CN202650556U - 一种带滤板的核燃料组件下管座 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带滤板的核燃料组件下管座，主要由呈方形的连接板（4）和连接板（4）下部的支腿（5）构成；所述连接板（4）上贯穿设置有用于安装燃料组件导向管的连接孔（3）、以及设置在连接孔（3）四周的三角形流水孔（2），该连接板（4）其余位置均匀设置有方形流水孔（1）。本实用新型的冷却剂流通份额高，并且流量分布均匀。

Description

一种带滤板的核燃料组件下管座

技术领域

本实用新型涉及一种带滤板的核燃料组件下管座。

背景技术

核燃料组件由若干燃料棒、导向管部件和定位格架及上下管座构成。现有的核燃料组件下管座如图1所示，其存在的缺点是：流通面积份额较低，下管座压降较大，消耗主泵扬程多，经济性欠佳；受管座支腿的影响，四角处流量偏低，流量分布欠均匀，冷却剂通过下管座后再分布时容易产生横向流，增加燃料棒振动磨蚀失效的风险。

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，提供一种冷却剂流通份额高，并且流量分布均匀的带滤板的核燃料组件下管座。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：一种带滤板的核燃料组件下管座，主要由呈方形的连接板和连接板下部的支腿构成；所述连接板上贯穿设置有用于安装燃料组件导向管的连接孔、以及设置在连接孔四周的三角形流水孔，该连接板其余位置均匀设置有方形流水孔。

所述三角形流水孔靠近连接孔的侧面呈内凹构成弧面，该弧面的弧度与相邻连接孔的弧度相匹配，即两者的弧面基本相同，从而在保证结构强度的基础上，使三角形流水孔与连接孔之间的连接板面积能达到最小，从而增加了冷却液流通面积份额，减小了管座压降，提高了燃料组件的经济性。

本实用新型的三角形流水孔优先为直角三角形，且其斜边靠近相邻的连接孔，从而使得其直角边靠近相邻的方形流水孔，显然，在保证结构强度的基础上，此种排布方式的三角形流水孔与相邻的方形流水孔之间的连接板面积达到最小，进一步增大冷却液流通面积份额和减小压降。

进一步的，本实用新型的每个连接孔四周的三角形流水孔的数目为4个，且绕该连接孔呈对称设置，为了尽可能的减小两个相邻三角形流水孔之间的连接板面积，即增大冷却液流通面积份额和减小压降，上述4个三角形流水孔应在保证结构强度的基础上，尽量使得相邻的两个三角形流水孔靠的越近越好。

所述连接板下端面的四个角上分别开设有凹槽，不仅减小了局部连接板的厚度，降低其材料成本；且有利于增加四角处的冷却剂流量，由于通常连接板四角处为流量偏低的区域，通过在其四角处开设凹槽，从而提高了四角处的流量，即提高了下管座整体流量分布均匀性，避免冷却剂通过下管座时产生横向流，提高下管座整体流量分布均匀性，降低燃料棒振动磨蚀失效的风险。

本实用新型中，所述支腿的内侧面上还开设有用于引导冷却剂流过管座下部空腔的斜面，从而进一步减小压降，提高燃料组件的经济性。

所述连接板上还设置有过滤结构，起到防异物的作用，过滤结构可选择具有过滤功能的滤板或滤网等等。

所述过滤结构为滤板，该滤板主要由滤板本体、以及贯穿设置在滤板本体上的滤孔和滤板连接孔构成，所述滤板本体由一块整板或至少两块薄板叠加构成；当由一块整板构成时，该整板的上下表面均开设有若干个长条形槽，所述滤孔由两个分别设置在整板上下表面的长条形槽呈空间交叉结构形成，为了使得呈空间交叉结构的两个长条形槽能形成滤孔，所述呈空间交叉结构的两个长条形槽的深度之和等于或大于整板的厚度，即需要满足两个长条形槽的槽底具有交叉相通的部分，该交叉相通的部分形成的孔即为滤孔，为了减小加工难度，优选两个长条形槽的高度之和等于整板的厚度，即两个长条形槽的槽底刚好交叉相通；当由至少两块薄板叠加构成时，每块薄板上均开设有若干个长条形孔，所述滤孔由至少两个分别设置在不同薄板上的长条形孔呈空间交叉结构形成，由于在薄板上开设的是长条形孔，既然是孔，必然贯穿薄板的上下表面，将两块薄板重叠在一起，其交叉位置必然相通而形成孔，该孔即为滤孔，薄板的数量根据实际所需的滤板总厚度以及选取的单块薄板的厚度来决定。

上述长条形槽和长条形孔的形状优选为长方形、波浪形或锯齿形，但不局限于此，也可根据实际情况另行选择。

上述滤板的两种方案其实是基于一个构思，即通过空间交叉结构形成滤孔，从而降低滤板的加工难度，减少加工成本；不同的是，当所需滤板的厚度过大的时候，采用上下表面开槽，传统的开槽工艺并不能使空间交叉的上下两个槽的交叉部分相通形成孔，即开槽深度还是达不到；这个时候，采取第二种优选方案，通过多块薄板叠加形成滤板，从而满足了滤板的厚度需求，而且也能使交叉部分形成滤孔。

进一步的，为了保证滤板的结构强度和冷却液的流通面积，所述滤板本体分为若干个冷却液流通区域，每个冷却液流通区域内的滤孔组成一个孔群，相邻孔群之间通过宽肋间隔，滤板连接孔设置在宽肋的交界位置处，相邻滤孔之间通过窄肋间隔。 

这里的宽肋是指滤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，故命名为宽肋；窄肋是指滤板本体上位于相邻滤孔之间的部分，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，故命名为窄肋，下文中的宽肋和窄肋的定义与此相同。

本实用新型将每个孔群内的滤孔之间的肋设计为窄肋，从而增大冷却液的流通面积，并通过将各个孔群之间的肋设计为宽肋，即将孔群之间的肋设计的较宽，通过其来维持结构强度。

上述宽肋的宽度大小将直接影响到冷却剂通过压降和结构强度，宽肋的宽度越大，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，宽肋的宽度越小，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，宽肋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；当宽筋的宽度过小时，滤板的结构强度难以满足使用要求，宽度过大则会减低滤板的流通份额，增加其压降，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，本实用新型中所述宽肋的宽度优先设计为0.8mm~10mm。

上述窄肋的宽度大小对冷却剂通过压降和结构强度的影响与宽肋相同，但其设置应优先考虑增大冷却液的流通面积，当窄肋的宽度过小时，滤板的结构强度难以满足使用要求，宽度过大则会减低滤板的流通份额，增加其压降，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，本实用新型中所述宽肋的宽度优先设计为0.2mm~1.2mm。

由于可能穿过滤板的核燃料组件部件一般为导向管和仪表管，故滤板连接孔包括但不限于导向管连接孔和仪表管连接孔，导向管连接孔用于安装导向管，仪表管连接孔用于安装仪表管，一般情况下，导向管连接孔的数目为多个，而仪表管连接孔的数目为一个；为了便于将整个滤板安装在核燃料组件下管座上，所述滤板本体上还可以增设两个位置相对应的固定销钉孔。

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，宽肋的位置与核燃料组件下管座肋的位置相对应，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。

上述核燃料组件下管座的滤板的加工工艺，其特征在于： 

当滤板由一块整板构成时，包括以下步骤：

（a）选取一块整板作为滤板本体，并加工成与核燃料组件下管座的尺寸相匹配；

（b）根据核燃料组件下管座的开孔位置，确定需开设的滤孔和滤板连接孔的位置；

（c）根据滤孔和滤板连接孔的开设位置，确定整板上下表面开槽的位置和大小，然后对整板上下表面进行铣槽，上下表面的槽呈空间交叉结构形成滤孔；

（d）在宽肋交界位置处加工出滤板连接孔，整个滤板加工完成；

当滤板由至少两块薄板叠加构成时，包括以下步骤：

（a）选取至少两块薄板，并加工成与核燃料组件下管座的尺寸相匹配；

（b）根据核燃料组件下管座的开孔位置，确定需开设的滤孔和滤板连接孔的位置；

（c）根据滤孔和滤板连接孔的开设位置，确定每块薄板上的开孔位置和大小，然后对薄板冲制开孔；开孔完成后，将所有薄板叠加构成滤板本体，薄板上的孔呈空间交叉结构形成滤孔；

（d）在宽肋交界位置处加工出滤板连接孔，整个滤板加工完成。

上述滤板连接孔依然采用传统的加工方式加工，如钻孔或预钻铣削等。

综上所述，本实用新型的优点如下：

（1）本实用新型通过将流水孔的形状和排布方式进行改变，可以增大流通面积份额和减小压降，提高燃料组件的经济性；

（2）本实用新型通过改变支腿的形状，可以引导冷却剂流过管座下部空腔，进一步减小压降，提高燃料组件的经济性；

（3）本实用新型通过在连接板下部四角处局部开有凹槽，增加四角处的冷却剂流量，提高下管座整体流量分布均匀性，降低燃料棒振动磨蚀失效的风险；

（4）本实用新型通过在连接板上设置过滤结构，从而起到防异物的作用；

（5）本实用新型涉及的用于燃料组件下管座的滤板通过空间交叉结构形成滤孔，滤孔组合形成孔群，孔群布置获得过滤效果良好，冷却剂流通面积份额高，结构强度足够，便于滤板的安装固定；该滤板制造易实现，对于多层长条形孔薄板交叉叠加形成滤孔的滤板，其薄板可通过冲制完成，对于较厚的整板正反面交叉开槽形成滤孔的滤板，可以通过双面铣槽实现，其加工难度低，加工成本低。

附图说明

图1为现有的核燃料组件下管座的结构示意图；

图2为本实用新型的整体俯视图；

图3为图2中A-A向剖视图；

图4为本实用新型的整体仰视图；

图5为滤板的结构示意图；

图6为图5的A-A向示意图；

图7为图6的B部位局部放大图；

图8为长条形槽空间交叉结构示意图；

图9为长条形槽为长方形时的形状示意图；

图10为长条形槽为波浪形时的形状示意图；

图11为长条形槽为锯齿形时的形状示意图；

图12为薄板结构示意图；

图13为薄板叠加构成的滤板结构示意图。

附图中附图标记所对应的名称为：1—方形流水孔；2—三角形流水孔；3—连接孔；4—连接板；5—支腿；6—凹槽；7—斜面；8—滤板本体；9—滤孔；10—滤板连接孔；11—孔群；12—宽肋；13—窄肋；14—固定销钉孔；15—长条形槽；16—长条形孔。

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1：

如图2、3、4所示，本实用新型包括呈方形的连接板4和连接板4下部的4个支腿5，从而整体呈板凳状结构，在连接板4上贯穿设置有连接孔3和流水孔，连接孔3用于安装燃料组件导向管，流水孔用于通冷却液；为了增大流通面积份额和减小压降，提高燃料组件的经济性，流水孔的设计应在保证结构强度的基础上，其在连接板4上的分布面积越大越好，为了达到该目的，本实用新型中的流水孔采用三角形流水孔2和方形流水孔1，其中：三角形流水孔2分布在连接孔3的四周，并绕连接孔3排布为一圈，连接板4上除设置连接孔3和三角形流水孔2的部位，其他空余部分均匀设置方形流水孔1，上述三角形流水孔2和方形流水孔在设计的时候，应在保证结构强度的前提下进行。

由上述结构可以看出，通过改变流水孔的形状和排布方式，其单位面积的连接板4上设置的流水孔的总面积远远大于图1所示的现有的下管座上的面积，从而明显增大流通面积份额和减小压降，提高燃料组件的经济性。

上述结构只是一个总的构思，即在保证结构强度的基础上，尽量减小连接板4的面积而增大连接板4上流水孔的面积；在此构思基础上，可进行进一步优化，即：所述三角形流水孔2靠近连接孔3的侧面呈内凹构成弧面，该弧面的弧度与相邻连接孔3的弧度相匹配，从而避免三角形流水孔2直边与连接孔3圆弧边之间存在很大间隙的情况，进一步增大流通面积份额和减小压降，提高燃料组件的经济性。

本实用新型还提出了进一步优化方案，即将三角形流水孔2设计为直角三角形，且其斜边靠近相邻的连接孔3，很显然，在保证结构强度的基础上，此种排布方式的三角形流水孔2与相邻的方形流水孔1之间的连接板4面积达到最小，进一步增大冷却液流通面积份额和减小压降。

实施例2：

如图2、3、4所示，本实施例与实施例1不同之处仅在于：在所述连接板4下端面的四个角上分别开设有凹槽6，不仅减小了局部连接板4的厚度，降低其材料成本；且有利于增加四角处的冷却剂流量，这是由于通常连接板4四角处为流量偏低的区域，通过在其四角处开设凹槽，从而提高了四角处的流量，即提高了下管座整体流量分布均匀性，避免冷却剂通过下管座时产生横向流，提高下管座整体流量分布均匀性，降低燃料棒振动磨蚀失效的风险。本实施例其它部分与实施例1相同，在此不再赘述。

实施例3：

如图2、3、4所示，本实施例与实施例1不同之处在于，在所述支腿5的内侧面上还开设有用于引导冷却剂流过管座下部空腔的斜面7，该斜面7构成冷却液引流段，从而进一步减小压降，提高燃料组件的经济性，该斜面7的开设方向应满足将冷却液朝连接板4中部引导的方向，即斜面7的上端应位于其下端的内侧。本实施例其它部分与实施例1相同，在此不再赘述。

实施例4：

本实施例与实施例1不同之处在于，在所述连接板4上设置有滤板，从而起到防异物的作用。

如图5所示，该滤板主要由滤板本体8、以及贯穿设置在滤板本体8上的滤孔9和滤板连接孔10构成，所述滤板本体8由一块整板或至少两块薄板叠加构成。

当由一块整板构成时，如图5、6和7所示，所述整板上还根据燃料组件下管座的开孔位置对应开设有滤板连接孔10和固定销钉孔14；该整板的上下表面均开设有若干个长条形槽15，长条形槽15的形状可以为如图9所示长方形，也可为如图10所示的波浪形，或者为如图11所示的锯齿形；如图8所示，分别设置在整板上下表面的长条形槽15呈空间交叉结构，从而形成滤孔9。

为了保证整个滤板的结构强度和冷却液的流通面积，如图1所示，本实用新型将滤板本体8分为若干个冷却液流通区域，每个冷却液流通区域内的滤孔9组成一个孔群11，相邻孔群11之间通过宽肋12间隔，滤板连接孔10设置在宽肋12的交界位置处，相邻滤孔9之间通过窄肋13间隔；所述宽肋12的宽度优选为0.8mm~10mm，窄肋13的宽度为0.2mm~1.2mm。

由一块整板构成时的滤板的加工过程为：（a）选取一块整板作为滤板本体8，并加工成与核燃料组件下管座的尺寸相匹配；（b）根据核燃料组件下管座的开孔位置，确定需开设的滤孔9和滤板连接孔10的位置；（c）根据滤孔9和滤板连接孔10的开设位置，确定整板上下表面开槽的位置和大小，然后对整板上下表面进行铣槽形成长条形槽15，上下表面的长条形槽15呈空间交叉结构形成滤孔9；（d）在宽肋12交界位置处加工出滤板连接孔10，滤板连接孔10采用传统的加工方式加工，如钻孔或预钻铣削等，整个滤板加工完成。

当由至少两块薄板叠加构成时，其与由一块整板构成时的不同之处在于，滤板本体8至少两块图12所示的薄板叠加构成，每块薄板上均开设有若干个长条形孔16，所述滤孔9由至少两个分别设置在不同薄板上的长条形孔16呈空间交叉结构形成，为了更好的形成滤孔9，本实施例中相邻两块薄板之间旋转90度后进行叠加，且为防止两块薄板直接贴合造成冷却液流通份额的减少，可以在两块薄板之间的滤板连接孔10位置增加垫片使其不直接贴合。

薄板可以采用结构强度较好的材料，其冲制形成的长条形孔16可以初步过滤冷却剂中的异物，起到第一次过滤的效果，极少量的长条形异物可能取向和薄板开孔一致而通过第一块薄板，但是进入后受到第二块薄板的阻挡而不能进入燃料组件，组合滤板的等效滤孔相当于两块板交叉形成的小孔，在保证流通份额的情况下，过滤效果可以明显提高。

上述长条形孔与长条形槽的形状相同，可以为长方形、波浪形或者锯齿形；薄板通过叠加形成图13所示的滤板，为了保证整个滤板的结构强度和冷却液的流通面积，其滤孔9的排布和由一块整板构成时相同，在此不再赘述。

由至少两块薄板叠加构成时的滤板的加工过程为：（a）选取至少两块薄板，并加工成与核燃料组件下管座的尺寸相匹配；（b）根据核燃料组件下管座的开孔位置，确定需开设的滤孔9和滤板连接孔10的位置；（c）根据滤孔9和滤板连接孔10的开设位置，确定每块薄板上的开孔位置和大小，然后对薄板冲制开孔形成长条形孔16；开孔完成后，将所有薄板叠加构成滤板本体8，薄板上的长条形孔16呈空间交叉结构形成滤孔9；（d）在宽肋12交界位置处加工出滤板连接孔10，滤板连接孔10采用传统的加工方式加工，整个滤板加工完成。

如上所述，便能较好的实现本实用新型。

Claims (9)

1.一种带滤板的核燃料组件下管座，其特征在于：主要由呈方形的连接板（4）和连接板（4）下部的支腿（5）构成；所述连接板（4）上贯穿设置有用于安装燃料组件导向管的连接孔（3）、以及设置在连接孔（3）四周的三角形流水孔（2），该连接板（4）其余位置均匀设置有方形流水孔（1）。

2.根据权利要求1所述的一种带滤板的核燃料组件下管座，其特征在于：所述三角形流水孔（2）靠近连接孔（3）的侧面呈内凹构成弧面，该弧面的弧度与相邻连接孔（3）的弧度相匹配。

3.根据权利要求1所述的一种带滤板的核燃料组件下管座，其特征在于：所述三角形流水孔（2）为直角三角形，且其斜边靠近相邻的连接孔（3）。

4.根据权利要求3所述的一种带滤板的核燃料组件下管座，其特征在于：所述每个连接孔（3）四周的三角形流水孔（2）的数目为4个，且绕该连接孔（3）呈对称设置。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的一种带滤板的核燃料组件下管座，其特征在于：所述连接板（4）下端面的四个角上分别开设有凹槽（6）。

6.根据权利要求1～4中任一项所述的一种带滤板的核燃料组件下管座，其特征在于：所述支腿（5）的内侧面上开设有用于引导冷却剂流过管座下部空腔的斜面（7）。

7.根据权利要求1～4中任一项所述的一种带滤板的核燃料组件下管座，其特征在于：所述连接板（4）上还设置有过滤结构。

8.根据权利要求7所述的一种带滤板的核燃料组件下管座，其特征在于：所述过滤结构为滤板，该滤板主要由滤板本体（8）、以及贯穿设置在滤板本体（8）上的滤孔（9）和滤板连接孔（10）构成，所述滤板本体（8）由一块整板或至少两块薄板叠加构成；当由一块整板构成时，该整板的上下表面均开设有若干个长条形槽，所述滤孔（9）由两个分别设置在整板上下表面的长条形槽呈空间交叉结构形成；当由至少两块薄板叠加构成时，每块薄板上均开设有若干个长条形孔，所述滤孔（9）由至少两个分别设置在不同薄板上的长条形孔呈空间交叉结构形成。

9.根据权利要求8所述的一种带滤板的核燃料组件下管座，其特征在于：所述滤板本体（8）分为若干个冷却液流通区域，每个冷却液流通区域内的滤孔（9）组成一个孔群（11），相邻孔群（11）之间通过宽肋（12）间隔，滤板连接孔（10）设置在宽肋（12）的交界位置处，相邻滤孔（9）之间通过窄肋（13）间隔。

Images