CN115295177B - 基于过滤棒结构的核燃料组件下管座及过滤组件和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于过滤棒结构的核燃料组件下管座及过滤组件和应用，核燃料组件下管座包括外框体，所述外框体内设置有若干筋板和若干过滤棒，若干筋板和若干过滤棒呈纵横交错布置，所述过滤棒为横向布置，若干过滤棒同向布置且相邻两个过滤棒之间具有间隙。本发明的若干过滤棒构成过滤棒组，若干过滤棒同向布置且相邻两个过滤棒之间具有间隙，既能实现冷却剂通过，又能实现对冷却剂的过滤；本发明由呈纵横交错布置的若干筋板和若干过滤棒构成过滤结构，既起支撑结构作用，又起过滤作用；由于过滤结构的支撑作用使过滤结构具有较高的刚度，同时具有抗震性能好的优点。

Description

基于过滤棒结构的核燃料组件下管座及过滤组件和应用

技术领域

本发明涉及核反应堆燃料组件技术领域，具体涉及基于过滤棒结构的核燃料组件下管座及过滤组件和应用。

背景技术

核燃料组件由若干燃料棒、导向管部件、定位格架及上下管座等构成。下管座部件是燃料组件骨架的基座部分，其基本功能如下：为燃料组件与下部结构提供接口连接功能；为一回路冷却剂提供过滤功能，防止大于一定尺寸的异物进入燃料组件，造成燃料棒破损；为整个燃料组件提供下部基座功能。

目前，压水堆燃料组件下管座结构主要有AFA3G下管座、CF燃料组件的空间曲面结构、以及西屋AP1000采用的开孔式下管座与防异物格架配合过滤的方式。其中，如图1-图3所示，AFA3G采用了下管座单元件与过滤板焊接的组装结构，以下管座单元件作为基础，起支撑作用，而过滤板则实现过滤功能。本种结构的优点是单元件与滤板共同组成下管座部件，组合在一起实现下管座整体作用，满足适用需求。缺点是滤板需要单独加工，且为了满足流通面积的需求，过滤板上开孔较多，造成滤板结构显得单薄，异物冲击下容易损坏，且滤板需单独加工，采用电化学方式，工艺复杂，成本较高。CF采用的以过滤筋条为基础过滤结构的下管座，优点为结构稳定，但缺点为工艺太过复杂，筋条加工及其耗时。西屋AP1000采用的开孔式下管座与防异物格架配合过滤的方式，优点为下管座与格架均可实现过滤效果，但缺点为需要设置专用的格架过滤结构，增加成本。

发明内容

本发明的目的在于提供基于过滤棒结构的核燃料组件下管座，能同时满足支撑连接和过滤性能，具有较高的刚度，抗震性能好。

此外，本发明还提供一种过滤组件及其应用。

本发明通过下述技术方案实现：

基于过滤棒结构的核燃料组件下管座，包括外框体，所述外框体内设置有若干筋板和若干过滤棒，若干筋板和若干过滤棒呈纵横交错布置，所述过滤棒为横向布置，若干过滤棒同向布置且相邻两个过滤棒之间具有间隙，该间隙用于冷却剂通过。

本发明的若干过滤棒构成过滤棒组，若干过滤棒同向布置且相邻两个过滤棒之间具有间隙，既能实现冷却剂通过，又能实现对冷却剂的过滤；本发明由呈纵横交错布置的若干筋板和若干过滤棒构成过滤结构，既起支撑结构作用，又起过滤作用；由于过滤结构的支撑作用使过滤结构具有较高的刚度，同时具有抗震性能好的优点。

进一步地，若干筋板平行设置，且所述筋板的两端与外框体的内壁连接；所述过滤棒穿过筋板后两端与外框体的内壁连接。

若干筋板可以采用等间距布置，也可采用非等间距布置；若干过滤棒可以采用等间距布置，也可采用非等间距布置，优选地，若干筋板和若干过滤棒均采用等间距布置，便于加工。

进一步地，若干过滤棒呈单排布置或多排布置。

单排棒组在合适的排列间隙下能够起到过滤异物效果，单排棒组可以通过缩小间隙，形成过滤异物结构。采用多排棒组时，可扩大同一水平高度棒组中相邻棒间隙，上排棒组在横向上与下排棒组错开，形成较小的流动间隙实现异物过滤结构。

优选采用多排布置，在等棒间隙排列的前提下，多排过滤棒组可以起到多重过滤的效果，过滤异物效率更高。

进一步地，当采用多排布置时，上排棒组在横向上与下排棒组错开布置。

进一步地，过滤棒上设置有多个流水孔，所述流水孔贯穿过滤棒。

所述流水孔的设置能够达到增加流通面积、减少阻力的作用，所述流水孔的形状的可以是方孔，也可以是圆形孔，以可以是其他形状的孔。

所述流水孔是呈竖向设置且垂直于过滤棒的结构，也是是倾斜设置的结构。

进一步地，流水孔呈纵向布置。

进一步地，过滤棒的截面为圆形。

即所述过滤棒的外壁为圆弧面，具有较小的阻力，所述过滤棒可以是等径结构，也可以是变径结构，优选为等径结构，便于加工。

进一步地，还包括导向管孔和仪表管孔，所述导向管孔和仪表管孔设置在筋板上。

一种过滤组件，包括若干筋板和若干过滤棒，若干筋板和若干过滤棒呈纵横交错布置，所述过滤棒为横向布置，且所述过滤棒穿设在若干筋板上，若干过滤棒同向布置且相邻两个过滤棒之间具有间隙。

过滤组件在流体过滤中的应用。

不仅可以用于燃料组件中的冷却剂过滤，也可以用于其他流体过滤。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明的中的过滤棒组同时具有过滤作用和增强结构稳定性的作用，可以提高下管座部件的抗冲击能力和抗震性能。

2、本发明的单排棒在合适的排列间隙下能够起到过滤异物效果。在等棒间隙排列的前提下，多排过滤棒组可以起到多重过滤的效果，过滤异物效率更高。

3、相比于滤板过滤，本发明的过滤棒组方式具有多重过滤能力，过滤异物效率更高。同时结构稳定，刚度强，不易被损坏。

4、本发明可以根据实际过滤的需求，通过加减过滤棒的层数，调整过滤棒相互之间，层与层之间，以及棒内流水孔形状，大小，流道结构，达到不同的过滤效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为现有AFA3G下管座的结构示意图；

图2为现有AFA3G下管座不含滤板的示意图；

图3为现有AFA3G下管座中滤板的示意图；

图4为本发明核燃料组件下管座的轴测图；

图5为本发明核燃料组件下管座的结构示意图；

图6为本发明核燃料组件下管座的纵向剖视图；

图7为不含过滤棒组的核燃料组件下管座示意图；

图8为实施例1所述核燃料组件下管座的俯视图；

图9为图8中C-C向的剖视图；

图10为实施例1所述的过滤棒组的过滤示意图；

图11为实施例1所述的过滤棒组的示意图；

图12为实施例1所述的过滤棒组在外框体中布置示意图；

图13为实施例2所述的过滤棒的结构示意图；

图14为实施例2所述的过滤棒的截面图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-导向管孔，2-筋板，3-过滤棒，4-外框体，5-定位孔，6-仪表管孔。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1：

如图4-图7所示，基于过滤棒结构的核燃料组件下管座，包括外框体4、筋板2、过滤棒3、导向管孔1和仪表管孔6。

所述外框体4构成下管座的基本外形和支承结构，所述外框体4的一个四边形框体，可以是通过四个形状和尺寸完全一致的长方形板收尾相连而成，所述外框体4的底部设置有4个支腿，一对对角线方向的支腿上开有定位孔5，定位孔5可与堆芯板销钉配合，满足组件定位要求。

所述筋板2和过滤棒3均设置有若干，若干筋板2和若干过滤棒3呈纵横交错布置，其中，筋板2呈纵向布置，所述过滤棒3为横向布置，若干过滤棒3同向布置且相邻两个过滤棒3之间具有间隙，该间隙用于实现冷却剂通过，所述筋板2的两端与外框体4的内壁连接，过滤棒3的两端与外框体4的内壁连接。

所述筋板2为方形板，所述方形板的；两端分别与外框体4的两个对称壁连接，若干筋板2平行设置，相邻两个筋板2之间的间距可以相同，也可以不同，优选为相同，所述筋板2上设置有用于穿过过滤棒3的通孔。

起连接导向管作用的导向管孔1固定在纵向的筋板2上；该下管座用于骨架组装时，轴肩螺钉可从管座下方穿过导向管孔1与导向管下端塞连接；起连接仪表管作用的仪表管孔6；固定在纵向的筋板2上。

若干过滤棒3组成过滤棒组，所述过滤棒组通过相邻两个过滤棒3之间的间隙实现过滤，过滤棒组与若干筋板2构成过滤结构；所述过滤棒3穿过筋板2后两端与外框体4的内壁连接；所述过滤棒3的截面可以是形、圆形，或其他形状，优选为圆形，圆形过滤棒3依靠其本身的流体型结构实现减少水流阻力的功能。

若干过滤棒3呈单排布置或多排布置；通过改变相邻棒的间隙或者相邻排棒的间隙，实现对不同尺寸异物的过滤。单排棒组在合适的排列间隙下能够起到过滤异物效果，单排棒组可以通过缩小间隙，形成过滤异物结构。采用多排棒组时，可扩大同一水平高度棒组中相邻棒间隙，上排棒组在横向上与下排棒组错开，形成较小的流动间隙实现异物过滤结构。优选采用多排布置，在等棒间隙排列的前提下，多排过滤棒组可以起到多重过滤的效果，过滤异物效率更高。

其中，外框体4，过滤棒3，筋板2可以采用3D打印等整体加工方式，也可以采用焊接方式相互连接，形成下管座部件；焊接工艺包括但不局限于电子束焊、TIG焊。

为了更好的说明书本发明的核燃料组件下管座，本实施例以以下具体结构的核燃料组件下管座进行说明：

如图8-图12所示；

过滤棒组由若干同向排列的圆杆组成，圆形过滤棒3依靠其本身的流体型结构实现减少水流阻力的功能，过滤棒组呈4排布置，每排含有多个过滤棒3，上排棒组在横向上与下排棒组错开布置。

水流通过过滤棒3与过滤棒3之间的缝隙流过下管座。相邻过滤棒3之间的间隙、上下两排过滤棒3之间的间隙，在被筋板2隔开后形成单个过滤栅元，起到了过滤异物的作用。

相比于滤板过滤，本实施例过滤棒组方式具有多重过滤能力，过滤异物效率更高。同时结构稳定，刚度强，不易被损坏。

本实施例中，与下管座的外框体4连接的过滤棒组不仅起到过滤异物的作用，也使得下管座刚度得到增强，从而具有较高的抗震性能。

实施例2：

如图13-图14所示，本实施例基于实施例1，与实施例1不同之处在于，在所述过滤棒3上设置有多个流水孔，所述流水孔贯穿过滤棒3，流水孔的形状包括但不限于方孔，也可以为圆形孔等，增加下管座流通面积，减少阻力；所述流水孔可以是设置在截面为圆形的过滤棒3的径向上，且流水孔的中心线与过滤棒3的轴向垂直；所述流水孔可以是设置在截面为圆形的过滤棒3的非径向上在，只要能实现贯穿过滤棒3，就能达到减少阻力的作用。

在本实施例中，以过滤棒3本身的流体型结构以及棒上流水孔共同实现减少水流阻力的功能。

在本实施例中，过滤棒组以根据实际过滤的需求，通过加减过滤棒3的层数，调整过滤棒3相互之间，层与层之间，以及过滤棒3内流水孔形状、大小和流道结构，达到不同的过滤效果。

实施例3：

一种过滤组件，包括若干筋板2和若干过滤棒3，若干筋板2和若干过滤棒3呈纵横交错布置，所述过滤棒3为横向布置，且所述过滤棒3穿设在若干筋板2上，若干过滤棒3同向布置且相邻两个过滤棒3之间具有间隙。

本实施例的过滤组件不仅能够用于核燃料组件下管座的冷却剂过滤，还能用于其他流体的过滤。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

需要注意的是，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

Claims (4)

1.基于过滤棒结构的核燃料组件下管座，包括外框体（4），其特征在于，所述外框体（4）内设置有若干筋板（2）和若干过滤棒（3），若干过滤棒（3）构成过滤棒组；若干筋板（2）和若干过滤棒（3）呈纵横交错布置，所述过滤棒（3）为横向布置，若干过滤棒（3）同向布置且相邻两个过滤棒（3）之间具有间隙；

若干筋板（2）平行设置，且所述筋板（2）的两端与外框体（4）的内壁连接；所述过滤棒（3）穿过筋板（2）后两端与外框体（4）的内壁连接；过滤棒组呈多排布置，上排棒组在横向上与下排棒组错开布置；

所述过滤棒（3）上设置有多个流水孔，所述流水孔贯穿过滤棒（3）。

2.根据权利要求1所述的基于过滤棒结构的核燃料组件下管座，其特征在于，所述流水孔呈纵向布置。

3.根据权利要求1所述的基于过滤棒结构的核燃料组件下管座，其特征在于，所述过滤棒（3）的截面为圆形。

4.根据权利要求1-3任一项所述的基于过滤棒结构的核燃料组件下管座，其特征在于，还包括导向管孔（1）和仪表管孔（6），所述导向管孔（1）和仪表管孔（6）设置在筋板（2）上。