反应堆燃料组件尾端的制作方法

公开日期:2021-06-11
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反应堆燃料组件尾端的制作方法

本发明涉及核技术,即压水核电反应堆燃料组件。

背景技术

为了提高燃料组件的可靠性及其在运行期间免受岩屑微粒损坏的保护,在燃料组件尾端中安装一个防岩屑过滤器,将其放置在尾端最大通过截面的尾端肋之间,以减少水力阻力。通常,现代防岩屑过滤器由滤芯和外缘,过滤器通过外缘连接到尾端。

已知的是25号反应堆燃料组件尾端(俄罗斯联邦专利号2079170,公开日1997年5月10日),配备有肋片,其端部与燃料元件孔排之间的下部支撑格栅的下平面相连;其缺点是冷却液通过下部支撑格栅的孔部分重叠,并且无法使尾端过流截面上的冷却液流速场保持水平。

在技术实质上和所提出的技术解决方案最接近的是反应堆燃料组件尾端(俄罗斯联邦专利号2325714,公开日2007年12月10日),包含同轴互连基座、支撑元件、扩散器、固定在框架上的星形肋片的六角形框架,用于安装燃料组件燃料元件束的支撑格栅。

这种燃料组件尾端的缺点是在安装防岩屑过滤器时,其通过截面减小,肋片连接处存在冷却液流动的阴影部分,在尾端肋与防岩屑过滤器外缘连接处的冷却液流动中出现湍流,从而导致水力阻力系数增加,从而导致燃料元件的振动负荷增加。

建议的反应堆燃料组件尾端结构消除这些缺点。

技术实现要素

本发明的技术目标是提高尾端的可靠性,从而提高燃料组件的整体可靠性。

为了解决这个问题,有必要创建允许排除通过截面减小的尾端结构,以最小化阴影中心部分,从而影响冷却剂流量,并排除尾端肋与安装的防岩屑过滤器外缘接触点处冷却液流动的紊流,并保持尾端的强度特性。

堆芯的水力阻力系数增加会导致通过反应堆的冷却剂流速降低,从而导致在额定状态和预计运行事件下堆芯冷却性能恶化。

水力阻力系数增加引起的通过堆芯的压降增加导致燃料组件上升前的裕度减小。

本发明的技术结果是降低了尾端的水力阻力,从而降低了燃料元件的振动载荷。

技术结果通过以下方式实现

-反应堆燃料组件尾端包含同轴互连支撑元件、扩散器和六角框架,六角框架上固定有可变高度的肋片;

-固定在六角框架上的肋片安装在框架的非相邻拐角处,与拐角的对称平面偏移,使得一个肋片的端面与另一个肋片的侧面相匹配;

-在固定在六角框架上的肋片侧面上有凸部,在这些肋片上端面有薄处,凸部用于安装防岩屑过滤器外缘,并且薄处用于紧靠燃料元件束的支撑格栅;

-当对固定在六角框架上的肋片进行减薄时,肋片的上边缘做成带平顶的齿形,与燃料元件束支撑格栅浇注孔之间的围堤相互作用。

将肋片固定在框架的非相邻角落,并将其中一个肋片的端面与另一个肋片的侧面配合,可确保在不损失必要的结构强度的情况下,将尾端中心部分的冷却液遮挡到最小程度,并通过已安装的防岩屑过滤器增加尾端的通过截面。

这降低了尾端的的水力阻力,从而降低了燃油元件的振动负荷。

在肋片的侧面上加凸部,通过使一个肋片的端面与另一个肋片的侧面相匹配[E科技www.ehome5.com],使肋片的上端面变薄并相互连接,消除了对中央连接单元的需要,从而降低了产品金属用量,以及产品制造中使用的零件目录和数量。

附图说明

本发明的实质通过附图说明,附图显示第1图燃料组件(总图);

第2图带肋片的尾端(顶视图);

第3图安装支撑格栅和防岩屑过滤器的尾端(垂直剖面);

第4图尾端的肋片(两向视图);

第5图上边缘为平顶齿形的尾端肋(主视图)。

具体实施方式

反应堆燃料组件2尾端1包含同轴互连支撑元件3、扩散器4和六角框架5。

六角框架5的非相邻角固定在与可变高度肋片6的角度对称平面的偏移。

在肋片6上有凸部7和薄处8。防岩屑过滤器外缘安装在凸部7中

9.与燃料元件束支撑格栅10浇注孔之间的围堤接触薄处8。

肋片6的上部薄处可以做成齿11形,顶部平坦。

尾端的工作原理如下。

冷却剂进入装有防岩屑过滤器9的尾端1,该过滤器的外缘安装在肋片6断面凸部7中,进入扩散器4,也沿着肋片6沿径向自由扩散,并接近燃料元件束的支撑格栅10。

将肋片6固定在六角框架5的非相邻角上,使其偏离角的对称平面,使一个肋片的端面与另一个肋片的侧面相匹配,从而为冷却液通过扩散器4时的速度场提供了条件。

通过浇注孔之间的围堤对燃料元件束支撑格栅10肋片6断面薄处8的支撑排除冷却液通道浇注孔部分的重叠,并为冷却剂流动创造了机会,以平衡由共同肋片6包围的相邻空腔之间流动的局部不均匀性。

横截面中的速度定向流在通过燃料元件束支撑格栅10后具有较低的水平速度分量;因此,它对燃料元件及其在燃料元件束支撑格栅10中的附着点产生较低的振动动力荷载。提高了尾端1和燃料组件2的整体可靠性。

工业适用性

因此,采用所提出的反应堆燃料组件尾端设计方案,可以通过降低尾端的水力阻力和燃料元件的振动载荷来解决提高尾端可靠性的问题,并有利于在压水核动力反应堆燃料组件中使用。

技术特征

1.反应堆燃料组件尾端包含同轴互连支撑元件、扩散器和六角框架,六角框架上固定有可变高度的肋片,其特征在于,肋片由可变高度制成,并安装在六角框架的非相邻角上,其偏离角的对称平面,从而使一个肋片的端面与另一个肋片的侧面相匹配,同时,肋片断面是通过在肋片的侧面和肋片上端的薄处形成的,凸部用于安装防岩屑过滤器外缘,并且薄处用于紧靠燃料元件束的支撑格栅。

2.根据权利要求1所述的尾端,其特征在于,肋片的薄处是以平顶齿的形式制成的。

技术总结

反应堆燃料组件尾端包含同轴互连支撑元件、扩散器和六角框架,六角框架上固定有可变高度的肋片,肋片由可变高度制成,并安装在六角框架的非相邻角上,其偏离角的对称平面,从而使一个肋片的端面与另一个肋片的侧面相匹配。肋片断面是通过在肋片的侧面和肋片上端的薄处形成的,凸部用于安装防岩屑过滤器外缘,并且薄处用于紧靠燃料元件束的支撑格栅。肋片的薄处可以做成齿形,顶部平坦。技术结果是通过降低尾端的水力阻力和燃料元件的振动载荷,提高了尾端和燃料组件的整体可靠性。

技术研发人员R·S·伊万诺夫;M·A·舒斯托夫;A·A·埃宁;D·L·波利亚科夫;P·M·尤林

受保护的技术使用者TVEL股份公司

技术研发日2019.10.15

技术公布日2021.06.11

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