CN1025257C - 核反应堆燃料部件下接头的过滤板 - Google Patents
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Abstract
安装在燃料部件下部,用来挡住含于反应堆致冷液中的微粒的过滤板(10)至少有一个有效区,过滤板在这有效区被一些尺寸由所要阻挡的微粒的尺寸决定的孔(12)所贯穿。当燃料部件处于工作状态时,过滤板的有效区正对穿过反应堆下芯板的通水孔。过滤板(10)上的那些通水孔可以由一些正方形或三角形的切口构成或者由过滤板上被冲裂的部分构成,也可以由构成滤栅的平行薄片限定。
Description
本发明与核反应堆燃料部件下接头的过滤板有关。
水冷核反应堆,特别是用加压水来冷却的反应堆,具有一个由一些棱柱形的燃料部件所构成的堆芯。这些燃料部体一个接一个地垂直放置,通过一个下接头安置到核反应堆的下芯板上。反应堆的致冷水通过一般叫做“底部喷嘴”的下接头在燃料部件内由底向上垂直循环流动。
这种致冷水中很容易含有一些微粒,致冷水通过贯穿下接头接合板的小孔把微粒带进燃料部件。微粒会滞留在位于燃料部件的燃料棒与第一定位栅(亦即最靠近燃料部件下接头的那个定位栅)格壁之间的缝隙中。
循环水向微粒施加了轴向的和横向的应力,以至达到会磨损燃料棒套筒的程度。因此,为了防止微粒渗入燃料部件,就希望挡住致冷水中的微粒。
例如,文献US-A-4,664,880和US-A-4,678,627已经提供某些具有金属丝或穿孔金属薄片结构,安装在燃料部件下接头内的阻挡装置。
在US-A-4,684,496中也已提出用一个做成由薄片构成的滤栅形状的过滤板与燃料部件下接头安装在一起来作为阻挡装置。
这些已推出的装置通常会在反应堆致冷液的循环中引入可观的水压损耗(loss of head),因为投影到一个与液流截面垂直的平面上的流体通道截面只会变小。
EP-A-0,289,829和EP-A-0,311,037也曾提出就用下接头的接合板来做过滤装置,或者在这板上打出专门管道,或者将过滤装置局部插入接合板上特别加工的喷嘴内。对下接头的这个基本结构元进行特殊的机械加工具有一些缺点。
因此,本发明的目的是提供一种核反应堆燃料部件下接头的过滤板,用来阻挡反应堆致冷液中的微粒。当燃料部件处于运行位置时,下接头置靠在反应堆的下芯面上。这种过滤板在保证有效的过滤的同时对反应堆致冷液循环只引入很少一点水压损耗。
为了达到这一目的,过滤板至少要有一个在正对穿过反应堆下芯板的通水孔处打有一些尺寸确定的孔的有效区。
为了很好地理解本发明,现将参照附图对本发明的几种过滤板的具体实现加以说明。
图1为具有本发明的过滤板的燃料部件下部的垂直剖面图。
图2为在第一种具体实现中本发明的过滤板有效区部分的平面图。
图3为在第二种具体实现中本发明的过滤板有效区部分的平面图。
图3A用大比例示出了图3中A处的详细情况。
图4为在第三种具体实现中本发明的过滤板有效区部分的平面图。
图5为放置在核反应堆下芯板上的本发明的过滤板的垂直剖面图。
图6为图5中沿6所示方向的局部视图。
图7为本发明的滤栅状过滤板的局部剖视图。
图8为图7的8向顶视图。
图8A为图8中二根栅棒沿图8AA方向大比例的剖视图。
图9为与图8相同的顶视图,示出了过滤栅的另一种具体实现。
图1示出了核反应堆下芯板1的部分,在燃料部件的下接头3区域中有通水孔2。
下接头3形成了燃料部件的部分框架,导管4在其下部连到这部分框架上。框架还有一组分导管4相连的定位栅,图1中只示出了下定位栅9。
接头3包括一个接合板6和用来放置到下芯板1的上表面上的支座7。
下接头和定位栅具有与燃料部件截面相应的大体正方的形状。
下接头3的二个支座7上部开有孔,用来与紧固在下芯板1的上表面上,使燃料部件定心定位的销柱8接合。
过滤板10插在支座7的下表面与下芯板1的上表面之间,以便保证在微粒透进到燃料部件前挡住反应堆致冷液中的微粒。
反应堆致冷液在通水孔2的区域穿过下芯板1,然后通过接合板6的管口进入燃料部件。
当过滤板10在低于接耦板6处介入致冷液循环时,这过滤板110能够挡住循环中的微粒,因为过滤板具有确定尺寸的孔,这使过
滤板能够挡住尺寸大于某个具体极限的微粒。这个极限通常由在燃料部件的燃料棒与第一定位栅9之间的缝隙大小决定,大致在2至4毫米之间。
过滤板10上打有确定尺寸的孔的有效区大体相应于在燃料部件处于工作位置时,过滤板正对下芯板通水孔的那个区域,如图1所示。
这些有效区呈普通园形,与下芯板上的通水孔截面相应。
图2示出了本发明的一种过滤板的部分有效区,通水孔和微粒阻挡孔是正方形的。
过滤板上开出的孔12的边的尺寸与要挡住的微粒的最小尺寸一致。
图2大致示出了本发明的一种过滤板的有效部分的八分之一,这有效部分的半径与下芯板上的一个通水孔2的半径一致。
图3示出了另一种具体实现,在这种具体实现中贯穿过滤板的切口13的尺寸大体上大于图2所示过滤板切口12的尺寸。
因此,这些方形切口的尺寸大体上大于要挡住的微粒的最小尺寸。
如图3A所示,可见每个从过滤板上开出的方形栅格13都有四个朝向栅格里面的凸起15。在栅格13内,凸起15将通水孔限制在小于要挡住的微粒的最小尺寸的一个尺寸上。
图4示出了本发明的过滤板有效区的第三种具体实现,这种有效区由一些一个接一个排列的直角三角形切口14组成,形成一个能通水又能阻挡尺寸大于某个具体极限(由三角形孔14决定)的微粒的网络。
图5和6示出了本发明的过滤板的第四种具体实现。
过滤板20在对着下芯板21上每一个通水孔22处有一个有效区,过滤板20在这些有效区被冲裂压出形如图6所示的孔23。在冲压时所压出过滤板20平面的四个叶片24限定了每个孔23的大小。
由叶片24所限定的中央通道孔23能够通过水而挡住尺寸大于某个具体极限的微粒。
如果过滤板是用冲压制成的,那末被冲裂区必须与安装它的水通道的截面非常一致。
图7和8示出了一种过滤板25,这种过滤板的有效区做成由平行薄片27组成的滤栅形状,薄片27之间的空隙与在过滤板25的区域内要挡住的微粒的最小尺寸相当。
薄片27一片接一片的安置在过滤板上尺寸与下芯板30的通水孔29一致的园形孔内。可以将这些薄片27的两端焊到过滤板的孔边上。
为了限制在通过过滤板25期间致冷滤的水压损耗,薄片27具有如图8A所示的断面形状。这种与在垂直于过滤板方向上的液流相匹配的断面形状使得水压损耗大为减小。
过滤板25上有效部分的薄片27只在各端受固定,并且各片都互相平行配置。这些薄片在通过过滤板25的有效区的致冷液的液压应力作用下容易发生振荡。
为了阻止这些振动发生,可以在垂直于薄片27′的方向上配置一些加强杆,如图9所示。加强杆31可以焊或用其它方法紧固到薄片27′和穿通过滤板25的孔的边缘上。
在任何情况下,本发明的过滤板都能保证有效地挡住含于反应堆致冷液中尺寸大于一个具体极限的微粒。
这种过滤板在致冷液通路中只引入适度的水压损耗,因为过滤板上的孔都是位于下芯板通道孔的延伸处。
如果这些孔是通过冲压过滤板形成的,则过滤板的叶片24指向水流方向,因此可以减小水压损耗。
本发明并不限于所说明的这些具体实现。
因此,可以在过滤板上冲出孔切口或用其它方法机械加工出来,孔的形状也可以与前述那些不同。
过滤板能用各种耐致冷液和抗反应堆工作条件的材料制成,例如用镍基合金或用马氏体钢制成。
过滤板不仅能如前述那样与下芯板上表面接触安装,也能安装在燃料部件下接头中,在下接头的下端与下接头接合板之间的某个中间位置上,或者与接合板下表面接触紧固。
在任何情况下,过滤板的孔必须正于穿过下芯板的致冷液通道孔,以便限制水压损耗。
本发明可用于水冷核反应堆的各种燃料部件。
Claims (10)
1、一种具有框架的核反应堆燃料部件的过滤装置,包括:定位栅;连接上述定位栅的导管;以及连接上述导管端部的下接头,放置在该核反应堆的下芯板上,上述的下芯板具有通水孔,以使该核反应堆的致冷液通过该部件的下接头和定位栅环流;上述的下接头包括一个接合板和支座,该接合板具有通孔,该支座放置在上述的下芯板上,所述的过滤装置能够挡住致冷液循环中的微粒,该微粒比该部件的燃料棒与引入该燃料棒的定位栅之间存在的缝隙尺寸大些,其特征在于:该过滤装置还包括一个过滤板,设置在该部件的下接头内,其上具有通孔,该通孔尺寸比该燃料棒与该定位栅的网元壁之间缝隙的尺寸小些,并且至少在一个有效区内,正对该下芯板的一个通水孔。
2、根据权利要求1所述的过滤装置,其特征在于,所述的有效区的通水孔由方形切口(12)构成,其边长与所要挡住的微粒的最小尺寸相对应。
3、根据权利要求1所述的过滤装置,其特征为:所述有效区的通水孔由方形切口(13)构成,其边长大于所要挡住的微粒的尺寸,在这些方形切口内有一些凸起(15)向正方形中心方向延伸,在这些凸起之间形成了尺寸与所要挡住的微粒尺寸相对应的阻挡空间。
4、根据权利要求1所述的过滤装置,其特征为:所述有效区的通水孔由三角形的切口(14)组成,其最大边长与所要挡住的微粒尺寸相对应。
5、根据权利要求1所述的过滤装置,其特征为:所述的有效区的通水孔由所述的过滤板(20)的被冲裂部分构成,这些部分在致冷水循环方向隆起,形成叶片,限制了水通道(23)。
6、根据权利要求1所述的过滤装置,其特征为:所述的过滤板的通水孔受一些相互平行安装在与下芯板(30)的通水孔(29)相对的过滤板(25)的孔内的薄片(27)的限制。
7、根据权利要求6所述的过滤装置,其特征为:所述薄片(27)的截面是沿反应堆致冷水循环方向的截面。
8、根据权利要求6所述的过滤装置,其特征为:加强杆(31)在与所述薄片(27)相互垂直的方向上紧固在薄片(27)上。
9、根据权利要求1所述的过滤装置,其特征为:该过滤由一种经结构硬化的镍合金构成。
10、根据权利要求1所述的过滤装置,其特征为:该过滤由一种马氏体钢制成。
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