CN105931678B - 一种内插束棒型控制棒的燃料组件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的是一种内插束棒型控制棒的燃料组件，主要解决了现有具有十字形通道的燃料组件均不能同时满足堆芯顶部插入和实现控制棒组件的水力缓冲的问题。本发明包括呈2×2的方式排列的四个单元组件，该四个单元组件的壁面构成十字形通道（1），其特征在于：该十字形通道（1）内设置有紧密排列且便于控制棒插入的导向管（3）。本发明具有既可以实现控制棒组件从堆芯顶部插入，又可以实现控制棒组件的水力缓冲等优点。

Description

一种内插束棒型控制棒的燃料组件
技术领域
本发明涉及一种燃料组件，具体涉及的是一种内插束棒型控制棒的燃料组件。
背景技术
在压水堆中，对于具有十字形通道结构的反应堆燃料组件，控制棒组件一般设计成从堆芯顶部插入。为了保证运行期间十字形控制棒落棒顺畅，通常将控制棒与燃料组件的十字形通道之间考虑比较大的间隙，因而采用传统束棒型控制棒组件的水力缓冲形式难以实现其缓冲作用，为了达到有效的缓冲目的，目前多见采用机械缓冲设计。
在沸水堆中，对于具有十字形通道结构的反应堆燃料组件，控制棒组件从堆芯底部插入到燃料组件中，其缓冲设计采用水力缓冲，控制棒组件的下端有一个速度控制器，控制棒的中间留有冷却剂流道，通过增加水力阻力缓冲控制棒落棒。
在超临界水冷堆中，十字形控制棒组件需要设计成从堆芯顶部插入，既要满足反应堆反应性控制的要求，又要满足控制棒落棒水力缓冲的需求。
因而，上述具有十字形通道的沸水堆燃料组件显然无法满足这一需求，而具有十字形通道的压水堆燃料组件往往采用机械缓冲来实现十字形控制棒的落棒，在落棒过程中会对燃料组件产生过大的冲击载荷，无法保证燃料组件受冲击后的结构完整性。因此，亟需设计一种新型燃料组件。
发明内容
本发明的目的在于解决现有具有十字形通道的燃料组件均不能同时满足堆芯顶部插入和实现控制棒组件的水力缓冲的问题，提供既可以实现控制棒组件从堆芯顶部插入，又可以实现控制棒组件的水力缓冲的一种内插束棒型控制棒的燃料组件。
为解决上述缺点，本发明的技术方案如下：
一种内插束棒型控制棒的燃料组件，包括呈2×2的方式排列的四个单元组件，该四个单元组件的壁面构成十字形通道，该十字形通道内设置有紧密排列且便于控制棒插入的导向管。
本发明导向管的设置，可以容纳控制棒组件从堆芯顶部自上而下插入堆芯，从而实现堆芯反应性的控制；同时，通过导向管与束棒型控制棒相配合后，可以增大液体对控制棒组件的水力缓冲作用，进而起主要缓冲作用，减小控制棒对燃料组件的落棒冲击力。
进一步，所述导向管为圆形且与十字形通道之间存在水隙。控制棒与导向管之间的挤水作用可使提棒状态的组件功率分布得到明显改善，进而使组件功率峰因子有所降低。
为了达到最优地缓冲作用，所述导向管由引导段、缩径段和缓冲段组成。即通过比引导段直径更小的缓冲段设置，进一步增大液体对控制棒组件的水力缓冲作用，最大程度上减小控制棒对燃料组件的落棒冲击力。
为了达到较好的结构强度和抗冲击性能，所述四个单元组件通过塞条固定连接，该塞条位于十字形通道的四个端部。且通过塞条与单元组件焊接形成燃料组件和十字形通道的设置，使燃料组件的制造更加简单。
进一步，所述单元组件由组件盒、设置在组件盒中央区域的水棒盒，以及设置在组件盒和水棒盒之间的燃料棒构成。
更进一步地，所述燃料棒的层数为两层及以上，呈正方形栅格形式排列。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
1、本发明导向管可以容纳控制棒组件，使其从堆芯顶部自上而下插入堆芯，从而实现堆芯反应性的控制；并且该导向管在控制棒插入时起增大水力缓冲的作用，进而有效达到减小控制棒对燃料组件的落棒冲击力的效果；
2、本发明导向管与十字形通道间存在水隙，该水隙的存在导致导向管的挤水作用可使提棒状态的组件功率分布得到明显改善，组件功率峰因子有所降低；
3、本发明通过塞条与单元组件焊接形成燃料组件和十字形通道，具有制造简单、稳定性好、结构强度高等优点。
附图说明
图1为现有技术中燃料组件的剖面结构示意图。
图2为本发明的剖面结构示意图。
图3为本发明中导向管的剖面结构示意图。
图4为本发明中控制棒组件的结构示意图。
其中，图中附图标记对应的零部件名称为：
1－十字形通道，2－塞条，3－导向管，4－组件盒，5－水棒盒，6－燃料棒，7－连接柄，8－缓冲杯，9－连接架，10－控制棒；
31－引导段，32－缩径段，33－缓冲段。
具体实施方式
下面结合实施例及其附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
一种内插束棒型控制棒的燃料组件，如图1所示，包括呈2×2的方式排列的四个单元组件，该四个单元组件的壁面构成十字形通道1。
本发明的改进在于：该十字形通道1内设置有紧密排列且便于控制棒插入的导向管3，如图2所示。该紧密排列的导向管3在十字形通道1内形成相互支撑，防止位移；同时，该导向管3为中空结构，该中空结构可以容纳内插束棒型控制棒组件中的控制棒，使其从堆芯顶部自上而下插入堆芯，从而实现堆芯反应性的控制。
同时，该导向管3可有效在控制棒插入时起增大水力缓冲的作用，进而有效达到减小控制棒对燃料组件的落棒冲击力的效果。本发明中十字形通道1的尺寸及导向管3的数目可以根据堆芯功率展平和反应性控制的需要进行不同设计。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于，本实施例优化了导向管3的结构，具体设置如下：所述导向管3由引导段31、缩径段32和缓冲段33组成，如图3所示。
本实施例通过优化导向管3的结构，使导向管3底端的缓冲段33直径小于顶端引导段31，进一步增加控制棒插入导向管3时的水力缓冲作用，减小控制棒对燃料组件的落棒冲击力，延长控制棒和燃料组件的使用寿命。
实施例3
本实施例与实施例1或实施例2的区别在于，本实施例中所述导向管3为圆形且与十字形通道1之间存在水隙。通过水隙的设置，导致导向管的挤水作用可使提棒状态下的组件功率分布得到明显改善，进而使组件功率峰因子有所降低。
实施例4
本实施例与实施例1或实施例2的区别在于，所述四个单元组件通过塞条2固定连接，该塞条2位于十字形通道1的四个端部，如图2所示。通过塞条2与单元组件焊接形成燃料组件和十字形通道1，其制造过程简单，具有较好的结构强度和抗冲击性能。
实施例5
如图2所示，本实施例由四个单元组件和塞条2焊接而成。单元组件壁面间形成十字形通道1，十字形通道内由紧密排列的导向管3组成。导向管3在十字形通道1内形成相互支撑，且导向管3与十字形通道1之间存在水隙。十字形通道1的尺寸及导向管3的数目可以根据堆芯功率展平和反应性控制的需要进行不同设计。
本发明中燃料组件的导向管结构如图3所示，该导向管3由引导段31、缩径段32和缓冲段33组成，该引导段31即为非缓冲段，用于引导控制棒进入导向管3内，其直径较大。该缓冲段33的直径较小，从而进一步增大为控制棒提供的水力缓冲的作用，进而有效达到减小控制棒对燃料组件的落棒冲击力的效果，防止燃料组件或控制棒落棒后导致的损坏。该缩径段32为导向管的过渡段，用于连接引导段31和缓冲段33。
本实施例还提供了一种与本发明相配的束棒型控制棒组件结构，具体设置如下：如图4所示，该束棒型控制棒组件由连接柄7、缓冲杯8、连接架9和控制棒10构成，控制棒10呈十字形排列。与本发明相配的束棒型控制棒组件并不局限于该种结构，该种结构仅仅为了举例的需要。
在控制棒组件下落时，控制棒10插入到本发明的燃料组件十字形通道1内的导向管3中，通过控制棒10与缓冲段33的水力缓冲作用吸收控制棒落棒的大部分动能。落棒终了时，控制棒组件的缓冲杯8就冲击到燃料组件上，进一步起能量缓冲作用，从而达到减少控制棒落棒冲击力的目的。另外，由于导向管3与十字形通道1之间存在水隙，导向管3的挤水作用可使提棒状态的组件功率分布得到明显改善，组件功率峰因子有所降低。
实施例6
本实施例与实施例5的区别在于，本实施例优化了单元组件的结构，具体设置如下：
所述单元组件由组件盒4、设置在组件盒4中央区域的水棒盒5，以及设置在组件盒4和水棒盒5之间的燃料棒6构成。水棒盒5内流慢化剂，燃料棒6之间内流冷却剂。本实施例中所述燃料棒6的层数为两层，呈正方形栅格形式排列，如图2所示。
上述实施例仅为本发明的优选实施例，并非对本发明保护范围的限制，但凡采用本发明的设计原理，以及对以上实施例所作的任何简单的修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种内插束棒型控制棒的燃料组件，包括呈2×2的方式排列的四个单元组件，该四个单元组件的壁面构成十字形通道(1)，其特征在于：该十字形通道(1)内设置有紧密排列且便于束棒型控制棒插入的导向管(3)；
所述导向管(3)为圆形且与十字形通道(1)之间存在水隙；
所述导向管(3)由引导段(31)、缩径段(32)和缓冲段(33)组成；
所述四个单元组件通过塞条(2)固定连接，该塞条(2)位于十字形通道(1)的四个端部。
2.根据权利要求1所述的一种内插束棒型控制棒的燃料组件，其特征在于：所述单元组件由组件盒(4)、设置在组件盒(4)中央区域的水棒盒(5)，以及设置在组件盒(4)和水棒盒(5)之间的燃料棒(6)构成。
3.根据权利要求2所述的一种内插束棒型控制棒的燃料组件，其特征在于：所述燃料棒(6)的层数为两层及以上，呈正方形栅格形式排列。
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