CN113436755B - 管脚节流装置以及小栅板联箱总成 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种管脚节流装置以及小栅板联箱总成，管脚节流装置包括节流管脚和节流件，节流管脚的内部形成有节流腔，节流管脚上形成有用于供小栅板联箱内的冷却剂流入节流腔的多个入流孔、以及用于供节流腔内的冷却剂流出节流腔的出流孔，出流孔用于与堆芯的燃料组件连通，节流件包括节流件主体、节流片、以及连接在节流件主体与节流片之间的连杆，节流片位于多个入流孔与出流孔之间，节流片的横截面面积小于节流腔的横截面面积，连杆的直径从节流片到节流件主体的方向逐渐增大。由于连杆的直径从节流片到节流件主体的方向逐渐增大，使得连杆具有较高的强度，从而提升连杆抗流致振动的能力，避免连杆断裂。

Description

管脚节流装置以及小栅板联箱总成

技术领域

本公开涉及反应堆技术领域，具体地，涉及一种管脚节流装置以及小栅板联箱总成。

背景技术

钠冷快中子反应堆，是一种快中子增殖反应堆，以冷却剂做为冷却剂，通过插设在小栅板联箱内的管脚节流装置，实现有效控制堆芯压降并合理分配冷却剂的流量的功能。在大型钠冷快堆正常运行时，堆芯的流致振动强度很大，振动传导到管脚节流装置上，容易造成管脚节流装置损坏(该情况在俄罗斯快堆运行过程中出现过)，给堆芯的安全运行造成极大的隐患。

发明内容

本公开的目的是提供一种管脚节流装置以及小栅板联箱总成，以解决相关技术中存在的技术问题。

为了实现上述目的，根据本公开的第一个方面，本公开提供一种管脚节流装置，该管脚节流装置用于插设在小栅板联箱上的管脚容纳腔内并分配进入堆芯的冷却剂的流量，所述管脚节流装置包括节流管脚和节流件，所述节流管脚的内部形成有节流腔，所述节流管脚上形成有用于供小栅板联箱内的冷却剂流入所述节流腔的多个入流孔、以及用于供所述节流腔内的冷却剂流出所述节流腔的出流孔，所述出流孔用于与堆芯的燃料组件连通，所述节流件包括节流件主体、节流片、以及连接在所述节流件主体与所述节流片之间的连杆，所述节流片位于多个所述入流孔与所述出流孔之间，所述节流片的横截面面积小于所述节流腔的横截面面积，所述连杆的直径从所述节流片到所述节流件主体的方向逐渐增大。

可选地，所述节流管脚具有分别位于多个所述入流孔的两侧的第一节流段和第二节流段，所述第一节流段和所述第二节流段上均形成有螺旋槽，所述螺旋槽内安装有弹簧，且所述弹簧部分地凸出于所述螺旋槽，且所述弹簧设置为能够夹持在所述管脚容纳腔的腔壁之间，所述弹簧与所述螺旋槽的槽壁之间形成用于供所述小栅板联箱内的冷却剂流过的间隙。

可选地，所述节流管脚还具有第一防插错段，所述第一节流段位于所述第一防插错段与多个所述入流孔之间，所述第一防插错段的形状和尺寸设置为与所述管脚容纳腔的第一插孔的形状和尺寸相适配，且所述第一防插错段的外径大于所述第一节流段的外径。

可选地，所述节流片为多个，多个所述节流片沿所述连杆的轴向间隔设置，且相邻两个所述节流片在所述连杆的轴向上的投影部分地重合。

可选地，所述节流片为两个，两个所述节流片在所述连杆的轴向上的投影构成“十”字形或“X”字形。

可选地，所述节流件主体的外周面上形成有外螺纹，所述节流管脚的内周面上形成有与所述外螺纹螺纹配合的内螺纹。

可选地，所述节流件主体远离所述节流片的一端向外伸出于所述节流管脚以形成凸出于所述节流管脚的凸出部分，所述凸出部分用于封堵所述节流腔靠近所述凸出部分的一端，所述凸出部分上形成有用于供操纵轴穿过的通孔，所述通孔的轴线与所述节流管脚的轴线相互垂直，所述操纵轴能够操纵所述节流件转动。

可选地，所述凸出部分上形成有第二防插错段，所述第二防插错段的形状和尺寸设置为与所述管脚容纳腔的第二插孔的形状和尺寸相适配。

可选地，所述节流管脚远离所述节流件的一端形成有螺纹连接段，所述螺纹连接段用于与所述燃料组件螺纹连接，所述出流孔形成在所述螺纹连接段远离所述节流件的端面上。

通过上述技术方案，在反应堆运行时，小栅板联箱内的冷却剂先通过节流管脚上的多个入流孔流入到节流腔内，冷却剂朝向出流孔流动，由于节流片位于多个入流孔与出流孔之间，且节流片的横截面面积小于节流腔的横截面面积，在冷却剂朝向出流孔流动的过程中，节流片可以对冷却剂流动压力、流速、流量等起到调节作用，使得从出流孔内流出的流量与燃料组件的热负荷相匹配。并且，由于连杆的直径从节流片到节流件主体的方向逐渐增大，即，连杆从节流片到节流件主体的方向逐渐变粗，使得连杆具有较高的强度，从而能够提升连杆抗流致振动的能力，避免连杆在冷却剂的流致振动的影响下断裂，特别是避免连杆与节流件主体的连接处断裂，提高连杆的使用寿命。

根据本公开的第一个方面，本公开提供一种小栅板联箱总成，包括小栅板联箱以及如上所述的管脚节流装置，所述小栅板联箱上形成有管脚容纳腔，所述管脚节流装置插设在所述管脚容纳腔内。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是本公开一种示例性实施方式提供的管脚节流装置的剖面图；

图2是图1的A部分放大图；

图3是本公开一种示例性实施方式提供的管脚节流装置的主视图；

图4是本公开一种示例性实施方式提供的管脚节流装置的节流件的俯视图，其中，未示出节流件主体。

附图标记说明

1-管脚节流装置；10-节流管脚；101-第一节流段；102-第二节流段；103-螺旋槽；104-弹簧；105-间隙；106-第一防插错段；107-第二防插错段；108-螺纹连接段；11-节流腔；12-入流孔；13-出流孔；20-节流件；21-节流件主体；210-凸出部分；211-通孔；22-节流片；23-连杆。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是指管脚节流装置插设在小栅板联箱上的状态下的“上、下”，具体在附图1中，Z方向为上下方向，其中，箭头指向的一侧为“上”，反之为“下”，此外“远、近”是指距离相应结构的“远、近”，“内、外”是指相应结构轮廓的内和外。

栅板联箱是堆芯支承的主要组成部分，主要包括大栅板联箱和小栅板联箱，冷却剂流经小栅板联箱后，由小栅板联箱再分配后，为堆芯各组件提供必需的流量，达到带走热量，冷却组件的目的。

为了对冷却剂的流量进行分配，参考图1-4所示，根据本公开的第一个方面，提供一种管脚节流装置1，该管脚节流装置1用于插设在小栅板联箱上的管脚容纳腔内并分配进入堆芯的冷却剂的流量，管脚节流装置1包括节流管脚10和节流件20，节流管脚10的内部形成有节流腔11，节流管脚10上形成有用于供小栅板联箱内的冷却剂流入节流腔11的多个入流孔12、以及用于供节流腔11内的冷却剂流出节流腔11的出流孔13，出流孔13用于与堆芯的燃料组件连通，节流件20包括节流件主体21、节流片22、以及连接在节流件主体21与节流片22之间的连杆23，节流片22位于多个入流孔12与出流孔13之间，节流片22的横截面面积小于节流腔11的横截面面积，连杆23的直径从节流片22到节流件主体21的方向逐渐增大。由于节流片22的横截面面积小于节流腔11的横截面面积，在冷却剂流经节流片22时，冷却剂所能流过的截面的面积减小，在上述节流过程中，冷却剂的压力会减小，从而达到降压的效果。

通过上述技术方案，在反应堆运行时，小栅板联箱内的冷却剂先通过节流管脚10上的多个入流孔12流入到节流腔11内，冷却剂朝向出流孔13流动，由于节流片22位于多个入流孔12与出流孔13之间，且节流片22的横截面面积小于节流腔11的横截面面积，在冷却剂朝向出流孔13流动的过程中，节流片22可以对冷却剂流动压力、流速、流量等起到调节作用，使得从出流孔13内流出的流量与燃料组件的热负荷相匹配。并且，由于连杆23的直径从节流片22到节流件主体21的方向逐渐增大，即，连杆23从节流片22到节流件主体21的方向逐渐变粗，使得连杆23具有较高的强度，从而能够提升连杆23抗流致振动的能力，避免连杆23在冷却剂的流致振动的影响下断裂，特别是避免连杆23与节流件主体21的连接处断裂，提高连杆23的使用寿命。

需要说明的是，上述所提到的节流片22的横截面和节流腔11的横截面指的是采用与节流腔11的轴向垂直的平面截取节流件20和节流腔11所得到的平面。

在本公开中，入流孔12的尺寸以及数量可以根据预先计算出的对进入到节流腔11内冷却剂的流量及压力等参数以及燃料组件的所需的热负荷等需求进行设置。本公开对入流孔12的尺寸以及数量不做具体限定。

如图1、图3所示，可选地，节流管脚10具有分别位于多个入流孔12的两侧的第一节流段101和第二节流段102，第一节流段101和第二节流段102上均形成有螺旋槽103，螺旋槽103内安装有弹簧104，且弹簧104部分地凸出于螺旋槽103，且弹簧104设置为能够夹持在管脚容纳腔的腔壁之间，弹簧104与螺旋槽103的槽壁之间形成用于供小栅板联箱内的冷却剂流过的间隙105。

管脚容纳腔的形状和尺寸与管脚节流装置1的形状和尺寸大致上是一致的，当将管脚节流装置1插设在管脚容纳腔内后，凸出于螺旋槽103的这部分弹簧104在弹性力的作用下会与管脚容纳腔的腔壁紧密抵触，通过这种过盈配合的方式，可以避免冷却剂从弹簧104的外壁与管脚容纳腔的腔壁之间流出，便于对冷却剂流量的精准控制。另一方面，正是由于弹簧104夹持在管脚节流装置1的外周且与管脚容纳腔的腔壁相抵触，在钠冷快堆运行时，弹簧104可以对管脚节流装置1起到限位的作用，使得管脚节流装置1处于一个更加稳定的状态，从而提升管脚节流装置1与小栅板联箱之间配合的稳定性。

在管脚节流装置1插入到小栅板联箱中的情况下，小栅板联箱中的一部分冷却剂由入流孔12流入到节流腔11内，并经节流腔11流向燃料组件，另一部分冷却剂分为两股，分别沿着节流管脚10的外壁向上和向下流动，以从小栅板联箱内流出，流向堆芯外围，实现对堆芯的冷却降温。具体地，由于第一节流段101位于第二节流段102的上方，且弹簧104与螺旋槽103的槽壁之间形成有间隙105，小栅板联箱内的冷却剂可以通过第一节流段101上的螺旋槽103与其对应的弹簧104之间的间隙、以及第二节流段102上的螺旋槽103与其对应的弹簧104之间的间隙沿节流管脚10的外壁向上和向下流动。

在这里，弹簧104的尺寸可以根据预先计算出的需要从小栅板联箱向外流出的冷却剂的流量进行设置。例如，当需要增大从第一节流段101或第二节流段102处流出的冷却剂的流量时，可以更换线径较小的弹簧104，以增大弹簧104与螺旋槽103的槽壁之间的间隙105，达到增大冷却剂流量的效果，当需要减小从第一节流段101或第二节流段102处流出的冷却剂的流量时，可以更换线径较大的弹簧104，以减小弹簧104与螺旋槽103的槽壁之间的间隙105，达到减小冷却剂流量，以满足对堆芯漏流量的需求。

如图1、图3所示，可选地，节流管脚10还具有第一防插错段106，第一节流段101位于第一防插错段106与多个入流孔12之间，第一防插错段106的形状和尺寸设置为与管脚容纳腔的第一插孔的形状和尺寸相适配，且第一防插错段106的外径大于第一节流段101的外径。由于第一防插错段106的形状和尺寸设置为与管脚容纳腔的第一插孔的形状和尺寸相适配，能够避免节流管脚节流装置1插错到与其不对应的管脚容纳腔内。例如，在将管脚节流装置1由上至下插设到管脚容纳腔的过程中，若第一防插错段106的尺寸大于管脚容纳腔的第一插孔的尺寸，则说明该管脚节流装置1与该小栅板联箱是不匹配的，则此时无法将该管脚节流装置1完全插入到管脚容纳腔内，以达到防插错的作用。

节流片22的数量可以为一个或多个，本公开对节流片22的数量不做限定。如图1、图4所示，对于节流片22为多个的实施例而言，多个节流片22沿连杆23的轴向间隔设置，且相邻两个节流片22在连杆23的轴向上的投影部分地重合。由于相邻两个节流片22在连杆23的轴向上的投影部分地重合，冷却剂在通过每个节流片22的过程中，都会受到该节流片22的节流作用，多个节流片22可以对冷却剂在流向出流孔13的过程中实现多次节流，并能实现对冷却剂的流量和压力的精准控制。

作为一种具体的实施方式，如图1、图4所示，节流片22可以为两个，两个节流片22在连杆23的轴向上的投影构成“十”字形或“X”字形，以使两个节流片22在连杆23的轴向上的投影部分地重合。

可选地，为了保证节流件20的结构强度，多个节流片22与连杆23之间可以为一体成型制造，以避免由于节流片22与连杆23之间存在焊缝、连接缝等影响节流件20结构强度的情况。

此外，为了实现节流件20与节流管脚10的可拆卸连接，便于节流件20和节流管脚10的更换和维修，在本公开提供的一种实施方式中，节流件主体21的外周面上可以形成有外螺纹，节流管脚10的内周面上形成有与外螺纹螺纹配合的内螺纹。节流件20与节流管脚10是可拆卸连接的，这样，便于对上述管脚节流装置1的组装及拆卸，并且可以精简节流管脚10和节流件20的结构，降低对管脚节流装置1的设计难度，便于对管脚节流装置1的加工制造。

在本公开提供的其他实施方式中，节流管脚10与节流件20也可以是通过卡接、螺栓连接等方式实现可拆卸连接的，本公开对此不做限制。

可选地，为了便于旋拧节流件20，使其安装到节流管脚10上，如图1、图3所示，节流件主体21远离节流片22的一端向外伸出于节流管脚10以形成凸出于节流管脚10的凸出部分210，凸出部分210用于封堵节流腔11靠近凸出部分210的一端，凸出部分210上形成有用于供操纵轴穿过的通孔211，通孔211的轴线与节流管脚10的轴线相互垂直，操纵轴能够操纵节流件20转动。由于凸出部分210上还形成有通孔211，在对管脚节流装置1进行组装或拆卸的过程中，可以将操纵轴插入到通孔211内，并转动操纵轴，以带动节流件主体21一同旋转，从而实现节流件主体21与节流管脚10的螺纹连接，在这个过程中，操纵轴可以增大对凸出部分210施力过程中的动力臂，使得对管脚节流装置1的组装和拆卸更加轻便省力。并且，在将节流件20旋拧在节流腔11内后，凸出部分210可以封堵节流腔11靠近凸出部分210的一端，可以达到更好的密封效果，避免节流腔11内的冷却剂从节流腔11靠近凸出部分210的一端泄露。

如图1、图3所示，可选地，凸出部分210上可以形成有第二防插错段107，第二防插错段107的形状和尺寸设置为与管脚容纳腔的第二插孔的形状和尺寸相适配。由于第二防插错段107的形状和尺寸设置为与管脚容纳腔的第二插孔的形状和尺寸相适配，能够避免节流管脚节流装置1插错到与其不对应的管脚容纳腔内。例如，在将管脚节流装置1由上至下插设到管脚容纳腔的过程中，若第二防插错段107的尺寸大于管脚容纳腔的第二插孔的尺寸，则说明该管脚节流装置1与该小栅板联箱是不匹配的，则此时无法将该管脚节流装置1完全插入到管脚容纳腔内，以达到防插错的作用。

此外，为了便于节流管脚10与燃料组件的可拆卸连接，在本公开提供的一种实施方式中，节流管脚10远离节流件20的一端可以形成有螺纹连接段108，螺纹连接段108用于与燃料组件螺纹连接，出流孔13形成在螺纹连接段108远离节流件20的端面上。节流管脚10与燃料组件通过螺纹连接，便于对管脚节流装置1的安装及更换，并且还具有较佳的稳定性和密封性，当螺纹连接段108用于与燃料组件螺纹连接后，出流孔13形成在螺纹连接段108远离节流件20的端面上，此时，从出流孔13内流出的冷却剂可以流至到燃料组件，以实现对燃料组件的冷却降温。

对于凸出部分210上形成有用于供操纵轴穿过的通孔211的实施例，也可以通过转动操纵轴控制节流管脚10转动，从而使螺纹连接段108旋拧在燃料组件上，以实现对管脚节流装置1的安装。

在其他实施方式中，节流管脚10远离节流件20的一端可以形成有卡接段，卡接段用于与燃料组件卡接，以实现节流管脚10与燃料组件的可拆卸连接。本公开对管脚节流装置1与燃料组件之间的连接方式不做限制，只要能实现两者之间的可拆卸连接即可。

根据本公开的第二个方面，提供一种小栅板联箱总成，包括小栅板联箱以及如上的管脚节流装置1，小栅板联箱上形成有管脚容纳腔，管脚节流装置1插设在管脚容纳腔内。这里，插设在小栅板联箱内的管脚节流装置1可以为一个也可以为多个，本公开对插设在小栅板联箱内的管脚节流装置1的具体数量不做限定。上述小栅板联箱总成具有管脚节流装置1全部的有益效果，本公开在此不作赘述。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (9)

1.一种管脚节流装置，用于插设在小栅板联箱上的管脚容纳腔内并分配进入堆芯的冷却剂的流量，其特征在于，所述管脚节流装置(1)包括节流管脚(10)和节流件(20)，所述节流管脚(10)的内部形成有节流腔(11)，所述节流管脚(10)上形成有用于供小栅板联箱内的冷却剂流入所述节流腔(11)的多个入流孔(12)、以及用于供所述节流腔(11)内的冷却剂流出所述节流腔(11)的出流孔(13)，所述出流孔(13)用于与堆芯的燃料组件连通，所述节流件(20)包括节流件主体(21)、节流片(22)、以及连接在所述节流件主体(21)与所述节流片(22)之间的连杆(23)，所述节流片(22)位于多个所述入流孔(12)与所述出流孔(13)之间，所述节流片(22)的横截面面积小于所述节流腔(11)的横截面面积，所述连杆(23)的直径从所述节流片(22)到所述节流件主体(21)的方向逐渐增大；所述节流管脚(10)具有分别位于多个所述入流孔(12)的两侧的第一节流段(101)和第二节流段(102)，所述第一节流段(101)和所述第二节流段(102)上均形成有螺旋槽(103)，所述螺旋槽(103)内安装有弹簧(104)，且所述弹簧(104)部分地凸出于所述螺旋槽(103)，且所述弹簧(104)设置为能够夹持在所述管脚容纳腔的腔壁之间，所述弹簧(104)与所述螺旋槽(103)的槽壁之间形成用于供所述小栅板联箱内的冷却剂流过的间隙(105)。

2.根据权利要求1所述的管脚节流装置，其特征在于，所述节流管脚(10)还具有第一防插错段(106)，所述第一节流段(101)位于所述第一防插错段(106)与多个所述入流孔(12)之间，所述第一防插错段(106)的形状和尺寸设置为与所述管脚容纳腔的第一插孔的形状和尺寸相适配，且所述第一防插错段(106)的外径大于所述第一节流段(101)的外径。

3.根据权利要求1所述的管脚节流装置，其特征在于，所述节流片(22)为多个，多个所述节流片(22)沿所述连杆(23)的轴向间隔设置，且相邻两个所述节流片(22)在所述连杆(23)的轴向上的投影部分地重合。

4.根据权利要求3所述的管脚节流装置，其特征在于，所述节流片(22)为两个，两个所述节流片(22)在所述连杆(23)的轴向上的投影构成“十”字形或“X”字形。

5.根据权利要求1所述的管脚节流装置，其特征在于，所述节流件主体(21)的外周面上形成有外螺纹，所述节流管脚(10)的内周面上形成有与所述外螺纹螺纹配合的内螺纹。

6.根据权利要求5所述的管脚节流装置，其特征在于，所述节流件主体(21)远离所述节流片(22)的一端向外伸出于所述节流管脚(10)以形成凸出于所述节流管脚(10)的凸出部分(210)，所述凸出部分(210)用于封堵所述节流腔(11)靠近所述凸出部分(210)的一端，所述凸出部分(210)上形成有用于供操纵轴穿过的通孔(211)，所述通孔(211)的轴线与所述节流管脚(10)的轴线相互垂直，所述操纵轴能够操纵所述节流件(20)转动。

7.根据权利要求6所述的管脚节流装置，其特征在于，所述凸出部分(210)上形成有第二防插错段(107)，所述第二防插错段(107)的形状和尺寸设置为与所述管脚容纳腔的第二插孔的形状和尺寸相适配。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的管脚节流装置，其特征在于，所述节流管脚(10)远离所述节流件(20)的一端形成有螺纹连接段(108)，所述螺纹连接段(108)用于与所述燃料组件螺纹连接，所述出流孔(13)形成在所述螺纹连接段(108)远离所述节流件(20)的端面上。

9.一种小栅板联箱总成，其特征在于，包括小栅板联箱以及根据权利要求1-8中任一项所述的管脚节流装置(1)，所述小栅板联箱上形成有管脚容纳腔，所述管脚节流装置(1)插设在所述管脚容纳腔内。