻的支撑部之间的间隙中。
12.根据权利要求11所述的用于燃料组件的格架，其特征在于，一个所述支撑***件中只有一个所述支撑部位于同一所述栅格单元内。
13.根据权利要求11所述的用于燃料组件的格架，其特征在于，所述管状端部的管壁上设有第一狭缝，所述第一狭缝从邻近所述支撑部的所述管状端部的端面沿轴向延伸，所述第一狭缝位于相邻的两个所述支撑部之间；所述条带上设有第二狭缝，一个所述第一狭缝与对应的一个所述第二狭缝啮合。
14.根据权利要求11所述的用于燃料组件的格架，其特征在于，所述支撑***件还包括设于远离所述支撑部的所述管状端部的端面上的第一搅混翼，所述条带在邻近所述管状端部的端部上设有第二搅混翼，邻近的所述第一搅混翼和所述第二搅混翼的轮廓线彼此配合围成一基本闭合的几何形状。
15.一种燃料组件，其特征在于，包括权利要求11-14任一项所述的格架。
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