CN202650555U

CN202650555U - 一种高效过滤异物的核燃料组件下管座防异物板

Info

Publication number: CN202650555U
Application number: CN2012203446434U
Authority: CN
Inventors: 茹俊; 蒲曾坪; 黄春兰; 陈杰; 张世权; 肖忠; 雍泾; 朱发文
Original assignee: Nuclear Power Institute of China
Current assignee: Nuclear Power Institute of China
Priority date: 2012-07-17
Filing date: 2012-07-17
Publication date: 2013-01-02
Anticipated expiration: 2022-07-17

Abstract

本实用新型公开了一种高效过滤异物的核燃料组件下管座防异物板，主要由防异物板本体（6）、以及贯穿设置在防异物板本体（6）上的导向管孔（11）和仪表管孔（12）构成，其特征在于：所述防异物板本体（6）上设置有若干个孔群（9），相邻孔群（9）之间通过宽筋（10）间隔，导向管孔（11）和仪表管孔（12）设置在宽筋（10）交界位置处；所述孔群（9）主要由若干个长条形孔（7）构成，相邻长条形孔（7）之间通过窄筋（8）间隔。本实用新型能确保大部分异物都被防异物板阻止而不进入核燃料组件内，进入的少量细小异物可以通过格架栅元随冷却剂而流出核燃料组件，在获得高效的过滤性能的同时，获得较低的冷却剂通过压降和合适的结构强度。

Description

一种高效过滤异物的核燃料组件下管座防异物板

技术领域

本实用新型涉及核燃料组件防异物板的设计领域，具体是指一种高效过滤异物的核燃料组件下管座防异物板。

背景技术

核燃料组件由若干燃料棒、导向管和定位格架及上下管座组成。下管座的基本功能是作为核燃料组件的下部结构件，为核燃料组件提供支撑和接口，同时提供冷却剂流入的通道并分配冷却剂流量；为了防止异物进入核燃料组件格架栅元，需在下管座的连接板上方安装防异物板，通过该防异物板来过滤异物，从而减少异物夹在核燃料组件中造成异物磨蚀破损的风险。

通过对现有核燃料组件格架栅元的分析发现，在不降低防异物板流通面积、增加压降的情况下，现有的核燃料组件下管座防异物板均存在异物通过下管座后在核燃料组件内不能随冷却剂流出的现象；随着对经济性和可靠性要求的不断提高，核燃料组件需要不断强化防异物设计，避免在寿期内出现异物磨蚀破损而失效。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种高效过滤异物的核燃料组件下管座防异物板，该防异物板能确保大部分异物都被防异物板阻止而不进入核燃料组件内，进入的少量细小异物可以通过格架栅元随冷却剂而流出核燃料组件，在获得高效的过滤性能的同时，获得较低的冷却剂通过压降和合适的结构强度。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：一种高效过滤异物的核燃料组件下管座防异物板，主要由防异物板本体、以及贯穿设置在防异物板本体上的导向管孔和仪表管孔构成，导向管孔和仪表管孔用于安装导向管和仪表管，所述防异物板本体上设置有若干个孔群，即将防异物板本体分为若干个冷却液流通区域，孔群的数目根据下管座的开孔形式以及防异物板本体的大小来确定，相邻孔群之间通过宽筋间隔，导向管孔和仪表管设置在宽筋交界位置处；所述孔群主要由若干个长条形孔构成，长条形孔的功能与传统的过滤孔类似，主要用于冷却液的流通以及阻挡异物，长条形孔的数目根据所在孔群的大小以及长条形孔的长宽来确定，相邻长条形孔之间通过窄筋间隔。

这里的宽筋是指防异物板本体上位于相邻孔群之间的部分，由于其用来维持结构强度，所以设计的较宽，故命名为宽筋；窄筋是指防异物板本体上位于相邻长条形孔之间的部分，由于设计中应尽量增大冷却液的流通面积，所以设计的较窄，故命名为窄筋，下文中的宽筋和窄筋的定义与此相同。

本实用新型为了在获得高效的过滤性能的同时，获得较低的冷却剂通过压降和合适的结构强度，提出了三方面的改进：1）过滤效果：为降低异物的通过性，需要减小防异物板小孔的尺寸；2）压降：为不增加冷却剂通过的压降，应不减少防异物板的流通面积；3）强度：保持防异物板的强度足够。本实用新型通过将防异物板的开孔设计为长条形孔，从而达到了改进（1）和（2）的目的；通过将孔群之间的筋设计为宽筋，从而达到了改进（3）的目的，具体如下：

改进（1），本实用新型将防异物板的开孔设计为长条形孔，通过减小该长条形孔的宽度来限制能进入核燃料组件内的异物的最大尺寸，从而减少进入核燃料组件的异物数量，有效提高进入过滤异物的效率。具体理由为：由于受水流冲击力的影响，异物轴向通常与水流方向一致。根据异物的横截面形状可将其分为圆状异物和扁平状异物，反应堆内的异物绝大多数为螺钉、螺母、销钉、弹簧等圆状异物；对于圆状异物，就通过防异物板而言没有方向性，其能否通过取决于异物直径和开孔的最小边长，采用长条形开孔后，异物通过的概率将降低；对扁平状异物，其通过性也将受制于角度取向而降低；另外，核燃料组件格架栅元的角部更容易通过扁平状异物，可使进入核燃料组件的异物可以随冷却剂流出，减少异物夹在核燃料组件中造成异物磨蚀破损的风险。

改进（2），本实用新型还可以通过调节长条形孔的长度来保证其流通面积，确保不减少防异物板的流通面积，从而不增加冷却剂通过的压降。

改进（3），本实用新型将防异物板本体分为若干个冷却液流通区域，每个流通区域内的开孔构成孔群，每个孔群内的开孔之间的筋设计为窄筋，从而增大冷却液的流通面积，并通过将各个孔群之间的筋设计为宽筋，即将孔群之间的筋设计的较宽，通过其来维持结构强度。

上述长条形孔的形状为长方形、波浪形孔或者锯齿形，但不局限于该三种形状，也可根据实际需求另行设计。

由于较大的长宽比有利于增加过滤效率，但会引起防异物板压降增加，应通过分析和试验确定合适的长宽比，为了保证足够的结构强度，获得较低的冷却剂通过压降，便于布置，本实用新型中的长条形孔的长宽比优先设计为1.1~5.0；且因孔群的形状不同，长宽比设计还应考虑不同孔群都能合理布置长条形孔，故最佳的长宽比为2.5；在长条形孔的长宽和宽度的设计时，应优先考虑长条形孔的宽度，即优先保证过滤异物的效果，由于其中一部分异物的尺寸较小，可在进入核燃料组件格架栅元后随冷却剂流出，故长条形的宽度只需适当小于能从核燃料组件格架栅元通过的最大异物的直径即可，保证较高的过滤效率；并根据实际布置需求，从而确定最佳的长条形宽度，最后，根据强度要求和实际布置需求，选取最佳的长条形的长度，该长度应尽量增大冷却液流通面积。

上述宽筋的宽度大小将直接影响到冷却剂通过压降和结构强度，宽筋的宽度越大，其结构强度越大，但冷却液的流通面积相应减小，即冷却液通过压降升高，相反，宽筋的宽度越小，其结构强度相应减小，但冷却液的流通面积则相应增大，即冷却液通过压降降低，本实用新型中，宽筋主要用于维持结构强度足够，故在设计中应优先满足结构强度，然后再考虑冷却液的流通面积；综合考虑，为了获得较低的冷却剂通过压降和合适的结构强度，在保证结构强度的情况下，宽筋的宽度应尽量小；本实用新型所述宽筋的宽度优先设计为1.5~8.0mm，且最佳为2.0~5.0mm，当宽筋在2.0~5.0mm之间时，具有适当的结构强度和保证大的流通面积）。

上述窄筋的宽度大小对冷却剂通过压降和结构强度的影响与宽筋相同，但其设置应优先考虑增大冷却液的流通面积，综合考虑，为了获得较低的冷却剂通过压降和合适的结构强度，在保证结构强度的情况下，窄筋的宽度应尽量小，以利于增大流通面积；本实用新型中所述窄筋的宽度优先设计为0.2~1.0mm ，且最佳为0.3~0.5mm。

所述防异物板本体上还贯穿设置有两个位置相对的固定销钉孔，便于将整个防异物板安装在核燃料组件下管座上。

所述孔群按照核燃料组件下管座的开孔形式进行排列布置，宽筋的位置与核燃料组件下管座筋的位置相对应，即孔群与下管座的开孔位置对应，以减少相互遮挡对冷却液流通面积的影响，降低冷却液通过压降。

综上所述，本实用新型的优点如下：

（1）本实用新型通过将防异物板的开孔设计为长条形孔，可以通过减小宽度来限制能进入核燃料组件内的异物的最大尺寸，减少进入核燃料组件的异物数量，有效提高过滤异物的效率，降低异物夹在核燃料组件中造成异物磨蚀破损的风险；

（2）本实用新型通过将防异物板的开孔设计为长条形孔，通过调节防异物板开孔的长度来保证其流通面积，确保不增加冷却剂通过的压降；

（3）本实用新型通过将防异物板的开孔布置成若干个孔群，同一孔群中的开孔之间设置窄筋，以增大冷却液的流通面积，而孔群之间设置宽筋，通过其维持结构强度。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为长条形孔为长方形时的形状示意图；

图3为长条形孔为波浪形时的形状示意图；

图4为长条形孔为锯齿形时的形状示意图。

附图中附图标记所对应的名称为：6—防异物板本体；7—长条形孔；8—窄筋；9—孔群；10—宽筋；11—导向管孔；12—仪表管孔；13—固定销钉孔。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型的实施方式不仅限于此。

实施例：

如图1所示，防异物板本体6上贯穿设置有导向管孔11和仪表管孔12，用于安装导向管和仪表管，该导向管孔11和仪表管孔12的位置应与下管座上用于安装导向管和仪表管的开孔位置相对应；防异物板本体6设置有若干个孔群9，孔群9按照核燃料组件下管座的开孔形式进行排列布置，相邻孔群9之间通过宽筋10间隔，宽筋10的位置与核燃料组件下管座筋的位置相对应；导向管孔11和仪表管孔12设置在宽筋10交界位置处；所述孔群9包括若干个均匀设置的长条形孔7，长条形孔7的形状可以为图2所示的长方形，也可以为图3所示的波浪形，还可以为图4所示的锯齿形，相邻长条形孔7之间通过窄筋8间隔；为了便于将本实用新型安装在核燃料组件下管座上，在防异物板本体6相对的两个侧面分别设置有固定销钉孔13。

本实用新型主要通过改变长条形孔7的宽来提高过滤异物的效率，通过改变长条形孔7的长来增大冷却液的流通面积，进而减小冷却剂通过的压降，但长条形孔7的长宽设计过程中，应在长宽比满足强度要求的情况下进行。

本实用新型的首要目的是提高过滤异物的效率，为了达到该目的，应减小开孔的最小孔径，当开孔设计为长条形时，其宽度即为最小孔径，当然，长条形孔7的宽度不是设计的越小越好，虽然宽度越小，其过滤效率肯定会增大，但是必然也会减少冷却液的流通面积；综合考虑，本实施例中，长条形孔7的宽度等于能从核燃料组件格架栅元通过的最大异物的直径，即可将不能从核燃料组件格架栅元通过的异物完全过滤掉，不能过滤的异物由于直径较小，在进入核燃料组件格架栅元后可随冷却液流出，对核燃料组件不会产生任何影响，从而不仅可提高过滤异物的效率，降低异物夹在核燃料组件中造成异物磨蚀破损的风险，而且也尽可能的增大了冷却液的流通面积。在实际实施中，使长条形孔7的宽度略小于能从核燃料组件格架栅元通过的最大异物的直径，适当增加过滤异物的效率。

在保证过滤效率的前提下，可通过调整长条形孔7的长度来调节冷却液的流通面积和孔群9内防异物板的强度状况，以获得较低的冷却剂通过压降和合适的结构强度，显然，长条形孔7的长度越长，冷却液的流通面积也越大，但是不能一味的增大其长度，应保证长宽比满足强度要求。

孔群9内防异物板的强度状况还与设置在长条形孔7之间的窄筋8宽度有关，所以在设置窄筋8宽度的时候，虽然减小窄筋8宽度必然能增大冷却液流通面积，但是不能一味追求增大冷却液流通面积而将窄筋8的宽度设计的非常小，还应考虑结构强度和布置需求，综合选择一个合适的窄筋8宽度。

由于防异物板本体6上设置了多个孔群9，即分隔成多个冷却液流通区域，孔群9内的结构强度可通过调整长条形孔7长度和窄筋8宽度来保证，而孔群9之间的结构强度则需要设置在孔群9之间的宽筋10来保证，故宽筋10的宽度应设置的稍大，但不能一味追求结构强度而将宽筋10设置的非常大，这样会减小冷却液的流通面积，应将冷却液流通面积、结构强度和布置需求进行综合考虑，选择一个合适的宽筋10宽度。

如上所述，便能较好的实现本实用新型。

Claims

1.一种高效过滤异物的核燃料组件下管座防异物板，主要由防异物板本体（6）、以及贯穿设置在防异物板本体（6）上的导向管孔（11）和仪表管孔（12）构成，其特征在于：所述防异物板本体（6）上设置有若干个孔群（9），相邻孔群（9）之间通过宽筋（10）间隔，导向管孔（11）和仪表管孔（12）设置在宽筋（10）交界位置处；所述孔群（9）主要由若干个长条形孔（7）构成，相邻长条形孔（7）之间通过窄筋（8）间隔。

2.根据权利要求1所述的一种高效过滤异物的核燃料组件下管座防异物板，其特征在于：所述长条形孔（7）的形状为长方形、波浪形孔或者锯齿形。

3.根据权利要求1所述的一种高效过滤异物的核燃料组件下管座防异物板，其特征在于：所述长条形孔（7）的长宽比为1.1~5.0。

4.根据权利要求3所述的一种高效过滤异物的核燃料组件下管座防异物板，其特征在于：所述长条形孔（7）的长宽比为2.5。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的一种高效过滤异物的核燃料组件下管座防异物板，其特征在于：所述宽筋（10）的宽度为1.5~8.0mm。

6.根据权利要求5所述的一种高效过滤异物的核燃料组件下管座防异物板，其特征在于：所述宽筋（10）的宽度为2~5mm。

7.根据权利要求1～4中任一项所述的一种高效过滤异物的核燃料组件下管座防异物板，其特征在于：所述窄筋（8）的宽度为0.2~1.0mm。

8.根据权利要求7所述的一种高效过滤异物的核燃料组件下管座防异物板，其特征在于：所述窄筋（8）的宽度为0.3~0.5mm。

9.根据权利要求1所述的一种高效过滤异物的核燃料组件下管座防异物板，其特征在于：所述防异物板本体（6）上还贯穿设置有两个位置相对的固定销钉孔（13）。

10.根据权利要求1所述的一种高效过滤异物的核燃料组件下管座防异物板，其特征在于：所述孔群（9）按照核燃料组件下管座的开孔形式进行排列布置；所述宽筋（10）的位置与核燃料组件下管座筋的位置相对应。