CN103247351B - 一种低压降防异物燃料组件下管座 - Google Patents

一种低压降防异物燃料组件下管座 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种低压降防异物燃料组件下管座，其包括支撑框架，以及固定在支撑框架上方的下管座格板；所述的下管座格板包括两层板，其中一层板为大孔板，另一层为设置在大孔板上方或下方的栅格板；所述的栅格板为垂直薄片构成的网状栅格结构；所述的大孔板为与栅格板尺寸相吻合的平板结构，大孔板上均匀排列多行多列大小流水孔；在俯视投影上每个大圆流水孔都被栅格板的栅格划分为多份，每个大圆流水孔位置设置避开燃料棒的投影位置。本发明所述的燃料组件下管座通过大孔板和栅格板的配合，具有均匀的流量分配功能，同时实现下管座强度、压降和防异物功能的平衡。栅格板结构确保了孔径增大后依然有充足的异物过滤能力。

Description

一种低压降防异物燃料组件下管座
技术领域
本发明涉及燃料组件技术，具体涉及一种低压降防异物燃料组件下管座。
背景技术
燃料组件是核反应堆堆芯的关键部件，它产生热能并将此热能传递给冷却剂。下管座位于燃料组件底部，是燃料组件下部接口及支撑部件，为燃料组件下端提供横向和轴向定位，承担燃料组件的全部重量以及来自燃料组件内部、堆内构件和相关组件的载荷。同时下管座还是冷却剂进入堆芯的入口，对冷却剂起到流量分配的作用。
目前国际上主要的压水堆燃料组件均采用带有防异物功能的下管座，防止尺寸较大异物进入燃料组件内部，钩挂在格架上随冷却剂冲刷摆动，造成燃料棒包壳磨蚀破损。除了防异物功能，在确保下管座强度、疲劳满足要求并具备充分的流量分配能力的同时，下管座设计时应尽量降低其阻力系数，以确保燃料组件整体压降控制在可接受范围之内。
以西屋公司AP1000型燃料组件的防异物下管座DFBN为例，如图1所示，采用带有均布小圆孔的下管座格板分配流量，通过孔径限制可通过的异物大小，同时通过优化孔型，采用入口双倒角出口单倒角的文丘里结构来降低下管座的压降。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低压降防异物燃料组件下管座，其即具备下管座基本的流量分配、支撑定位功能，还可在确保有足够的强度承受来自燃料组件内部、堆内构件和相关组件的载荷的基础上，具备相对现有下管座设计来说更低的压降特性，同时保持尽可能高的防异物能力。
实现本发明目的的技术方案：一种低压降防异物燃料组件下管座，其包括支撑框架，以及固定在支撑框架上方的下管座格板；所述的下管座格板包括两层板，其中一层板为大孔板，另一层为设置在大孔板上方或下方的栅格板；所述的栅格板为垂直薄片构成的网状栅格结构；所述的大孔板为与栅格板尺寸相吻合的平板结构，大孔板上均匀排列多行多列大小流水孔；在俯视投影上每个大圆流水孔都被栅格板的栅格划分为多份，每个大圆流水孔位置设置避开燃料棒的投影位置。
如上所述的一种低压降防异物燃料组件下管座，其所述的栅格板在与每个导向管及仪表管对应连接位置处布置有连接板；每块连接板的四角处各开设有一个小流水孔；每块连接板的中心还开有锁紧螺钉孔，以供锁紧螺钉穿过实现下管座同导向管及仪表管的连接。
如上所述的一种低压降防异物燃料组件下管座，其所述的大孔板在俯视投影上每个小流水孔位置处开有直径相同的小圆流水孔。
如上所述的一种低压降防异物燃料组件下管座，其所述的栅格板和大孔板通过焊接或铆接固定在一起。
如上所述的一种低压降防异物燃料组件下管座，其所述的大孔板厚度在12mm～20mm，大孔板上的每个大圆流水孔直径在7mm～11mm。
如上所述的一种低压降防异物燃料组件下管座，其所述的大圆流水孔的圆孔一端或两端进行圆角或倒角处理。
如上述的一种低压降防异物燃料组件下管座，其所述的栅格板厚度在2mm~5mm。
如上所述的一种低压降防异物燃料组件下管座，其所述的栅格板由薄片冲孔制成；或者所述的栅格板由垂直薄片交叉焊接固定并放置在外围框架内构成。
如上所述的一种低压降防异物燃料组件下管座，其特征在于：所述连接板上的每个小流水孔直径在5mm～8mm。
本发明的效果在于：本发明所述的燃料组件下管座通过大孔板和栅格板的配合，具有均匀的流量分配功能，同时实现下管座强度、压降和防异物功能的平衡。较厚的大孔板确保该下管座具有足够的强度承受操作、运输及堆内运行时所受的载荷，同时大孔板流通面积增大降低了管座整体的压降，可以使用更简单的直孔或单倒角直孔，降低制造的难度。栅格板结构确保了孔径增大后依然有充足的异物过滤能力。
附图说明
图1为现有下管座结构示意图；
图2为本发明所述的低压降防异物下管座结构示意图；
图3为图2的俯视图；
图4为栅格板结构示意图；
图5为大孔板结构示意图；
图6为流水孔位置图；
图中：1——栅格；2——外围框架；3——连接板；4———小流水孔；5——锁紧螺钉孔；6——大圆流水孔；7——燃料棒；8——下管座格板；9——支撑框架；10——小圆流水孔。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明所述的一种低压降防异物燃料组件下管座作进一步描述。
本发明所述的一种燃料组件下管座包括支撑框架9，以及焊接固定在支撑框架9上方的下管座格板8。
该下管座格板8包括两层板，其中一层板为大孔板，另一层为设置在大孔板上方或下方的栅格板。栅格板和大孔板通过焊接或铆接固定在一起。
如图4所示，栅格板为垂直薄片构成的网状栅格结构。栅格板可在与每个导向管及仪表管对应连接位置处布置有连接板3。每块连接板3的四角处各开设有一个小流水孔4。每块连接板3的中心还开有锁紧螺钉孔5，以供锁紧螺钉穿过实现下管座同导向管及仪表管的连接。栅格板厚度在2mm～5mm（例如：2mm、3mm或5mm）。栅格板可由薄片冲孔制成；或者也可由垂直薄片交叉焊接固定并放置在外围框架2内构成。小流水孔4直径在5mm～8mm（例如：5mm、6mm或8mm）。
如图5所示，大孔板为与栅格板尺寸相吻合的平板结构，大孔板上均匀排列多行多列大小流水孔4；在俯视投影上每个大圆流水孔6都被栅格板的栅格1划分为多份，每个大圆流水孔6位置设置避开燃料棒7的投影位置。
大孔板为与栅格板尺寸相吻合的平板结构，在除了与每个导向管及仪表管对应位置处，均布有紧密排列的大圆流水孔6，在俯视投影上每个大圆流水孔6都被栅格板的栅格1划分为四份。大孔板厚度在12mm～20mm（例如：12mm、15mm或20mm），大孔板上的每个大圆流水孔6直径在7mm～11mm（例如：7mm、9mm或11mm）。
本发明中大孔板主要负责承担燃料组件骨架中导向管传递来的载荷。大圆流水孔6的设置可以提升整个格板的流通面积，从而降低压降；大圆流水孔6的圆孔一端或两端进行圆角或倒角处理，以进一步降低压降。
如图3所示，大孔板和栅格板安装完成后，在俯视投影上每个大圆流水孔6都被栅格板划分为四份，从而降低了单个流通区域的尺寸，限制了可通过异物的尺寸，补偿了孔径增大造成的过滤能力下降，提升了下管座整体的防异物能力。
对于典型的17×17压水堆燃料组件，如图2和图3所示，栅格板设置在大孔板上方。栅格板上在与每个导向管及仪表管对应连接位置处布置有25个连接板3。大孔板上除了导向管及仪表管对应位置处，均布排列16×16大圆流水孔6。如图6所示，所有的大圆流水孔6位置避开了264根燃料棒7的投影位置，以防止定位格架夹持力不足时，燃料棒下落堵住流水孔或穿过下管座掉出堆芯。本实施例中，大圆流水孔6的孔径在10mm左右，大孔板厚18mm左右时，下管座的峰值应力在170MPa左右。强度疲劳性能符合ASMENG分卷的相关规定。
本发明所述的燃料组件下管座，由于流水孔径增大，在孔型相同的情况该下管座设计比均布小圆流水孔的典型下管座设计阻力系数低30%以上。孔径增大后造成的承载能力降低可通过板厚增加进行补偿。

Claims (7)

1.一种低压降防异物燃料组件下管座，其包括支撑框架(9)，以及固定在支撑框架(9)上方的下管座格板(8)，其特征在于：
所述的下管座格板(8)包括两层板，其中一层板为大孔板，另一层为设置在大孔板上方或下方的栅格板；
所述的栅格板为垂直薄片构成的网状栅格结构；所述的大孔板为与栅格板尺寸相吻合的平板结构，大孔板上均匀排列多行多列大圆流水孔(6)和小圆流水孔(10)；
在俯视投影上每个大圆流水孔(6)都被栅格板的栅格(1)划分为多份，每个大圆流水孔(6)位置设置避开燃料棒(7)的投影位置；
所述的栅格板在与每个导向管及仪表管对应连接位置处布置有连接板(3)；每块连接板(3)的四角处各开设有一个小流水孔(4)；每块连接板(3)的中心还开有锁紧螺钉孔(5)，以供锁紧螺钉穿过实现下管座同导向管及仪表管的连接；
所述的大孔板在俯视投影上对应连接板(3)的每个小流水孔(4)位置处为直径相同的上述小圆流水孔(10)。
2.根据权利要求1所述的一种低压降防异物燃料组件下管座，其特征在于：所述的栅格板和大孔板通过焊接或铆接固定在一起。
3.根据权利要求1所述的一种低压降防异物燃料组件下管座，其特征在于：所述的大孔板厚度在12mm～20mm，大孔板上的每个大圆流水孔(6)直径在7mm～11mm。
4.根据权利要求3所述的一种低压降防异物燃料组件下管座，其特征在于：所述的大圆流水孔(6)的圆孔一端或两端进行圆角或倒角处理。
5.根据权利要求1所述的一种低压降防异物燃料组件下管座，其特征在于：所述的栅格板厚度在2mm～5mm。
6.根据权利要求5所述的一种低压降防异物燃料组件下管座，其特征在于：所述的栅格板由薄片冲孔制成；或者所述的栅格板由垂直薄片交叉焊接固定并放置在外围框架(2)内构成。
7.根据权利要求1所述的一种低压降防异物燃料组件下管座，其特征在于：所述连接板上的每个小流水孔(4)直径在5mm～8mm。
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