CN107221358A - 一种核燃料组件、定位格栅以及弹簧 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种核燃料组件、定位格栅以及弹簧。该弹簧包括接触并压紧所述核燃料组件的燃料棒的接触部、以及在所述接触部的两端向远离所述燃料棒方向设置的两连接部；在所述连接部上、靠近所述接触部的位置处设置有流水孔。通过在弹簧的连接部上开设流水孔，并靠近接触部的位置，从而可以减少弹簧的阻流面积，进而减小了定位格栅的压力损失；而且，由于流水孔并未在接触部上开设，从而可以避免在燃料棒插入过程中的刮擦损伤；而且，流水孔的设置降低了弹簧的刚性，提高了弹簧的弹性夹持力，更有利于对燃料棒的夹持。

Description

一种核燃料组件、定位格栅以及弹簧

技术领域

本发明涉及核电技术领域，尤其涉及一种核燃料组件、定位格栅以及弹簧。

背景技术

核反应堆是通过人工控制裂变物质的连锁核裂变反应，用于产生热量等，进行发电等。

现有的核反应堆通常将核燃料加工成燃料棒，与控制棒组合安装到定位格栅中，形成核燃料组件。通常，定位格栅包括若干条带3，条带3在同一水平面上相互交叉设置，形成多个栅元。燃料棒、控制棒等穿设于对应的栅元中，组成整体的核燃料组件。

为了能将燃料棒夹持在定位格栅中，现有技术中通常会在栅元中安装弹簧，利用弹簧的弹性压紧力，将燃料棒夹持在栅元中。如图1所示，是现有的一种弹簧的结构形式，其包括接触部1、连接部2等。如图所示，该条带3与弹簧一体成型，接触部1通过连接部2连接到条带3上。该接触部1突出于条带3所在的平面，并且在接触部1上开设有开缝5，将接触部1一分为二，从而形成双线弹簧结构，以夹持穿设于弹簧所在的栅元中。该结构虽然增加了弹簧的夹持力并改善冷却剂的流场，但是，由于燃料棒在插入过程中，会与弹簧的接触部1 相接触，而开缝5的存在，必然存在划伤燃料棒包壳的风险，造成安全隐患，进而使得核电站的安全性得不到保障。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种可保证燃料棒插入安全的弹簧、定位格栅以及核燃料组件。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种用于核燃料组件的定位格栅的弹簧，包括接触并压紧所述核燃料组件的燃料棒的接触部、以及在所述接触部的两端向远离所述燃料棒方向设置的两连接部；在所述连接部上、靠近所述接触部的位置处设置有流水孔。

优选的，所述弹簧还包括分别与所述连接部连接的两支撑部；所述支撑部分别连接至所述定位格栅的条带上。

优选的，所述支撑部的顶部底面与所述条带所在平面之间存在间隙。

优选的，所述接触部与所述连接部之间、所述连接部与所述支撑部之间为圆滑过渡连接。

优选的，所述流水孔自所述连接部与所述接触部相接位置处向远离所述接触部的方向、以平行于所述燃料棒的轴线方向延伸设置。

优选的，所述流水孔在所述两连接部上开设，或者，所述流水孔在下部的所述连接部上设置。

优选的，所述流水孔包括连续设置的狭长部、以及过流部；所述狭长部在靠近所述接触部的位置设置，所述过流部在远离所述接触部的位置设置；所述过流部的面积大于所述狭长部的面积。

本发明还提供一种用于核燃料组件的定位格栅，包括在同一水平面上相互交叉设置、形成多个用于容纳燃料棒的栅元的条带；其特征在于，所述定位格栅还包括上述任一所述的弹簧；所述弹簧设置在穿设有所述燃料棒的所述栅元中。

优选的，所述弹簧与所述条带一体压制成型；或者，

所述弹簧单独成型后通过焊接或铆接固定安装在所述条带上。

本发明还提供一种核燃料组件，包括燃料棒；所述核燃料组件还包括上述任一所述的定位格栅；所述燃料棒穿设于所述定位格栅的栅元中。

实施本发明的技术方案，通过在弹簧的连接部上开设流水孔，并靠近接触部的位置，从而可以减少弹簧的阻流面积，进而减小了定位格栅的压力损失；而且，由于流水孔并未在接触部上开设，从而可以避免在燃料棒插入过程中的刮擦损伤；而且，流水孔的设置降低了弹簧的刚性，提高了弹簧的弹性夹持力，更有利于对燃料棒的夹持。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术的条带弹簧结构的示意图。

图2是本发明提供的一种弹簧的一个实施例的示意图。

图3是本发明提供的一种弹簧的一个实施例的俯视示意图。

图4是本发明提供的一种弹簧应用到条带上的示意图。

图5是本发明提供的一种弹簧的一个实施例和现有技术的位移与接触面积的变化曲线示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图2-4所示，本发明提供的一种弹簧的一个实施例，可用于核燃料组件的定位格栅中。该弹簧10包括接触部11、连接部12等，通过接触部11与燃料棒接触，压紧燃料棒保持在定位格栅的栅元中。

该接触部11为一平直的板状，其长度方向与燃料棒的轴线方向相平行，从而在夹持燃料棒时，与燃料棒之间形成较大的接触面积，增大夹持力，并减少对燃料棒的损伤。

在本实施例中，连接部12包括两个，分别在接触部11的两端设置。该连接部12的延伸方向向远离燃料棒的方向设置，从而使得接触部11形成外凸的形状，而连接部12起到弹性臂的作用，为燃料棒的夹持提供弹性夹持力。

为了改变冷却剂的流场和提高弹性力，在连接部12上开设有流水孔13，该流水孔13开设在靠近接触部11的位置处，可以避免在接触部11上开设开缝所带来损伤燃料棒的风险，并且能够有效的减少了弹簧10的阻流面积，进而减小了定位格栅的压力损失。而且，通过流水孔13的设置，可有效的增加了连接部 12的柔性，进而提高了弹簧10的柔性，更有利燃料棒的夹持。

在本实施例中，流水孔13自连接部12与接触部11相交的位置处(即连接部12与接触部11的折弯处)开始，向远离接触部11的方向，以平行于燃料棒轴线方向的方式延伸设置，可以避免流体在折弯处形成死角，流体可以顺利通过流水孔13，降低了定位格栅的整体压降。

如图所示，该流水孔13同时在两连接部12上开设，可更有效的供流体通过，降低压降。当然，也可以根据实际需要，仅在下侧的连接部12上设置，从而提高弹簧10的整体刚性。

进一步的，该流水孔13包括连续设置的狭长部131、以及过流部132。狭长部131在靠近接触部11的位置设置，通过狭长部131的设置，既能够避免过度的降低刚性，又可以增加弹簧10的柔度，更有利于燃料棒的夹持。过流部132 在远离接触部11的位置设置，并且过流部132的面积大于狭长部131的面积，从而可以使得过流面积增加，可以更有效的降低定位格栅的整体压降。当然，过流孔的形状、面积等，还可以根据实际需要进行设计开设。

进一步的，该弹簧10还包括分别于连接部12连接的两支撑部14，并且，两支撑部14分别连接至定位格栅的条带20上，从而将弹簧10固定连接到条带 20上，并且接触部11突出于条带20所在的平面，伸入到栅元中，从而可以夹持穿设于栅元中的燃料棒。

进一步的，支撑部14的顶部底面与条带20所在的平面之间存在间隙，从而可以增加弹簧10的连接刚性；并且，可以在支撑部14与条带20之间形成过流缝隙，以便于流体的通过，降低压降。

进一步的，接触部11、连接部12、支撑部14为一体成型，并且接触部11 与连接部12之间、连接部12与支撑部14之间为圆滑过渡连接，从而可以降低流体的压降，提升换热效率。

如图4所示，是本发明的定位格栅的一个实施例的条带20的示意图，该定位格栅可以用于核燃料组件中。在本实施例中，该定位格栅包括若干条带20。该等条带20相互垂直交叉设置，形成具有多个栅元的“蛋篓型”结构。大部分的栅元用于容纳燃料棒；当然，在其他的栅元中用于容纳控制棒等。为了在容纳燃料棒的栅元中夹紧燃料棒，该定位格栅还设有上述实施例的弹簧10，该弹簧10可设置在穿设有燃料棒的栅元中。可以理解的，该弹簧10可以采用上述实施例的弹簧10结构，在此不做赘述。

在一些实施例中，该条带20可以分为第一条带20、第二条带20，容纳燃料棒的栅元由两条平行的第一条带20和两条平行的第二条带20交叉形成，第一条带20平面和第二条带20平面垂直。

如图所示，在本实施例中，该弹簧10与条带20一体压制成型。弹簧10的支撑部14与条带20连接，并且，支撑部14的顶部底面与条带20所在的平面之间存在间隙，从而可以增加弹簧10的连接刚性；并且，可以在支撑部14与条带20之间形成过流缝隙，以便于流体的通过，降低压降。

弹簧10的连接部12和接触部11突出条带20所在平面，向栅元的内壁突出，从而接触部11可以与插设于其中的燃料棒接触，压紧燃料棒。

当然，弹簧10与条带20也可以为单独成型，在将弹簧10通过焊接、铆接等方式固定安装在条带20上，形成一体结构。进一步的，条带20与弹簧10可以采用相同的材质做成，也可以采用不同的材质做成，例如，弹簧10可以采用抗疲劳能力更强的材质做成。

在本发明的一个实施例中，还公开了一种核燃料组件，包括上述实施例的定位格栅以及燃料棒。该定位格栅可以采用上述任意实施方式的定位格栅，在此不做赘述。燃料棒可以穿设在定位格栅的栅元中，并由突出在栅元中的弹簧10压紧，从而可以定位保持燃料棒。

如下表所示，是本实施例的条带位移与燃料棒的接触力、接触面积的变化的趋势，与现有技术相比，具有明显的技术效果的提升，可参照图5所示。当位移开始增大时，现有技术的接触力、接触面积的变化趋势，明显低于本实施例的变化趋势，可见，本实施例的条带的夹持效果明显优于现有技术。

本发明实施例的方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。本发明实施例的装置中的模块或单元或子单元可以根据实际需要进行合并、划分和删减。

以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明的权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种用于核燃料组件的定位格栅的弹簧，包括接触并压紧所述核燃料组件的燃料棒的接触部、以及在所述接触部的两端向远离所述燃料棒方向设置的两连接部；其特征在于，在所述连接部上、靠近所述接触部的位置处设置有流水孔。

2.根据权利要求1所述的弹簧，其特征在于，所述弹簧还包括分别与所述连接部连接的两支撑部；所述支撑部分别连接至所述定位格栅的条带上。

3.根据权利要求2所述的弹簧，其特征在于，所述支撑部的顶部底面与所述条带所在平面之间存在间隙。

4.根据权利要求3所述的弹簧，其特征在于，所述接触部与所述连接部之间、所述连接部与所述支撑部之间为圆滑过渡连接。

5.根据权利要求1-4任一项所述的弹簧，其特征在于，所述流水孔自所述连接部与所述接触部相接位置处向远离所述接触部的方向、以平行于所述燃料棒的轴线方向延伸设置。

6.根据权利要求5所述的弹簧，其特征在于，所述流水孔在所述两连接部上开设，或者，所述流水孔在下部的所述连接部上设置。

7.根据权利要求5所述的弹簧，其特征在于，所述流水孔包括连续设置的狭长部、以及过流部；所述狭长部在靠近所述接触部的位置设置，所述过流部在远离所述接触部的位置设置；所述过流部的面积大于所述狭长部的面积。

8.一种用于核燃料组件的定位格栅，包括在同一水平面上相互交叉设置、形成多个用于容纳燃料棒的栅元的条带；其特征在于，所述定位格栅还包括权利要求1-7任一项所述的弹簧；所述弹簧设置在穿设有所述燃料棒的所述栅元中。

9.根据权利要求8所述的定位格栅，其特征在于，所述弹簧与所述条带一体压制成型；或者，

所述弹簧单独成型后通过焊接或铆接固定安装在所述条带上。

10.一种核燃料组件，包括燃料棒；其特征在于，所述核燃料组件还包括权利要求8或9所述的定位格栅；所述燃料棒穿设于所述定位格栅的栅元中。