CN1409325A - 用来简化核动力工厂中的燃料供给过程的上部导向结构 - Google Patents

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Abstract

一种用来简化核动力工厂中的燃料供给过程的上部导向结构包括：上部导向圆柱体，它插入到中心支撑桶的上端部中，而该支撑桶安装在核反应堆堆芯压力容器内部，从而给控制杆组件进行导向；支撑板，它安装在上部导向圆柱体的下端上，并且具有若干形成于其中的第一控制杆插入孔；中空控制杆组件上部导向管，它们各自安装在第一控制杆插入孔内；及核燃料对准板，它安装在控制杆组件上部导向管的下端上并且包括若干第二控制杆插入孔，这些孔形成在与控制杆组件上部导向管相一致的位置上，每个第二控制杆插入孔具有这样的内径，该内径向着下端而增加，因此，即使在核燃料组件的位置对准产生较大错误时也可以插入核燃料组件导向杆；及第一冷却水通道，它们形成于第二控制杆插入孔之间。

Description

用来简化核动力工厂中的燃料供给过程的上部导向结构
技术领域
本发明涉及一种用来简化核动力工厂中的燃料供给过程的上部导向结构，尤其地，本发明涉及一种利用下面方法来简化核动力工厂中的燃料供给过程的上部导向结构：在核燃料组件在核反应堆堆芯压力容器内进行燃料供给之后，在控制杆组件插入核燃料组件时，控制杆的位置容易与核燃料组件的位置对准。
背景技术
图10示出了用于核动力工厂中的典型核反应堆的结构。核动力工厂的核反应堆包括核反应堆堆芯压力容器1和封闭罩5，该罩5打开和关闭反应堆堆芯压力容器1。中心支撑桶2安装在核反应堆堆芯压力容器1内，并且核燃料组件3设置在中心支撑桶2的下部上。如图11和12所示，核燃料组件3具有向上伸出的核燃料组件导向杆3a。用来给连接到控制杆组件连接轴6上的控制杆组件导向的上部导向结构4安装在核燃料组件3的上方。
如图13所示，上部导向结构4包括：上部导向圆柱体41，该圆柱体41以这样的状态插入中心支撑桶2中：在该状态时，上部法兰41a由中心支撑桶2的上端来支撑；支撑板42，它安装在上部导向圆柱体41的下端上；中空控制杆组件上部导向管43，它们插入到支撑板42中并且向下伸出；核燃料对准板44，它安装在控制杆组件上部导向管43的下端上；以及中空控制杆组件下部导向管45，它们插入控制杆插入孔44a中(参见图14)并且向下伸出，每个具有与每个控制杆组件上部导向管43相同的直径。在与控制杆组件上部导向管43相对应的位置上，控制杆插入孔44a形成于核燃料对准板44上。此外，用来冷却在核燃料组件裂变期间所产生的热量的冷却水流过冷却水通道44b(参见图14)，通道44b形成于每个邻近的控制杆插入孔44a之间。
上部导向结构4以这样的状态安装在核燃料组件3上方：在该状态时，核燃料组件导向杆3a插入控制杆组件下部导向管45的下端部中。
如果上部导向结构4如此安装以致核燃料组件导向杆3a没有插入控制杆组件下部导向管45中，那么核燃料组件3被损坏了。此外，在上部导向结构4被如此安装以致核燃料组件导向杆3a不能准确地插入控制杆组件下部导向管45内之后，即在没有形成正确位置配合时，如果核反应堆进行工作，那么控制杆不会插入到核燃料组件3中。在这种情况下，由于核燃料组件3的核临界反应不能通过控制杆来控制，而这会引起严重事故，因此从核反应堆堆芯压力容器1中取回上部导向结构4，并且核燃料组件3不易重新对准以及上部导向结构4被重新安装。
考虑到上述问题，为了在即使核燃料组件导向杆3a的中心线稍稍偏离控制杆组件下部导向管45的中心线时、也能使核燃料组件导向杆3a容易插入到控制杆组件下部导向管45的下端部中，如图11和12所示，因此使核燃料组件导向杆3a的上端成锥形并且控制杆组件下部导向管45的下端部被加工成具有这样的内径：该内径向着其最低端部而逐渐增加。通过这样做，当控制杆组件下部导向管45的中心线相对于核燃料组件导向杆3a的中心线的偏离量落入对应于内径膨胀过程时的内径增加量的公差内时，核燃料组件导向杆3a可以插入到控制杆组件下部导向管45中。
但是，即使在控制杆组件下部导向管45的下端部的内径通过内径膨胀过程增加时，控制杆组件下部导向管45的最下端部的内径、即最大内径必须小于控制杆组件下部导向管45的外径。即，控制杆组件下部导向管45的中心线相对于核燃料组件导向杆3a的允许偏离量不可避免地被限制成小于控制杆组件下部导向管45的厚度。
根据传统的上部导向结构4，由于控制杆组件下部导向管45的中心线相对于核燃料组件导向杆3a的允许偏离量被限制到一个非常小的范围，因此在安装上部导向结构4期间，核燃料组件导向杆3a不能正确地插入控制杆组件下部导向管45内的可能性不能大大地减少。其结果是，在安装上部导向结构4之前，通过事先使用许多时间和努力也不便于高精确度地完成核燃料组件3和上部导向结构4之间的位置对准工作。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种用来简化核动力工厂中的燃料供给过程的上部导向结构，在核燃料组件在核反应堆堆芯压力容器内进行燃料供给之后，在把控制杆组件插入到核燃料组件时，该导向结构能够简单地、容易地实现控制杆和核燃料组件之间的对准。
为了实现上述目的，提供了一种用来简化核动力工厂中的燃料供给过程的上部导向结构，该导向结构包括：上部导向圆柱体，它插入到中心支撑桶的上端部中，该支撑桶安装在核反应堆堆芯压力容器内部，从而给控制杆组件进行导向；支撑板，它安装在上部导向圆柱体的下端上，并且具有若干形成于其中的第一控制杆插入孔；中空控制杆组件上部导向管，它们各自安装在第一控制杆插入孔内；及核燃料对准板，它安装在控制杆组件上部导向管的下端上并且包括若干第二控制杆插入孔，这些孔形成在与控制杆组件上部导向管对应的位置上，每个第二控制杆插入孔具有这样的内径，该内径向着下端增加，因此，即使在核燃料组件的位置对准产生较大错误时也可以插入核燃料组件导向杆，并且第一冷却水通道形成于第二控制杆插入孔之间。
在本发明中优选的是，上部导向结构还包括第二冷却水通道，这些通道形成于核燃料对准板的底表面上，从而沿着横向连接第一冷却水通道和相互邻近的第二控制杆插入孔。
在本发明中优选的是，核燃料对准板形成板形或者盘形，该板形或者盘形具有法兰，该法兰从它的边缘向上延伸并且向外弯曲。
为了实现上述目的，提供了一种用来简化核动力工厂中的燃料供给过程的上部导向结构，该导向结构包括：上部导向圆柱体，它插入到中心支撑桶的上端部中，而该支撑桶安装在核反应堆堆芯压力容器内部，从而给控制杆组件进行导向；支撑板，它安装在上部导向圆柱体的下端上，并且具有若干形成于其中的第一控制杆插入孔；中空控制杆组件上部导向管，它们各自安装在第一控制杆插入孔内；核燃料对准板，它安装在控制杆组件上部导向管的下端上并且包括若干第二控制杆插入孔，这些孔形成在与控制杆组件上部导向管对应的位置上；及第一冷却水通道，它们形成于第二控制杆插入孔之间；中空控制杆组件下部导向管，它们各自插入到第二控制杆插入孔中，向下伸出；燃料组件导向杆插入主体，它们设置在控制杆组件下部导向管的下端上，从而连接中空控制杆组件下部导向管；以及具有第三控制杆插入孔，这些孔形成具有这样的内径，该内径向着下端增加，因此，即使在核燃料组件的位置对准产生较大错误时也可以插入核燃料组件导向杆。
在本发明中优选的是，连接到第三控制杆插入孔中的第三冷却水通道形成于核燃料组件导向杆插入主体的底表面中。
在本发明中优选的是，核燃料组件导向杆插入主体的上端接触核燃料对准板的底表面。
在本发明中优选的是，核燃料组件导向杆插入主体与控制杆组件下部导向管形成一体。
在参照优选实施例详细地描述和示出了本发明的同时，本领域普通技术人员应该知道，在形式和细节上所进行的各种改变，都没有脱离附加权利要求所限定的本发明的精神实质和范围。
附图说明
参照附图，借助于详细地描述优选实施例，使本发明的上面目的和优点变得更明显，在这些附图中：
图1是剖视图，它示出了本发明的第一优选实施例的上部导向结构；
图2是剖视图，它示出了图1所示的上部导向结构的主要部分；
图3是图2所示的核燃料对准板的底视图；
图4是剖视图，它示出了本发明的第二优选实施例的上部导向结构的主要部分；
图5是剖视图，它示出了本发明的第三优选实施例的上部导向结构的主要部分；
图6是剖视图，它示出了本发明的第三优选实施例的上部导向结构的另一个例子；
图7是图5所示的核燃料对准板的底视图；
图8是剖视图，它示出了本发明的第四优选实施例的上部导向结构的主要部分；
图9是剖视图，它示出了本发明的第四优选实施例的上部导向结构的另一例子；
图10是剖视图，它示出了典型核反应堆的结构；
图11是前视图，它示出了图10所示的核燃料组件；
图12是沿图11的线XII-XII所截取的剖视图；
图13是剖视图，它示出了传统的上部导向结构；
图14是剖视图，它示出了传统的上部导向结构的主要部分。
具体实施方式
在本发明的优选实施例中，图10中所示的相同标号表示相同的元件。
参照图1到3，本发明第一优选实施例的上部导向结构包括：上部导向圆柱体100，它借助于插入到中心支撑桶2的上端部中而给控制杆组件6导向，而支撑桶2安装在核反应堆堆芯压力容器1内；支撑板110，它安装在上部导向圆柱体100的下端上，并且具有若干形成于其中的第一控制杆插入孔111；若干中空控制杆组件上部导向管120，它们插入到第一控制杆插入孔111中并且向下伸出；及核燃料对准板130，它安装在控制杆组件上部导向管120的下端上。
如图2所示，核燃料对准板130最好由板形成。在与控制杆组件上部导向管120相对应的位置上，若干第二控制杆插入孔131形成于核燃料对准板130上。在优选实施例中，每个第二控制杆插入孔131形成漏斗形，该漏斗形的直径从上侧到下侧增大，因此，即使在核燃料组件3的位置对准产生较大错误时，也可以很好地插入核燃料组件导向杆3a(参照图12)。用来冷却在核燃料组件3裂变期间所产生的热量的冷却水流过第一冷却水通道132，该通道132形成于每个邻近第二控制杆插入孔131之间。
根据这个优选实施例，由于每个第二控制杆插入孔131形成漏斗形，因此第二控制杆插入孔131的下端的内径比核燃料组件导向杆3a的上端的外径大得多。即，由于第二控制杆插入孔131形成于核燃料对准板130中，因此在传统技术中，第二控制杆插入孔131的最大内径即最下端的内径形成为比控制杆组件下部导向管45的外径还大(参照图14)，因此不会受到邻近零件的较大影响。
因此，可以容易地、很快地执行下面的工作：在使核燃料组件3进行燃料更换之后，把核燃料组件3的位置设置在核反应堆堆芯压力容器1内，并且把核燃料组件导向杆3a插入到第二控制杆插入孔131中。即，即使在核燃料组件3的位置对准状态变得不正确时，由于所增大的公差大小与第二控制杆插入孔131的下端的内径增加量相同，因此核燃料组件导向杆3a可以插入到第二控制杆插入孔131中。当核燃料组件导向杆3a插入到第二控制杆插入孔131中时，连接到控制杆组件连接轴6上的控制杆可以很好地插入到核燃料组件3中，而不会对核燃料组件3产生任何损害。
同时，如图3所示，第二冷却水通道133连接第一冷却水通道132和第二控制杆插入孔131，这些孔133沿着横向相互邻近，第二冷却水通道133形成于核燃料对准板130的底表面上。由于第二冷却水通道133提高了冷却水的流动性，因此冷却在核燃料组件裂变期间所产生的热量的效率得到了提高。
参照图4，说明本发明第二优选实施例的上部导向结构。在第二优选实施例的上部导向结构中，核燃料对准板130由具有法兰134的盘形成，该法兰134向上延伸并且沿着第一优选实施例的核燃料对准板130的边缘向外弯曲。其它元件与第一优选实施例的相同。
参照图5到7，本发明的第三优选实施例的上部导向结构(未示出)包括上部导向圆柱体、支撑板和控制杆组件上部导向管，这些管具有与第一优选实施例相同的结构和功能。在这个优选实施例中，核燃料对准板230安装在控制杆组件上部导向管的下端上。核燃料对准板230具有：若干第二控制杆插入孔231，这些孔形成于与控制杆组件上部导向管相对应的位置上；及第一冷却水通道232，它形成于每个第二控制杆插入孔231之间。中空控制杆组件下部导向管140插入到每个第二控制杆插入孔231中，从而向下伸出。核燃料组件导向杆3a插入到核燃料组件导向杆插入主体150，该主体150安装在控制杆组件下部导向管140的下端上。导向杆插入主体150具有第三控制杆插入孔151，该插入孔151连接到中空控制杆组件下部导向管140中并且呈漏斗形，该漏斗的内径向着下端增大，因此即使在核燃料组件3的位置对准产生较大错误时，也可以插入核燃料组件导向杆3a。由于第三控制杆插入孔151形成于导向杆插入主体150中，因此第三控制杆插入孔151的最大内径即第三控制杆插入孔151的最下端的内径不会受到控制杆组件下部导向管140的外径影响，并且可以做得比控制杆组件下部导向管140的外径还大。
因此，核燃料组件导向杆3a可以被容易地插入到第三控制杆插入孔151中，而孔151具有导向杆插入主体150的漏斗形。在这种情况下，控制杆可以很好地插入到核燃料组件3中，而不会对核燃料组件3形成任何损害。
同时，如图5和7所示一样，连接到第三控制杆插入孔151上的第三冷却水通道153可以形成在核燃料组件导向杆插入主体150的下表面上。因此，由于第三冷却水通道153提高了冷却水的流动性，因此冷却核燃料组件3进行裂变时所产生的热量的效率得到了提高。
在这个优选实施例中，尽管核燃料对准板230最好与第一优选实施例一样由板形成，但是它也可以由与第二优选实施例一样的盘形成。此外，核燃料组件导向杆插入主体150和控制杆组件下部导向管140可以形成一体，如图6所示。
图8示出了本发明第四优选实施例的上部导向结构。在这个实施例中，除了核燃料组件导向杆插入主体150的上端接触核燃料对准板230的底表面之外，上部导向结构的结构与第三优选实施例的相同。
此外，在这个实施例中，核燃料组件导向杆插入主体150和控制杆组件下部导向管140可以形成一体，如图9所示一样。
如上所述，在用来简化核动力工厂的燃料供给过程的本发明的上部导向结构中，由于核燃料组件导向杆3a插入其中的孔呈漏斗形，而该漏斗形具有向着它的下端而增加的内径，因此在给核燃料组件3供给燃料之后，设置核燃料组件3的位置的工作容易实现，并且可以容易地、很快地把核燃料组件导向杆3a插入到第二控制杆插入孔131中或第三控制杆插入孔151中。因此，与传统结构相比，核燃料组件3的供给燃料时间明显地减少了。在重新安装上部导向结构时，可以防止核燃料组件3损坏。
此外，在本发明中，除了第一冷却水通道132或者232之外，由于第二冷却水通道133或者153设置到核燃料对准板130或者核燃料组件导向杆插入主体150中，从而有利于高温和高压的冷却水进行流动，因此在核燃料组件3的裂变期间所产生的热量可以被有效地冷却下来，因此提高了核反应堆的稳定性。

Claims (10)

1.一种用来简化核动力工厂中的燃料供给过程的上部导向结构，该导向结构包括：上部导向圆柱体，它插入到中心支撑桶的上端部中，而该支撑桶安装在核反应堆堆芯压力容器内部，从而给控制杆组件进行导向；支撑板，它安装在上部导向圆柱体的下端上，并且具有若干形成于其中的第一控制杆插入孔；及中空控制杆组件上部导向管，它们各自安装在第一控制杆插入孔内；上部导向结构的特征在于包括：核燃料对准板，它安装在控制杆组件上部导向管的下端上并且包括若干第二控制杆插入孔，这些孔形成在与控制杆组件上部导向管对应的位置上，每个第二控制杆插入孔具有这样的内径，该内径向着下端而增加，因此，即使在核燃料组件的位置对准产生较大错误时也可以插入核燃料组件导向杆；及第一冷却水通道，它们形成于第二控制杆插入孔之间。
2.如权利要求1所述的上部导向结构，还包括第二冷却水通道，这些通道形成于核燃料对准板的底表面上，从而沿着横向连接第一冷却水通道和相互邻近的第二控制杆插入孔。
3.如权利要求1所述的上部导向结构，其特征在于，核燃料对准板形成板形或者盘形，该板形或者盘形具有法兰，该法兰从它的边缘向上延伸并且向外弯曲。
4.如权利要求2所述的上部导向结构，其特征在于，核燃料对准板形成板形或者盘形，该板形或者盘形具有法兰，该法兰从它的边缘向上延伸并且向外弯曲。
5.一种用来简化核动力工厂中的燃料供给过程的上部导向结构，该导向结构包括：上部导向圆柱体，它插入到中心支撑桶的上端部中，而该支撑桶安装在核反应堆堆芯压力容器内部，从而给控制杆组件进行导向；支撑板，它安装在上部导向圆柱体的下端上，并且具有若干形成于其中的第一控制杆插入孔；中空控制杆组件上部导向管，它们各自安装在第一控制杆插入孔内；核燃料对准板，它安装在控制杆组件上部导向管的下端上并且包括若干第二控制杆插入孔，这些孔形成在与控制杆组件上部导向管对应的位置上；及第一冷却水通道，它们形成于第二控制杆插入孔之间；及中空控制杆组件下部导向管，它们各自插入到第二控制杆插入孔中，从而向下伸出；上部导向结构的特征在于包括：核燃料组件导向杆插入主体，它们设置在控制杆组件下部导向管的下端上，从而连接中空控制杆组件下部导向管；及具有第三控制杆插入孔，这些孔形成这样的内径，该内径向着下端而增加，因此，即使在核燃料组件的位置对准产生较大错误时也可以插入核燃料组件导向杆。
6.如权利要求5所述的上部导向结构，其特征在于，连接到第三控制杆插入孔中的第三冷却水通道形成于核燃料组件导向杆插入主体的底表面中。
7.如权利要求5所述的上部导向结构，其特征在于，核燃料组件导向杆插入主体的上端接触核燃料对准板的底表面。
8.如权利要求5所述的上部导向结构，其特征在于，核燃料组件导向杆插入主体与控制杆组件下部导向管形成一体。
9.如权利要求6所述的上部导向结构，其特征在于，核燃料组件导向杆插入主体与控制杆组件下部导向管形成一体。
10.如权利要求7所述的上部导向结构，其特征在于，核燃料组件导向杆插入主体与控制杆组件下部导向管形成一体。
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