外條帶、核反應堆燃料組件的定位格架及核反應堆燃料組件的制作方法

本發明涉及核反應堆技術領域，尤其涉及一種外條帶、核反應堆燃料組件的定位格架及核反應堆燃料組件。

背景技術：

目前，國內外的核電廠中使用的燃料組件一般由骨架和燃料棒組成，骨架一般由上管座、下管座、定位格架、導向管、儀表管及連接件等組成，所有定位格架沿燃料組件軸向相隔一定距離固定在導向管和儀表管上，所有定位格架都有相同的格柵單元排列和數量，燃料棒、導向管和儀表管沿燃料組件軸向逐個穿過每個定位格架的相同位置的格柵單元。

現有的一種定位格架中，外周上的外條帶的橫向截面呈周期性的向格柵單元內彎折的彎折結構，因該折彎結構貫通了整個外條帶的軸向高度，降低了定位格架的整體防屈曲強度，從而帶來了以下問題：

1、如果反應堆發生地震等事故工況時，堆芯內燃料組件之間的相互碰撞使定位格架水平方向受到碰撞力，從而更容易使定位格架在折彎區域發生屈曲，破壞定位格架。

2、對反應堆堆芯內的燃料組件進行吊裝等操作時，當相鄰燃料組件在水平位置上相錯1/2柵元，定位格架外條帶的平面區域(彎折結構之間的非折彎區域)容易嵌入相鄰燃料組件的燃料棒中間區域，進而容易造成相鄰燃料組件發生鉤掛。

3、燃料組件在堆芯內部相鄰放置后，因為定位格架間較低的流動阻力，更多的冷卻劑會從相鄰定位格架外條帶之間流過，而不參與攪混，這會降低燃料組件的冷卻效果，最終降低反應堆的熱工安全運行裕量。

另外，現有定位格架的外條帶區域基本沒有垂直方向的投影面積(除去條帶厚度的投影)，因此外條帶基本不會對冷卻劑產生攪混作用。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題在于，提供一種用于核反應堆燃料組件的定位格架，提高定位格架的防屈曲強度及攪混性能的外條帶以及具有該外條帶的定位格架及核反應堆燃料組件。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：提供一種外條帶，用于核反應堆燃料組件的定位格架，所述外條帶在縱向上包括相連接的上邊部、中間部和下邊部，所述上邊部和/或下邊部設有向所述中間部所在平面的同一側外凸形成多個導向部，多個所述導向部沿所述外條帶長度方向間隔分布；所述中間部呈板狀連接在所述上邊部和下邊部之間。

優選地，所述導向部的外邊緣向遠離所述中間部的方向凸出，形成導向翼。

優選地，所述導向翼的寬度自連接所述中間部的一端向遠離所述中間部的一端逐漸遞減。

優選地，所述導向翼邊緣所在的平面與水平面之間的夾角大于或等于50度。

優選地，所述導向部通過沖壓形成在所述上邊部和/或下邊部上。

優選地，與所述中間部相接的所述導向部的底面相對所述中間部所在平面傾斜，形成導向斜面。

優選地，所述導向斜面與所述中間部所在平面之間的夾角小于45度。

本發明還提供一種核反應堆燃料組件的定位格架，包括以上任一項所述的外條帶、設置在所述外條帶內的多個平行間隔的第一內條帶和多個平行間隔的第二內條帶；所述第一內條帶和第二內條帶相互交叉形成網絡狀的格柵單元。

優選地，所述外條帶的導向部位于所述格柵單元的相鄰的柵元交接處。

優選地，所述第一內條帶的上部設有多個間隔的凸出的第一攪混翼；所述第一攪混翼在橫向上傾斜彎折伸入所述格柵單元的柵元內；

所述第二內條帶的上部設有多個間隔的凸出的第二攪混翼；所述第二攪混翼在橫向上傾斜彎折伸入所述格柵單元最外圈柵元的柵元內。

優選地，相鄰的所述第一攪混翼和第二攪混翼伸入所述格柵單元的不同柵元內。

本發明還提供一種核反應堆燃料組件，其特征在于，包括以上任一項所述的定位格架。

本發明的有益效果：外條帶上邊部和/或下邊部設有外凸形成的導向部，中間部呈板狀，不彎折，從而提高定位格架整體的防屈曲強度，提高燃料組件在反應堆事故工況下的安全運行裕量；降低相鄰定位格架的外條帶之間的縫隙，減少冷卻劑從相鄰定位格架之間的縫隙流過，確保冷卻劑更多地流向定位格架內部參與攪混，從而具有更好的冷卻劑攪混性能，提高了反應堆的熱工安全運行裕量。

導向部與中間部連接的底面呈傾斜狀，會對流經該區域的冷卻劑起到一定的額外的攪混作用，從而進一步增強燃料棒的換熱效果，提高反應堆熱工安全運行裕量。

附圖說明

下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中：

圖1是本發明一實施例的核反應堆燃料組件的定位格架的俯視結構示意圖；

圖2是圖1所示定位格架的部分結構俯視圖；

圖3是圖2的前視圖；

圖4是圖2的側視圖；

圖5是本發明另一實施例的核反應堆燃料組件的定位格架的部分結構俯視圖；

圖6是圖5的前視圖；

圖7是本發明一實施例的核反應堆燃料組件的結構示意圖；

圖8是本發明一實施例的核反應堆燃料組件兩組相鄰時的部分結構示意圖。

具體實施方式

為了對本發明的技術特征、目的和效果有更加清楚的理解，現對照附圖詳細說明本發明的具體實施方式。

如圖1、2所示，本發明一實施例的核反應堆燃料組件的定位格架1，包括外條帶10、設置在外條帶10內的多個平行間隔的第一內條帶20和多個平行間隔的第二內條帶30；第一內條帶20和第二內條帶30相互交叉形成網絡狀的格柵單元40。

格柵單元40包括多個依次相鄰連接的柵元41，柵元41中空，分別用于燃料棒、導向管穿過。

如圖3、4所示，外條帶10在縱向上包括相連接的上邊部11、中間部12和下邊部13。其中，上邊部11和/或下邊部13設有向中間部12所在平面的同一側外凸形成多個導向部14，多個導向部14沿外條帶10長度方向間隔分布；中間部12呈板狀連接在上邊部11和下邊部13之間，提高定位格架的防屈曲強度。

導向部14通過沖壓形成在上邊部11和/或下邊部13上。導向部14可包括相接的豎直狀的側壁以及底面，底面與中間部12相接。

與中間部12相接的導向部14的底面相對中間部12所在平面(或導向部14的側壁)傾斜，形成導向斜面15。優選地，導向斜面15與中間部12所在平面之間的夾角α小于45度。該導向斜面15在沖壓導向部14時形成，使得外條帶10在垂直方向上(如圖1的俯視圖)有一定的投影面積，對流經該區域的冷卻劑起到一定的額外的攪混作用，從而增強燃料棒的換熱效果，提高反應堆熱工安全運行裕量。

本實施例中，上邊部11和下邊部13均設有導向部14，上邊部11上的導向部14和下邊部13上的導向部14呈鏡像對稱。

另外，導向部14的外邊緣向遠離中間部12的方向凸出，形成導向翼16。導向翼16的寬度自連接中間部12的一端向遠離中間部12的一端逐漸遞減。導向翼16對應多個導向部14沿長條帶20長度方向間隔分布，使得上邊部11和/或下邊部13的外邊緣呈鋸齒狀。

上邊部11上導向翼16的設置，其邊緣在側面上呈向上傾斜，具有導向作用，下邊部13對應導向翼16的邊緣則呈向下傾斜，具有導向作用。具體地，在裝卸料過程中，定位格架1沿燃料組件軸向運動，當位于上方的定位格架1的下邊緣與位于下方的定位格架1的上邊緣發生接觸，因為導向翼16邊緣的傾斜，會迫兩個定位格架1產生互相遠離對方的運動軌跡，從而避免兩個定位格架1發生鉤掛。

導向翼16邊緣的傾斜角度必須足夠大，從而保證在相鄰核燃料組件發生碰撞時產生的載荷不會太大。優選地，導向翼16邊緣所在的平面為傾斜面，其與水平面之間的夾角β大于或等于50度，如圖4中所示。

導向部14相對中間部12所在平面的外凸高度也需足夠大，確保導向翼16的頂部不會嵌入到相鄰定位格架的內部，區別其自身的導向作用。

另外，外條帶10中，上邊部11和下邊部13的邊緣進一步進行倒角處理，減小燃料組件發生勾掛的風險。在定位格架1上，外條帶10的導向部14向格柵單元40內側方向凸出。并且，導向部14位于格柵單元40最外圈柵元41的相鄰的柵元41交接處。

如圖2所示，在本實施例中，外條帶10上的多個導向部14位于格柵單元40最外圈柵元41中每相鄰兩個的柵元41交接處，即：每一個第一內條帶20與外條帶10的相接處、每一個第二內條帶30與外條帶10的相接處均設有一個導向部14。優選地，相鄰兩個導向部14之間的距離小于一個柵元41的寬度。

本實施例的定位格架1中，第一內條帶20與第二內條帶30相互垂直。

進一步地，第一內條帶20的上部設有多個間隔的凸出的第一攪混翼21，第一攪混翼21在橫向上傾斜彎折伸入格柵單元40的柵元41內，提高定位格架的攪混性能。

優選地，第二內條帶30的上部也設有多個間隔的凸出的第二攪混翼31，第二攪混翼31在橫向上傾斜彎折伸入格柵單元40的柵元41內，提高定位格架的攪混性能。相鄰的第一攪混翼21和第二攪混翼31伸入格柵單元40的不同柵元41內，確保每一柵元41內只有一個攪混翼。

為使得定位格架1攪混功能最大化，第一攪混翼21和第二攪混翼31以一定規律分布在第一內條帶20和第二內條帶30上。根據冷卻劑的流向，位于與冷卻劑流向平行的方向上的第一攪混翼21和第二攪混翼31傾斜方向一致。

如圖5、6所示，本發明另一實施例的核反應堆燃料組件的定位格架1，包括外條帶10、設置在外條帶10內的多個平行間隔的第一內條帶20和多個平行間隔的第二內條帶30；第一內條帶20和第二內條帶30相互交叉形成網絡狀的格柵單元40。

外條帶10在縱向上包括相連接的上邊部11、中間部12和下邊部13。其中，上邊部11和/或下邊部13設有向中間部12所在平面的同一側外凸形成多個導向部14，多個導向部14沿外條帶10長度方向間隔分布；中間部12呈板狀連接在上邊部11和下邊部13之間，提高定位格架的防屈曲強度。

本實施例中的外條帶10與上述圖1-4所示實施例中外條帶10不同的是：多個導向部14位于格柵單元40最外圈柵元41中依次相鄰的兩個柵元41交接處，相鄰的兩個導向部14之間間隔有一個第一內條帶20或一個第二內條帶30。優選地，相鄰兩個導向部14之間的距離等于或大于一個柵元41的寬度。

本實施例中，外條帶10的其他結構等均可參照上述圖1-4所示實施例中所述，在此不再贅述。

進一步地，第一內條帶20的上部設有多個間隔的凸出的第一攪混翼21，第一攪混翼21在橫向上傾斜彎折伸入格柵單元40的柵元41內，提高定位格架的攪混性能。第二內條帶30的上部也設有多個間隔的凸出的第二攪混翼31，第二攪混翼31在橫向上傾斜彎折伸入格柵單元40的柵元41內，提高定位格架的攪混性能。相鄰的第一攪混翼21和第二攪混翼31伸入格柵單元40的不同柵元41內，確保每一柵元41內只有一個攪混翼。

為使得定位格架1攪混功能最大化，第一攪混翼21和第二攪混翼31以一定規律分布在第一內條帶20和第二內條帶30上。如圖5中所示，根據冷卻劑的流向(圖5中箭頭所示)，位于與冷卻劑流向平行的方向上的第一攪混翼21和第二攪混翼31傾斜方向一致。對應第一攪混翼21和第二攪混翼31在第一內條帶20和第二內條帶30上的布局，外條帶10上的多個導向部14間隔布置，從而保證相鄰燃料組件之間的橫向攪混，提高反應堆芯熱工裕量。

如圖7所示，本發明一實施例的核反應堆燃料組件，包括上述圖1-4所示實施例或圖5、6所示實施例的定位格架1。

核反應堆燃料組件還包括相對設置的上管座2和下管座3、數個導向管4以及數個燃料棒組5。數個定位格架1沿燃料組件軸向間隔設置在上管座2和下管座3之間，導向管4穿過定位格架1并安裝在上管座2和下管座3之間，燃料棒5夾持于定位格架1的柵元之中。

下管座2可包括匹配板和連接在匹配板下方的支撐腿，匹配板設有用于固定導向管的固定孔和供冷卻劑通過的流道。上管座3也可包括匹配板，匹配板設有用于固定導向管的固定孔和供冷卻劑通過的流道。

結合圖3、5及圖8所示，該核反應堆燃料組件中，由于定位格架1中外條帶10的特殊設置，在相鄰的兩組燃料組件中，對應相鄰的定位格架1以外條帶10相對，由于外條帶10具有板狀的中間部12，減小了相對的外條帶10之間的縫隙100，使得冷卻劑更多地流向定位格架1內部參與攪混，從而具有更好的冷卻劑攪混性能，提高了反應堆的熱工安全運行裕量。

該核反應堆燃料組件中，由于定位格架1相比于傳統的定位格架具有更高的防屈曲強度，當運行中的反應堆經歷地震工況時，燃料組件相對可以承受更高的地震載荷，從而有更高的幾率在反應堆地震工況下保持可冷卻形狀，進而降低反應堆堆芯損壞以及大量放射性物質釋放的概率。

該核反應堆燃料組件中，通過定位格架1及其中外條帶10的設置，具有更好的熱工性能，有更好的傳熱效果，進而可以降低核燃料組件的運行溫度，提高正常工況下運行裕量，也可以延遲事故工況下的事故進程，最終可以減小反應堆堆芯損壞概率。

以上所述僅為本發明的實施例，并非因此限制本發明的專利范圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護范圍內。