CN107658035B - 一种限位板结构、上部堆内构件及吊篮组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种限位板结构、上部堆内构件及吊篮组件，所述上部堆内构件用于安装限位板结构，所述吊篮组件用于为限位板结构提供支撑。所述限位板结构包括滑动筒体及固定于滑动筒体底部的下端板；还包括设置于下端板上的多个通孔，各通孔的轴线均与滑动筒体的轴线平行；还包括设置在滑动筒体侧壁上的导向装置，在上部堆内构件的下端由滑动筒体的上端嵌入滑动筒体中后，所述导向装置用于限制滑动筒体相对于上部堆内构件的运动状态：所述滑动筒体仅能沿着上部堆内构件的轴线上、下滑动。通过本发明提供的方案，可有效避免燃料组件受到螺旋弹簧施加的压紧力的问题，即达到降低对燃料组件结构强度的要求。

Description

一种限位板结构、上部堆内构件及吊篮组件

技术领域

本发明涉及反应堆结构设计技术领域，特别是涉及一种限位板结构、上部堆内构件及吊篮组件。

背景技术

核反应堆一般设置有数十根用于测量堆芯中子注量率的堆芯仪表，在核反应堆运行期间，这些堆芯仪表穿过压力容器和上部堆内构件，插入燃料组件，在反应堆停堆换料之前，随着上部堆内构件的吊起，这些堆芯仪表抽离燃料组件，为对这一段带高辐照剂量的堆芯仪表提供屏蔽和保护，较为简单的方法是在上支承柱内安装一根仪表套管，在反应堆换料前，提起上部堆内构件时，该仪表套管从堆芯上板逐渐伸出，为从堆芯中抽出的一段堆芯仪表提供屏蔽和保护，在反应堆换料结束后，该仪表套管随着上部堆内构件的放入而支承在燃料组件上管座上，并逐渐进入上支承柱内，仪表套管顶端由支承柱内的螺旋弹簧压紧，仪表套管末端一直支承在燃料组件上管座上，采用该方法的燃料组件需要额外承受螺旋弹簧施加给仪表套管的压紧力，要求燃料组件的结构强度较好。

为降低对燃料组件的结构强度要求，本发明设计了一种为仪表套管提供压紧支承功能的限位板结构，该限位板固定于可以在上部堆内构件筒体外壁上下移动的滑动筒体上，并支承在吊篮筒体内侧，该限位板安装时穿过燃料组件上管座，不影响燃料组件与堆芯上板的配合，也不影响冷却剂的流动。

发明内容

针对上述提出的现有燃料组件需要额外承受螺旋弹簧施加的压紧力，导致对燃料组件的结构强度要求高的问题，本发明提供了一种限位板结构、上部堆内构件及吊篮组件，所述上部堆内构件用于安装限位板结构，所述吊篮组件用于为限位板结构提供支撑。通过本发明提供的方案，可有效避免燃料组件受到螺旋弹簧施加的压紧力的问题，即达到降低对燃料组件结构强度的要求。

为解决上述问题，本发明提供的一种限位板结构、上部堆内构件及吊篮组件通过以下技术要点来解决问题：一种限位板结构，包括滑动筒体及固定于滑动筒体底部的下端板；

还包括设置于下端板上的多个通孔，各通孔的轴线均与滑动筒体的轴线平行；

还包括设置在滑动筒体侧壁上的导向装置，在上部堆内构件的下端由滑动筒体的上端嵌入滑动筒体中后，所述导向装置用于限制滑动筒体相对于上部堆内构件的运动状态：所述滑动筒体仅能沿着上部堆内构件的轴线上、下滑动。

具体的，以上提供的限位板结构用于安装在上部堆内构件上，具体安装方式为由滑动筒体的上部，将上部堆内构件的底部嵌入滑动筒体中，为满足上述所示的“滑动”运动方式，需要设置为滑动筒体中空部分的尺寸大于上部堆内构件筒体部分的外部尺寸。以上导向装置作为上部堆内构件与滑动筒体之间的相互约束部件，即通过导向装置的作用，使得滑动筒体仅能沿着上部堆内构件的轴线上、下滑动而不能在上部堆内构件的周向上转动，作为本领域技术人员，要实现以上相对运动约束，可通过将滑动筒体与上部堆内构件的筒体部分设置为：呈花键轴与花键孔的配合方式、在滑动筒体与上部堆内构件之间设置独立的用于承受剪力的键、在滑动筒体的内侧壁与上部堆内构件的外侧壁两者上，任意一者上固定凸块，另一者上设置与凸块配合的凹槽，所述凹槽的长度方向平行于上部堆内构件的轴线方向，所述凸块嵌入所述凹槽中等方式。同时，为满足以上限位板结构在反应堆内的装配，需要在现有的吊篮组件上设置用于为限位板结构底部提供支撑的支撑块，支撑块的设置位置需要满足当本限位板结构与支撑块相互作用后，本限位板结构的底部位于燃料组件上管座的上方或燃料组件上管座能够穿过下端板。

以上通孔用于穿过堆芯仪表，即通孔的截面尺寸需要大于堆芯仪表的截面尺寸，同时保证通孔的尺寸小于仪表套管的尺寸，这样，在仪表套管安装于上支承柱上后，上支承柱与上部堆内构件上的堆芯上板固定后，上支承柱与上部堆内构件通过螺纹堵塞连接后，在上部堆内构件在吊篮组件上就位、相对于吊篮组件抬升、相对于吊篮组件回落过程中，仪表套管的两端分别受螺旋弹簧与下端板的约束。同时，在上部堆内构件相对于吊篮组件回落时，限位板结构的下端受支撑块约束时，螺旋弹簧发生压缩变形；在抬升时，本限位板结构在重力及螺旋弹簧的弹力下相对于上部堆内构件回落。以上过程中，由于仪表套管被约束在限位板结构与上部堆内构件之间，在整个对上部堆内构件进行操作的过程中，仪表套管不与燃料组件接触，进而达到有效避免燃料组件受到螺旋弹簧施加的压紧力的问题，即达到降低对燃料组件结构强度的要求的目的。

综上：该限位板结构带有一个滑动筒体，该滑动筒体通过导向装置可以沿着上部堆内构件的轴线上、下移动，实现了在反应堆换料前吊起上部堆内构件，下端板随滑动筒体相对于堆芯上板向下滑动而使仪表套管伸出上支承柱，上部堆内构件安装时，限位板结构在吊篮筒体内就位后随滑动筒体相对于堆芯上板向上移动，将仪表套管逐渐向上推入上支承柱内，整个过程中，仪表套管不与燃料组件接触，达到降低对燃料组件结构强度的要求或保护燃料组件的目的。

作为以上限位板结构进一步的技术方案：

作为导向装置的具体实现形式，所述导向装置为安装于滑动筒体侧壁上端的定位销；

还包括设置于滑动筒体侧壁上端的侧面孔，所述侧面孔贯通滑动筒体侧壁的内、外侧，所述定位销相对于滑动筒体内侧的伸出长度可调。本方案中提供可一种具体优化设计方案：即一种便于制造和装配的限位板结构方案，本方案中，只需要在上部堆内构件筒体的外侧加工出用于与定位销配合的筒体外侧轴向开槽，同时以上筒体外侧轴向开槽的长度方向平行于上部堆内构件的轴线方向，定位销由滑动筒体的外侧向内嵌入所述侧面孔，相对于侧面孔的内侧端伸出嵌入筒体外侧轴向开槽后，即能发挥约束上部堆内构件与限位板结构相对运动方式的目的。优选的，设置为以上筒体外侧轴向开槽的下端不与上部堆内构件的下端贯通，这样，相当于可通过筒体外侧轴向开槽在竖直方向上的下端，约束滑动筒体能够下滑的止点位置，避免在上部堆内构件吊起过程中，本限位板结构由上部堆内构件上脱离。作为优化方案，为避免定位销在非人为情况下由侧面孔中脱出，设置为定位销与侧面孔螺纹连接；进一步的，为使得定位销相对于侧面孔相对位置设置好后，实现定位销与侧面孔之间的锁固，可在定位销与滑动筒体之间设置锁固装置，以上锁骨装置可采用锁紧螺帽；作为一种在定位销安装完成后，可使得定位销相对于侧面孔内凹以避免定位销对吊篮组件的结构设计造成影响的实现方案，以上锁骨装置通过侧面孔以及其上的内螺纹、定位销以及其上的外螺纹加以实现：可设置为定位销呈一端直径大于另一端直径的阶梯轴状，侧面孔设置为尺寸与定位销尺寸匹配的阶梯孔状，且定位销的小直径端朝向上部堆内构件的轴线，同时定位销的任意一段与侧面孔的任意一段螺纹连接，这样，可通过相互啮合的螺纹，在定位销上的台阶与侧面孔上的台阶相互挤压时，达到锁紧目的。

作为一种可通过定位销与侧面孔配合，实现良好的相对运动状态导向功能的实现方案，所述定位销与侧面孔两者的数量均为多个且两者的数量相等，各侧面孔中均设置有一颗定位销；

多个侧面孔环布于滑动筒体的侧壁上。

为使得本案提供的限位板结构不影响燃料组件的安装，所述下端板呈网格状，所述通孔设置在网格的交织点上。本方案中，相当于下端板为网状格架，交织点的周围均为镂空，这样，交织点周围的镂空可用于燃料组件上管座穿过下端板或燃料组件能够穿过下端板，达到限位板结构不影响燃料组件安装的目的。

为使得设置的限位板结构不影响压力容器内冷却剂的流动，所述网格的交织点上在通孔的周围还设置有镂空孔，所述镂空孔贯穿交织点的上、下侧。以上镂空孔即用于冷却剂穿过下端板的流通通道。

由于现有技术中，需要在压力容器内设置多根堆芯仪表，同时堆芯仪表具有特定的相对排布方式，为使得所述下端板能够为所有的仪表套管下端提供约束，以达到保护所有燃料组件或降低对所有燃料组件强度要求的实现方案，所述下端板由多条横肋和多条竖肋交织而成，横肋之间相互平行，竖肋之间相互平行，横肋与竖肋相互垂直；

横肋与竖肋的各交织点上均设置有通孔。本方案中，下端板采用以上设置方式，方便获得多个相对位置特定的交织点，从而利于获得多个相对位置特定的通孔。

作为本领域技术人员，以上提供的下端板实现方案，在下端板上，沿着通孔的径向方向由内至外，由于可设置为包括用于通过冷却剂的镂空孔、用于方便燃料组件安装的网格，故为网状格架的下端板或包括网状格架的下端板可通过：横肋与竖肋拼接；将完整的平板通过切割或冲压的方式，加工出镂空孔、网格、通孔等方案加以实现。作为本领域技术人员，所示网格亦可作为冷却剂流通通道。该限位板的下端板为网状格架结构，可以穿过燃料组件上管座而不影响燃料组件的安装，且下端板的流通面积大，不影响冷却剂的流动。

为使得下端板能够为仪表套管提供限位功能，所述通孔的上端呈圆锥台状或整体呈圆锥台状，且呈圆锥台状的孔段的上端直径大于下端直径。本方案中，所述呈圆锥台状的孔段不仅方便仪表套管导入通孔中，同时所述孔段的侧面可为仪表套管在下端板上滑动提供约束。

同时，本发明还公开了一种上部堆内构件，包括构件本体，该上部堆内构件用于安装如上所述的限位板结构，所述构件本体的外侧壁上还设置有与限位板结构上导向装置匹配的配合部，所述配合部与导向装置相互配合，用于实现限制滑动筒体相对于上部堆内构件的运动状态：所述滑动筒体仅能沿着上部堆内构件的轴线上、下滑动。本方案中，作为本领域技术人员，所述配合部的具体形式据导向装置的具体形式而定，正如上所述，所述配合部可设置为凹槽、凸块或用于实现导向功能的其他部件。为通过所述配合部与导向装置的相互约束，达到避免限位板结构由上部堆内构件的下部脱出，优选设置为所述配合部为筒体外侧轴向开槽，且以上筒体外侧轴向开槽在竖直方向上的下端为之位于上部堆内构件的下端之上。

同时，本发明还公开了一种吊篮组件，包括组件本体，所述组件本体上安装有燃料组件上管座，该吊篮组件用于为以上提供的限位板结构的底部提供支撑，所述组件本体的内侧壁面上设置有支撑块。以上支撑块相当于为吊篮组件上用于约束限位板结构伸入吊篮组件中深度的约束点，即为限位板结构提供支撑。以使得限位板结构下降过程中螺旋弹簧能够被压缩，仪表套管能够进入上支承柱内，满足限位板结构、上部堆内构件与吊篮组件三者的装配需要。

本发明具有以下有益效果：

以上方案中，在核反应堆安装时，放入上部堆内构件，下端板安装就位后燃料组件上管座位于限位板结构下方或由网格中穿过下端板，由于限位板结构受支撑块的支撑，此时下端板与堆芯上板的距离不断缩短，使仪表套管大部分缩进上支承柱内，末端仍露出上支承柱并支承在下端板上，并由上支承柱内的螺旋弹簧提供仪表套管的轴向限位。

在核反应堆停堆换料之前，提起上部堆内构件，滑动筒体和下端板沿周向滑动至与堆芯上板的距离不断增大，使仪表套管伸出上支承柱内，末端仍支承在下端板上，该仪表套管为随着上部堆内构件的提升，而从燃料组件内抽出的一段堆芯仪表提供保护和屏蔽。

在核反应堆换料结束后，放入上部堆内构件，下端板安装就位后与堆芯上板的距离不断缩短，仪表套管重新缩进上支承柱内，使堆芯仪表重新进入燃料组件上管座内。

本方案提供的限位板结构带有一个滑动筒体，该滑动筒体通过导向装置可以沿着上部堆内构件的轴线上、下移动，实现了在反应堆换料前吊起上部堆内构件，下端板随滑动筒体相对于堆芯上板向下滑动而使仪表套管伸出上支承柱，上部堆内构件安装时，限位板结构在吊篮筒体内就位后随滑动筒体相对于堆芯上板向上移动，将仪表套管逐渐向上推入上支承柱内，整个过程中，仪表套管不与燃料组件接触，达到降低对燃料组件结构强度的要求或保护燃料组件的目的。

本方案提供的上部堆内构件及吊篮组件的结构设计，用于安装限位板结构，以使得限位板结构能够发挥相应功能。

附图说明

图1为本发明所述的一种限位板结构与上部堆内构件一个具体实施例的连接关系示意图；

图2为图1所示沿着A-A方向的剖视图；

图3为本发明所述的一种限位板结构与吊篮组件一个具体实施例的装配关系示意图；

图4为图3所示的Ⅰ部局部放大图；

图5为本发明所述的一种限位板结构、上部堆内构件、吊篮组件三者一个具体实施例装配图；

图6为图5所示Ⅱ部的局部放大图；

图7为图6所示沿着B-B方向的剖视图。

图中标记分别为：1、下端板，2、滑动筒体，3、定位销，4、网状格架，5、通孔，6、上部堆内构件，7、上支承柱，8、仪表套管，9、限位板结构，10、筒体外侧轴向开槽，11、吊篮组件，12、支承块，13、燃料组件上管座，14、堆芯上板，15、堆芯上板定位销，16、螺纹堵塞，17、螺旋弹簧，18、堆芯仪表，19、板弹簧。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但是本发明不仅限于以下实施例：

实施例1：

如图1至图7所示，本实施例提供一种限位板结构、上部堆内构件及吊篮组件，如图1所示，限位板结构9由一块下端板1和滑动筒体2焊接组成，如图2所示，下端板1具有网状格架4特征，每处网状格架4的中心带有一个通孔5。

如图3所示，该限位板结构9的数个定位销3穿过滑动筒体2，插入上部堆内构件6的筒体外侧轴向开槽10内，在核反应堆初次安装时，上部堆内构件6吊入吊篮组件11之前，定位销3位于筒体外侧轴向开槽10的底部，此时，每根仪表套管8向下伸出上支承柱7，穿过堆芯上板14，仪表套管8的末端支承在下端板1上，当上部堆内构件6吊入吊篮组件11后，下端板1支承在吊篮组件11内侧的几个周向均布的支承块12上，不与燃料组件上管座13接触，下端板1带有网状格架4特征，使燃料组件上管座13可以穿过下端板1。随着上部堆内构件6的继续吊入，定位销3沿外侧轴向开槽10向上滑动，此时下端板1与堆芯上板14之间的距离不断缩短，下端板1推动仪表套管8缩进上支承柱7内，直至上部堆内构件6在吊篮组件11内安装就位，堆芯上板定位销15插入燃料组件上管座13内。

图4为图3Ⅰ部的放大图，螺纹堵塞16安装在上支承柱7的顶部，在上部堆内构件6吊入吊篮组件11之前，仪表套管8位于上支承柱7的底部，仪表套管8与螺纹堵塞16之间的螺旋弹簧17处于未被压缩的自由状态，仪表套管8的末端支承在下端板1上，正对网状格架4中心的通孔5。

图5为上部堆内构件6在吊篮组件11内安装就位的状态，此时下端板1支承在吊篮组件11内侧的几个周向均布的支承块12上，定位销3沿外侧轴向开槽10滑动至最高位置。

图6为图5Ⅱ部的放大图，仪表套管8与螺纹堵塞16之间的螺旋弹簧17被压缩一定长度，螺旋弹簧17被压缩后所提供的预紧力将仪表套管8限位压紧在下端板1上，防止仪表套管9上下窜动，下端板1穿过燃料组件上管座13，使仪表套管8正对燃料组件上管座13，当插入堆芯仪表18时，堆芯仪表18穿过螺纹堵塞16、仪表套管8，从下端板1的通孔5插入燃料组件上管座13。

图7为图6的B-B剖视图，堆芯上板定位销15插入燃料组件上管座13内，下端板1上的网状格架4不与燃料组件上管座13和安装在燃料组件上管座13上的板弹簧19接触，仪表套管8正对网状格架4的通孔5，将堆芯仪表18引入至燃料组件上管座13内。

当核反应堆停堆，准备换料之前，从吊篮组件11提起上部堆内构件6，如图3所示，定位销3相对于上部堆内构件6的筒体外侧轴向开槽10向下滑动，此时下端板1与堆芯上板14之间的距离不断增大，使仪表套管8逐渐伸出上支承柱7，直至定位销3滑动至筒体外侧轴向开槽10的底部，此时仪表套管8的末端仍支承在下端板1，伸出的这一段仪表套管8为从燃料组件上管座13内抽出的一段堆芯仪表18提供了屏蔽和保护。

当核反应堆换料结束后，上部堆内构件6吊入吊篮组件11时，当下端板1支承在吊篮组件11内侧的几个周向均布的支承块12上，随着上部堆内构件6的继续吊入和堆芯上板14的位置下降，由于下端板1的支承，仪表套管8不断缩进上支承柱7，堆芯仪表18沿仪表套管8和下端板1上的网状格架4的通孔5，重新插入燃料组件上管座内13。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种限位板结构，其特征在于，包括滑动筒体(2)及固定于滑动筒体(2)底部的下端板(1)；

还包括设置于下端板(1)上的多个通孔(5)，各通孔(5)的轴线均与滑动筒体(2)的轴线平行；

还包括设置在滑动筒体(2)侧壁上的导向装置，在上部堆内构件(6)的下端由滑动筒体(2)的上端嵌入滑动筒体(2)中后，所述导向装置用于限制滑动筒体(2)相对于上部堆内构件(6)的运动状态：所述滑动筒体(2)仅能沿着上部堆内构件(6)的轴线上、下滑动。

2.根据权利要求1所述的一种限位板结构，其特征在于，所述导向装置为安装于滑动筒体(2)侧壁上端的定位销(3)；

还包括设置于滑动筒体(2)侧壁上端的侧面孔，所述侧面孔贯通滑动筒体(2)侧壁的内、外侧，所述定位销(3)相对于滑动筒体(2)内侧的伸出长度可调。

3.根据权利要求2所述的一种限位板结构，其特征在于，所述定位销(3)与侧面孔两者的数量均为多个且两者的数量相等，各侧面孔中均设置有一颗定位销(3)；

多个侧面孔环布于滑动筒体(2)的侧壁上。

4.根据权利要求1所述的一种限位板结构，其特征在于，所述下端板(1)呈网格状，所述通孔(5)设置在网格的交织点上。

5.根据权利要求4所述的一种限位板结构，其特征在于，所述网格的交织点上在通孔(5)的周围还设置有镂空孔，所述镂空孔贯穿交织点的上、下侧。

6.根据权利要求4或5所述的一种限位板结构，其特征在于，所述下端板(1)由多条横肋和多条竖肋交织而成，横肋之间相互平行，竖肋之间相互平行，横肋与竖肋相互垂直；

横肋与竖肋的各交织点上均设置有通孔(5)。

7.根据权利要求1至5中任意一项所述的一种限位板结构，其特征在于，所述通孔(5)的上端呈圆锥台状或整体呈圆锥台状，且呈圆锥台状的孔段的上端直径大于下端直径。

8.一种上部堆内构件，包括构件本体，其特征在于，该上部堆内构件(6)用于安装权利要求1-7中任意一项提供的限位板结构，所述构件本体的外侧壁上还设置有与限位板结构上导向装置匹配的配合部，所述配合部与导向装置相互配合，用于实现限制滑动筒体(2)相对于上部堆内构件(6)的运动状态：所述滑动筒体(2)仅能沿着上部堆内构件(6)的轴线上、下滑动。

9.一种吊篮组件，包括组件本体，所述组件本体上安装有燃料组件上管座(13)，其特征在于，该吊篮组件(11)用于为权利要求1-7中任意一项提供的限位板结构的底部提供支撑，所述组件本体的内侧壁面上设置有支撑块(12)。