CN105869681B - 燃料组件及其无外条带定位格架和条带 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种燃料组件及其无外条带定位格架和条带，条带，包括板状本体和在本体的至少一端部设置的弹臂；弹臂的末端向远离本体的一侧延伸设置。定位格架包括交叉设置的第一条带和第二条带，相邻两第二条带伸出第一条带同一侧的端部分别设有向外伸出的第一弹臂、第二弹臂，第一弹臂、第二弹臂分别向对应的两第二条带之间弯折设置，第一弹臂、第二弹臂与两相邻的第二条带伸出第一条带的部分、以及与第一条带位于对应的两第二条带之间的部分形成供燃料棒穿设并对其夹持的第一夹持单元，定位格架的外边不用外条带来围合，减小了反应堆内冷却剂的压力损失，提升反应堆的运行效率；同时，避免两相邻定位格架之间产生钩挂的风险。

Description

燃料组件及其无外条带定位格架和条带

技术领域

本发明涉及核电领域，更具体地说，涉及一种用于轻水反应堆燃料元件的燃料组件及其无外条带定位格架和条带。

背景技术

压水堆核电站的堆芯由许多燃料组件组成，如图1所示，燃料组件结构由刚性骨架和燃料棒组成，燃料棒在刚性骨架中平行排列并被均匀分隔。刚性骨架包括定位格架10、搅混格架4、上管座5、下管座6和导向管7。搅混格架4和定位格架10分别由规则排列的用于容纳和夹持燃料棒的栅元组成。定位格架10和搅混格架4在燃料棒的轴向间隔设置，供燃料棒穿设定位。导向管7比燃料棒长，其从燃料棒束的端部伸出来，并固定在上管座5和下管座6上。下管座6位于燃料组件的下部，具有一些支撑腿和一个匹配板，匹配板有一些用来固定导向管7的孔道和冷却剂流道穿透该匹配板。燃料组件的另一端，即组件上端的上管座5，包括一个横向的匹配板，有一些容纳和固定导向管7的孔道和流水孔贯穿该配板。

核燃料组件的燃料棒定位格架10，包括了横向和纵向两组相互交叉的内条带以及围合在外围的外条带，交叉后形成多个栅元供燃料棒穿设，在外条带上下边缘设置了与边缘各栅元对应的导向翼。

上述定位格架10的导向翼向定位格架10内部折弯，此时导向翼会在反应堆内冷却剂的流动方向上产生投影面积，从而产生较大的压力损失，降低反应堆运行效率。

同时，具有上述结构特征的核燃料组件在装卸料过程中，相邻的核燃料组件很容易发生碰撞，由于相邻燃料组件发生碰撞而使导向翼承受的方向向格架内部的碰撞力过大，则容易使导向翼向定位格架10内部过度折弯，产生与燃料棒发生干涉的风险，容易造成燃料棒破损，从而降低反应堆运行的安全性。

另外，具有上述结构特征的核燃料组件在装卸料过程中，如果相邻燃料组件错位二分之一栅元并发生相互挤压时，相邻燃料组件之一的导向翼就容易插入另一燃料组件相邻导向翼之间的条带连接区域，从而发生勾挂，容易造成燃料组件破损。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种改进的燃料组件及其无外条带定位格架和条带。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种条带，包括板状本体、和在所述本体的至少一端部设置的弹臂；所述弹臂的末端向远离所述本体的一侧延伸设置。

优选地，所述弹臂的上端面和/或下端面为倾斜的导向面，所述导向面向所述弹臂的末端的中部方向倾斜。

优选地，所述导向面的倾斜角度大于45°。

优选地，所述本体的两端均设有所述弹臂；

所述本体同一端的所述弹臂包括分别向所述本体的两侧反向弯折设置的两个弹臂；

所述弹臂与所述本体为一体成型，或者，所述弹臂通过焊接与所述本体固定连接。

优选地，所述本体同一端的两个弹臂之间设有加强肋。

优选地，所述本体同一端的其中一个弹臂的末端端部向外延伸有弧形的延伸部，且所述延伸部向所述本体的另一端弯曲延伸设置。

本发明还构造一种无外条带定位格架，包括至少一个沿第一方向设置的第一条带和至少两个沿第二方向设置的第二条带，所述第一条带与第二条带交叉设置，且所述第二条带由所述的条带形成；

所述弹臂包括第一弹臂、第二弹臂，相邻所述第二条带的端部分别设有相向弯折设置的第一弹臂、第二弹臂；

所述第一弹臂、第二弹臂与两相邻的所述第二条带伸出所述第一条带的部分、以及与所述第一条带位于对应的两所述第二条带之间的部分形成供燃料棒穿设并对其夹持的第一夹持单元。

优选地，所述第一条带位于两相邻的所述第二条带之间的部分上设有向外凸出对穿设的所述燃料棒抵靠的第一凸起部。

优选地，所述第一条带包括间隔并排设置的至少两个，所述第一条带由所述的条带形成；

所述弹臂还包括第三弹臂、第四弹臂，相邻所述第一条带的端部分别设有相向弯折设置的第三弹臂、第四弹臂；

所述第三弹臂、第四弹臂与两相邻的所述第一条带伸出所述第二条带的部分、以及与所述第二条带位于对应的两所述第一条带之间的部分形成供燃料棒穿设并对其夹持的第二夹持单元。

优选地，所述第二条带位于两相邻的所述第一条带之间的部分上设有向外凸出对穿设的所述燃料棒抵靠的第二凸起部。

优选地，在最外侧且交叉设置的第一条带、第二条带的外端部分形成所述定位格架的外角落夹角区间，对应位置的所述第一条带的第三弹臂或第四弹臂、及第二条带的第一弹臂或第二弹臂位于所述外角落夹角区间内，且对应的所述第三弹臂或第四弹臂、及第一弹臂或第二弹臂的外端端部延伸有弧形的延伸部，所述延伸部向对应的所述第一条带、第二条带的另一端弯曲延伸设置，以卡合穿设于所述第一条带、第二条带的外角落夹角区间的燃料棒；

在最外侧且交叉设置的所述第一条带、第二条带的外端的夹角角落设有对所述外角落夹角区间内的燃料棒进行抵靠的第三凸起部。

本发明还构造一种燃料组件，包括所述的定位格架。

实施本发明的燃料组件及其无外条带定位格架和条带，具有以下有益效果：本发明的定位格架的外边不用外条带来围合，在定位格架的外边形成供燃料棒插设的栅元，可以使外边部分的第一夹持单元直接对燃料棒进行夹持，减小了反应堆内冷却剂的压力损失，提升了反应堆的运行效率；同时，避免两相邻定位格架之间产生钩挂的风险。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例中燃料组件的横向结构示意图；

图2是本发明实施例中定位格架的条带的俯向示意图；

图3是采用本发明实施例中定位格架的燃料组件的断面方向结构示意图；

图4是图3中的燃料组件的一角落的立体结构示意图；

图5是图4中的局部定位格架的立体结构图；

图6是图5中的局部定位格架的断面方向示意图；

图7是两组燃料组件错开一半栅元进行靠近时的示意图；

图8是两组燃料组件的栅元对齐进行靠近时的示意图；

图9是图8中的两组燃料组件的侧向示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，本发明一个优选实施例中的燃料组件包括刚性骨架和燃料棒3组成，燃料棒3在刚性骨架中平行排列并被均匀分隔。刚性骨架包括搅混格架4、定位格架10、上管座5、下管座6和导向管7。搅混格架4和定位格架10分别由规则排列的用于容纳和夹持燃料棒3的栅元组成。定位格架10和搅混格架4在燃料棒3的轴向间隔设置，供燃料棒3穿设定位。导向管7比燃料棒3长，其从燃料棒3束的端部伸出来，并固定在上管座5和下管座6上。下管座6位于燃料组件的下部，具有一些支撑腿和一个匹配板，有一些用来固定导向管7的孔道和冷却剂流道穿透该匹配板。燃料组件的另一端，即组件上端的上管座5，包括一个横向的匹配板，有一些容纳和固定导向管7的孔道和流水孔贯穿该配板。

如图2、图3所示，本发明实施例中的定位格架10为无外条带的定位格架10，由两个方向的条带1、2交叉形成多个栅元供燃料棒3穿设。条带包括板状本体、和在本体的两端部设置的弹臂；弹臂的末端向远离本体的一侧延伸设置，在其他实施例中，也可只在本体的一端设置弹臂。弹臂可使相邻的两个条带的端部之间形成供燃料棒穿设的栅元，且让格架的外围不用设置外条带。

本体同一端的弹臂包括分别向本体的两侧反向弯折设置的两个弹臂；让任意两相邻的条带的端部之间均形成供燃料棒穿设的栅元。为了保证弹臂的强度，在本体同一端的两个弹臂之间设有加强肋，防止弹臂受力过大造成变形失效。

在一些实施例中，弹臂与本体为一体成型，或者，在其他实施例中，弹臂也可通过焊接与本体固定连接。

优选地，弹臂的上端面和下端面为倾斜的导向面，导向面向弹臂的末端的中部方向倾斜，可在相邻的格架拼接靠近时防止相互撞击造成变形或损坏。在其他实施例中，也可只在弹臂的上端面或下端名设有倾斜的导向面。进一步地，导向面的倾斜角度不大45°，让弹臂上减少尖角的存在。

在一些实施例中，本体同一端的其中一个弹臂的末端端部向外延伸有弧形的延伸部，且延伸部向本体的另一端弯曲延伸设置，带有延伸部的条带通常设置在格架最外侧，与另一方向最外侧的条带在格架的角落形成供燃料棒穿设的栅元，延伸部可增加周向上对燃料棒环抱的范围，防止燃料棒脱离格架。

进一步地，如图3所示，无外条带定位格架10包括多个沿第一方向间隔并排设置的第一条带1和多个沿第二方向间隔并排设置的第二条带2，第一条带1与第二条带2交叉设置，在交叉区域形成供燃料棒3插设的栅元。通常，第一条带1、第二条带2相互垂直设置，第一条带1、第二条带2有本发明前述实施例中的条带形成。同时，优选地，第一条带1的两端分别伸出位于定位格架10两侧的第二条带2，第二条带2的两端分别伸出位于定位格架10两侧的第一条带1，在最外侧的第一条带1、第二条带2的外侧也形成能供燃料棒3穿设的栅元。

如图4至图6所示，弹臂包括第一弹臂21、第二弹臂22，相邻第二条带2的端部分别设有相向弯折设置的第一弹臂21、第二弹臂22第一弹臂21、第二弹臂22与对应的两第二条带2伸出第一条带1的部分、以及与第一条带1位于对应的两第二条带2之间的部分形成供燃料棒3穿设并对其夹持的第一夹持单元。

弹臂还包括第三弹臂11、第四弹臂12，相邻第一条带1的端部分别设有相向弯折设置的第三弹臂11、第四弹臂12，第三弹臂11、第四弹臂12与对应的两第一条带1伸出第二条带2的部分、以及与第二条带2位于对应的两所述第一条带1之间的部分形成供燃料棒3穿设并对其夹持的第二夹持单元。

优选地，伸出最外侧的第一条带1的每一第二条带2的端部均设有反向弯折设置的第一弹臂21、第二弹臂22。对应的，在最外侧的第一条带1的外侧形成多个第一夹持单元对燃料棒3进行夹持。同时，伸出第二条带2的每一第一条带1的端部均设有反向弯折设置的第三弹臂11、第四弹臂12，对应的，在最外侧的第二条带2的外侧形成多个第二夹持单元对燃料棒3进行夹持。第一弹臂21、第二弹臂22、第三弹臂11、第四弹臂12弯折形状可为直伸结构，也可为与燃料棒3外形对应的弧面结构。

第一夹持单元、第二夹持单元在定位格架10的外圈形成整圈供燃料棒3插设的栅元，且在定位格架10的外圈不用外条带来围合。第一夹持单元、第二夹持单元直接对燃料棒3进行夹持，减小了反应堆内冷却剂的压力损失，提升了反应堆的运行效率。同时，避免两相邻定位格架10之间产生钩挂的风险。

在其他实施例中，当第一条带1、第二条带2的数量较少或由于其他结构的要求时，也可只在定位格架10一侧边的第一条带1或第二条带2的外侧设置第一夹持单元、第二夹持单元，或者，在定位格架10相邻侧边的第一条带1、第二条带2的外侧设置第一夹持单元、第二夹持单元，也可在定位格架10不同侧边组合设置第一夹持单元、第二夹持单元。各侧边设置第一夹持单元、第二夹持单元的数量也可不做限定。当每一侧边只设有一组第一夹持单元或一组第二夹持单元时，也可只在相邻两第二条带2上分别对应设置第一弹臂21、第二弹臂22，以及在相邻两第一条带1上分别对应设置第三弹臂11、第四弹臂12。

进一步地，最外侧的第一条带1位于两相邻的第二条带2之间的部分上设有向外凸出对穿设的燃料棒3抵靠的第一凸起部13，与对应的第一弹臂21、第二弹臂22形成三点夹持，让燃料棒3受力均衡，夹持更稳定。

为了提升第一弹臂21、第二弹臂22的强度，每一第二条带2端部的第一弹臂21、第二弹臂22之间设有对两者进行支撑防止变形的第一加强肋23，从而防止因第一弹臂21、第二弹臂22发生大变形而导致对应夹持的燃料棒3脱落。在第一弹臂21、第二弹臂22的强度足够时，也可将第一加强肋23取消。

同样的，第二条带2位于两相邻的第一条带1之间的部分上设有向外凸出对穿设的燃料棒3抵靠的第二凸起部24，与对应的第三弹臂11、第四弹臂12形成三点夹持，让对应的燃料棒3受力均衡，夹持更稳定。

为了提升第三弹臂11、第四弹臂12的强度，每一第一条带1端部的第三弹臂11、第四弹臂12之间设有对两者进行支撑防止变形的第二加强肋14，从而防止因第三弹臂11、第四弹臂12发生大变形而导致对应夹持的燃料棒3脱落。在第三弹臂11、第四弹臂12的强度足够时，也可将第一加强肋23取消。

优选地，第一弹臂21、第二弹臂22的上下端面分别为倾斜的第一导向面25，对应的，第三弹臂11、第四弹臂12的上下两端分别为倾斜的第二导向面15。第一导向面25、第二导向面15让定位格架10的外圈没有利角，更加平滑。在其他实施例中，第一导向面25、第二导向面15也可换为弧面结构。

在两组核燃料组件靠近发生碰撞时，第一弹臂21、第二弹臂22、第三弹臂11、第四弹臂12位于外圈的部分没有利角，相互间不会产生太大的载荷，从而防止定位格架10发生结构破坏。优选地，第一导向面25、第二导向面15的倾斜角度不小于50°，可尽量让外圈外形更加的平滑，防止碰撞造成损坏。当然，在其他实施例中，若考虑到碰撞方向确定情况下，也可只在第一弹臂21、第二弹臂22上设置第一导向面25，或只在第三弹臂11、第四弹臂12上设置第二导向面15。

例如，结合图7所示，当相邻燃料组件错位一半栅元时，其中一个燃料组件的定位格架10的第一弹臂21、第二弹臂22会与相邻燃料组件的定位格架10的第二弹臂22、第一弹臂21发生接触并相互挤压，第一导向面25保证了相邻燃料组件能够在吊装时相互错开且不会产生较大的格架间碰撞力。

再例如，结合图8、图9所示，如果吊装过程中相邻燃料组件没有发生错位，那么它们的燃料棒3直接接触，并不需要定位格架10为其导向，如此完全消除了定位格架10发生勾挂的风险。

再如图4至图6所示，在最外侧且交叉设置的第一条带1、第二条带2的外端部分形成定位格架10的外角落夹角区间A，在外角落夹角区间A形成一个栅元用来供燃料棒3穿设。但考虑到对该位置燃料棒3夹持的安全性，需要在周向尽量对其环抱，防止脱落。对应位置的第一条带1的第三弹臂11、第二条带2的第一弹臂21位于外角落夹角区间A内，因此，对应的第三弹臂11、第一弹臂21的外端端部延伸有弧形的延伸部16，较角落外其他位置的第三弹臂11、第一弹臂21要长，延伸部16向对应的第一条带1、第二条带2的另一端弯曲延伸设置，以卡合穿设于第一条带1、第二条带2的外角落夹角区间A的燃料棒3，保证该位置燃料棒3的安全。考虑到安装方向，也可为对应位置的第一条带1的第四弹臂12、第二条带2的第二弹臂22位于外角落夹角区间A内。

在最外侧且交叉设置的第一条带1、第二条带2的外端的夹角角落设有对外角落夹角区间A内的燃料棒3进行抵靠的第三凸起部17，与角落的第三弹臂11、第一弹臂21对燃料棒3形成三点夹持。对应的夹角角落设有分别与第一条带1、第二条带2连接的加强板，第三凸起部17由加强板向外凸起设置，第三凸起部17的数量可为一个或多个，能保证对燃料棒3稳定夹持即可。

第一条带1、第二条带2两两交叉在定位格架10外圈第一夹持单元、第二夹持单元围合的中间区域形成矩阵排列的多个栅元，第一条带1上的第一凸起部13、第二条带2上的第二凸起部24形成两个夹持点，同时，第一条带1上与第一凸起部13相背的一面设有第四凸起部18，第二条带2上与第二凸起部24相背的一面上设有第五凸起部26。优选地，第一凸起部13与第四凸起部18上下错开设置；第二凸起部24与第五凸起部26上下错开设置。第一凸起部13、第二凸起部24、第四凸起部18、第五凸起部26分别向对应位置栅元中的燃料棒3进行夹持。

可以理解地，上述各技术特征可以任意组合使用而不受限制。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (12)

1.一种条带，其特征在于，包括板状本体、和在所述本体的至少一端部设置的弹臂；所述弹臂的末端向远离所述本体的一侧延伸设置；

所述本体的两端均设有所述弹臂；

所述本体同一端的所述弹臂包括分别向所述本体的两侧反向弯折设置的两个弹臂。

2.根据权利要求1所述的条带，其特征在于，所述弹臂的上端面和/或下端面为倾斜的导向面，所述导向面向所述弹臂的末端的中部方向倾斜。

3.根据权利要求2所述的条带，其特征在于，所述导向面的倾斜角度大于45°。

4.根据权利要求1所述的条带，其特征在于，

所述弹臂与所述本体为一体成型，或者，所述弹臂通过焊接与所述本体固定连接。

5.根据权利要求1至4任一项所述的条带，其特征在于，所述本体同一端的两个弹臂之间设有加强肋。

6.根据权利要求1至4任一项所述的条带，其特征在于，所述本体同一端的其中一个弹臂的末端端部向外延伸有弧形的延伸部(16)，且所述延伸部(16)向所述本体的另一端弯曲延伸设置。

7.一种无外条带定位格架(10)，其特征在于，包括至少一个沿第一方向设置的第一条带和至少两个沿第二方向设置的第二条带，所述第一条带(1)与第二条带(2)交叉设置，且所述第二条带由权利要求1至6任一项所述的条带形成；

所述第二条带(2)的同一端包括分别向两侧反向弯折设置的第一弹臂(21)、第二弹臂(22)，相邻所述第二条带(2)的端部分别设有相向弯折设置的第一弹臂(21)、第二弹臂(22)；

所述第一弹臂(21)、第二弹臂(22)与两相邻的所述第二条带(2)伸出所述第一条带(1)的部分、以及与所述第一条带(1)位于对应的两所述第二条带(2)之间的部分形成供燃料棒(3)穿设并对其夹持的第一夹持单元。

8.根据权利要求7所述的无外条带定位格架(10)，其特征在于，所述第一条带(1)位于两相邻的所述第二条带(2)之间的部分上设有向外凸出对穿设的所述燃料棒(3)抵靠的第一凸起部(13)。

9.根据权利要求7或8所述的无外条带定位格架(10)，其特征在于，所述第一条带(1)包括间隔并排设置的至少两个，所述第一条带由权利要求1至6任一项所述的条带形成；

所述第一条带(1)的同一端包括向两侧反向弯折设置的第三弹臂(11)、第四弹臂(12)，相邻所述第一条带(1)的端部分别设有相向弯折设置的第三弹臂(11)、第四弹臂(12)；

所述第三弹臂(11)、第四弹臂(12)与两相邻的所述第一条带(1)伸出所述第二条带(2)的部分、以及与所述第二条带(2)位于对应的两所述第一条带(1)之间的部分形成供燃料棒(3)穿设并对其夹持的第二夹持单元。

10.根据权利要求9所述的无外条带定位格架(10)，其特征在于，所述第二条带(2)位于两相邻的所述第一条带(1)之间的部分上设有向外凸出对穿设的所述燃料棒(3)抵靠的第二凸起部(24)。

11.根据权利要求9所述的无外条带定位格架(10)，其特征在于，在最外侧且交叉设置的第一条带(1)、第二条带(2)的外端部分形成所述定位格架(10)的外角落夹角区间(A)，对应位置的所述第一条带(1)的第三弹臂(11)或第四弹臂(12)、及第二条带(2)的第一弹臂(21)或第二弹臂(22)位于所述外角落夹角区间(A)内，且对应的所述第三弹臂(11)或第四弹臂(12)、及第一弹臂(21)或第二弹臂(22)的外端端部延伸有弧形的延伸部(16)，所述延伸部(16)向对应的所述第一条带(1)、第二条带(2)的另一端弯曲延伸设置，以卡合穿设于所述第一条带(1)、第二条带(2)的外角落夹角区间(A)的燃料棒(3)；

在最外侧且交叉设置的所述第一条带(1)、第二条带(2)的外端的夹角角落设有对所述外角落夹角区间(A)内的燃料棒(3)进行抵靠的第三凸起部(17)。

12.一种燃料组件，其特征在于，包括权利要求7至11任一项所述的定位格架(10)。