CN109935353A - 燃料组件及其底部装置和燃料组件的防异物组件 - Google Patents
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Abstract
本发明属于反应堆工程技术领域，具体涉及一种燃料组件及其底部装置和燃料组件的防异物组件。包括：防异物网框体及与防异物网框体连接的防异物网，防异物网上开设有多个过滤单元；防异物框体整体呈方形结构，防异物框体的四个角设置有凹槽。一种底部装置，包括：下管座及与其连接的防异物组件，防异物组件为如上任一项所述的防异物组件。一种燃料组件，包括：上管座、燃料棒、定位格架、导向管、仪表管和底部装置；燃料棒、导向管和仪表管插设于定位格架中；定位格架共有多个，沿轴向依次设置；导向管和仪表管的上端与上管座固定连接，下端与底部装置固定连接；底部装置还包括：下管座和防异物组件；防异物组件为如上一项所述的防异物组件。
Description
技术领域
本发明属于反应堆工程技术领域，具体涉及一种燃料组件及其底部装置和燃料组件的防异物组件。
背景技术
通常核燃料都设计成实心圆柱状的，由上下端塞、芯块、压紧弹簧和包壳组成，冷却剂从包壳外流过，对燃料棒进行冷却。环形燃料由内外两层包壳，冷却剂能同时从内外两侧带走燃料发出的热量。
燃料组件底部装置位于燃料组件底部，包括下管座和防异物组件，下管座上设置有冷却剂流水孔，用于冷却水的流通并对冷却剂起到流量分配的作用，防异物组件能拦截冷却剂中可能含有的异物，防止对燃料棒造成损伤，现有燃料组件中的下管座的流通孔设计若针对环形燃料组件则不能有效降低压降。
另外，在现有压水堆燃料组件设计中，燃料棒一般采用定位格架夹持悬空的方式。下管座通过导向管支撑整个燃料组件，且一般防异物组件在下管座上端面。在反应堆运行手期末，由于辐照的作用夹持燃料棒的弹簧的夹持力会急剧减小，燃料棒一般会落在下管座上，在冷却剂的流动作用下，燃料棒可能会上下窜动，这会导致燃料棒破损的风险。
考虑以上问题，设计考虑将燃料棒固定在下管座内部，定位格架不在提供燃料棒支撑的夹持力，只提供横向定位。若将环形燃料棒固定在下管座内部，若采用现有的防异物组件设计，只对燃料棒的外流道有防异物的功能，另外在防异物装置设计上，原有的设计一般分为两种：一种是设置防异物网的结构，将防异物网设在下管座上板的上端。一种是利用隔片横竖排列来达到防异物的功能。若将环形燃料棒固定在下管座内部，仍采用现有的防异物组件设计，则防异物组件只会对燃料棒的外流道有防异物的功能，而燃料棒内流道无防异物的装置，所以需对防异物组件进行重新设计。
目前现有技术中有关文献公开了反应堆燃料组件防异物组件均设在下管座上板的上端，且防异物组件也不适用于环形燃料组件的设计。因此需研发一种适用于本发明燃料组件的新型底部装置及防异物组件。
发明内容
本发明的目的在于提供一种燃料组件及其底部装置和燃料组件的防异物组件，解决了底部装置及防异物组件在燃料组件应用中防异物效果不足的技术问题。
本发明的技术方案是：
一种防异物组件，包括：防异物网框体及与防异物网框体连接的防异物网，所述防异物网上开设有多个过滤单元；所述防异物框体整体呈方形结构，所述防异物框体的四个角设置有凹槽。
如上所述防异物网框体的边缘部四边向上折90°。
如上所述防异物网框体上表面设置有平行交叉排列的防异物网框体筋，防异物网上设置有平行交叉排列的防异物网筋。
如上所述防异物网框体筋上均匀设置有螺纹孔。
如上所述防异物网水平贴合安装在防异物网框体下表面，所述防异物网的边缘部四周与防异物网框体边缘部贴合。
如上所述防异物网筋上设置有与螺纹孔相配合的开孔。
如上所述过滤孔单元孔为方形、圆形或正六边形结构。
如上所述防异物网的四个角也设置有凹槽与防异物框体上的凹槽尺寸匹配。
一种底部装置，包括：下管座及与其连接的防异物组件，所述防异物组件为如上任一项所述的防异物组件。
如上所述防异物组件设置在所述下管座内部，所述防异物组件与燃料组件下端的距离为15-40mm；
如上所述下管座包括：框体、设置在框体下部的支腿和若干纵横交叉平行排列在所述框体上端面的等径通孔、中子通量管下端塞孔和导向管下端塞孔；所述等径通孔为圆形。
如上所述等径通孔的内径与外径最大处差值范围为0.05～0.4mm。
如上所述等径通孔的上端面为倒置圆台形，形成倒角结构设计。
如上所述倒角角度α范围为10°～30°。
如上所述等径通孔用于安装燃料棒或/和流通冷却水，所述安装的燃料棒是环形燃料棒。
一种燃料组件，包括：上管座、燃料棒、定位格架、导向管、仪表管和底部装置；燃料棒、导向管和仪表管插设于定位格架中；定位格架共有多个，沿轴向依次设置；导向管和仪表管的上端与上管座固定连接，下端与底部装置固定连接；所述底部装置还包括：下管座和防异物组件；所述防异物组件为如上任一项所述的防异物组件。
如上所述底部装置为如上任一项所述的底部装置。
如上所述燃料组件还包括多根带有绕丝的双面冷却环形燃料棒，这些带有绕丝的双面冷却环形燃料棒放置于围板或燃料盒内。
本发明的有益效果是：
本发明提出了一种燃料组件及其底部装置和燃料组件的防异物组件，在现有的燃料组件结构设计基础上将燃料棒插入固定在下管座内，定位格架不再提供燃料棒支撑的夹持力，只提供横向定位功能；并将平板防异物组件设置在下管座底部，具有流阻低且有较强防异物的功能，平板式防异物网组件中的过滤网既可以置于防异物网框架的上面也可以置于防异物网框体的下面，平板式防异物网可以存留异物，防止异物窜入其它组件，过滤网放置在上面的好处是框体筋形成的田子格均可存留异物，放置在下面时只有框体四个边缘位置可存留异物。平板防异物网放置在下管座下端，在防异物网组件和燃料棒下端之间形成一个大地空腔，有助于内外冷却通道流量分配更均匀，起到流量分配板的作用。
本发明提供了一种流通面积大，制造难度小，制造工艺简单结构强度大的燃料组件底部装置的防异物组件结构，流通面积比现有的带防异物网的下管座的流通面积大0.6％，有效降低了本发明下管座的压降。
本发明所述的带有绕丝的双面冷却环形燃料棒，绕制在环形燃料棒外部的绕丝，具有明显增加冷却剂横向流动的作用，增强燃料棒到冷却剂传热效果，通过冷却剂扰流带走更多热通道热量，降低燃料棒温度，提高DNBR，增强燃料棒安全性。
附图说明
图1为本发明一些实施例中的燃料组件的结构示意图；
图2为本发明所述的底部装置结构示意图；
图3为本发明所述的防异物组件结构示意图；
图4为本发明所述的下管座通孔局部放大图；
图5为本发明所述带有绕丝的燃料组件示意图。
其中：1-底部装置，2-环形燃料棒，3-定位格架，4-上管座，11-下管座框体，12-支腿，13-防异物网框体，14-防异物网，15-等径通孔；16-中子通量管下端塞孔；17-导向管下端塞孔；18-螺纹孔，131-防异物网框体筋，141-防异物网筋。
具体实施方式
下面对本发明技术进行进一步描述：
具体实施例一：
如图1-5所示，一种防异物组件，包括：防异物网框体13及与防异物网框体13连接的防异物网14，所述防异物网14上开设有多个过滤单元；所述防异物框体13整体呈方形结构，所述防异物框体13的四个角设置有凹槽。
所述防异物网框体13的边缘部四边向上折90°。
所述防异物网框体13上表面设置有平行交叉排列的防异物网框体筋131，防异物网14上设置有平行交叉排列的防异物网筋141。
所述防异物网框体筋131上均匀设置有螺纹孔18。
所述防异物网14水平贴合安装在防异物网框体13下表面，所述防异物网14的边缘部四周与防异物网框体13边缘部贴合。
所述防异物网筋141上设置有与螺纹孔18相配合的开孔。
所述过滤孔单元孔为方形、圆形或正六边形结构。
所述防异物网14的四个角也设置有凹槽与防异物框体13上的凹槽尺寸匹配。
一种底部装置，包括：下管座及与其连接的防异物组件，所述防异物组件为如上任一项所述的防异物组件。
所述防异物组件设置在所述下管座内部，所述防异物组件与燃料组件下端的距离为15-40mm；
所述下管座包括：框体、设置在框体下部的支腿和若干纵横交叉平行排列在所述框体上端面的等径通孔15、中子通量管下端塞孔和导向管下端塞孔；所述等径通孔15为圆形。
所述等径通孔15的内径与外径最大处差值范围为0.05～0.4mm。
所述等径通孔15的上端面为倒置圆台形，形成倒角结构设计。
所述倒角角度α范围为10°～30°。
所述等径通孔15用于安装燃料棒或/和流通冷却水，所述安装的燃料棒是环形燃料棒。
一种燃料组件，包括：上管座4、燃料棒2、定位格架3、导向管、仪表管骨架螺钉、导向管连接管、骨架轴肩螺钉和底部装置1；燃料棒2、导向管和仪表管插设于定位格架3中，此连接方式构成燃料组件框架结构，用于支撑和束缚环形燃料棒2，使燃料棒2能安装在堆芯的合适位置，并在运输吊装及正常运行时保证环形燃料棒2不发生移动。
所述定位格架3共有多个，沿轴向依次设置；导向管和仪表管的上端与上管座4固定连接，下端与底部装置1固定连接，因此定位格架3不需提供夹持力，简化了定位格架3的结构，降低了定位格架3的设计及制作难度；所述防异物组件水平固定设置在下管座下端面；所述底部装置1还包括：下管座和防异物组件；所述防异物组件为如上一项所述的防异物组件。
所述底部装置1为如上任一项所述的底部装置。
所述燃料组件还包括多根带有绕丝5的双面冷却环形燃料棒，这些带有绕丝5的双面冷却环形燃料棒放置于围板或燃料盒内。
一些实施例中所述燃料棒2整体为方形排列，其中包括有八根导向管和一根仪表管；所述燃料棒2为环形中空内外两层包壳结构的内外双面冷却的环形燃料棒，内外均有冷却剂流通，对燃料棒进行冷却。
所述上管座4上开有流水孔，能使冷却剂流通；上管座4用于燃料组件吊装，运输时在容器内支撑，并与骨架螺钉及导向管连接管相连接，上管座4上部有压紧弹簧，与堆芯上栅板配合实现燃料组件在堆内的压紧，并能防止燃料组件在堆芯内窜动，上管座4上部用定位销孔与堆芯上栅板的销钉配合固定，实现燃料组件在堆内的定位，上管座4上开有流水孔，能使冷却剂流通，开孔的位置能保证若发生环形燃料棒窜动时，燃料棒不会窜出上管座。
所述骨架螺钉和导向管连接管用于连接上管座4和导向管，并且骨架螺钉有结构能与上管座4配合使其防止松脱。导向管用于支撑连接整个组件，上端通过骨架螺钉及导向管连接管与上管座4线连接，中间直接与定位格架3相连接，下部通过骨架轴肩螺钉与下管座下连接。所述骨架轴肩螺钉用于连接下管座和导向管，并有结构使其与下管座配合能防止松脱。
一些实施例中所述下管座为一体式结构，下管座的四周侧边设置有侧板，侧板上设置有定位孔，下管座下端四角设置有支腿12。
一些实施例中所述支腿12为四个，分别位于所述下管座框体11下端的四角，其中一组对角支腿12下端设置有定位稍孔，定位稍孔与堆芯下栅板的销钉配合，用于支撑固定燃料组件，实现燃料组件在堆内的定位，减小了燃料棒2流致振动，降低燃料棒2的磨蚀，进而降低了燃料棒2破损的风险，且燃料棒2下端固定在下管座内，不会发生以往燃料组件寿期末燃料棒下落的现象，增大了燃料组件的安全性。
一些实施例中所述防异物网框体13的边缘部四边向上折90°与下管座的侧边螺纹连接，所述防异物网框体13由厚板整体加工而成，厚度2mm～8mm。
一些实施例中防异物网14由薄板整体加工而成，厚度0.2mm～3.5mm，所述过滤孔单元的边长可设置为1.5～4mm。所述防异物网框体13的结构还可设计成多种形状，如：梯形等，且具有足够大的强度，能承受冷却剂冲击载荷。
上面结合实施例对本发明作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (18)
1.一种防异物组件，包括：防异物网框体(13)及与防异物网框体(13)连接的防异物网(14)，其特征在于，所述防异物网(14)上开设有多个过滤单元；所述防异物框体(13)整体呈方形结构，所述防异物框体(13)的四个角设置有凹槽。
2.根据权利要求1所述的一种防异物组件，其特征在于：所述防异物网框体(13)的边缘部四边向上折90°。
3.根据权利要求1所述的一种防异物组件，其特征在于：所述防异物网框体(13)上表面设置有平行交叉排列的防异物网框体筋(131)，防异物网(14)上设置有平行交叉排列的防异物网筋(141)。
4.根据权利要求1所述的一种防异物组件，其特征在于：所述防异物网框体筋(131)上均匀设置有螺纹孔(18)。
5.根据权利要求1所述的一种防异物组件，其特征在于：所述防异物网(14)水平贴合安装在防异物网框体(13)下表面，所述防异物网(14)的边缘部四周与防异物网框体(13)边缘部贴合。
6.根据权利要求4所述的一种防异物组件，其特征在于：所述防异物网筋(141)上设置有与螺纹孔(18)相配合的开孔。
7.根据权利要求1所述的一种防异物组件，其特征在于：所述过滤孔单元孔为方形、圆形或正六边形结构。
8.根据权利要求1所述的一种防异物组件，其特征在于：所述防异物网(14)的四个角也设置有凹槽与防异物框体(13)上的凹槽尺寸匹配。
9.一种底部装置，包括：下管座及与其连接的防异物组件，其特征在于：所述防异物组件为权利要求1-8任一项所述的防异物组件。
10.根据权利要求9所述的一种底部装置，其特征在于：所述防异物组件设置在所述下管座内部，所述防异物组件与燃料组件下端的距离为15-40mm。
11.根据权利要求9所述的一种底部装置，其特征在于：所述下管座包括：框体、设置在框体下部的支腿和若干纵横交叉平行排列在所述框体上端面的等径通孔(15)、中子通量管下端塞孔和导向管下端塞孔；所述等径通孔(15)为圆形。
12.根据权利要求9所述的一种底部装置，其特征在于：所述等径通孔(15)的内径与外径最大处差值范围为0.05～0.4mm。
13.根据权利要求9所述的一种底部装置，其特征在于：所述等径通孔(15)的上端面为倒置圆台形，形成倒角结构设计。
14.根据权利要求9所述的一种底部装置，其特征在于：所述倒角角度α范围为10°～30°。
15.根据权利要求9所述的一种底部装置，其特征在于：所述等径通孔(15)用于安装燃料棒或/和流通冷却水，所述安装的燃料棒是环形燃料棒。
16.一种燃料组件，包括：上管座(4)、燃料棒(2)、定位格架(3)、导向管、仪表管和底部装置(1)；燃料棒(2)、导向管和仪表管插设于定位格架(3)中；定位格架(3)共有多个，沿轴向依次设置；导向管和仪表管的上端与上管座(4)固定连接，下端与底部装置(1)固定连接；所述底部装置(1)还包括：下管座和防异物组件；其特征在于：所述防异物组件为权利要求1-8任一项所述的防异物组件。
17.根据权利要求16所述的一种燃料组件，其特征在于：所述底部装置(1)为权利要求9-17任一项所述的底部装置。
18.根据权利要求16或17任一项所述的燃料组件，其特征在于：该燃料组件还包括多根带有绕丝(5)的双面冷却环形燃料棒，这些带有绕丝(5)的双面冷却环形燃料棒放置于围板或燃料盒内。
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