CN113140331A - 一种紧凑结构燃料组件、反应堆和移动载具 - Google Patents

一种紧凑结构燃料组件、反应堆和移动载具 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种紧凑结构燃料组件、反应堆和移动载具，紧凑结构燃料组件包括核固定板、若干燃料棒、第一导向板、支撑环和节流翅片，节流翅片固定在所述燃料棒一端外侧壁上，若干燃料棒上分别套设有支撑环，第一导向板穿设在若干所述燃料棒上并支撑在所述支撑环上，燃料棒另一端装配固定在所述核固定板上；所述第一导向板和所述支撑环分别采用堆芯冷却剂制成。本发明第一导向板对燃料棒中部进行约束限位，位于燃料棒中部的第一导向板通过支撑环进行限位支撑，第一导向板和支撑环分别采用堆芯冷却剂制成，常温呈固态实现导向功能，运行前熔化避免影响堆芯冷却剂流动，进一步降低了对堆芯冷却剂流动的影响，同时避免了结构材料对中子性能的不利影响。

Description

一种紧凑结构燃料组件、反应堆和移动载具
技术领域
本发明涉及反应堆相关技术领域，具体涉及一种紧凑结构燃料组件、反应堆和移动载具。
背景技术
燃料组件是反应堆核心部件之一，其结构尺寸影响堆芯结构设计，进而影响反应堆体积和重量，对反应堆小型化紧凑设计起关键作用。目前工业应用成熟的设计是燃料棒结构，常规采用压水堆燃料组件设计，通过上、下管座并辅以中间格架支撑，由于中间格架通过栅元固定约束燃料棒，需要占用一定的设计空间，同时还需要复杂流量调节结构，不利于小型化设计。某些快堆燃料组件设计，取消了中间格架支撑，通过上、下操作头约束燃料棒，有利于组件紧凑型设计，但组件外层设计六角形包壳管，且组件下操作设计冷却剂流道结构，这些设计均增加了结构材料用量，不利于堆芯小型化。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种紧凑结构燃料组件、反应堆和移动载具。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种紧凑结构燃料组件，包括核固定板、若干燃料棒、第一导向板、支撑环和节流翅片，所述节流翅片固定在所述燃料棒一端外侧壁上，若干所述燃料棒上分别套设有支撑环，所述第一导向板穿设在若干所述燃料棒上并支撑在所述支撑环上，所述燃料棒另一端装配固定在所述核固定板上；所述第一导向板和所述支撑环分别采用堆芯冷却剂制成。
本发明的有益效果是：本发明的一种紧凑结构燃料组件，燃料棒上端通过固定板约束固定，第一导向板对燃料棒中部进行约束限位，位于燃料棒中部的第一导向板通过支撑环进行限位支撑，第一导向板和支撑环分别采用堆芯冷却剂制成，常温呈固态实现导向功能，运行前熔化避免影响堆芯冷却剂流动，进一步降低了对堆芯冷却剂流动的影响，同时避免了结构材料对中子性能的不利影响。节流翅片可以改变冷却剂流通面积，实现堆芯流量调节。本发明最大限度的减少了结构材料，解决了燃料组件固定支撑与紧凑型问题，通过可熔式固定支撑结构和自带流量调节燃料棒，改变燃料组件支撑结构，以达到简化结构设计的目的，实现了小型化紧凑型设计。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，还包括第二导向板，所述第二导向板穿设在所述若干所述燃料棒上并支撑在所述节流翅片上。
采用上述进一步方案的有益效果是：采用第二导向板对燃料棒下端进行约束限位，第二导向板通过节流翅片进行限位支撑，进一步起到对燃料棒进行限位支撑的作用。
进一步，所述第二导向板采用堆芯冷却剂制成。
采用上述进一步方案的有益效果是：第二导向板采用堆芯冷却剂制成，常温呈固态实现导向功能，运行前熔化避免影响堆芯冷却剂流动。
进一步，所述堆芯冷却剂采用铅、铅合金材料制成。
采用上述进一步方案的有益效果是：堆芯冷却剂常温呈固态实现导向功能，堆功率运行前升温阶段，第一导向板、第二导向板以及所述支撑环可自行熔化成液态冷却剂。
进一步，所述堆芯冷却剂采用铅铋材料制成。
进一步，所述节流翅片为若干个且分别沿所述燃料棒的径向布置均匀固定在所述燃料棒的外侧壁上。
采用上述进一步方案的有益效果是：节流翅片集成在燃料棒下端，根据堆芯冷却剂流量调节需求，节流翅片数量可以根据需要进行选择，以调节流通面积满足不同区域流量调节需求。
进一步，所述节流翅片为3个、4个、5个或6个。
进一步，所述节流翅片靠近所述燃料棒一端的位置设有斜边结构。
采用上述进一步方案的有益效果是：便于冷却剂流通。
一种反应堆，包括上述的紧凑结构燃料组件。
本发明的有益效果是：本发明的核电源，其内的燃料棒上端通过固定板约束固定，第一导向板对燃料棒中部进行约束限位，位于燃料棒中部的第一导向板通过支撑环进行限位支撑，第一导向板和支撑环分别采用堆芯冷却剂制成，常温呈固态实现导向功能，运行前熔化避免影响堆芯冷却剂流动，进一步降低了对堆芯冷却剂流动的影响，同时避免了结构材料对中子性能的不利影响。节流翅片可以改变冷却剂流通面积，实现堆芯流量调节。本发明最大限度的减少了结构材料，解决了燃料组件固定支撑与紧凑型问题，通过可熔式固定支撑结构和自带流量调节燃料棒，改变燃料组件支撑结构，以达到简化结构设计的目的，实现了小型化紧凑型设计。
一种移动载具，包括上述的紧凑结构燃料组件或上述的反应堆。
附图说明
图1为本发明紧凑结构燃料组件的结构示意图；
图2为本发明燃料棒与节流翅片的连接结构示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
300、燃料棒；301、核固定板；302、第一导向板；303、支撑环；304、节流翅片；305、第二导向板。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
如图1和图2所示，本实施例的一种紧凑结构燃料组件，包括核固定板301、若干燃料棒300、第一导向板302、支撑环303和节流翅片304，所述节流翅片304固定在所述燃料棒300一端外侧壁上，若干所述燃料棒300上分别套设有支撑环303，所述第一导向板302穿设在若干所述燃料棒300上并支撑在所述支撑环303上，所述燃料棒300另一端装配固定在所述核固定板301上；所述第一导向板302和所述支撑环303分别采用堆芯冷却剂制成，安全性好，第一导向板302和支撑环303即便不慎落入堆内，运行前也会自行熔化，不会对堆内设备安全造成影响。
本实施例的一种紧凑结构燃料组件，结构简化，燃料棒上端通过固定板约束固定，第一导向板对燃料棒中部进行约束限位，位于燃料棒中部的第一导向板通过支撑环进行限位支撑，第一导向板和支撑环分别采用堆芯冷却剂制成，常温呈固态实现导向功能，运行前熔化避免影响堆芯冷却剂流动，进一步降低了对堆芯冷却剂流动的影响，同时避免了结构材料对中子性能的不利影响。采用节流翅片可以改变冷却剂流通面积，实现堆芯流量调节。本实施例最大限度的减少了结构材料，解决了燃料组件固定支撑与紧凑型问题，通过可熔式固定支撑结构和自带流量调节燃料棒，改变燃料组件支撑结构，以达到简化结构设计的目的，实现了小型化紧凑型设计。本实施例结构紧凑，利用固定板和导向板约束有利于根据需要调整燃料棒的间距，实现了紧凑设计，同时燃料棒自带流量调节功能，取消了复杂流量调节部件，有利于小型化紧凑设计。
本实施例的紧凑结构燃料组件，不需要复杂的支撑结构，对流道设计没有任何影响。
实施例2
如图1和图2所示，本实施例的一种紧凑结构燃料组件，包括核固定板301、若干燃料棒300、第一导向板302、支撑环303和节流翅片304，所述节流翅片304固定在所述燃料棒300一端外侧壁上，若干所述燃料棒300上分别套设有支撑环303，所述第一导向板302穿设在若干所述燃料棒300上并支撑在所述支撑环303上，所述燃料棒300另一端装配固定在所述核固定板301上；所述第一导向板302和所述支撑环303分别采用堆芯冷却剂制成，安全性好，第一导向板302和支撑环303即便不慎落入堆内，运行前也会自行熔化，不会对堆内设备安全造成影响。
如图1所示，本实施例的紧凑结构燃料组件还包括第二导向板305，所述第二导向板305穿设在所述若干所述燃料棒300上并支撑在所述节流翅片304上。采用第二导向板对燃料棒下端进行约束限位，第二导向板通过节流翅片进行限位支撑，进一步起到对燃料棒进行限位支撑的作用。
本实施例的所述第二导向板305采用堆芯冷却剂制成，常温呈固态实现导向功能，运行前熔化避免影响堆芯冷却剂流动。
本实施例的所述堆芯冷却剂采用铅、铅合金材料制成。可选的，所述堆芯冷却剂采用铅铋材料制成。堆芯冷却剂常温呈固态实现导向功能，堆功率运行前升温阶段，第一导向板、第二导向板以及所述支撑环可自行熔化成液态冷却剂。
如图1和图2所示，所述节流翅片304为若干个且分别沿所述燃料棒300的径向布置均匀固定在所述燃料棒300的外侧壁上。节流翅片集成在燃料棒下端，根据堆芯冷却剂流量调节需求，节流翅片数量可以根据需要进行选择，以调节流通面积满足不同区域流量调节需求。
本实施例的所述节流翅片304为3个、4个、5个或6个。当采用3个节流翅片304时，从节流翅片304之间的过流面积比较大，当采用6个节流翅片304时，从节流翅片304之间的相对过流面积比较小，从而实现了流量控制。
如图1所示，所述节流翅片304靠近所述燃料棒300一端的位置设有斜边结构，便于冷却剂流通。
本实施例的紧凑结构燃料组件在制备时，先在固定板上按照燃料棒布置要求加工对应通孔，通孔与燃料棒上端塞间隙配合，配合间隙控制在0.1mm以内，以保证燃料棒安装精度。燃料棒中部和下端分别通过第一导向板和第二导向板进行限位支撑，导向板与燃料棒配合间隙0.2mm，以方便导向板安装，位于中部的第一导向板通过支撑环限位支撑，支撑环与燃料棒过渡配合，不得自由滑动，位于下端的第二导向板通过节流翅片限位支撑。节流翅片集成在燃料棒下端，可以与燃料棒下端塞一体化成型，根据冷却剂流量调节需求的不同，节流翅片可以按照图2中的120°、90°、60°均布设置，节流翅片数量相应增加或减少，进而改变冷却剂流动面积，以满足不同区域流量调节的要求。
本实施例的一种紧凑结构燃料组件，结构简化，燃料棒上端通过固定板约束固定，第一导向板对燃料棒中部进行约束限位，位于燃料棒中部的第一导向板通过支撑环进行限位支撑，第一导向板和支撑环分别采用堆芯冷却剂制成，常温呈固态实现导向功能，运行前熔化避免影响堆芯冷却剂流动，进一步降低了对堆芯冷却剂流动的影响，同时避免了结构材料对中子性能的不利影响。采用节流翅片可以改变冷却剂流通面积，实现堆芯流量调节。本实施例最大限度的减少了结构材料，解决了燃料组件固定支撑与紧凑型问题，通过可熔式固定支撑结构和自带流量调节燃料棒，改变燃料组件支撑结构，以达到简化结构设计的目的，实现了小型化紧凑型设计。本实施例结构紧凑，利用固定板和导向板约束有利于根据需要调整燃料棒的间距，实现了紧凑设计，同时燃料棒自带流量调节功能，取消了复杂流量调节部件，有利于小型化紧凑设计。
本实施例的紧凑结构燃料组件，不需要复杂的支撑结构，对流道设计没有任何影响。
实施例3
本实施例的一种反应堆，包括上述的紧凑结构燃料组件。本实施例的反应堆内的燃料棒上端通过固定板约束固定，第一导向板对燃料棒中部进行约束限位，位于燃料棒中部的第一导向板通过支撑环进行限位支撑，第一导向板和支撑环分别采用堆芯冷却剂制成，常温呈固态实现导向功能，运行前熔化避免影响堆芯冷却剂流动，进一步降低了对堆芯冷却剂流动的影响，同时避免了结构材料对中子性能的不利影响。节流翅片可以改变冷却剂流通面积，实现堆芯流量调节。本发明最大限度的减少了结构材料，解决了燃料组件固定支撑与紧凑型问题，通过可熔式固定支撑结构和自带流量调节燃料棒，改变燃料组件支撑结构，以达到简化结构设计的目的，实现了小型化紧凑型设计。
实施例4
本实施例一种移动载具，包括上述实施例的紧凑结构燃料组件或上述实施例的反应堆。可将紧凑结构燃料组件或反应堆设置在载具上进行运输，载具可以选用集装箱等。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种紧凑结构燃料组件，其特征在于，包括核固定板、若干燃料棒、第一导向板、支撑环和节流翅片，所述节流翅片固定在所述燃料棒一端外侧壁上，若干所述燃料棒上分别套设有支撑环，所述第一导向板穿设在若干所述燃料棒上并支撑在所述支撑环上，所述燃料棒另一端装配固定在所述核固定板上；所述第一导向板和所述支撑环分别采用堆芯冷却剂制成。
2.根据权利要求1所述一种紧凑结构燃料组件，其特征在于，还包括第二导向板，所述第二导向板穿设在所述若干所述燃料棒上并支撑在所述节流翅片上。
3.根据权利要求2所述一种紧凑结构燃料组件，其特征在于，所述第二导向板采用堆芯冷却剂制成。
4.根据权利要求1至3任一项所述一种紧凑结构燃料组件，其特征在于，所述堆芯冷却剂采用铅、铅合金材料制成。
5.根据权利要求4所述一种紧凑结构燃料组件，其特征在于，所述堆芯冷却剂采用铅铋材料制成。
6.根据权利要求1至3任一项所述一种紧凑结构燃料组件，其特征在于，所述节流翅片为若干个且分别沿所述燃料棒的径向布置均匀固定在所述燃料棒的外侧壁上。
7.根据权利要求6所述一种紧凑结构燃料组件，其特征在于，所述节流翅片为3个、4个、5个或6个。
8.根据权利要求1至3任一项所述一种紧凑结构燃料组件，其特征在于，所述节流翅片靠近所述燃料棒一端的位置设有斜边结构。
9.一种反应堆，其特征在于，包括权利要求1至8任一项所述的紧凑结构燃料组件。
10.一种移动载具，其特征在于，包括权利要求1至8任一项所述的紧凑结构燃料组件或权利要求9所述的反应堆。
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