專利名稱:燃料組件和插入式間隔構(gòu)件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及核工程，并可以用在由一束燃料棒形成的核燃料組件的結(jié)構(gòu)中，這些燃料棒被隔開，并固定在間隔格柵內(nèi)，尤其用于其中燃料棒按方形點(diǎn)陣排列的壓水反應(yīng)堆(PWR)和沸水反應(yīng)堆(BWR)的燃料組件中。
背景技術(shù)：
為了確保燃料組件整個(gè)壽命期間各燃料棒之間的間隔要求，使用了間隔格柵，這些格柵也可將燃料棒固定壓緊，目的是排除燃料棒覆蓋材料的微動(dòng)磨損(frettingwear)。特別是，通過垂直交叉板(orthogonal crossing plates)或通過管還(tube blanks)壓制并將其連接在格柵之間的方式，以及通過周圍邊緣采用焊接或釬焊，可形成間隔格柵的各個(gè)隔間(cells)。
為了消除燃料組件之間出現(xiàn)的交叉過流(cross overflows)，組件的間隔格柵應(yīng)該具有嚴(yán)格的液壓特性，并定位在相似的高度上。
為了防止鄰近的燃料組件的間隔格柵在過載時(shí)出現(xiàn)銜接，其底緣部分都設(shè)有引入邊緣(lead-1n edges)。
導(dǎo)向管的扭轉(zhuǎn)剛度取決于間隔格柵內(nèi)各個(gè)隔間的構(gòu)形。
對(duì)燃料棒的裝配性的要求以及對(duì)燃料棒組件在修理期間燃料棒方便拆除的要求，必須使用相應(yīng)的隔間。同時(shí)，為了確保預(yù)先設(shè)定的扭轉(zhuǎn)剛度，還要求使用剛性隔間。
此外，在間隔格柵設(shè)計(jì)方案中，應(yīng)提供可進(jìn)行冷卻劑混合功能的構(gòu)件。
人們已知，燃料組件包括間隔格柵，其中，間隔格柵包括由垂直交叉條板形成的隔間，以及冷卻劑流旋轉(zhuǎn)裝置(coolant flow whirl devices) (USP 5,365,557，G 213/322，
15.11.1994)。該種設(shè)計(jì)類型的條板帶有以不同方式扭曲的成形切口。
關(guān)于技術(shù)特性和所達(dá)到的結(jié)果，與本發(fā)明最接近的是，燃料組件包括沿冷卻劑流縱向設(shè)置的間隔格柵和由垂直交叉板形成的隔間，其中，在燃料棒穿過的每個(gè)隔間內(nèi)，安裝有插入式間隔構(gòu)件，所述插入式間隔件環(huán)繞在所述燃料棒周圍，并設(shè)計(jì)用來固定穿過所述隔間的所述燃料棒(EP 01925346，G 21 C 3/34，31.01.1986)。
另外，關(guān)于技術(shù)特性和所達(dá)到的結(jié)果，與本發(fā)明最接近的是，插入式間隔構(gòu)件由一個(gè)帶有呈八面形橫截面的殼體組成，其中四個(gè)面被倒圓且自所述構(gòu)件中心方向凸起，另外四個(gè)面位于所述四個(gè)面之間并朝向所述構(gòu)件中心而成形并呈凹入狀，其中，凸起的四個(gè)面用來連接到間隔格柵隔間上，而凹入的四個(gè)面則用來固定燃料棒(EP 1679722，G 21 C3/344,07.12.2006)。
在已知的燃料組件中，插入式間隔構(gòu)件是按成形的殼體形狀制作的，但不能牢牢地固持緊燃料棒。
然而，已知的插入式構(gòu)件的凸起表面實(shí)際上是不能使燃料棒束裝配到一起的加強(qiáng)筋，以確保插入式構(gòu)件和燃料棒之間的緊密性，這是保證燃料棒和插入式間隔構(gòu)件之間的接觸所要求的(目的是防止振動(dòng))。[0013]不同于凸起表面，插入式構(gòu)件的扁平面向插入式構(gòu)件提供彈性，在燃料棒穿過間隔格柵并保證組件密封性的同時(shí)，能夠補(bǔ)償幾何結(jié)構(gòu)上的差異、燃料棒和插入式構(gòu)件軸線的不對(duì)稱，并保持可接受的各種力。
將插入式間隔構(gòu)件連接到隔間部角的平板的采用，一方面增加了隔間的整體堅(jiān)固性，另一方面，由于在下游的下部固定板上以及而后在上部固定板上冷卻劑流漩渦的形成，增加了隔間的液壓阻力。
在殼體上制作狹槽或切口來使燃料棒隔開，從而形成沒有足夠剛性的彈性構(gòu)件，這樣可以使得燃料棒的縱向軸線在工作期間相對(duì)于各自隔間的縱向軸線移動(dòng)，并最終使得該燃料棒彎曲。
按固定燃料棒的連接板和彈性構(gòu)件形式做成的“間接”冷卻劑流旋流器的使用，使得冷卻劑流只沿該燃料棒的混合是微不足道的，與此同時(shí)，實(shí)際上排除了相鄰隔間之間冷卻劑流的質(zhì)量傳遞。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是開發(fā)和提供一種燃料組件以及具有改進(jìn)特性的插入式間隔構(gòu)件(插入件)。
這個(gè)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)可以獲得整體改善隔間堅(jiān)固性的技術(shù)效果，同時(shí)，減小燃料棒沿燃料組件的彎曲，以及降低對(duì)冷卻劑流的液壓阻力，增加燃料組件內(nèi)各個(gè)相鄰隔間之間冷卻劑流的混合程度；降低作用在燃料棒表面上的接觸壓力，這意味著降低了燃料棒的微動(dòng)磨損。
所述技術(shù)效果可以通過提供一種燃料組件來實(shí)現(xiàn)，該燃料組件包括在冷卻劑流下游沿該組件長(zhǎng)度方向設(shè)置的間隔格柵和由垂直交叉板組成的隔間，插入式間隔構(gòu)件設(shè)置在燃料棒穿過的每個(gè)隔間內(nèi)，所述構(gòu)件環(huán)繞在各個(gè)燃料棒周圍，并用來固定穿過所述隔間的所述燃料棒，其中，在冷卻劑流下游的第一格柵和最后格柵之間設(shè)置的所述間隔格柵內(nèi)，至少一些燃料棒穿過的隔間設(shè)有用來混合冷卻劑流的偏轉(zhuǎn)器。
該發(fā)明的顯著特征是，在冷卻劑流下游第一格柵和最后格柵之間設(shè)置的所述間隔格柵內(nèi)，至少一些燃料棒穿過的隔間設(shè)有用來混合冷卻劑流的偏轉(zhuǎn)器。結(jié)果，增加了冷卻劑流沿燃料組件長(zhǎng)度的混合程度，同時(shí)也降低了液壓阻力。由于用來混合冷卻劑流的偏轉(zhuǎn)器并不是安裝在所有間隔格柵上，而只是安裝在兩端間隔格柵之間的格柵上，即設(shè)置在冷卻劑下游的第一格柵和最后一個(gè)格柵之間的格柵上，從而，減少了燃料組件的液壓阻力。實(shí)際上，冷卻劑流下游(即，沿堆芯高度)的能量釋放的分布是這樣的，能量釋放值在反應(yīng)堆芯下部和上部最小，這無疑確保了這些區(qū)域內(nèi)冷卻劑的受熱最小。因此，根據(jù)本發(fā)明，僅在所述間隔格柵上有必要使用偏轉(zhuǎn)器。
此外，所述偏轉(zhuǎn)器最好在交叉板上做成彎曲葉片的形式。
隔間沿其縱軸長(zhǎng)度優(yōu)選為15mm到60mm之間。
此外，沿隔間長(zhǎng)度設(shè)置的插入式間隔構(gòu)件的尺寸優(yōu)選為5mm到20mm之間。
另外，所述插入式間隔構(gòu)件優(yōu)選為封閉形狀，特別是通過管坯壓制而成。
由于提供了一種插入式間隔構(gòu)件，因而，也可實(shí)現(xiàn)所述肯定的技術(shù)效果，該插入式構(gòu)件包括帶有八面形橫截面的殼體，其中四個(gè)面被倒圓且自所述構(gòu)件中心方向凸起，另外四個(gè)面位于所述四個(gè)面之間并朝向所述構(gòu)件中心而成一定形狀并呈凹入狀，凸起的四個(gè)面用來連接到間隔格柵隔間上，而凹入的四個(gè)面則用來固定燃料棒，其中所述凹入的四個(gè)面在其中央部位具有直線段。
本發(fā)明關(guān)于插入式間隔構(gòu)件(插入件)的顯著特征是，凹入面在其中央部位具有直線段。
這樣，相對(duì)于現(xiàn)有插入式構(gòu)件來講，根據(jù)本發(fā)明的間隔構(gòu)件具有如下優(yōu)點(diǎn):
-與朝向燃料棒軸線凸起的表面相比，所發(fā)明的插入式構(gòu)件的扁平面產(chǎn)生的接觸壓力要小很多倍，這減小了對(duì)燃料棒表面造成過大損壞的風(fēng)險(xiǎn)，降低了使用時(shí)微動(dòng)磨損的可能性和磨損速度。
-不同于凸起表面，所發(fā)明的插入式構(gòu)件的扁平表面確保了其彈性，可以補(bǔ)償幾何結(jié)構(gòu)上的差異、燃料棒和插入式構(gòu)件軸線的不對(duì)稱，并維持當(dāng)燃料棒緊緊裝配在一起時(shí)穿過間隔格柵時(shí)所產(chǎn)生的可接受的力。
此外，凸起面的圓角半徑是在8.5mm到Ilmm的范圍內(nèi)。
直線段優(yōu)選長(zhǎng)度為0.5mm到1.1mm之間。
圖1為燃料組件；
圖2為間隔格柵的一部分，該格柵包括9個(gè)隔間；
圖3為一個(gè)隔間的示意圖(放大圖)；
圖4為插入式間隔構(gòu)件的 橫截面圖(放大圖)；
圖5為帶有切口的平板(條板)的一部分；
圖6為垂直于圖5所不條板的平板(條板)的一部分；
圖7是在形成平板(條板)的隔間切口上相互交叉的一個(gè)節(jié)點(diǎn)。 具體實(shí)施方式
燃料組件I包括間隔格柵2，這些格柵沿著冷卻劑流下游的燃料組件I的長(zhǎng)度設(shè)置。間隔格柵2包括由垂直交叉板4構(gòu)成的隔間3。燃料棒5穿過的每個(gè)隔間3具有可插入式間隔構(gòu)件6，其環(huán)繞在燃料棒5周圍并用來固定穿過隔間3的燃料棒5。在冷卻劑流下游第一間隔格柵7和最后一個(gè)間隔格柵8之間設(shè)置的間隔格柵內(nèi)，燃料棒5穿過的至少一些隔間3設(shè)有用來混合冷卻劑流的偏轉(zhuǎn)器9 (deflectors)。偏轉(zhuǎn)器9是制作在交叉板4上，呈彎曲葉片10形式。隔間3沿其縱軸方向的長(zhǎng)度L選擇在15mm到60mm的范圍內(nèi)。沿隔間的長(zhǎng)度L的插入式間隔構(gòu)件6的尺寸設(shè)在5_到20_之間。插入式間隔構(gòu)件6具有封閉外形，并可用管坯壓制而成。插入式間隔構(gòu)件6包括殼體11，其具有呈八面形的橫截面，其中四個(gè)面12被倒圓角且自所述構(gòu)件中心方向凸起，另外四個(gè)面13位于所述四個(gè)面之間并朝向所述構(gòu)件中心成一定形狀并呈凹入狀。凸起面12設(shè)計(jì)為連接到間隔格柵隔間，而凹入面13則用來固定燃料棒。凸起面圓角部分的半徑R在8.5mm到Ilmm范圍之間。凹入面13在其中央部分具有直線段14，其長(zhǎng)度h在0.5mm到1.1mm之間。通過在狹槽15內(nèi)相互設(shè)置平板(條板)4而形成隔間3。為此，條板的長(zhǎng)度應(yīng)該是其寬度的至少一半。垂直設(shè)置的平板(條板)4上的狹槽15的方向朝向彼此相對(duì)方向。燃料組件還包括頂部噴嘴16、底部噴嘴17、中央管18和導(dǎo)向管19。
根據(jù)本發(fā)明的燃料組件工作原理如下。冷卻劑穿過隔間3，并沖刷位于隔間內(nèi)的燃料棒5的表面。在隔間3的出口處，冷卻劑與葉片10相互作用，進(jìn)行交混，從而使得燃料組件橫截面上的溫度得以均衡。
根據(jù)本發(fā)明的燃料組件和插入式間隔構(gòu)件(插入件)可以通過任何已知方法采用標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)和設(shè)備制造，無需生產(chǎn)新的工具。
根據(jù)本發(fā)明的燃料組件和插入式間隔構(gòu)件(插入件)可以通過任何已知方法采用標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)和設(shè)備制造，無需生產(chǎn)新的`工具。
權(quán)利要求
1.一種燃料組件，其包括沿著冷卻劑流下游的燃料組件長(zhǎng)度上設(shè)置的間隔格柵，該間隔格柵包括由垂直交叉板形成的多個(gè)隔間，插入式間隔構(gòu)件布置在燃料棒穿過的每個(gè)隔間內(nèi)，其中，所述構(gòu)件環(huán)繞在各自燃料棒的周圍，并用來固定穿過所述隔間的所述燃料棒，其特征在于，在冷卻劑流下游第一格柵和最后一個(gè)格柵之間布置的所述間隔格柵內(nèi)，燃料棒穿過的一些隔間設(shè)有用來混合冷卻劑的偏轉(zhuǎn)器。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的燃料組件，其特征在于，所述偏轉(zhuǎn)器是制作在交叉板上。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的燃料組件，其特征在于，所述偏轉(zhuǎn)器制作成彎曲葉片的形式。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的燃料組件，其特征在于，隔間沿其縱軸的長(zhǎng)度是選擇在15mm到60mm之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的燃料組件，其特征在于，所述插入式間隔構(gòu)件在隔間長(zhǎng)度方向上的尺寸在5mm到20mm之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的燃料組件，其特征在于，所述插入式間隔構(gòu)件具有封閉外形。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的燃料組件，其特征在于，所述插入式間隔構(gòu)件通過管坯壓制 。
8.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的燃料組件，其特征在于，所述插入式間隔構(gòu)件包括具有八面形橫斷面的殼體，其中四個(gè)凸起面被倒圓角并自所述構(gòu)件中心方向呈凸起狀，另外四個(gè)凹入面位于所述四個(gè)凸起面之間并朝向所述構(gòu)件中心成一定形狀呈凹入狀，所述凸起面用來連接到間隔格柵隔間上，而所述四個(gè)凹入面則用來固定燃料棒，所述凹入面在其中央部分具有 直線段。
專利摘要
本發(fā)明涉及核工程，可以用在核燃料組件的結(jié)構(gòu)中，特別是壓水反應(yīng)堆和沸水反應(yīng)堆內(nèi)使用的燃料組件中。燃料組件包括間隔格柵和由垂直交叉板形成的隔間。在每個(gè)隔間內(nèi)安裝有插入式間隔構(gòu)件，用來固定穿過隔間的燃料棒。在沿冷卻劑流下游第一間隔格柵和最后一個(gè)間隔格柵之間設(shè)置的間隔格柵內(nèi)，燃料棒穿過的至少一些隔間提供有可用來混合冷卻劑的偏轉(zhuǎn)器。插入間隔構(gòu)件包括一個(gè)殼體，其帶有八面形的橫截面，其中四個(gè)面被倒圓，并自所述構(gòu)件中心方向成凸起狀，另外四個(gè)面位于所述四個(gè)面之間并朝向所述構(gòu)件中心成一定形狀且呈凹入狀。這樣，隔間的剛性提高了，且對(duì)冷卻劑流的液壓阻力減小了。
文檔編號(hào)G21C3/322GKCN101617373 B發(fā)布類型授權(quán) 專利申請(qǐng)?zhí)朇N 200780047751
公開日2013年8月21日 申請(qǐng)日期2007年4月12日
發(fā)明者維蘭迪莫·維蘭迪莫維奇·羅澤科夫, 彼得·伊萬諾維奇·拉夫倫于克, 亞歷山大·安托諾維奇·科斯里特斯基, 維蘭迪莫·米哈洛維奇·特拉亞諾夫, 安那托里·安里科斯維奇·埃尼, 米斯迪斯拉夫·亞歷山大維奇·舒斯托夫, 亞歷山大·普拉維奇·幽思緹米內(nèi)科, 麥克海爾·米克海絡(luò)維奇·奈科霍達(dá), 奧吉·波斯維奇·思米洛夫, 安里克斯·波斯維奇·多爾戈夫 申請(qǐng)人:Tvel公開股份公司, 奧特里托·?？耸矁?nèi)諾·奧伯斯徹斯托夫·諾夫斯博斯基·托沃德·科莫導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (8),