CN104036829A - 复合式下管座及核反应堆燃料组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种复合式下管座，包括套筒、下堆芯板、下层下管座及上层下管座，下层下管座包括框板及防异物板，防异物板开设有过滤孔，防异物板开设有螺孔，防异物板焊接于框板的下端，套筒呈啮合的穿过螺孔；下堆芯板包括板体，板体上开设水流孔，板体具有凸伸出与套筒对应的定位销，定位销上开设有胀接凹槽，定位销对应穿过套筒，并藉由胀接器实现套筒与胀接凹槽的胀接连接；导向管与上层下管座连接；胀接连接使得防异物板与下堆芯板复合为一体式结构，防异物板所受到的冷却水的水力载荷会直接传递到下堆芯板上，从而显著减小燃料组件承受的水力载荷，大大减小燃料组件的弯曲风险。另，本发明还公开了一种具有该复合式下管座的核反应堆燃料组件。

Description

复合式下管座及核反应堆燃料组件

技术领域

本发明涉及一种核反应堆部件，尤其涉及一种核反应堆燃料组件及其复合式下管座。

背景技术

一定数量的燃料棒按照一定间隔排列(如：15×15或17×17等)并被固定成一束，称为核反应堆燃料组件，核反应堆燃料组件主要由上管座、下管座、定位格架、导向管和燃料棒组成。一般核反应堆燃料组件在核反应堆中使用3-5年的时间，由于其处于强中子场中，需经受高温、高压、高流速冷却剂的冲刷，同时需承受裂变产物化学作用和复杂的机械载荷，因此工作条件十分苛刻。

众所周知，对核反应堆设置多层防护的主要目的在于确保核反应堆发生爆炸等意外事故后，使得核反应堆内的放射性物质不会大量的泄露至外界，而确保核反应堆不发生爆炸的决定性因素，就是控制核反应堆内链式反应速度和温度，因此核反应堆燃料组件内起慢化剂和冷却剂的冷却水的流量控制就事关重要，故核反应堆燃料组件的下管座的结构对于冷却水的流通性就变的尤为重要；同时下管座必须具有与放置燃料棒的定位格架匹配的板面，为了能够让冷却水通过并同时进行过滤，因此设有防异物板(或过滤栅格)，并且该防异物板上开设有若干让冷却水通过并同时进行过滤的过滤孔，使得通过过滤孔过滤后的冷却水能直接进入定位格架内对燃料棒进行冷却，为了能够支撑装有燃料棒的定位格架的重量及高速水流的冲刷，因此，下管座在确保有足够多的过滤孔的前提下还必须具有足够的强度。

现有的下管座，在反应堆运行时，防异物板所受到的冷却水的水力载荷会传递到整个核反应堆燃料组件中，增加核反应堆燃料组件弯曲风险；同时在设计防异物板时，在保证越好的过滤效果的前提下，在冷却水流过时会使防异物板产生较大的压降，因此，冷却水通过防异物板时，防异物板将承受非常大的水力载荷，由于防异物板直接与核反应堆燃料组件的定位格架相连接，从而使核反应堆燃料组件本身承受更大的水力载荷，进一步增加核反应堆燃料组件弯曲风险。

由于现有的下管座的防异物板与核反应堆燃料组件相连接，在安装、拆卸或修改下管座、导向管和下部连接部位时，由于该防异物板的存在，增加了上述操作的复杂性；另，还由于现有的防异物板与核反应堆燃料组件相连接，因此防异物板无论是否损坏，其使用寿命与核反应堆燃料组件相同，无法重复使用，产品利用率不高。

因此，亟需一种能将水力载荷转移至下堆芯板上、能有效防止核反应堆燃料组件弯曲及降低核反应堆燃料组件制造难度并复合下堆芯板为一体的复合式下管座。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能将水力载荷转移至下堆芯板上、能有效防止核反应堆燃料组件弯曲及降低核反应堆燃料组件制造难度并复合下堆芯板为一体的复合式下管座。

本发明的另一目的在于提供一种核反应堆燃料组件，所述核反应堆燃料组件的复合式下管座能将水力载荷转移至下堆芯板上、能有效防止核反应堆燃料组件弯曲及降低核反应堆燃料组件制造难度并复合下堆芯板为一体。

为实现上述目的，本发明提供了一种复合式下管座，用于承载并定位核反应堆燃料组件并与核反应堆燃料组件的导向管连接，其包括套筒、下堆芯板、下层下管座及上层下管座，所述套筒呈中通结构且外侧设有外螺纹；所述下层下管座包括框板及防异物板，所述框板呈中通结构，所述中通结构形成用于吊装和拆卸的操作区，所述防异物板贯穿开设有若干过滤孔，所述防异物板开设有两个呈对角线布置的螺孔，所述防异物板焊接于所述框板的下端，所述套筒呈啮合的穿过所述螺孔并伸入所述操作区内；所述下堆芯板包括板体，所述板体上均匀开设水流孔，所述板体具有凸伸出与所述套筒对应的定位销，所述定位销上开设有胀接凹槽，所述定位销对应穿过所述套筒，并藉由外界胀接器实现所述套筒与所述胀接凹槽的胀接连接；所述核反应堆燃料组件的定位格架的下端与所述上层下管座匹配连接，所述上层下管座开设有与所述定位销对应的定位孔，穿过所述套筒的定位销对应插设于所述定位孔中。

较佳地，所述胀接凹槽环绕所述定位销一周；该种结构的胀接凹槽，使得套筒在胀接器的作用下所形成的与该胀接凹槽紧密贴合的凹陷部也为一周，使得将下堆芯板与下层下管座和套筒固定所形成的复合结构更加稳固，进一步的确保了防异物板所受到的冷却水的水力载荷会直接传递到下堆芯板上。

较佳地，所述定位销的自由端呈锥台结构；呈锥台结构的自由端利于定位销插入套筒及定位孔中，并且不会对套筒及定位孔造成损伤，结构简单且实用。

较佳地，所述框板的上端的相对两侧朝所述操作区内延伸形成吊装部。

较佳地，所述吊装部呈水平状。

较佳地，所述过滤孔为方形、圆形、三角形、菱形中的一种或多种的任意组合。

较佳地，所述过滤孔为不规则形状。

本发明提供的一种核反应堆燃料组件，包括复合式下管座、上管座、定位格架、导向管及燃料棒，所述燃料棒及导向管分别插设于所述定位格架中，所述导向管的上端与所述上管座连接，所述导向管的下端与所述复合式下管座连接，所述复合式下管座包括套筒、下堆芯板、下层下管座及上层下管座，所述套筒呈中通结构且外侧设有外螺纹；所述下层下管座包括框板及防异物板，所述框板呈中通结构，所述中通结构形成用于吊装和拆卸的操作区，所述防异物板贯穿开设有若干过滤孔，所述防异物板开设有两个呈对角线布置的螺孔，所述防异物板焊接于所述框板的下端，所述套筒呈啮合的穿过所述螺孔并伸入所述操作区内；所述下堆芯板包括板体，所述板体上均匀开设水流孔，所述板体具有凸伸出与所述套筒对应的定位销，所述定位销上开设有胀接凹槽，所述定位销对应穿过所述套筒，并藉由外界胀接器实现所述套筒与所述胀接凹槽的胀接连接；所述核反应堆燃料组件的导向管与所述上层下管座连接，所述上层下管座开设有与所述定位销对应的定位孔，穿过所述套筒的定位销对应插设于所述定位孔中。

与现有技术相比，由于本发明的复合式下管座将下堆芯板与下层下管座通过定位销与套筒的胀接连接而复合呈一体，并且下层下管座包括框板及防异物板，防异物板具有能够让冷却水通过并同时进行过滤的过滤孔，防异物板通过开设的螺孔与套筒进行啮合的固定连接，下堆芯板上的定位销穿过套筒后藉由外界胀接器，将套筒与定位销上的胀接凹槽进行胀接连接，从而实现将防异物板复合于下堆芯板上并形成一体式结构，拆卸时通过破坏上述胀接连接点即可拆分开具有防异物板的下层下管座与下堆芯板，在反应堆运行时，冷却水通过防异物板的过滤孔时，由于防异物板复合于下堆芯板上并形成一体式结构，所以防异物板所受到的冷却水的水力载荷会直接传递到下堆芯板上，从而显著减小核反应堆燃料组件及定位格架所承受的水力载荷，大大减小核反应堆燃料组件的弯曲风险，由于本发明的复合式下管座中的防异物板能从核反应堆燃料组件中拆分出来单独的制造并安装于下堆芯板上，使核反应堆燃料组件下部机械结构简化，降低制造核反应堆燃料组件的难度，还可大大减小安装、拆卸或修理下部连接时的复杂程度；在设计该防异物板时，无需考虑防异物板对核反应堆燃料组件所受水力载荷的影响，增加了防异物板设计的灵活性；另，该防异物板可从下堆芯板上拆卸下并能独立于核反应堆燃料组件，因此防异物板可一直使用，直到寿命期限，无需与核反应堆燃料组件同寿命，增加了产品利用率。

附图说明

图1是本发明复合式下管座的结构示意图。

图2是本发明复合式下管座的框板的俯视图结构示意图。

图3是沿图2中A-A线的剖视图。

图4是本发明复合式下管座的防异物板的俯视图结构示意图。

图5是沿图4中B-B线的剖视图。

图6是本发明复合式下管座的套筒与防异物板对应的装配前的结构示意图。

图7是在图6的基础上焊接上框板后的结构示意图。

图8是本发明复合式下管座的下堆芯板的俯视图结构示意图。

图9是图8的侧视图。

图10是本发明复合式下管座的套筒、防异物板及框板装配好后与下堆芯板进行装备前的结构示意图。

图11是图10中定位销插入套筒中的结构示意图。

图12是图11中套筒与定位销胀接连接后的结构示意图。

图13是本发明反应堆燃料组件的结构示意图。

具体实施方式

现在参考附图描述本发明的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。

如图1所示，本发明的复合式下管座100用于承载并定位核反应堆燃料组件并与核反应堆燃料组件的导向管连接，该复合式下管座100包括套筒10、下层下管座20、下堆芯板30及上层下管座40；以下结合图2-图12对本发明的复合式下管座100作一详细的说明：

结合图1及图6所示，所述套筒10呈中通结构且外侧设有外螺纹11。

结合图1-图7所示，所述下层下管座20包括框板21及防异物板22，所述框板21呈中通结构，所述中通结构形成用于吊装和拆卸的操作区210，所述防异物板22贯穿开设有若干过滤孔220，本实施例所给出的过滤孔呈矩形状，当然所述过滤孔也可为圆形、三角形、菱形或不规则的形状中的一种或多种的任意组合，只要能满足实际需求的过滤效果即可，同时本领域技术人员根据实际情况中对过滤性能的要求，无需创造性的劳动即可对过滤孔220的形状、尺寸和布局等参数进行选择使用；所述防异物板22开设有两个呈对角线布置的螺孔221，所述螺孔221内壁上形成与套筒10的外螺纹11对应啮合的内螺纹2210；装配时，所述防异物板22焊接于所述框板21的下端，具体焊接位置为图7中标号C处，所述套筒10呈啮合的穿过所述螺孔221并伸入所述操作区210内。

结合图8所示，所述下堆芯板30包括板体31，所述板体31上均匀开设水流孔310，所述板体31具有凸伸出与所述套筒10对应的定位销32，所述定位销32上开设有胀接凹槽320。

结合图10-图12所示，装配时，将所述定位销32对应穿过所述套筒10中，随后利用外界提供的胀接器伸入操作区210内，将胀接器夹持于所述套筒10外，从而使得套筒10对应胀接凹槽320处的部位向该胀接凹槽320内凹陷形成凹陷部12，该套筒10在胀接器的作用下所形成的凹陷部12紧密的贴合在定位销32的胀接凹槽320内，实现述套筒10与所述定位销32的胀接凹槽320的胀接连接，使得套筒10与定位销32固定连接，进而使得将下堆芯板30与下层下管座20和套筒10固定在一起形成一体式的复合结构；当需要进行拆卸更换时，将套筒10与定位销20的胀接点破坏，从而可通过上述胀接连接而复合在一起的下堆芯板30与套筒10分离开。

结合图1所示，所述核反应堆燃料组件的导向管的下端与所述上层下管座匹配连接，所述上层下管座40开设有与所述定位销32对应的定位孔41，穿过所述套筒10的定位销32对应插设于所述定位孔41中。

结合图1-图12所示，由于本发明的复合式下管座100将下堆芯板30与下层下管座20通过定位销32与套筒10的胀接连接而复合呈一体，并且下层下管座20包括包括框板21及防异物板22，防异物板22具有能够让冷却水通过并同时进行过滤的过滤孔220，防异物板22通过开设的螺孔221与套筒10进行啮合的固定连接，下堆芯板30上的定位销32穿过套筒10后藉由外界胀接器，将套筒10与定位销32上的胀接凹槽320进行胀接连接，从而实现将防异物板22复合于下堆芯板30上并形成一体式结构，拆卸时通过破坏上述胀接连接点即可拆分开具有防异物板22的下层下管座20与下堆芯板30，在反应堆运行时，冷却水通过防异物板22的过滤孔220时，由于防异物板220复合于下堆芯板30上并形成一体式结构，所以防异物板22所受到的冷却水的水力载荷会直接传递到下堆芯板30上，从而显著减小核反应堆燃料组件及定位格架所承受的水力载荷，大大减小核反应堆燃料组件的弯曲风险，由于本发明的复合式下管座100中的防异物板22能从核反应堆燃料组件中拆分出来单独的制造并安装于下堆芯板30上，使核反应堆燃料组件下部机械结构简化，降低制造核反应堆燃料组件的难度，还可大大减小安装、拆卸或修理下部连接时的复杂程度；在设计该防异物板22时，无需考虑防异物板22对核反应堆燃料组件所受水力载荷的影响，增加了防异物板22设计的灵活性；另，该防异物板22可从下堆芯板30上拆卸下并能独立于核反应堆燃料组件，因此防异物板22可一直使用，直到寿命期限，无需与核反应堆燃料组件同寿命，增加了产品利用率。

如图9-图12所示，较佳者，所述胀接凹槽320环绕所述定位销32一周；该种结构的胀接凹槽320，使得套筒10在胀接器的作用下所形成的与该胀接凹槽320紧密贴合的凹陷部12也为一周，从而使得所述套筒10与所述定位销32的胀接连接更加稳定和牢固，进而使得将下堆芯板30与下层下管座20和套筒10固定所形成的复合结构更加稳固，一体式结构更强，进一步的确保了防异物板22所受到冷却水的水力载荷会直接传递到下堆芯板30上。

如图9-图12所示，较佳者，所述定位销32的自由端321呈锥台结构；呈锥台结构的自由端321利于定位销32插入套筒10及定位孔41中，并且不会对套筒10及定位孔41造成损伤，结构简单且实用。

如图2及图3所示，所述框板21的上端的相对两侧朝所述操作区210内延伸形成吊装部211；具体地，所述吊装部211呈水平状；在进行装配时，吊装工具的抓持部伸入操作区210内并伸展于吊装部211的下方，随着抓持部的上升，吊装部211先抵压于该抓持部上随后便随抓持部一同上升，从而框板21被吊起，由于框板21与连接有套筒10的防异物板22焊接在一起，因此通过吊装工具可将框板21吊于下堆芯板30的正上方，并使定位销32正对套筒10，在定位销32正对套筒10的前提下，吊装工具逐渐下降框板21，使得定位销32穿过套筒10，然后使用胀接器使得套筒10与定位销32胀接连接，从而完整将下堆芯板30与下层下管座20和套筒10固定在一起形成一体式的复合结构的装配过程；当需要进行拆卸更换时，继续采用吊装工具，通过一定大小的作用于框板21的吊装部211上的向上的吊装力，将套筒10与定位销32的胀接点破坏，从而可将复合上的下堆芯板30与套筒10分离开。

如图1及图13所示，本发明提供的一种核反应堆燃料组件1，其包括复合式下管座100、上管座200、定位格架300、导向管400及燃料棒500，所述燃料棒500及导向管400分别插设于所述定位格架300中，所述导向管400的上端与所述上管座200连接，所述导向管400的下端与所述复合式下管座100连接，所述复合式下管座100如上图1-图12的具体实施方式所述，在核反应堆运行时，冷却水通过防异物板22的过滤孔220时，由于防异物板220复合于下堆芯板30上并形成一体式结构，所以防异物板22所受到的冷却水的水力载荷会直接传递到下堆芯板30上，从而显著减小本发明核反应堆燃料组件1及定位格架300所承受的水力载荷，大大减小核反应堆燃料组件1的弯曲风险，并且防异物板22能从核反应堆燃料组件1中拆分出来单独的制造并安装于下堆芯板30上，使核反应堆燃料组件1下部机械结构简化，降低制造核反应堆燃料组件1的难度，还可大大减小安装、拆卸或修理下部连接时的复杂程度；在设计该防异物板22时，无需考虑防异物板22对核反应堆燃料组件1所受水力载荷的影响，增加了防异物板22设计的灵活性；另，该防异物板22可从下堆芯板30上拆卸下并能独立于核反应堆燃料组件1，因此防异物板可一直使用，直到寿命期限，无需与核反应堆燃料组件1同寿命，增加了产品利用率。

另，本发明所涉及的上管座200、定位格架300、导向管400、燃料棒500及胀接器的结构及其工作原理，均为本领域普通技术人员所熟知的，在此不再作详细的说明。

以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种复合式下管座，用于承载并定位核反应堆燃料组件并与核反应堆燃料组件的导向管连接，其特征在于，包括：

套筒，所述套筒呈中通结构且外侧设有外螺纹；

下层下管座，所述下层下管座包括框板及防异物板，所述框板呈中通结构，所述中通结构形成用于吊装和拆卸的操作区，所述防异物板贯穿开设有若干过滤孔，所述防异物板开设有两个呈对角线布置的螺孔，所述防异物板焊接于所述框板的下端，所述套筒呈啮合的穿过所述螺孔并伸入所述操作区内；

下堆芯板，所述下堆芯板包括板体，所述板体上均匀开设水流孔，所述板体具有凸伸出与所述套筒对应的定位销，所述定位销上开设有胀接凹槽，所述定位销对应穿过所述套筒，并藉由外界胀接器实现所述套筒与所述胀接凹槽的胀接连接；及

上层下管座，所述核反应堆燃料组件的导向管与所述上层下管座连接，所述上层下管座开设有与所述定位销对应的定位孔，穿过所述套筒的定位销对应插设于所述定位孔中。

2.如权利要求1所述的复合式下管座，其特征在于，所述胀接凹槽环绕所述定位销一周。

3.如权利要求1所述的复合式下管座，其特征在于，所述定位销的自由端呈锥台结构。

4.如权利要求1所述的复合式下管座，其特征在于，所述框板的上端的相对两侧朝所述操作区内延伸形成吊装部。

5.如权利要求4所述的复合式下管座，其特征在于，所述吊装部呈水平状。

6.如权利要求1所述的复合式下管座，其特征在于，所述过滤孔为方形、圆形、三角形、菱形中的一种或多种的任意组合。

7.如权利要求1所述的复合式下管座，其特征在于，所述过滤孔为不规则形状。

8.一种核反应堆燃料组件，包括复合式下管座、上管座、定位格架、导向管及燃料棒，所述燃料棒及导向管分别插设于所述定位格架中，所述导向管的上端与所述上管座连接，所述导向管的下端与所述复合式下管座连接，其特征在于，所述复合式下管座如权利要求1-7任一项所述。