CN101752015B - 具有倾斜搅混叶片的定位格架 - Google Patents
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Abstract
本发明属于核电站压水堆燃料组件设计领域，具体公开了一种具有倾斜搅混叶片的定位格架。搅混叶片按其根部的一条与内条带顶边成一定角度的弯折线弯折，使流过格架的流体能同时产生围绕燃料棒的较强烈的旋转流动和子通道间的横向流动，这种旋转流动使温度高、质量较轻的液体由于离心力作用处于子通道外围，温度低、质量较重的流体处于燃料棒表面周围，因而起到加强换热的作用，同时，横向流动使子通道间流体质量搅混，促使子通道间焓升趋于均匀；搅混叶片靠近燃料棒一侧的边缘曲线呈椭圆弧状，使搅混叶片的椭圆弧形边缘曲线与燃料棒外缘间呈等距离配置，因此避免了碰撞燃料棒包壳。
Description
技术领域
本发明涉及核电站压水堆燃料组件设计领域，具体涉及一种燃料组件定位格架。
背景技术
核电站压水堆燃料组件由若干燃料棒、导向管和定位格架及上下管座组成。定位格架的基本功能是夹持定位燃料棒，以保持相邻燃料棒之间及燃料棒与导向管之间合适的间距。在反应堆内裂变物质裂变产生的热能传递到燃料棒包壳外表面，以传热的方式传递给冷却剂，被带出堆外。随着热流密度增加，当燃料棒包壳外表面出现一层蒸汽膜时，传热迅速恶化而可能出现包壳烧毁，这时的热流密度即所谓的临界热流密度。在燃料组件中，定位格架的另一个重要功能则是通过其上的搅混叶片对流过燃料组件的冷却剂进行强制搅混，加强燃料棒的放热，以提高组件的临界热流密度。在核反应堆燃料组件中，常见的强制搅混技术是使子通道流体产生旋转作用和子通道间流体产生横流。使各子通道间的流体焓升趋向均匀。
现有核电站压水堆燃料组件定位格架设计中，常见的撕开式搅混叶片只能起到横向搅混的作用，使子通道间流体的焓升趋向均匀，但不能使冷却剂产生围绕燃料棒的旋转流动。
常见的定位格架搅混叶片的形式为撕开式搅混叶片，单个或成对地成型在格架条带的顶边上，搅混叶片沿条带的顶边分别向相反的方向弯折，深入到相邻的两个燃料棒栅元中。该类搅混叶片一般只使冷却剂产生横向流动。韩国专利98-3133发明了一种旋转式搅混叶片，在条带的交叉点位置(子通道的中心点)布置了4片叶片，使冷却剂产生围绕燃料棒的旋转流动。但为了避免与燃料棒接触，叶片的尺寸及弯折角度都受到限制，因此难于产生较强烈的旋转流动。
发明内容
本发明的目的是提供一种能使冷却剂产生横向流动的同时，产生围绕燃料棒的较强烈旋转流动，从而提高传热效率的具有倾斜搅混叶片的定位格架。
本发明是这样实现的：一种具有倾斜搅混叶片的定位格架，它由多个栅元呈方形矩阵形式布置而成，栅元是由多个内条带正交插入形成的一个个正方形，内条带分为上下两组，一组在内条带下方开装配槽，另一组在内条带上方开装配槽，2组条带装配槽互相正交插配并固定，外条带将栅元包围，从而构成整个格架。内条带顶部布置有搅混叶片，其中：搅混叶片为撕裂式，搅混叶片靠近燃料棒一侧的边缘曲线呈椭圆弧状，搅混叶片弯折向燃料棒且搅混叶片的椭圆弧形边缘曲线与燃料棒外缘间呈等距离配置；搅混叶片按其根部的一条与条带顶边成一定角度的弯折线弯折；搅混叶片根部呈三角形。。
在上述的具有倾斜搅混叶片的定位格架中，搅混叶片的根部弯折线与内条带顶边夹角范围为0°到20°。
在上述的具有倾斜搅混叶片的定位格架中，搅混叶片的弯折部分相对于整个格架水平面的弯折角度范围为20°到40°。
本发明的显著效果在于：搅混叶片按其根部的一条与内条带顶边成一定角度的弯折线弯折，使流过格架的流体能同时产生围绕燃料棒的较强烈的旋转流动和子通道间的横向流动，这种旋转流动使温度高、质量较轻的液体由于离心力作用处于子通道外围，温度低、质量较重的流体处于燃料棒表面周围，因而起到加强换热的作用，同时，横向流动使子通道间流体质量搅混，促使子通道间焓升趋于均匀；搅混叶片靠近燃料棒一侧的边缘曲线呈椭圆弧状，使搅混叶片的椭圆弧形边缘曲线与燃料棒外缘间呈等距离配置，因此避免了碰撞燃料棒包壳。
附图说明
图1为本发明提供的具有倾斜搅混叶片的定位格架在核反应堆燃料组件的安装示意图；
图2a为本发明提供的具有倾斜搅混叶片的定位格架结构示意图；
图2b为本发明提供的具有倾斜搅混叶片的定位格架结构俯视图；
图3为本发明提供的具有倾斜搅混叶片的定位格架的搅混叶片弯折示意图；
图4为本发明提供的具有倾斜搅混叶片的定位格架的搅混叶片边缘形状示意图；
图5为本发明提供的具有倾斜搅混叶片的定位格架中的装配槽在上部的内条带示意图；
图6为本发明提供的具有倾斜搅混叶片的定位格架中的装配槽在下部的内条带示意图；
图中：1.定位格架；2.内条带；3.燃料棒栅元；4.搅混叶片中间开槽；5.焊接孔；6.弯折线；7.搅混叶片弧形部分；8.椭圆；9.内条带上部装配槽；10.内条带下部装配槽；11.搅混叶片；12.外条带；13.上管座；14.下管座；15.燃料组件。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明提出的装置作详细说明。
在反应堆中，定位格架1在燃料组件15中的分布如图1所示，上管座13和下管座14分别位于燃料组件15的端部，横向固定燃料组件15。
如图2所示，具有倾斜搅混叶片的定位格架1位于上下管座之间，沿燃料棒轴向间隔布置，将燃料棒夹持定位在燃料棒栅元3内，用来搅混冷却剂，提高燃料棒的热工性能，定位格架1由多个燃料棒栅元3呈方形矩阵形式布置而成，燃料棒栅元3是由多个内条带2正交插入形成的一个个正方形，内条带2分为上下两组，一组在内条带2下方开装配槽10，另一组在内条带2上方开装配槽9，2组内条带装配槽9互相正交插配，并在交叉位置的上下两处实施焊接固定，形成方形燃料棒栅元3。内条带2顶边上布置有搅混叶片11，搅混叶片11或者成对布置也可单独布置。外条带12将燃料棒栅元3包围，从而构成整个格架。
搅混叶片11为撕裂式，搅混叶片11靠近燃料棒一侧的边缘曲线7呈椭圆弧状，即搅混叶片11靠近燃料棒一侧的曲线形状设计为椭圆形8，搅混叶片11弯折向燃料棒之后，可以使搅混叶片11的椭圆弧形边缘曲线7与燃料棒外缘间呈等距离配置，从而方便燃料棒组装，并有效避免因流致振动可能导致的搅混叶片11与燃料包壳之间的接触磨擦，避免造成包壳破损。
搅混叶片11按其根部的一条与内条带2顶边成0°、10°或者20°的弯折线6弯折，倾斜式搅混叶片11分别弯折向不同的方向。当呈0°角时，冷却剂在搅混叶片11的作用下，产生垂直于燃料棒轴向的横向流动；当呈10°和20°角时，弯折后的搅混叶片11的顶边不垂直于燃料棒的轴线，所以沿燃料棒轴向流动的冷却剂在搅混叶片11的作用下，不仅产生了垂直于燃料棒轴向的横向流动，同时使冷却剂产生围绕燃料棒的旋转流动。搅混叶片11的弯折部分相对于整个定位格架水平面的弯折角度可以是20°、30°或者40°。
如图3和图4所示，搅混叶片11根部呈三角形，使搅混叶片11在根部形成一个焊接孔5。在搅混叶片11的根部，存在一个三角形的区域，搅混叶片11弯折时，沿一条与内条带2顶边成一定角度的弯折线6弯折。在两个相邻搅混叶片之间的空隙形成搅混叶片中间开槽4，这样的结构方便了内条带2的正交插入。在搅混叶片11根部形成焊接孔5，方便了2组内条带2插配后在交叉点位置实施焊接操作。
Claims (3)
1.一种具有倾斜搅混叶片的定位格架，它由多个燃料棒栅元(3)呈方形矩阵形式布置而成，燃料棒栅元(3)是由多个内条带(2)正交插入形成的一个个正方形，内条带(2)分为上下两组，一组在内条带(2)下方开装配槽(10)，另一组在内条带(2)上方开装配槽(9)，2组内条带装配槽(9)互相正交插配并固定，外条带(12)将燃料棒栅元(3)包围，从而构成整个格架，内条带(2)顶部布置有搅混叶片(11)，其特征在于：搅混叶片(11)为撕裂式，搅混叶片(11)靠近燃料棒一侧的边缘曲线(7)呈椭圆弧状，搅混叶片(11)弯折向燃料棒且搅混叶片(11)的椭圆弧形边缘曲线(7)与燃料棒外缘间呈等距离配置；搅混叶片(11)按其根部的一条与内条带(2)顶边成一定角度的弯折线(6)弯折。
2.如权利要求1所述的一种具有倾斜搅混叶片的定位格架，其特征在于：搅混叶片(11)的根部弯折线(6)与内条带(2)顶边夹角范围为0°到20°。
3.如权利要求1或2所述的一种具有倾斜搅混叶片的定位格架，其特征在于：搅混叶片(11)的弯折部分相对于整个格架水平面的弯折角度范围为20°到40°。
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