CN86100975A - 将燃料组件中的燃料棒间隔放置和保持就位的装置 - Google Patents

Abstract

将核反应堆中按照网格结构排列的燃料棒间隔放置和保持就位的装置，它包括一个间隔构造、一些圆筒形套管和将套管固定到该间隔构造上的机构，该间隔构造具有按照叠加在燃料棒网格结构上的网格结构有规则地排列的凹槽，这些圆筒形套管由两个用弯向每个套管内部的弹性条连接的圆环形成。

该装置应用于燃料元件的组件格架。

Description

本发明涉及一种将压水核反应堆的燃料组件中的燃料棒间隔放置和保持就位的装置。

在一个燃料组件中，燃料棒被排列成束状，如图1所示。燃料棒2在格架4、4a和4b中按有规则的网格结构排列。两块被称为下端板10和上端板12的板被置于燃料棒的两端。一个被称为辐射形架14的装置支承吸收棒16，吸收棒16被或多或少地引入导管18，以便控制反应堆的工作特性。这些导管18被固定在一些燃料棒的位置上。

格架4、6、8或间隔装置必须完成许多功能：

按照一种精确的有规则的网格结构排列燃料棒，使得每两根棒之间有一薄层厚度一定的水，以完成其中子慢化剂和冷却的两种功能;

将燃料棒保持就位，以防止振动;

在燃料棒的两端轴向支承燃料棒;

在组件之间产生例如由于地震而引起的横向冲击时，提供足够的机械强度，并使燃料棒保持在网格结构的位置中;

对冷却液体流出的液压阻抗最小。

按照惯例，燃料棒组件具有由凹槽系统构成的格架，凹槽系统中提供了诸如轮毂之类的刚性支承物，也提供了诸如对上述轮毂施加力的弹簧之类弹性支承物。在法国专利2168059中描述了这样一种组件。

这种类型的组件要求格架的厚度充分地大，使得它具有足够的机械强度和刚性，而这一点导致水力阻力很高。此外，格架和燃料棒之间的接触是相当局部的。因此燃料棒的制导不足以防止该燃料棒的振动。

本发明涉及一种装置，它用来将核反应堆燃料组件中按照网格结构排列的燃料棒间隔放置和保持在位置中，使它能够避免上述缺点。

依照本发明，上述装置有一个间隔构造、一些圆筒形套管和把套管固定到该间隔构造上的机构，该间隔构造形成一个网格结构，叠加在燃料棒的网格结构上，这些圆筒形套管有两个圆环，中间由弯向每个套管内侧的弹性条连接。

依照本发明的一种最佳实施例，间隔构造包括按照构造的上述网格结构有规则地排列的凹槽和凹槽之间的固定机构。而后将套管固定到构造上的机构可以有矩形的舌板，舌板的一端固定到圆环上，另一端固定到凹槽的壁上。

依照本实施例的第一种变化方案，凹槽之间的将套管固定到间隔构造上的固定机构包括U形部件，U形部件的两端紧固到两个相邻的套管上，U形部件叠加在包括上述相邻套管的两个凹槽的壁上，上述部件被固定到上述壁上。

依照本最佳实施例的第二种变化方案，将套管固定到间隔构造上的机构包括具有多个舌板和一个连接该舌板的中间部分的连接件，舌板固定到两个相邻套管的圆环上，并跨越包括上述相邻套管的凹槽的壁。

依照本最佳实施例的第三种变化方案，将套管固定到间隔构造上的机构包括从每个凹槽上切割开来的舌板，它们转向包括在每个凹槽内的套管，并固定到该套管的圆环上。

依照本最佳实施例的第四种变化方案，将套管固定到间隔构造上的机构包括在圆环中切割开来的舌板，它们转向套管的外部，并固定到凹槽上。

在某些情况下，弹性条被割断，以形成两个半截套管。

有利的情况是，至少有一个凹槽在它的中央部分有窗口。

依照本发明的另一实施例，凹槽的窗口被称为是偏转的，并且有下部和上部边缘，它们在相对的方向向着凹槽的内部和外部翘曲。

依照本发明的另一实施例，套管的弹性条至少具有一个突向每根套管内部的轭环，它能够卡入一根燃料棒的一个环槽。每根套管的一个圆环有利地固定到由一块端板构成的间隔构造上，它保证按照间隔构造的网格结构将燃料棒间隔放置和保持就位。

下面相对于非限制性的实施例和附图更详细地描述本发明，附图中：

图1已经描述过，是一个包括按照本发明所述的装置的燃料组件的全貌透视图。

图2是按照本发明所述的装置的一种最佳实施例的透视图。

图3是将套管固定于间隔构造的机构和凹槽间固定机构的第一种变化方案的透视图。

图4是将套管固定于间隔构造的机构的第二种变化方案的透视图。

图5a和5b是将套管固定于间隔构造的机构的第三种变化方案的透视图。

图6是将套管固定于间隔构造有机构的第四种变化方案的透视图。

图7是本发明具有偏转窗的另一实施例的透视图。

图8是举例说明固定燃料棒端部的本发明另一实施例的透视图。

图9是两个半截套管的透视图。

图2表示一种被称为格架4的将燃料棒间隔放置和保持就位的装置的最佳实施例。

装置包括一个间隔构造，该构造是由按照网格结构排列的方形凹槽20构成的。凹槽可以通过交叉的板22而方便地形成。每个凹槽或者包括一个导管18（见图1），或者包括一个保证使燃料棒2定位和保持在位置中的圆筒形套管24。每个套管24的两端由两个圆环26、28构成，这两个圆环由（比如说）四个弹性条30连接，弹性条弯向套管24的内部。弹性条和圆环是一个部件。

两个圆环24、26保证燃料棒2（图1）在套管24中对齐中心。弹性条30对燃料棒2有一种卡紧或紧固作用，从而将燃料棒横向保持就位并减弱振动。

每个套管24通过焊接到凹槽20和两个圆环26、28上的对中舌板32、34在相应的凹槽20中对齐中心。四个舌板32沿径向焊接到圆环28上。四个舌板34也是如此配置，它们沿径向焊接到圆环26上。

因此，按照本发明所述的装置与常规构造不同的方面在于，燃料棒的间隔放置和保持就位不是通过彼此面对的刚性和弹性支承物来保证的。相反，这一功能是通过全都围绕燃料棒安置的刚性导向机构（圆环26、28）和弹性件（弹性条30）来完成的。圆环26、28保证燃料棒的对中，而弹性条30通过施加在该燃料棒上的卡紧力使该燃料棒在纵向保持在位置中。

此外，格架凹槽20与对中舌板32、34相连结的套管24的存在，与单由交叉板22形成而没有套管24的格架相比，使装置或格架明显地提高了刚性。

因此，这种装置的结果是有可能保持如先有技术中交叉板的同样厚度而由于舌板构成的加强作用而获得对横向力（例如由地震引起的）的更好的机械抵抗强度。也有可能使用较薄的板，因而具有与现有格架相同的机械强度，然而显著地减小了水力阻力。

此间隔放置和保持就位的装置能够用于所有横截面和间距的燃料组件。选择这样一种装置使得有可能避免在先有技术装置中导管18（图1）通过时产生的问题，在先有技术装置中需要同时提供刚性的支承物和弹性的支承物。

按照本发明所述的格架的装配，可以按下列方式进行。舌板32、34被焊接到套管24上。交叉板22被安装在方形凹槽20的网格结构中。套管24被引入上述凹槽中，焊接点设置在网格结构的交线36上，从而同时把隔板和舌板连接在一起。焊接比如可以由激光或电子束进行。

图2描述按照本发明所述的格架，在该格架中网格结构具有一种方形间隔。例如，也可以设想按照一种在封闭圆圈内具有三角形间隔的网格结构来排列圆筒形凹槽。将套管固定在凹槽中的机构类似于上面描述的机构。可以考虑将固定套管于间隔构造上的机构与凹槽间的固定机构结合起来，如图3中所示。

圆筒形凹槽40是按照一种在封闭圆圈42内具有三角形间隔的网格结构来排列的。U形部件44的两端44a、44b被焊接到两个相邻套管24的圆环26、28上，而U形部件叠加在包括这两个相邻套管24的并列凹槽40的壁上。在每个部件44上切割出一个半开口槽46，安装到上述凹槽40的壁上切割出的半开口槽48中。每个凹槽比如说有六个这样的部件44。它们一方面担负相邻凹槽的连接作用，另一方面使套管在凹槽中对中和固定。

这样一种格架可以装配如下。首先，凹槽的网格结构是通过将部件44配置的焊接到凹槽之间的结合点50上而组装成的。而后滑入套管，然后将套管的相应圆环26、28焊接到部件44的端部44a、44b上。

图4表示将套管24固定于凹槽40的机构的另一种构造变化方案。两个舌板52a、52b被固定到两个相邻套管24的圆环26、28上，压在并列凹槽40的壁上，并焊接在套管上。一个中间部分52c连接上述两个舌板52a、52b，以形成相同的单一部件52。

装配可以按下列方式完成。最初通过将部件52配置和焊接在凹槽之间的结合点54上来组装凹槽的格架。而后滑入套管24，并将套管焊接到舌板52a、52b的端部上。

这样一种配置可以保证连接部件52不可能在燃料棒之间高速循环水流的作用下分开。该部件52的形状保证它不可能移动和损坏。

在上述实施例中，将套管固定于凹槽的机构由散件或可拆卸的部件构成。也可以考虑在凹槽40的壁中切割舌板60，而后将它们转向凹槽内部，如图5a和5b所示。这些舌板的端部焊接在包括于凹槽40内的套管24的圆环26、28上。

在图6中，舌板70是在套管24的圆筒26、28中切割下来的，而后将舌板弯向套管外部，以便将舌板的端部焊接到凹槽40的壁的内部上去。

在方形凹槽的情形下，从套管上切割下比如说四个舌板。

为了有助于冷却燃料元件，建议在冷却液体中产生紊流。通过从凹槽壁（图7）上切割下来的所谓偏转窗82，使液流发生偏转。最好在偏转窗的下缘84和上缘86上形成方向相对的锥形翘曲，朝向凹槽的内部和外部。在两个并列凹槽的表面加工的偏转窗上形成的翘曲，是互相协调的，也就是，如果一个偏转窗边缘上的翘曲是向外取向的，那末相邻凹槽上的翘曲必须向内取向。将套管固定在凹槽中的机构和实际的凹槽与以上描述的机构和凹槽相同。

最好套管是由锆合金类型的以锆为基的合金制成的。这种材料具有在辐照下消除总应力的特点。因此在工作期间可以不出现由弹性条30施加的紧固作用。

为了保证燃料棒在轴向保持就位，图1中通常放置在下端板10附近的格架4a可以取消，用按照本发明所述的套管90代替，它紧固每一根燃料棒2，使燃料棒与上述下端板10成为一个整体，如图8所示。

每个套管90包括两个圆环94、96，由向套管内部弯曲的弹性条98连接。这些弹性条98有一个向套管内部突出的小轭环100。轭环100定位于在燃料棒2端部上加工成的环槽102内，燃料棒端部处的圆环96延伸而形成一个有螺纹的端部104，它被旋入下端板10中。由于轭环100和环槽102的配合，旋在下端板10上的套管90，即使在辐照下，也保证燃料棒的间隔是刚性的，保证燃料棒在轴向保持在位置中。图8也表示了一根图1中表示的导管18。

因此，格架4a（图1）可以用这样一种装置来代替，它显著地改善了对燃料组件的水力阻力。很显然，在同一个套管一燃料棒组件上，可以有若干个轭环和若干个相应的环槽。

按照同样的方式，图1中通常位于上端板12附近的格架4b，可以用类似于上面描述的装置来代替。

图9表示两个半截套管110和112。为了制作半套管，一个按照本发明所述的套管，如图2的套管24，在弹性条30的中央被割断。使用两个半截套管，使得在引入燃料棒而相对于弹性条移动的期间，有可能消除在套管中出现的纵向力。

很显然，上面的描述是作为例证而给出的，可以设想对上述实施例进行修改而不改变本发明的基本原理。

例如，可以在凹槽的壁中切割出窗口，而不让它们带有偏转性质。在图5a和5b中，矩形窗口62因此是在凹槽40的中部切割的。

Claims (12)

1、一种将燃料组件中按照网格结构排列的燃料棒间隔放置和保持就位的装置，其特征在于：在该装置中包括一个间隔构造、一些圆筒形套管和将套管固定到该间隔构造上的机构，该间隔构造形成一个网格结构，叠加在燃料棒的网格结构上，这些圆筒形套管有两个圆环，中间由弯向每个套管内部的弹性条连接。

2、一种根据权利要求1所述的将燃料棒间隔放置和保持就位的装置，在该装置中上述间隔构造包括按照上述间隔构造的网格结构有规则地排列的凹槽和凹槽之间的固定机构。

3、一种根据权利要求2所述的将燃料棒间隔放置和保持就位的装置，在该装置中上述间隔构造包括矩形的舌板，舌板的一端固定到圆环上，另一端固定到凹槽的壁上。

4、一种根据权利要求3所述的将燃料棒间隔放置和保持就位的装置，在该装置中凹槽之间的固定机构和将套管固定到间隔构造上的机构具有U形部件，U形部件的两端固定到两个相邻的套管上，U形部件叠加在包括上述相邻套管的两个凹槽的壁上，上述部件被固定到上述壁上。

5、一种根据权利要求2所述的将燃料棒间隔放置和保持就位的装置，在该装置中将套管固定到间隔构造上的机构具有带多个舌板和一个连接该舌板的中间部分的连接件，舌板固定到两个相邻套管的圆环上，并跨越包括上述相邻套管的凹槽的壁。

6、一种根据权利要求2所述的将燃料棒间隔放置和保持就位的装置，在该装置中将套管固定到间隔构造上的机构具有从每个凹槽上切割开来的舌板，它们转向包括在每个凹槽内的套管，并固定到该套管的圆环上。

7、一种根据权利要求2所述的将燃料棒间隔放置和保持就位的装置，在该装置中将套管固定到间隔构造上的机构具有在圆环中切割开来的舌板，它们转向套管的外部，并固定到凹槽上。

8、一种根据权利要求2所述的将燃料棒间隔放置和保持就位的装置，在该装置中弹性条被割断，以形成两个半截套管。

9、一种根据权利要求2所述的将燃料棒间隔放置和保持就位的装置，在该装置中至少有一个凹槽在它的中央部分带有窗口。

10、一种根据权利要求9所述的将燃料棒间隔放置和保持就位的装置，在该装置中所谓的偏转窗具有下部和上部边缘，它们在相对的方向向着凹槽外部和内部翘曲。

11、一种根据权利要求1所述的将燃料棒间隔放置和保持就位的装置，在该装置中套管的弹性条至少具有一个突向每根套管内部的轭环，它能够卡入一根燃料棒的一个环槽。

12、一种根据权利要求1所述的将燃料棒间隔放置和保持就位的装置，在该装置中每根套管的一个圆环固定到由一块端板构成的间隔构造上，它保证按照间隔构造的网格结构将燃料棒间隔放置和保持就位。

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