燃料組件及其無外條帶定位格架和條帶的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種燃料組件及其無外條帶定位格架和條帶，條帶，包括板狀本體和在本體的至少一端部設置的彈臂；彈臂的末端向遠離本體的一側延伸設置。定位格架包括交叉設置的第一條帶和第二條帶，相鄰兩第二條帶伸出第一條帶同一側的端部分別設有向外伸出的第一彈臂、第二彈臂，第一彈臂、第二彈臂分別向對應的兩第二條帶之間彎折設置，第一彈臂、第二彈臂與兩相鄰的第二條帶伸出第一條帶的部分、以及與第一條帶位于對應的兩第二條帶之間的部分形成供燃料棒穿設并對其夾持的第一夾持單元，定位格架的外邊不用外條帶來圍合，減小了反應堆內冷卻劑的壓力損失，提升反應堆的運行效率；同時，避免兩相鄰定位格架之間產生鉤掛的風險。
【專利說明】
燃料組件及其無外條帶定位格架和條帶
技術領域
[0001]本發明涉及核電領域，更具體地說，涉及一種用于輕水反應堆燃料元件的燃料組件及其無外條帶定位格架和條帶。
【背景技術】
[0002]壓水堆核電站的堆芯由許多燃料組件組成，如圖1所示，燃料組件結構由剛性骨架和燃料棒組成，燃料棒在剛性骨架中平行排列并被均勻分隔。剛性骨架包括定位格架10、攪混格架4、上管座5、下管座6和導向管7。攪混格架4和定位格架10分別由規則排列的用于容納和夾持燃料棒的柵元組成。定位格架10和攪混格架4在燃料棒的軸向間隔設置，供燃料棒穿設定位。導向管7比燃料棒長，其從燃料棒束的端部伸出來，并固定在上管座5和下管座6上。下管座6位于燃料組件的下部，具有一些支撐腿和一個匹配板，匹配板有一些用來固定導向管7的孔道和冷卻劑流道穿透該匹配板。燃料組件的另一端，即組件上端的上管座5，包括一個橫向的匹配板，有一些容納和固定導向管7的孔道和流水孔貫穿該配板。
[0003]核燃料組件的燃料棒定位格架10，包括了橫向和縱向兩組相互交叉的內條帶以及圍合在外圍的外條帶，交叉后形成多個柵元供燃料棒穿設，在外條帶上下邊緣設置了與邊緣各柵元對應的導向翼。
[0004]上述定位格架10的導向翼向定位格架10內部折彎，此時導向翼會在反應堆內冷卻劑的流動方向上產生投影面積，從而產生較大的壓力損失，降低反應堆運行效率。
[0005]同時，具有上述結構特征的核燃料組件在裝卸料過程中，相鄰的核燃料組件很容易發生碰撞，由于相鄰燃料組件發生碰撞而使導向翼承受的方向向格架內部的碰撞力過大，則容易使導向翼向定位格架10內部過度折彎，產生與燃料棒發生干涉的風險，容易造成燃料棒破損，從而降低反應堆運行的安全性。
[0006]另外，具有上述結構特征的核燃料組件在裝卸料過程中，如果相鄰燃料組件錯位二分之一柵元并發生相互擠壓時，相鄰燃料組件之一的導向翼就容易插入另一燃料組件相鄰導向翼之間的條帶連接區域，從而發生勾掛，容易造成燃料組件破損。
【發明內容】
[0007]本發明要解決的技術問題在于，提供一種改進的燃料組件及其無外條帶定位格架和條帶。
[0008]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:構造一種條帶，包括板狀本體、和在所述本體的至少一端部設置的彈臂;所述彈臂的末端向遠離所述本體的一側延伸設置。
[0009]優選地，所述彈臂的上端面和/或下端面為傾斜的導向面，所述導向面向所述彈臂的末端的中部方向傾斜。
[0010]優選地，所述導向面的傾斜角度大于45°。
[0011 ]優選地，所述本體的兩端均設有所述彈臂；
[0012]所述本體同一端的所述彈臂包括分別向所述本體的兩側反向彎折設置的兩個彈臂；
[0013]所述彈臂與所述本體為一體成型，或者，所述彈臂通過焊接與所述本體固定連接。
[0014]優選地，所述本體同一端的兩個彈臂之間設有加強肋。
[0015]優選地，所述本體同一端的其中一個彈臂的末端端部向外延伸有弧形的延伸部，且所述延伸部向所述本體的另一端彎曲延伸設置。
[0016]本發明還構造一種無外條帶定位格架，包括至少一個沿第一方向設置的第一條帶和至少兩個沿第二方向設置的第二條帶，所述第一條帶與第二條帶交叉設置，且所述第二條帶由所述的條帶形成；
[0017]所述彈臂包括第一彈臂、第二彈臂，相鄰所述第二條帶的端部分別設有相向彎折設置第一彈臂、第二彈臂；
[0018]所述第一彈臂、第二彈臂與兩相鄰的所述第二條帶伸出所述第一條帶的部分、以及與所述第一條帶位于對應的兩所述第二條帶之間的部分形成供燃料棒穿設并對其夾持的第一夾持單元。
[0019]優選地，所述第一條帶位于兩相鄰的所述第二條帶之間的部分上設有向外凸出對穿設的所述燃料棒抵靠的第一凸起部。
[0020]優選地，所述第一條帶包括間隔并排設置的至少兩個，所述第一條帶由所述的條帶形成；
[0021]所述彈臂還包括第三彈臂、第四彈臂，相鄰所述第一條帶的端部分別設有相向彎折設置的第三彈臂、第四彈臂；
[0022]所述第三彈臂、第四彈臂與兩相鄰的所述第一條帶伸出所述第二條帶的部分、以及與所述第二條帶位于對應的兩所述第二條帶之間的部分形成供燃料棒穿設并對其夾持的第二夾持單元。
[0023]優選地，所述第二條帶位于兩相鄰的所述第一條帶之間的部分上設有向外凸出對穿設的所述燃料棒抵靠的第二凸起部。
[0024]優選地，在最外側且交叉設置在第一條帶、第二條帶的外端部分形成所述定位格架的外角落夾角區間，對應位置的所述第一條帶的第三彈臂或第四彈臂、及第二條帶的第一彈臂或第二彈臂位于所述外角落夾角區間內，且對應的所述第三彈臂或第四彈臂、及第一彈臂或第二彈臂的外端端部延伸有弧形的延伸部，所述延伸部向對應的所述第一條帶、第二條帶的另一端彎曲延伸設置，以卡合穿設于所述第一條帶、第二條帶的外角落夾角區間的燃料棒；
[0025]在最外側且交叉設置的所述第一條帶、第二條帶的外端的夾角角落設有對所述外角落夾角區間內的燃料棒進行抵靠的第三凸起部。
[0026]本發明還構造一種燃料組件，包括所述的定位格架。
[0027]實施本發明的燃料組件及其無外條帶定位格架和條帶，具有以下有益效果:本發明的定位格架的外邊不用外條帶來圍合，在定位格架的外邊形成供燃料棒插設的柵元，可以使外邊部分的第一夾持單元直接對燃料棒進行夾持，減小了反應堆內冷卻劑的壓力損失，提升了反應堆的運行效率;同時，避免兩相鄰定位格架之間產生鉤掛的風險。
【附圖說明】
[0028]下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中:
[0029]圖1是本發明實施例中燃料組件的橫向結構示意圖；
[0030]圖2是本發明實施例中定位格架的條帶的俯向示意圖；
[0031]圖3是采用本發明實施例中定位格架的燃料組件的斷面方向結構示意圖；
[0032]圖4是圖3中的燃料組件的一角落的立體結構示意圖；
[0033]圖5是圖4中的局部定位格架的立體結構圖；
[0034]圖6是圖5中的局部定位格架的斷面方向示意圖；
[0035]圖7是兩組燃料組件錯開一半柵元進行靠近時的示意圖；
[0036]圖8是兩組燃料組件的柵元對齊進行靠近時的示意圖；
[0037]圖9是圖8中的兩組燃料組件的側向示意圖。
【具體實施方式】
[0038]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】。
[0039]如圖1所示，本發明一個優選實施例中的燃料組件包括剛性骨架和燃料棒3組成，燃料棒3在剛性骨架中平行排列并被均勻分隔。剛性骨架包括攪混格架4、定位格架10、上管座5、下管座6和導向管7 ο攪混格架4和定位格架10分別由規則排列的用于容納和夾持燃料棒3的柵元組成。定位格架10和攪混格架4在燃料棒3的軸向間隔設置，供燃料棒3穿設定位。導向管7比燃料棒3長，其從燃料棒3束的端部伸出來，并固定在上管座5和下管座6上。下管座6位于燃料組件的下部，具有一些支撐腿和一個匹配板，有一些用來固定導向管7的孔道和冷卻劑流道穿透該匹配板。燃料組件的另一端，即組件上端的上管座5，包括一個橫向的匹配板，有一些容納和固定導向管7的孔道和流水孔貫穿該配板。
[0040]如圖2、圖3所示，本發明實施例中的定位格架10為無外條帶的定位格架10，由兩個方向的條帶1、2交叉形成多個柵元供燃料棒3穿設。條帶包括板狀本體、和在本體的兩端部設置的彈臂;彈臂的末端向遠離本體的一側延伸設置，在其他實施例中，也可只在本體的一端設置彈臂。彈臂可使相鄰的兩個條帶的端部之間形成供燃料棒穿設的柵元，且讓格架的外圍不用設置外條帶。
[0041]本體同一端的彈臂包括分別向本體的兩側反向彎折設置的兩個彈臂;讓任意兩相鄰的條帶的端部之間均形成供燃料棒穿設的柵元。為了保證彈臂的強度，在本體同一端的兩個彈臂之間設有加強肋，防止彈臂受力過大造成變形失效。
[0042]在一些實施例中，彈臂與本體為一體成型，或者，在其他實施例中，彈臂也可通過焊接與本體固定連接。
[0043]優選地，彈臂的上端面和下端面為傾斜的導向面，導向面向彈臂的末端的中部方向傾斜，可在相鄰的格架拼接靠近時防止相互撞擊造成變形或損壞。在其他實施例中，也可只在彈臂的上端面或下端名設有傾斜的導向面。進一步地，導向面的傾斜角度不大45°，讓彈臂上減少尖角的存在。
[0044]在一些實施例中，本體同一端的其中一個彈臂的末端端部向外延伸有弧形的延伸部，且延伸部向本體的另一端彎曲延伸設置，帶有延伸部的條帶通常設置在格架最外側，與另一方向最外側的條帶在格架的角落形成供燃料棒穿設的柵元，延伸部可增加周向上對燃料棒環抱的范圍，防止燃料棒脫離格架。
[0045]進一步地，如圖3所示，無外條帶定位格架10包括多個沿第一方向間隔并排設置的第一條帶I和多個沿第二方向間隔并排設置的第二條帶2，第一條帶I與第二條帶2交叉設置，在交叉區域形成供燃料棒3插設的柵元。通常，第一條帶1、第二條帶2相互垂直設置，第一條帶1、第二條帶2有本發明前述實施例中的條帶形成。同時，優選地，第一條帶I的兩端分別伸出位于定位格架10兩側的第二條帶2，第二條帶2的兩端分別伸出位于定位格架10兩側的第一條帶I，在最外側的第一條帶1、第二條帶2的外側也形成能供燃料棒3穿設的柵元。
[0046]如圖4至圖6所示，彈臂包括第一彈臂21、第二彈臂22，相鄰第二條帶2的端部分別設有相向彎折設置第一彈臂21、第二彈臂22第一彈臂21、第二彈臂22與對應的兩第二條帶2伸出第一條帶I的部分、以及與第一條帶I位于對應的兩第二條帶2之間的部分形成供燃料棒3穿設并對其夾持的第一夾持單元。
[0047]彈臂還包括第三彈臂11、第四彈臂12，相鄰第一條帶I的端部分別設有相向彎折設置的第三彈臂11、第四彈臂12，第三彈臂11、第四彈臂12與對應的兩第一條帶I伸出第二條帶2的部分、以及與第二條帶2位于對應的兩第二條帶2之間的部分形成供燃料棒3穿設并對其夾持的第二夾持單元。
[0048]優選地，伸出最外側的第一條帶I的每一第二條帶2的端部均設有反向彎折設置的第一彈臂21、第二彈臂22。對應的，在最外側的第一條帶I的外側形成多個第一夾持單元對燃料棒3進行夾持。同時，伸出第二條帶2的每一第一條帶I的端部均設有反向彎折設置的第三彈臂11、第四彈臂12，對應的，在最外側的第二條帶2的外側形成多個第二夾持單元對燃料棒3進行夾持。第一彈臂21、第二彈臂22、第三彈臂11、第四彈臂12彎折形狀可為直伸結構，也可為與燃料棒3外形對應的弧面結構。
[0049]第一夾持單元、第二夾持單元在定位格架10的外圈形成整圈供燃料棒3插設的柵元，且在定位格架10的外圈不用外條帶來圍合。第一夾持單元、第二夾持單元直接對燃料棒3進行夾持，減小了反應堆內冷卻劑的壓力損失，提升了反應堆的運行效率。同時，避免兩相鄰定位格架10之間產生鉤掛的風險。
[0050]在其他實施例中，當第一條帶1、第二條帶2的數量較少或由于其他結構的要求時，也可只在定位格架10—側邊的第一條帶I或第二條帶2的外側設置第一夾持單元、第二夾持單元，或者，在定位格架10相鄰側邊的第一條帶1、第二條帶2的外側設置第一夾持單元、第二夾持單元，也可在定位格架1不同側邊組合設置第一夾持單元、第二夾持單元。各側邊設置第一夾持單元、第二夾持單元的數量也可不做限定。當每一側邊只設有一組第一夾持單元或一組第二夾持單元時，也可只在相鄰兩第二條帶2上分別對應設置第一彈臂21、第二彈臂22，以及在相鄰兩第一條帶I上分別對應設置第三彈臂11、第四彈臂12。
[0051]進一步地，最外側的第一條帶I位于兩相鄰的第二條帶2之間的部分上設有向外凸出對穿設的燃料棒3抵靠的第一凸起部13，與對應的第一彈臂21、第二彈臂22形成三點夾持，讓燃料棒3受力均衡，夾持更穩定。
[0052]為了提升第一彈臂21、第二彈臂22的強度，每一第二條帶2端部的第一彈臂21、第二彈臂22之間設有對兩者進行支撐防止變形的第一加強肋23，從而防止因第一彈臂21、第二彈臂22發生大變形而導致對應夾持的燃料棒3脫落。在第一彈臂21、第二彈臂22的強度足夠時，也可將第一加強肋23取消。
[0053]同樣的，第二條帶2位于兩相鄰的第一條帶I之間的部分上設有向外凸出對穿設的燃料棒3抵靠的第二凸起部24，與對應的第三彈臂11、第四彈臂12形成三點夾持，讓對應的燃料棒3受力均衡，夾持更穩定。
[0054]為了提升第三彈臂11、第四彈臂12的強度，每一第一條帶I端部的第三彈臂11、第四彈臂12之間設有對兩者進行支撐防止變形的第二加強肋14，從而防止因第三彈臂11、第四彈臂12發生大變形而導致對應夾持的燃料棒3脫落。在第三彈臂11、第四彈臂12的強度足夠時，也可將第一加強肋23取消。
[0055]優選地，第一彈臂21、第二彈臂22的上下端面分別為傾斜的第一導向面25，對應的，第三彈臂11、第四彈臂12的上下兩端分別為傾斜的第二導向面15。第一導向面25、第二導向面15讓定位格架10的外圈沒有利角，更加平滑。在其他實施例中，第一導向面25、第二導向面15也可換為弧面結構。
[0056]在兩組核燃料組件靠近發生碰撞時，第一彈臂21、第二彈臂22、第三彈臂11、第四彈臂12位于外圈的部分沒有利角，相互間不會產生太大的載荷，從而防止定位格架10發生結構破壞。優選地，第一導向面25、第二導向面15的傾斜角度不小于50°，可盡量讓外圈外形更加的平滑，防止碰撞造成損壞。當然，在其他實施例中，若考慮到碰撞方向確定情況下，也可只在第一彈臂21、第二彈臂22上設置第一導向面25，或只在第三彈臂11、第四彈臂12上設置第二導向面15。
[0057]例如，結合圖7所示，當相鄰燃料組件錯位一半柵元時，其中一個燃料組件的定位格架1的第一彈臂21、第二彈臂22會與相鄰燃料組件的定位格架1的第二彈臂22、第一彈臂21發生接觸并相互擠壓，第一導向面25保證了相鄰燃料組件能夠在吊裝時相互錯開且不會產生較大的格架間碰撞力。
[0058]再例如，結合圖8、圖9所示，如果吊裝過程中相鄰燃料組件沒有發生錯位，那么它們的燃料棒3直接接觸，并不需要定位格架10為其導向，如此完全消除了定位格架10發生勾掛的風險。
[0059]再如圖4至圖6所示，在最外側且交叉設置在第一條帶1、第二條帶2的外端部分形成定位格架10的外角落夾角區間A，在外角落夾角區間A形成一個柵元用來供燃料棒3穿設。但考慮到對該位置燃料棒3夾持的安全性，需要在周向盡量對其環抱，防止脫落。對應位置的第一條帶I的第三彈臂11、第二條帶2的第一彈臂21位于外角落夾角區間A內，因此，對應的第三彈臂U、第一彈臂21的外端端部延伸有弧形的延伸部16，較角落外其他位置的第三彈臂11、第一彈臂21要長，延伸部16向對應的第一條帶1、第二條帶2的另一端彎曲延伸設置，以卡合穿設于第一條帶1、第二條帶2的外角落夾角區間A的燃料棒3，保證該位置燃料棒3的安全。考慮到安裝方向，也可為對應位置的第一條帶I的第四彈臂12、第二條帶2的第二彈臂22位于外角落夾角區間A內。
[0060]在最外側且交叉設置的第一條帶1、第二條帶2的外端的夾角角落設有對外角落夾角區間A內的燃料棒3進行抵靠的第三凸起部17，與角落的第三彈臂11、第一彈臂21對燃料棒3形成三點夾持。對應的夾角角落設有分別與第一條帶1、第二條帶2連接的加強板，第三凸起部17由加強板向外凸起設置，第三凸起部17的數量可為一個或多個，能保證對燃料棒3穩定夾持即可。
[0061]第一條帶1、第二條帶2兩兩交叉在定位格架10外圈第一夾持單元、第二夾持單元圍合的中間區域形成矩陣排列的多個柵元，第一條帶I上的第一凸起部13、第二條帶2上的第二凸起部24形成兩個夾持點，同時，第一條帶I上與第一凸起部13相背的一面設有第四凸起部18，第二條帶2上與第二凸起部24相背的一面上設有第五凸起部26。優選地，第一凸起部13與第四凸起部18上下錯開設置;第二凸起部24與第五凸起部26上下錯開設置。第一凸起部13、第二凸起部24、第四凸起部18、第五凸起部26分別向對應位置柵元中的燃料棒3進行夾持。
[0062]可以理解地，上述各技術特征可以任意組合使用而不受限制。
[0063]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。
【主權項】
1.一種條帶，其特征在于，包括板狀本體、和在所述本體的至少一端部設置的彈臂；所述彈臂的末端向遠離所述本體的一側延伸設置。2.根據權利要求1所述的條帶，其特征在于，所述彈臂的上端面和/或下端面為傾斜的導向面，所述導向面向所述彈臂的末端的中部方向傾斜。3.根據權利要求2所述的條帶，其特征在于，所述導向面的傾斜角度大于45°。4.根據權利要求1至3任一項所述的條帶，其特征在于，所述本體的兩端均設有所述彈臂； 所述本體同一端的所述彈臂包括分別向所述本體的兩側反向彎折設置的兩個彈臂； 所述彈臂與所述本體為一體成型，或者，所述彈臂通過焊接與所述本體固定連接。5.根據權利要求4所述的條帶，其特征在于，所述本體同一端的兩個彈臂之間設有加強肋。6.根據權利要求4所述的條帶，其特征在于，所述本體同一端的其中一個彈臂的末端端部向外延伸有弧形的延伸部(16)，且所述延伸部(16)向所述本體的另一端彎曲延伸設置。7.—種無外條帶定位格架(10)，其特征在于，包括至少一個沿第一方向設置的第一條帶和至少兩個沿第二方向設置的第二條帶，所述第一條帶(I)與第二條帶(2)交叉設置，且所述第二條帶由權利要求1至6任一項所述的條帶形成； 所述彈臂包括第一彈臂(21)、第二彈臂(22)，相鄰所述第二條帶(2)的端部分別設有相向彎折設置第一彈臂(21)、第二彈臂(22); 所述第一彈臂(21)、第二彈臂(22)與兩相鄰的所述第二條帶(2)伸出所述第一條帶(I)的部分、以及與所述第一條帶(I)位于對應的兩所述第二條帶(2)之間的部分形成供燃料棒(3)穿設并對其夾持的第一夾持單元。8.根據權利要求7所述的無外條帶定位格架(10)，其特征在于，所述第一條帶(I)位于兩相鄰的所述第二條帶(2)之間的部分上設有向外凸出對穿設的所述燃料棒(3)抵靠的第一凸起部(13)。9.根據權利要求7或8所述的無外條帶定位格架(10)，其特征在于，所述第一條帶(I)包括間隔并排設置的至少兩個，所述第一條帶由權利要求1至6任一項所述的條帶形成； 所述彈臂還包括第三彈臂(11)、第四彈臂(12)，相鄰所述第一條帶(I)的端部分別設有相向彎折設置的第三彈臂(11)、第四彈臂(12); 所述第三彈臂(11)、第四彈臂(12)與兩相鄰的所述第一條帶(I)伸出所述第二條帶(2)的部分、以及與所述第二條帶(2)位于對應的兩所述第二條帶(2)之間的部分形成供燃料棒(3)穿設并對其夾持的第二夾持單元。10.根據權利要求9所述的無外條帶定位格架(10)，其特征在于，所述第二條帶(2)位于兩相鄰的所述第一條帶(I)之間的部分上設有向外凸出對穿設的所述燃料棒(3)抵靠的第二凸起部(24)。11.根據權利要求9所述的無外條帶定位格架(10)，其特征在于，在最外側且交叉設置在第一條帶(I)、第二條帶(2)的外端部分形成所述定位格架(10)的外角落夾角區間(A)，對應位置的所述第一條帶(I)的第三彈臂(11)或第四彈臂(12)、及第二條帶(2)的第一彈臂(21)或第二彈臂(22)位于所述外角落夾角區間(A)內，且對應的所述第三彈臂(11)或第四彈臂(12)、及第一彈臂(21)或第二彈臂(22)的外端端部延伸有弧形的延伸部(16)，所述延伸部(16)向對應的所述第一條帶(1)、第二條帶(2)的另一端彎曲延伸設置，以卡合穿設于所述第一條帶(I)、第二條帶(2)的外角落夾角區間(A)的燃料棒(3); 在最外側且交叉設置的所述第一條帶(1)、第二條帶(2)的外端的夾角角落設有對所述外角落夾角區間(A)內的燃料棒(3)進行抵靠的第三凸起部(17)。12.—種燃料組件，其特征在于，包括權利要求7至11任一項所述的定位格架(10)。
【文檔編號】G21C3/352GK105869681SQ201610363850
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月26日
【發明人】盧志威, 李雷, 任啟森, 張顯生, 劉彤
【申請人】中廣核研究院有限公司, 中國廣核集團有限公司, 中國廣核電力股份有限公司