CN103050153B - 用于核燃料组件的具有防勾挂以及交混作用的定位格架 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于核燃料组件的具有防勾挂以及交混作用的定位格架，包括由若干条条带相互垂直交织构成的格架，所述条带分为内条带和外条带，外条带设置在内条带的外部，且外条带与对应的内条带垂直连接，所述外条带的上下两端对称设置有若干个导向翼，导向翼上设置有通孔，且导向翼设置在内条带与外条带相交处。外条带采用连续布置的上部导向翼，防勾挂性能得到增强；开孔的导向翼能允许冷却剂横向通过，从而增强了相邻燃料组件之间的横向交混性能；导向翼开孔减小了对边栅元流通面积的阻塞，有利于减小局部压力损失，提高热工安全裕量。
Description
技术领域
本发明涉及用于核燃料组件的具有防勾挂以及交混作用的定位格架，属于压水堆核电站燃料组件定位格架的设计。
背景技术
现有压水堆核电站常用的燃料组件由若干燃料棒、导向管、定位格架及上下管座等组成。定位格架作为骨架的重要组成部分，其主要功能一是夹持燃料棒使其定位，二是搅混流体以提高燃料组件的临界热流密度。
传统的定位格架在其外条带布置有导向翼，以防止燃料组件在装卸料吊装过程中发生勾挂现象。以法国AFA3G定位格架为例，其外条带下部导向翼为完全整齐排列，但上部导向翼则为插空布置，据国内外换料经验证明，上部导向翼的这种布置形式使得定位格架存在较大的勾挂风险；另一方面，改进型AFA3G定位格架主要针对上部导向翼进行防勾挂设计，即采用类似下部导向翼形式的完全整齐排列，但却阻碍了相邻两个燃料组件之间的冷却剂横向搅混，同时增大了边栅元的局部压降。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供用于核燃料组件的具有防勾挂以及交混作用的定位格架，该定位格架将上部导向翼采用类似下部导向翼的完全整齐排列，同时配合内侧第一根内条带上的搅混翼插空在上部导向翼开孔，从而使得定位格架具有防勾挂能力，另一方面经过开孔处理的导向翼也不会阻碍相邻组件之间的冷却剂横向流动，增强组件之间的交混性能，同时导向翼开孔也减小了对边栅元流通面积的阻塞，有利于减小局部压力损失，提高热工安全裕量，最终本定位格架兼具防勾挂作用及组件之间的交混作用。
本发明的目的通过下述技术方案实现：用于核燃料组件的具有防勾挂以及交混作用的定位格架，包括由若干条条带相互垂直交织构成的格架，所述条带分为内条带和外条带，外条带设置在内条带的外部，且外条带与对应的内条带垂直连接，所述外条带的上下两端对称设置有若干个导向翼，导向翼上设置有通孔，且导向翼设置在内条带与外条带相交处。导向翼上开孔从而使得定位格架具有防勾挂能力，另一方面经过开孔处理的导向翼也不会阻碍相邻组件之间的冷却剂横向流动，增强组件之间的交混性能。
进一步地，所述导向翼中每间隔一个导向翼后，在对应的导向翼上设置通孔。多个格架相互放置在一起使用，每一个开孔的导向翼对应的相邻格架没有开孔的导向翼，实现了冷却剂横向通过，增强了相邻燃料组件之间的横向交混性能。
进一步地，所述没有设置通孔的导向翼的高度高于或者等于设置有通孔的导向翼的高度。导向翼的高度与设置有通孔的导向翼的高度关系根据具体使用进行设计。
进一步地，所述内条带之间的每个十字交叉处都设置有一对搅混翼，且每对搅混翼以对应的十字交叉点为中心对称设置。搅混翼是对流体的交混作用，从而使格架具有更强的交混性能。
进一步地，所述导向翼上的通孔数量为一个，形状为圆、椭圆或者多边形中的一种或几种组合。通孔的具体形状，根据现场实际使用进行设定，不局限于举例的几种形式。
进一步地，所述导向翼上的通孔数量为若干个，在导向翼上呈蜂窝状设置。
综上所述，本发明的有益效果是：
（1）外条带采用连续布置的上部导向翼，防勾挂性能得到增强；
（2）开孔的导向翼能允许冷却剂横向通过，从而增强了相邻燃料组件之间的横向交混性能；
（3）导向翼开孔减小了对边栅元流通面积的阻塞，有利于减小局部压力损失，提高热工安全裕量。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是实施例2结构示意图。
附图中标记及相应的零部件名称：1—外条带；2—导向翼；3—通孔；4—内条带；5—搅混翼。
具体实施方式
下面结合实施例及附图，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不仅限于此。
实施例1：
如图1所示，用于核燃料组件的具有防勾挂以及交混作用的定位格架，包括由若干条条带相互垂直交织构成的格架，所述条带分为内条带4和外条带1，外条带1设置在内条带4的外部，且外条带1与对应的内条带4垂直连接，所述外条带1的上下两端对称设置有若干个导向翼2，导向翼2上部分设置有通孔3，且导向翼2设置在内条带4与外条带1相交处。定位格架外条带1上部的导向翼2连续布置，即采用与下部的导向翼2类似的完全整齐排列，配合内侧第一根内条带4上的搅混翼5插空，在上部的导向翼2上部分设置通孔3。
导向翼2的一端的端面呈直线状，且该端面与外条带1的端面接触，与其相对的一端为起伏的波浪状，波谷位置几乎与外条带1的端面接触，使得其波峰的相对高度更高，在设置通孔3时的面积更大，可选择性更大。
所述没有设置通孔3的导向翼2的高度高于或者等于设置有通孔3的导向翼2的高度。开孔导向翼2高度可与未开孔导向翼2一致，也可略矮，根据实际使用进行设计。
所述导向翼2中每间隔一个导向翼2后，在对应的导向翼2上设置通孔3；所述内条带4之间的每个十字交叉处都设置有一对搅混翼5，且每对搅混翼5以对应的十字交叉点为中心对称设置。定位格架外条带1上部的未开孔导向翼2与开孔导向翼2插空交替布置，相邻两组件之间呈现出二者相互配合的一一对应关系，再结合内条带4上的搅混翼5，形成冷却剂在相邻两组件之间的横向导流通道，从而使得冷却剂不仅能在搅混翼5的作用下在单个组件内部形成横向交混，同时还能进一步受相邻两个组件未开孔导向翼2与开孔导向翼2的引导作用实现组件之间的横向交混，最终形成整个堆芯范围完整顺畅的横向流场。
所述导向翼2设置通孔3后，不妨碍其防勾挂作用，该定位格架具有优良的防勾挂性能。
所述导向翼2上的通孔3数量为一个，形状为圆、椭圆或者多边形中的一种或几种组合。根据实际使用进行设定通孔3的形状，采用多种形状的组合，不局限于所举的形状。
导向翼2上设置的一个通孔3，在定位格架进行工作时，冷却剂能够汇成一股，顺利从导向翼2中通过，冷却剂在流通时，受到流速以及其他力的作用，会对导向翼2的表面造成冲击，若是没有设置通孔3，导向翼2在长时间冲击的过程中，容易出现损坏，影响使用寿命，单个通孔3，直径大，便于冷却剂的汇流，流通量大，达到了更好的冷却效果。
特别地，当本实施例中通孔3为圆形，直径为Φ3.5mm时，单个通孔增加流通面积9.62mm2，每只格架相对于改进型AFA3G格架增加了307.9mm2的冷却剂流通面积，这相当于导向翼补齐后减少的流通面积的12%，从而增强了相邻燃料组件之间的横向交混性能。
在本实施例中，开设单个圆形通孔3后，相对与改进型AFA3G格架，能够提升用于评价格架交混性能的涡漩因子（FSM），同时提升了涡漩交混率（SM），横向流交混因子（FCM）也提升了，漩涡与横向流的强度与作用距离均大于改进型AFA3G格架，而且增加了用于评价交混效果的交混均匀度，增强了相邻燃料组件之间的横向交混性能。
实施例2：
如图2所示，实施例2与实施例1的结构基本相同，不同之处在于：所述导向翼2上的通孔3数量为若干个，在导向翼2上呈蜂窝状设置。通孔3呈蜂窝状设置后，通孔3单个的直径小，但是整体的面积增大，提高了流体的交混效果。
经过开孔处理的导向翼2也不会阻碍相邻组件之间的冷却剂横向流动，增强组件之间的交混性能，同时导向翼2开孔也减小了对边栅元流通面积的阻塞，有利于减小局部压力损失，提高热工安全裕量。
导向翼2上的通孔3的数量为若干个蜂窝状设置时，每一个通孔3的直径小，在抵抗冷却剂的通过时，将冷却剂分为若干股通过，减少了单位面积受到的冲击力，对于导向翼2的使用寿命提供了延长，减少了更换的频率。同时冷却剂的流通面积增加，冷却的效果更好。
特别地，当本实施例中通孔3为圆形，直径为Φ1mm，通孔数量为20个时，单个导向翼处增加流通面积15.7mm2，每只格架相对于改进型AFA3G格架增加了502.7mm2的冷却剂流通面积，这相当于导向翼补齐后减少的流通面积的20%。
相对于改进型的AFA3G格架边栅元，增加了约40%的边栅元与相邻组件间流体交换的能力。
在本实施例中，开设蜂窝状圆形通孔3后，相对与改进型AFA3G格架，能够提升用于评价格架交混性能的涡漩因子（FSM），对于涡漩交混率（SM）也大大提升，并且提升了横向流交混因子（FCM），漩涡与横向流的强度与作用距离均大于改进型AFA3G格架，提升了用于评价交混效果的交混均匀度，增强了相邻燃料组件之间的横向交混性能。
采取上述方式，就能较好地实现本发明。
Claims (4)
1.用于核燃料组件的具有防勾挂以及交混作用的定位格架，包括由若干条条带相互垂直交织构成的格架，所述条带分为内条带（4）和外条带（1），外条带（1）设置在内条带（4）的外部，且外条带（1）与对应的内条带（4）垂直连接，其特征在于：所述外条带（1）的上下两端对称设置有若干个导向翼（2），导向翼（2）上设置有通孔（3），且导向翼（2）设置在内条带（4）与外条带（1）相交处；所述内条带（4）之间的每个十字交叉处都设置有一对搅混翼（5），且每对搅混翼（5）以对应的十字交叉点为中心对称设置；所述导向翼（2）中每间隔一个导向翼（2）后，在对应的导向翼（2）上设置通孔（3）。
2.根据权利要求1所述的用于核燃料组件的具有防勾挂以及交混作用的定位格架，其特征在于：所述没有设置通孔（3）的导向翼（2）的高度高于或者等于设置有通孔（3）的导向翼（2）的高度。
3.根据权利要求1所述的用于核燃料组件的具有防勾挂以及交混作用的定位格架，其特征在于：所述格架中配合使用的相邻格架中的每一个开孔的导向翼（2）在相邻格架中对应设置有没有开孔的导向翼（2）。
4.根据权利要求1所述的用于核燃料组件的具有防勾挂以及交混作用的定位格架，其特征在于：所述导向翼（2）上的通孔（3）数量为一个，形状为圆、椭圆或者多边形中的一种或几种组合；或所述导向翼（2）上的通孔（3）数量为若干个，在导向翼（2）上呈蜂窝状设置。
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