CN85106420A - 用于核反应堆燃料组件的单中子源定位机构 - Google Patents

Abstract

本发明有关一种用于给一导向套管中的单中子源棒定位的定位机构，该机构为一核燃料组件的部件而且与一个穿过燃料组件上方的上部堆芯板的冷却剂流体孔道轴向对准。定位机构(30)有一锥形定位凸台(36)，它坐入在芯板(12)下侧所述冷却剂流体孔道(24)范围内形成一个承插口(34)内；还有弹性压紧装置(44、56、66)，该装置以横向限定源棒上端和轴向使该棒定位的方式将中子源棒的上端(42)与定位凸台弹性地连到一起。

Description

本发明一般涉及在核反应堆中用于使堆芯起动便利的一种中子源装置，特别涉及一种用于给在导向套管中的二次中子源定位的机构。

一种典型的压水核反堆（PWR）包括许多燃料组件，每一燃料组件由上、下管座组成。延伸在上下管座之间的是许多根横向隔开的细长的导向套管沿着导向套管的还有许多轴向隔开的横向格架。细长的燃料棒也是被这种位于上下管座之间以一定的格式排列的格架侧向分隔并支起来的。

导向套管除了作为燃料组件的结构元件外，它还可用作将可燃毒物棒，中子吸收控制棒，套筒塞，以及一次、二次中子源组件插入反应堆芯的通道。中子源组件的用途是为了便于起动反应堆芯。在堆芯第一次装料与反应堆起动期间一次源自发发射中子。一次源到低于所要求的中子通量水准后，则由二次中子源提供中子。在中子低通量期间，比如燃料更换和再次起动期间，二次中子源就成了中子供应源。

根据历史的观点，在标准压水堆（PWR）设计情况下，反应堆堆芯采用了四源组件：即两个一次源组件和两个二次源组件。每个一次源组件含有一根一次源棒与许多根可燃毒物棒。每个二次源组件含有一组对称的四根二次源棒以及若干根可燃毒物棒。二次源棒与毒物棒被组合在一起，并且从一个位于上管座和上堆芯板之间的支架上悬掛下来。通过一压紧弹簧把支架固定就位，使弹簧作用在上部堆芯支撑板上。

然而，在反应堆起动时需要用二次源的目前比较先进的压水堆结构中，上部堆芯支撑板和上管座之间设有支架的空间，因此需要有另外一种用于在导向套管中给二次源棒定位的技术，而本发明主要目的就是要满足这一需要。

因此，本发明属于一种二次源定位机构，该机构利用现有的上堆芯支撑板结构特点单独给二次源棒从侧向和轴向定位。定位机构包括：一个定位夹套，该夹套与上芯板下侧的现成刻槽相配;一个弹簧驱动的压紧装置，它是连接在定位夹套上并与二次中子源棒的上端相连接，以便在二次源棒的上端进行轴向和侧向定位时顶着上堆芯板。这样，发明就达到了它的目的，而无需对燃料组件和上堆芯板作特殊修改。

更确切地说，根据本发明的二次源定位机构是用于一种燃料组件的，该组件包括上下两个管座以及许多根导向套管，导向套管从上管座延伸到下管座，並把管座与靠近上管座并在其上方的上堆芯板连接起来。

上堆芯板包括许多流体孔道以便使冷却剂能向上流过堆芯，至少有若干个这种流体孔道是对准导向套管的，从而使控制棒之类的部件能穿过堆芯板向下插进某些燃料组件的导向套管中。其余空闲导向套管被设置在堆芯边缘附近，来容纳含有二次中子源的棒。

定位机构将二次源棒中的一根棒定位在一根导向套管中，该导向套管与一上堆芯板上的一个孔道对准。该孔道具有限定在上堆芯板下侧的插座装置。定位机构有对准芯板插座的定位装置以及弹性压紧装置，该弹性压紧装置在侧向限制了二次源棒的上端部，并在轴向将其定位。

弹性压紧装置含有：一个弹簧外护管，它接在二次源棒的上端部，还有一个靠在导向套管上部的向外凸出的突缘;一个弹簧的导向内护管，其上端与定位装置相接，其下端能相对弹簧外护管滑动，最后，还有一压紧装置，它环绕弹簧内护管并朝下延伸进弹簧外护管的内部，从而抵住外护管内部的环形凸缘。並假设是处于顶住定位装置下侧的予载状态。在此状态下，压紧弹簧向下顶在外护管和二次源棒上，而向上顶在定位装置上。因此，由弹簧对上芯板起作用并压紧源棒。

现在仅通过举例并参阅附图来说明本发明的最佳实施例，其中：

图1是按透视法缩小后垂直表示的一个燃料组件的上堆芯支撑板的一部分视图，为清楚起见其某些部件被拆掉了。

图2是一根二次源棒和与其相连的实施本发明的定位机构放大的局部剖视图。

图3是图1所示连在二次源棒上端的单源定位机构的放大的局部剖视图。

下面的说明中，整个附图的几个视面以相同的参考符号表示相同或相应的部件，而且诸如“向前”“向后”“左”“右”“向上”“向下”等术语以及类似的术语被用作方便之词而不能视为限制术语。

现参阅附图，特别参阅图1，图1中所示的燃料组件概括地以数字10表示，它基本由以下几部分组成：一个下端构件或下管座14，用于将该组件支撑在一反应堆堆芯区（未示出）的下部堆芯板（未示出）上;从下管座14向上凸出的多根控制棒导向管或套管16;沿导向套管16的轴向间隔放置的几个横向格架18;按一定格式排布，在侧向互相分隔开并由格架18支撑的细长燃料棒20;以及一个接到导向套管16上端的上端结构或上管座22。燃料组件10形成了一个装卸方便而且不会损伤组件部件的整体装置。

上堆芯支撑板12不但横跨此燃料组件10的上部而且还横跨设置在反应堆堆芯内的其它相同的燃料组件（未示出）的上部。该芯板12具有流体孔道，例如孔道24，以便使冷却剂能向上穿过堆芯。至少有若干这样的孔道在轴向上与导向套管16对准，以便使控制棒（未示出）能经过此孔道插入到导向套管16中。

导向套管除了容纳用以调节反应堆功率水平的控制棒外，还提供了用于将中子源插进反应堆芯的通道。几根导向套管16特意安排在靠近堆芯的边缘，以容纳含有二次中子源28的棒26。典型的中源28是以锑-铍（Sb～Be）芯块的形式叠堆在一长杆中。众所周知，此中子源28的用途是为了便于反应堆芯的起动。

再来参考图2和图3，发明提供的机构概括地以数字30表示，用于将一单中子源定位在一相连的燃料组件10的导向套管16中，关于与相应的套管16对准的冷却剂流体孔道24，在堆芯板12的下侧32处有一个用来安置机构30、起承插口作用的腔室34，如下面所说明的那样。

定位机构30基本上包括一个呈锥形或锥形凸台36那样形状的定位装置，该锥形凸台座入承插口34并从流体孔道24的下端38伸进该孔道。机构30包括将二次源棒26上端42连到定位凸台36上的另一个弹性压紧装置40，从某种意义上讲，在横向弹性限制了源棒的上端并在轴向上定位了源棒26。

弹性压紧装置40包括一管状弹簧外护管44，该护管的下端46通过环缝焊接48连接在源棒的上端塞42上，其上端有径向外延伸并顶在一管座膨胀箍52上的环形法兰50，52是导向套管16向上延长部54的一部分。

弹性压紧装置40还包括一细长的弹簧内导向护管56，它有一延伸进其上端58的车有内螺纹的轴孔，在那里与从定位凸台36下侧60悬掛下来的车外螺纹的套筒59连接。如图3所示，一个锁定销62横穿过内护管上端58和悬掛套筒59的连接螺纹。内护管56大体上呈园筒状向下延伸进外护管44内。两者间具有径向间隙，还有一个直径大于内护管其余部分直径的下端部64。

最后，压紧装置40包括一个配装在外护管44和内护管56之间的螺旋形压紧弹簧66。在弹簧的下端部68，压紧弹簧66搁置在一个环形法兰70上，该法兰成形于从外护管44的上部法兰50向下约为该护管长度的四分之一处的该护管的内壁72上。在其上端部74，该压紧弹簧66靠在定位凸台36的下侧60上。在正常情况下，压紧弹簧被部分地压缩以便于先将凸台36轴向地向上压向承插口34并且向下顶住护管44的法兰70。弹簧66通过定位凸台36顶住上堆芯支撑板12，这样来压住源棒26。此弹簧提供足够的力以固定住源棒26克服上升的冷却剂湍流力并且用来补偿由于热量增高和辐射增加引起的导向套管的长度变化。由于外护管44可以相对于内护管56移动，因此，借助定位机构30的压紧装置40可适应轴向运动。

在定位机构30的上端部有一个装卸工具配件76，该配件连接在定定位凸台36的顶部并在流体孔道24中向上延伸。配件76可以通过一个用常规技术进行装卸的工具（未示出）将其紧固。流出导向套管16的冷却剂向上流经内护管56中的一轴向内孔78，再流经安装套筒59中的一轴向通道80、凸台36和控制配件76，然后进入支撑板12中的冷却剂流体孔道24。

由上所述，可以理解：作用在导向套管16和上堆芯板12上的定位机构30提供了一有效的弹性压紧力，用以在源棒轴的侧向限定源棒26的上端部，并在轴向使源棒26定位，该机构对源棒进行定位时基本上无需对燃料组件10或上堆芯支撑板12作任何改装。

Claims (6)

1、一个定位机构用于给一导向套管中的单中子源棒定位，该导向套管构成一核燃料组件的部件，并穿过在核燃料组件上方横向延伸的一反应堆芯板与一冷却剂流体孔道对准，其特征是：一个承插口(34)它成形于所述反应堆芯板(12)的下侧，在所述流体孔道(24)范围内；一个对准并固定在所述承插口(34)中的定位装置(36)，以及弹性压紧装置(44，56，66)。它是用横向限定中子源棒和轴向使其定位的方式将中心源棒与所述定位装置(36)连接起来。

2、根据权利要求1所述的定位机构，其特征在于：所述定位装置（36）包括一个锥形凸台，它有一个由此座入承插口（34）并向上凸起进入流体孔道（24）的基底部分。

3、按权利要求2所述的一定位机构，其特征在于：所述凸台（36）具有与其相连的并向上延伸到所述流体孔道（24）中的装卸工具配件（76）。

4、按权利要求1、2或3中所述的定位机构，其特征在于：所述弹性压紧件装置（44、56、66）包括一个插在中子源棒（26）和定位装置（36）之间的压紧弹簧（66），以便对中子源棒施加一压紧力，所述压紧弹簧（66）顶着所述定位装置安装，并通过定位装置作用到芯板（12）上。

5、根据权利要求4所述的定位机构，特征在于：所述弹性压紧装置（44、56、66）包括一个管形弹簧外护管（44），该护管固定地卡在所述向套管54的上端，而外护管的下端与中子源棒（26）相连;一个细长的弹簧内护管（56），其上端与所述定位装置（36）相连，而且从那里向下伸入管形弹簧外护管;两护管间具有径向间隙所述压紧弹簧（66）是一个排列在细长的弹簧内护管上的螺旋弹簧，而且安装在所述定位装置（36）与一成形于管状弹簧外护管（56）内侧的弹簧支座（70）之间的这一压紧弹簧是在部分被压缩的状态下放进的。

6、根据权利要求5所述的定位机构，其特征在于：所述细长的弹簧内护管（56）和定位装置（36）具有在其内部形成的轴向通道（78、80），该通道由冷却剂液流使导向套管（26）的内部与芯板（12）中的所述流体孔道（24）相联通。

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