带有双叶弹簧的保持格栅及带有这种格栅的燃料组件
技术领域
本实用新型涉及核反应堆技术领域,尤其涉及一种带有双叶弹簧的保持格栅及带有这种格栅的燃料组件。
背景技术
一定数量的燃料棒按照一定间隔排列(如:15×15或16×16等)并被固定成一束,称为反应堆燃料组件,反应堆燃料组件主要由上管座、下管座、保持格栅(也称搅混格架或定位格架)、控制棒导向管和燃料棒组成。其中,保持格栅用于装载并定位燃料棒且由多个内条带和外条带组成,多个内条带相互正交形成具有多个格栅单元的网格状格栅结构,而外条带固定地包围于内条带之外。除少数几个格栅单元用于设置控制棒导向管外,其余的每一格栅单元内容置一燃料棒。
在燃料组件工作的过程中,冷却剂(水)源源不断地由下往上流经燃料组件以带走燃料棒裂变反应中产生的大量热量,冷却剂的流动会对保持格栅中的燃料棒产生一定的冲击,因此,为了保持燃料棒的稳定,在保持格栅的内条带上设置有朝格栅单元内凸伸的刚凸和弹簧,利用刚凸对燃料棒的刚性抵顶和弹簧对燃料棒的弹性抵顶来夹持稳固燃料棒。其中刚凸是在内条带上冲压制成,而弹簧是单独成型为发卡状后卡合并焊接固定到内条带上。
如图1所示,现有技术中保持格栅上使用的弹簧均是单叶片的结构,这种结构的弹簧具有以下缺点:1,在夹持燃料棒时,其与燃料棒的接触面积小,从而导致与燃料棒的接触区应力很大,容易产生磨蚀或燃料棒包壳坍塌的现象;2,在经过反应堆内部的辐照后弹簧的弹性会变小,从而造成在燃料组件使用的末期弹簧对燃料棒的夹持力不足,其形状不能很好的限制燃料棒的横向移动,在水流的冲击下,容易造成燃料棒振动。
为了解决上述存在的问题,需要提供一种弹簧始终对燃料棒保持稳固夹持的保持格栅。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种弹簧始终对燃料棒保持稳固夹持的保持格栅。
本实用新型的另一个目的是提供一种具有所述保持格栅的燃料组件。
为了实现上述目的,本实用新型提供了一种带有双叶弹簧的保持格栅,所述保持格栅包括多个内条带及外条带,多个所述内条带相互交叉呈网格状格栅结构并形成多个中空的格栅单元,所述外条带围设在所述格栅结构的外围并与所述内条带固定,所述保持格栅还包括多个夹持固定至所述内条带的弹簧,所述弹簧包括第一弹片及第二弹片,所述第一弹片的一端与所述第二弹片的一端固定,所述第一弹片的另一端与所述第二弹片的另一端彼此分离,所述第一弹片包括两向所述格栅单元内拱起并具有弹性的第一叶片,两所述第一叶片间具有间隔,且两所述第一叶片共同抵顶并夹持燃料棒。
与现有技术相比,由于本实用新型在所述弹簧的所述第一弹片上设置了两个所述第一叶片,两所述第一叶片共同抵顶并夹持燃料棒,因此所述弹簧与燃料棒的接触面积较大,在夹持燃料棒时,其夹持力由两所述第一叶片分担,所以在燃料棒包壳上的应力较小,不易产生磨蚀或燃料棒包壳坍塌的现象。另外,在经过反应堆内部的辐照后,即使所述弹簧的弹性变小,但由于有两个所述第一叶片同时提供夹持力,所以在燃料组件使用的末期仍可以对燃料棒提供足够的夹持力。同时,两所述第一叶片的夹持状态能很好的限制燃料棒的横向移动,防止燃料棒在水流的冲击下振动,保证反应堆的稳定。
较佳地,所述内条带上开设安装孔,所述第一弹片或第二弹片从所述安装孔穿过且所述第一弹片与第二弹片分别位于所述内条带的两侧。在所述内条带上设置所述安装孔,能够快速便捷地将所述弹簧安装夹持到所述内条带上。
较佳地,所述内条带上开设定位孔,所述第二弹片向所述第一弹片凸伸地形成有定位凸起,所述定位凸起卡入所述定位孔。利用所述定位凸起与所述定位孔的配合,可以将所述弹簧定位到所述内条带上预定的位置。
具体地,所述第二弹片包括两具有间隔的定位片,两所述定位片上分别形成至少两所述定位凸起,所述内条带上对应开设多个所述定位孔。分别形成多个所述定位凸起及多个所述定位孔,更有利于所述弹簧在所述内条带上的定位,能够很好地限制所述弹簧在各个方向上的移位。
较佳地,两所述第一叶片之间设置有连接件,所述连接件的两端分别固定于两所述第一叶片。所述连接件的作用是加强所述第一弹片的横向刚度,防止两所述第一叶片在被抵顶时相互远离而对燃料棒失去夹持作用。
较佳地,所述第一叶片呈弧形。弧形结构能够更好地利用其自身弹性以加强夹持力。
较佳地,所述第一弹片还包括固定片,所述固定片固定连接于两所述第一叶片的下端。所述固定片的作用与所述连接件相同。
较佳地,所述第二弹片包括两向所述格栅单元内拱起并具有弹性的第二叶片,两所述第二叶片间具有间隔并分别与两所述第一叶片相对设置,且两所述第二叶片共同抵顶并夹持燃料棒。所述第二弹片设置与所述第一叶片相同的所述第二叶片,使得所述弹簧的两侧都能对燃料棒进行夹持,因此所述弹簧设置的数量可以更少,并且在所述保持格栅上设置的位置也更加均衡,进而使得整个所述保持格栅的结构更趋向平衡。
具体地,所述内条带或所述外条带向所述格栅单元内凸伸地形成有刚凸,所述刚凸与所述第一叶片或第二叶片相对设置。利用所述刚凸对燃料棒的钢性抵顶和所述第一叶片或第二叶片对燃料棒的弹性抵顶,能够更好地稳固燃料棒。
本实用新型还提供了一种燃料组件,包括上管座、下管座、多个控制棒导向管、多个燃料棒及多个所述保持格栅,多个所述保持格栅沿上下方向排列,多个所述燃料棒及控制棒导向管分别插设于所述保持格栅,所述控制棒导向管的上端与所述上管座固定,所述控制棒导向管的下端与所述下管座固定。
与现有技术相比,由于本实用新型燃料组件中的所述保持格栅上使用了所述弹簧,因此燃料棒不易产生磨蚀或燃料棒包壳坍塌的现象,并且所述保持格栅能够限制燃料棒的横向移动,防止燃料棒在水流的冲击下振动,即使在燃料组件使用的末期所述弹簧的弹性下降,依然能够藉由两个所述第一叶片的共同夹持而保证足够的夹持力。
附图说明
图1是现有技术中保持格栅上的弹簧的立体图。
图2是本实用新型燃料组件的结构组成示意图。
图3是本实用新型保持格架的部分平面示意图。
图4是本实用新型第一实施例中弹簧的立体图。
图5是本实用新型第一实施例中弹簧侧视图。
图6是本实用新型第一实施例中内条带上定位孔与安装孔的示意图。
图7本实用新型第一实施例中弹簧对燃料棒的夹持状态示意图。
图8是本实用新型第二实施例中弹簧的立体图。
图9是本实用新型第三实施例中弹簧的立体图。
图10是本实用新型第三实施例中弹簧另一角度的立体图。
图11是本实用新型第三实施例中弹簧的侧视图。
图12是本实用新型第三实施例中弹簧在内条带上的夹持固定示意图。
图13是本实用新型第四实施例中弹簧的立体图。
具体实施方式
下面结合给出的说明书附图对本实用新型的较佳实施例作出描述。
如图2所示,本实用新型公开一种燃料组件,包括上管座1、下管座2、多个控制棒导向管3、多个燃料棒4及多个保持格栅5,多个所述保持格栅5沿上下方向(所述燃料棒4的轴向)排列,多个所述控制棒导向管3及燃料棒4分别插设于所述保持格栅5,所述控制棒导向管3的上端与所述上管座1固定,所述控制棒导向管3的下端与所述下管座2固定。
请参阅图3,本实用新型所述燃料组件中的所述保持格栅5是一种带有双叶弹簧6的保持格栅5,所述保持格栅5包括多个内条带51及外条带52,多个所述内条带51相互交叉呈网格状格栅结构并形成多个中空的格栅单元53,所述外条带52围设在所述格栅结构的外围并与所述内条带51固定。所述控制棒导向管3及燃料棒4就是插设在所述格栅单元53内,具体地,少数的几个所述格栅单元53用于容纳所述控制棒导向管3,而其他多数的所述格栅单元53内分别具有一个燃料棒4。
所述保持格栅5还包括多个如图4及图5所示的弹簧6,所述弹簧6夹持到所述内条带51上并固定于内条带51,所述弹簧6的作用是对燃料棒4进行夹持使燃料棒4能稳固地定位于所述格栅单元53内。
所述弹簧6包括分别位于所述内条带51的两侧的第一弹片61及第二弹片62,所述第一弹片61的上端与所述第二弹片62的上端固定,所述第一弹片61与所述第二弹片62的下端为自由端,且所述第一弹片61的自由端与第二弹片62的自由端彼此分离。在本实施例中,所述第一弹片61的自由端与第二弹片62的自由端在夹持定位到所述内条带51上后通过焊接而贴合固定在一起,因此在说明书附图中显示的所述第一弹片61及第二弹片62均为下端相互贴合的状态。所述第一弹片61与第二弹片62可以是一体成型的整体结构,也可以是分别单独成型后通过焊接等手段固定在一起,本实施例中采用前者。
所述第一弹片61包括两在夹持于所述内条带51后向所述格栅单元53内拱起并具有弹性的第一叶片610,两所述第一叶片610间具有间隔,所述第一叶片610呈弧形。实际实施中,两所述第一叶片610是通过在所述第一弹片61的中间位置进行裁切并去除材料而形成的,这种裁切一直延续到所述第一弹片61的末端,使得两所述第一叶片610之间的间隔呈开放式。所述第二弹片62的结构与所述第一弹片61的结构相同:所述第二弹片62包括在夹持于所述内条带51后向所述格栅单元53内拱起并具有弹性的第二叶片620,两所述第二叶片620间具有间隔,所述第二叶片620也呈与所述第一叶片610相同的弧形。两所述第一叶片610与两所述第二叶片620分别位于所述内条带51的两侧。由于所述第二弹片62的结构与所述第一弹片61的结构相同,因此两所述第一叶片610与两所述第二叶片620是相对设置,并且所述第一叶片610的自由端与所述第二叶片620的自由端在夹持于所述内条带51后可以相互贴合。
所述弹簧6由变形恢复能力良好的材料制成以确保所述第一叶片610及第二叶片620在结构上具有足够的弹性,同时利用所述第一叶片610及第二叶片620的弧形结构,能够保证对燃料棒4形成稳定的抵顶。
如图6所示,在所述内条带51上适当的位置开设有安装孔510,所述安装孔510的大小能够容纳所述第一弹片61或第二弹片62穿过。在安装所述弹簧6时,将所述第一弹片61或第二弹片62从所述安装孔510穿过,然后按压所述第一弹片61与第二弹片62的自由端,使所述第一弹片61及第二弹片62分别位于所述内条带51的两侧以夹持所述内条带51。在所述内条带51上设置所述安装孔510,能够快速便捷地将所述弹簧6安装夹持到所述内条带51上。
如图7所示,当所述燃料棒4插入所述格栅单元53后,所述燃料棒4恰好位于两所述第一叶片610(或第二叶片620)的中间位置,两所述第一叶片610同时接触燃料棒4并利用其弧形拱起产生的变形对燃料棒4产生弹性抵顶,同时,又由于两所述第一叶片610之间具有间隔,因此两所述第一叶片610相对的侧面能够对燃料棒4形成夹持,稳固燃料棒4。
回看图3,所述内条带51或所述外条带52上还向所述格栅单元53内凸伸地形成有刚凸54,所述弹簧6在所述格栅结构上采用这样的设置方式:一所述格栅单元53具有四个侧壁,将两所述弹簧6设置在其中两个相邻相接的侧壁上,而弹簧6的设置方向不限,既可以是两个所述弹簧6的所述第一叶片610同时朝向这个格栅单元53内,也可以是一个所述弹簧6的所述第一叶片610与另一所述弹簧6的所述第二叶片620同时朝向这个格栅单元53内,而所述刚凸54设置在这个格栅单元53的其余两个相邻相接的侧壁上,并且刚凸54与所述第一叶片610或第二叶片620相对设置。利用所述刚凸54对燃料棒4的钢性抵顶和所述第一叶片610或第二叶片620对燃料棒4的弹性抵顶,能够更好地稳固燃料棒4。
当然,所述弹簧6及刚凸54的设置方式也可以是其他本领域内常规的设置方式。
与现有技术相比,由于本实用新型在所述弹簧6的所述第一弹片61上设置了两个所述第一叶片610,两所述第一叶片610共同抵顶并夹持燃料棒4,因此所述弹簧6与燃料棒4的接触面积较大,在夹持燃料棒4时,其夹持力由两所述第一叶片610分担,所以在燃料棒4包壳上的应力较小,不易产生磨蚀或燃料棒4包壳坍塌的现象。另外,在经过反应堆内部的辐照后,即使所述弹簧6的弹性变小,但由于有两个所述第一叶片610同时提供夹持力,所以在燃料组件使用的末期仍可以对燃料棒4提供足够的夹持力。同时,两所述第一叶片610的夹持结构能很好的限制燃料棒4的横向移动,防止燃料棒4在水流的冲击下振动,保证反应堆的稳定。再者,所述弹簧6两侧的所述第一弹片61及第二弹片62上均设置有可以夹持燃料棒4的结构,因此所述弹簧6设置的数量可以更少,并且在所述格栅结构上设置的位置也更加均衡,进而使得整个所述保持格栅5的结构更趋向平衡。
如图8所示,在本实用新型的第二个实施例中,弹簧6′的两所述第一叶片610之间设置有连接件7,所述连接件7的两端分别固定于两所述第一叶片610,所述连接件7形成一平面或曲面且完全遮覆于两所述第一叶片610之间的间隔,所述连接件7较佳的是采用软质并具有一定弹性的材料制成,从而不会阻碍两所述第一叶片610对所述燃料棒4的夹持。所述连接件7的作用是加强所述第一弹片61的横向刚度,防止两所述第一叶片610在被抵顶时相互远离过度而对燃料棒4失去夹持作用。在其他的实施方式中,所述连接件7也可以只连接于两所述第一叶片610之间的部分位置,即不完全遮覆两所述第一叶片610之间的间隔。
参照图9至图11,在本实用新型的第三个实施例中,弹簧6〞的结构与第一实施例中不同,具体的,所述弹簧6〞包括第一弹片61及第二弹片63,所述第一弹片61的上端与第二弹片63的上端也是固定连接,下端也是彼此分离的自由端。其中所述第一弹片61与第一实施例中相同包括两个所述第一叶片610,而所述第二弹片63则包括两具有间隔的定位片630,两所述定位片630分别与两所述第一叶片610对应设置,每一所述定位片630上向所述第一弹片61凸伸地形成有两个定位凸起630a。
回看图6,所述内条带51上还开设有六个位于所述安装孔510下方的定位孔511,六个所述定位孔511分列成两排且每排所述定位孔511与所述定位片630上的所述定位凸起630a对应。再结合图12,当所述第一弹片61或第二弹片63穿过所述安装孔510并被按压相互靠近后,所述定位片630上的两所述定位凸起630a分别卡入同一排内的上两个所述定位孔511中,而所述定位片630的自由端则在最低位置的所述定位孔511中与所述第一叶片610的自由端贴合并焊接固定。利用所述定位凸起630a与所述定位孔511的配合,可以将所述弹簧6定位到所述内条带51上预定的位置,并且在开始焊接固定之间限制所述弹簧6在在各个方向上的移位。
如图13所示,在本实用新型的第四个实施例中,弹簧8的结构与第三个实施例中弹簧6〞的结构相似,包括第一弹片81及第二弹片82,所述第一弹片81包括两个第一叶片810,所述第二弹片82包括两定位片820,而在两所述第一叶片810的下端连接固定有一固定片83。换句话说,本实施例中所述第一弹片81上开设的间隙没有延伸到所述第一弹片81的下端,因此使得形成的两所述第一叶片810之间的间隔呈封闭式而不同于第一实施例中的开放式。所述固定片83的设置有利于增强两所述第一叶片810的横向刚度,其作用与第二实施例中的所述连接件7相似。
以上所揭露的仅为本实用新型的较佳实例而已,其作用是方便本领域的技术人员理解并据以实施,当然不能以此来限定本实用新型之权利范围,因此依本实用新型申请专利范围所作的等同变化,仍属于本实用新型所涵盖的范围。