CN1024231C - 具有粒子过滤器的燃料组件下连接器 - Google Patents

Abstract

本发明的连接器包括一连接板6、支脚7和一个构成阻挡反应堆冷却流体中所含粒子的过滤器的板形元件10。该板形元件在操作期间固定在组件的支脚7的下部，以使其置于反应堆下芯板1上。板形元件10至少有一个区域构成正对着下芯板1上冷却水通道2放置的过滤格栅。

Description

本发明涉及带有阻挡核反应堆冷却流体中所含粒子的过滤器的一种燃料组件的下连接器，特别涉及压水堆（加压水核反应堆）中的下连接器。

压水堆包括一个在垂直方向并列排列的棱柱状芯堆。组件包括一个由连接器封闭而燃料棒置于其中的框架。

组件的连接器中，在“底部喷嘴”上的那个叫下连接器，它放在下芯板上。在每个组件的该区域的下芯板上冲穿了一些孔，以允许反应堆的冷却水在垂直方向从底部向上通过芯堆。

用于燃料棒的冷却流体经由叫做水通道的一些孔，流过下连接器的连接板。这些孔可以是圆形孔（直径大约7到10毫米），也可以是长孔（孔宽大约10毫米、长约15～50毫米）。

在反应堆初循环中可出现的裂变渣易于被循环加压水带走，如果裂变渣的尺寸小（如小于10毫米），它就能穿过下连接器的连接板，即截面尺寸大的小通道。裂变渣可能在燃料棒和第一格栅的网格（即隔离格栅）之间卡住。该格栅以规则形式使燃料棒尽可能低地排列在组件内。这些裂变渣承受轴向及横向的液体应力，在这个区域里显然能磨损燃料棒的套筒，其后果导致套筒密封失效，并增加了反应堆初循环的放射性强度。

因此，已经提出了几种能在热循环试验时甚至在反应堆运行时将裂变渣从反应堆的冷却流体过滤出去的装置。

第一种情况是能在充填燃料芯堆前使过滤元件与下芯板接合，并将其放置在燃料组件的位置上。如FR-A-2，577，345中所描述的。

第二种情况是过滤元件和燃料组件联结在一起，一般是放置在下连接器中。固定在燃料组件下连接器中的过滤元件通常由片状金属或金属丝构成。这种构造使其能挡住比燃料棒与格栅网格之间的通道截面上的最大尺寸要小一些的裂变渣。

例如，US-A-4，664，880、US-A-468496及EP-A-0，196，611就描述过此类过滤元件。

这种装置能使通过燃料组件的冷却流体循环产生相当高的压头损头，也使装置很复杂。

此外，当芯堆组件加载、卸载时，以及在拆卸或修理下连接器、导管、连接部位时，放在组件下连接器中的这些装置就会显得相当笨重和碍事。

因此，本发明的目的是提供一个核反应堆燃料组件的下连接器，它包括一个连接板、几个用于安放在反应堆下芯板上的支脚和一个用于拦阻核反应堆冷却流体中所含粒子的过滤器。该过滤器由至少一个区域构成过滤格栅的板形元件形成，它能有效地过滤在连接器这个区域中流过的流体，既不会使冷却流体循环产生过大的压头损失，也不增大燃料组件在下连接器这个区域的体积，同时还保持着容易拆卸此连接器的可能性。

为了达到这个目标，将板形元件固定在组件支脚的下部，以便在操作时将其放置在核堆的下芯板上构成过滤格栅，并且其位置正对着贯通下芯板的冷却水通道。

下面将结合附图叙述本发明燃料组件下连接器的几种实施例，但本发明不局限于此。

图1为本发明燃料组件下连接器垂直剖视图;

图2为本发明第一实施例的燃料组件下连接器的剖视图（沿图3中2-2剖切）;

图3为沿图2中3方向的俯视图;

图4为图2、3所示连接器的外缘部分的放大视图;

图5为本发明第二实施例的燃料组件下连接器沿图6中5-5剖切的剖视图;

图6为沿图5中6-6剖切的剖视图;

图7为本发明第三实施例的燃料组件下连接器的垂直剖切图;

图8为沿图7中8的方向的局部俯视图;

图9为说明图7所示固定下连接器过滤器所用装置的放大俯视图;

图10为图9所示固定装置沿10的方向的侧视图;

图11为本发明第四实施例的燃料组件下连接器的垂直剖切图;

图12为沿图11中12方向的俯视图。

图1所示为压水堆的下芯板1。水通道孔（2）与燃料组件垂直通过下芯板1，其部分框架可在图1看到。

具体地说该框架包括下连接器3、如4所示这样的一套导管和由5所示的隔离格栅。

下连接器3包括一块与诸导管4端部固定在一起的连接板6和带有能保证燃料组件定位于下芯板的对中螺栓9上的孔8的支脚7。

按照本发明，板形过滤元件10被固定在下连接器6的支脚7的下部，以使燃料组件能在操作时放置在下芯板1的上表面上。

板形过滤元件10能够由一块冲有仔细制造的过滤孔的板构成，冲孔的区域对着下芯板1的通道孔2。

于是，经由通道孔2而到达燃料组件下端的反应堆冷却水被板10过滤，将容易被反应堆冷却流体带走的裂变渣挡住，这些的尺寸大于格栅网格的尺寸（如2～4毫米的数量级）。

图1没有示出用于把板10固定到连接器支脚7下面的元件，只是表示出该板10相对于下芯板1的位置及相对于图1示出的下连接器的位置。

图2、3和4示出把裂变渣过滤板11固定在燃料组件下连接器12的支脚13下面的元件的第一实施例。

每个支脚13均加工出凹槽14，其高度与板11的厚度相对应。

板11的各个角嵌入支脚13的凹槽14之中，按这种方法使组件能靠支脚13的下表面置放于下芯板上。精心加工该下表面，以保证燃料组件具有最佳的垂直对准。此外，板11由支脚13卡住，因而能承受由于冷却流体循环引起的液体推力。

而且，板11在其相对的两个角上具有上部弯曲的突起边16，从而形成嵌入相应的支脚13上部的肩台。

在将该板从下面嵌入连接器12的框架时，这 些突起边16能形成确保板11固定到连接器12上的弹性簧片。其方法是将该板具有边16的两个角嵌入沿连接器对角线排列的两个支脚13。

在突出的弹性边16的两侧，沿支脚13的两面倾斜设置有两个突起边17，它们保证板11准确定位在连接器12内。

板11有四个圆形区域19，其形状和尺寸均与穿通下芯板21的冷却水通道孔20的一致。

板11在区域19上有通孔，孔的尺寸要使板能过滤具体大小的裂变渣。

这些区域19构成过滤板11的有效部分。

弹性簧片16嵌在没有定位孔22（称为S孔）的支脚13内，这两个支脚也沿连接器12的对角线排列。

图5和6示出本发明燃料组件下连接器的第二个实施例，该连接器下部有裂变渣过滤器。

下连接器23包括上部部件24和下部部件25。上部部件24的结构基本与常规的燃料组件连接器相同，而下部部件与支脚26的下部相连，其中心部分27构成下连接器23的过滤板。

下连接器23借助于连接器的部件25放置在下芯板28上。该部件25的中心部分形成具有4个有效区30的板27，有效区30的位置正对着穿过下芯板28的水通道孔31。

这些有效区域30由圆形区域组成，在这些区域内，穿过板17的水通道孔保证具有特殊尺寸的袭变渣被阻挡住。

连接器部件25靠卡夹方式与部件24接合在一起。因此，部件25在其两个角上有螺栓34，用于啮合进入该连接器部件24相应支脚26的内孔32中。

当螺栓被推入内孔时，具有六角内周边，并套在螺栓34上的弹性卡环33卡锁在内孔32的槽内。这就使连接器23的部件25能充分固定在部件24上，从而确保方便地搬运装有过滤器27的组件。

总之，沿连接器23的一条对角线排列的两个支脚26具有使其能与螺栓啮合的内孔32。

沿连接器23的另一对角线，支脚26具有用于通过燃料组件定位销36的孔35，定位销36突出在下芯板28的上表面上。

图7、8和9图示说明本发明第三实施例的下连接器40。

该连接器40和图5和6所示的连接器23一样具有上部部件41和下部部件43。上部部件41的形状和燃料组件下连接器的形状完全相同，只是支脚42更短些，下部部件43连到支脚42的下端，其中心部分45形成具有有效部分46的防裂变渣过滤板，板45在有效部分46处穿有特殊大小的孔，有效部分46位于通过下芯板48的孔47的上方。

连接器40的下部部件43借助于卡入销48固定在上部部件41的支脚42的下端。

卡入销49由螺栓体50和加宽的截头圆锥形帽头52构成，螺栓体50上加工有两个特别加长的互成90°的槽51，帽头52由于十字形槽51的延伸分成四个部分52a、52b、52c和52d。

卡入销49之一靠其螺栓体固定到连接器40上部部件41的一个支脚42上。另一个卡入销49固定在具有防裂变渣过滤板45的连接器下部部件43上。

通过把连接到部件43的卡入销49啮合进入连接器上部部件41的支脚42上的通孔，并在同时使连接到连接器40的上部部件41相连的卡入销49啮合进入该连接器下部部件43上的通孔，而将连接器43和41接合在一起。下部部件43上的通孔下部尺寸加宽。

用截头圆锥形的帽头52能较容易地将卡入销42啮合进入相应的通孔。帽头的四个部分能互相靠紧，以使该卡入销能通过相应的孔。

当卡入销49的帽头52通过组件支脚并露出来，或进入连接器下部部件42的通孔的加宽部分时，帽头52的这四个部分互相迅速分开，从而保证连接器的两部分固定在一起。

图11和12示出本发明第四实施例的连接器。

该连接器53有支脚54，其下部部件被加工成能容纳防裂变渣的过滤板55。板55包括四个有效区56，这些有效区56穿有具体尺寸的孔并位于下芯板58的通道57的区域上。

使四个弹性簧片60沿固定板55的边缘固定下来，以使其在板55被推入连接器时嵌入连接器53的支脚54之间，直至它们位于支脚54上加工出的凹槽内。

弹性簧片60的端部于是就被置于支脚54内表面加工出的空腔内，以便使固定板55在连接器53内锁定到位。

弹性簧片60用透明（transparence）或电阻焊接或者用铆接方式靠其中心部位固定在板55上。

在所有这些情况下，形成阻挡反应堆的冷却流体中所含粒子的过滤器的板都能迅速固定在下连接器的下部，并且定位非常好。

构成裂变渣过滤器的板形元件不增加组件的体积，也不阻碍安装或拆卸该组件时的操作，因为它能容易地从下连接器上分开。

此外，该板形元件只给冷却流体循环带来轻微的压头损耗。因为有效部分的孔直接对着通过下芯堆21上的通道20的出口。

如果下连接器做成两部分，则具有裂变渣过滤板的下部部件只沿连接器一条对角线用卡入销进行固定。所以，连接器的这一部件必须具有足够高的刚性，以防其在安装该燃料组件的过程中在未装有固定装置的支脚中发生松动。

也可以在第二条对角线上增加夹持装置，如图2和3所描述的那种卡入弹性簧片。

生产下部形成有裂变渣过滤板的连接器有保证连接器的支脚之间连续性的优点;而且这也改进在安装和拆卸该燃料组件时的操作;增加组件的支撑面;并能在该组件的一个支脚无意中落入下芯板的某一通孔区域时提供一些稳定性。

本发明不局限于上面所述的这些实施例。

因此，可能还有其它的固定构成滤波器的板形元件的装置的实施例。

这些装置最好要使过滤元件容易迅速地拆卸，例如能容易迅速地接近该连接器的连接板。

本发明适用于任何种类的水冷核反应堆的燃料组件。

Claims (9)

1、一种核反应堆燃料组件的下连接器，包括一连接板、固定在连接板上的支脚(7、13、26、42、54)，和一个用于阻挡核反应堆冷却流中所含粒子的过滤器；该过滤器由一个板形元件(10、11、27、45、55)构成；其特征在于：所述板形元件(10、11、27、45、55)

(1)固定在组件的支脚(7、13、26、42、54)的下部；

(2)用来放置在核反应堆的下芯板(1、21、28、48、58)上；

(3)至少具有一个构成过滤格栅的区域(19、30、46、56)，这些区域正对着穿过下芯板的冷却水通道(2、20、31、47、57)。

2、如权利要求1的下连接器，其特征在于：板形元件（11）由至少具有一个穿有孔的区域（19）的板构成，该板构成过滤格栅并至少沿连接器横截面的一条对角线设置有两条以90°突起的边（16），该两条边各有一个肩台，用于在把板（11）从支脚（13）之间放入连接器（12）时到达支脚（13）的上表面上。

3、如权利要求2的连接器，其特征在于：在卡入突起边（16）的两侧还具有突起的支持边（17），用于与支脚（13）不同的两个面相接触。

4、如权利要求2的下连接器，其特征在于：在各个支脚（13）的下表面上均加工出一个凹槽（14），板（11）的一个边嵌入其中，其高度至少等于板（11）的厚度。

5、如权利要求1的下连接器，其特征在于：包括具有支脚（26）的上部部件（24）和形成过滤板（27）的下部部件（25），该下部部件具有确保将其固定到支脚（36）下端的固定装置（34、49）。

6、如权利要求5的下连接器，其特征在于：固定装置（34）至少由两个固定到该连接器下部部件（25）的螺栓构成，它能啮合进入支脚（26）的孔（30）中，并且每个螺栓（34）周围均套有环（33），环（33）能啮合进入内孔（32）中的中空开口内。

7、如权利要求5的下连接器，其特征在于：固定装置（49）由一个固定到连接器（40）的下部部件（43）的卡入销（49）、一个固定到连接器（40）的一个支脚（42）上的卡入销（49）以及通孔构成，通孔用于将两个卡入销（49）啮合进入连接器（40）的下部部件（43）及该连接器（40）上部部件（41）的一个支脚（42）。

8、如权利要求7的下连接器，其特征在于：卡入销（49）包括圆柱形的螺栓体（50）和由槽（51）分成几个径向可以形变的扇区的截头圆锥状帽头（52）。

9、如权利要求1的下连接器，其特征在于：该板形元件由基本正方形的板构成，该板至少在一个过滤区域中有通孔，沿板的边缘固定有弹性簧片，这些簧片能啮合在连接器（53）的支脚（54）之间。

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