[發明專利]套管式導向管及輕水堆核電站燃料組件

有效

• 申請號: 201110256564.8
• 申請日: 2011-09-01
• 公開（公告）號: CN102360570A
• 公開（公告）日: 2012-02-22
• 發明（設計）人: 周躍民;李偉才;禹文池
• 申請（專利權）人: 中科華核電技術研究院有限公司;中國廣東核電集團有限公司
• 主分類號: G21C7/20
• 分類號: G21C7/20
• 代理公司: 深圳市順天達專利商標代理有限公司 44217
• 代理人: 林儉良

技術領域

本發明涉及輕水堆核電站燃料組件，更具體地說，涉及一種用于核電站燃料組件中的套管式導向管。

背景技術

輕水堆核電站燃料組件一般包括上管座1、導向管2、格架3、燃料棒4和下管座5等五大部件，如圖14所示。該格架3一般由條帶組裝，具有17×17個方形柵格。25根導向管平行放置在部分格架3柵格中，格架3將導向管2成功隔開，控制了導向管2之間間距，這樣就構成了管束。管束上下兩端由上管座1和下管座5固定，組成了燃料組件骨架。燃料棒4平行放置在沒有被導向管2占據的柵格中。冷卻劑從下管座下部流入流經燃料棒4，將中子慢化并帶走裂變能，從上管座1流出。中子被慢化后，極易與易裂變原子（U-235，Pu-239）發生反應，造成裂變。

如果中子慢化效果好，燃料棒4發熱速率極快。為控制裂變反應和防止燃料棒4過熱燒毀，一些吸收體材料（如銀-銦-鎘、鉿）被做成棒束從導向管2上端插入。這種棒束成為控制棒組件。如果發生冷卻劑喪失事故，控制棒需要快速落下，防止燃料棒燒毀。

現有技術中，如圖15所示，導向管2采用多級變徑來逐步吸收控制棒下落的能量。現有技術導向管2壁厚較薄，一般為0.4mm。這種情況下控制棒下落速度極快，薄壁的導向管2部分區域水力載荷集中，很容易發生失效。特別的，在控制棒快速下落時，較大的水力載荷集中在縮徑段，使得導向管2容易發生偏折。

另外燃料組件放置輕水堆中，兩端受力較大，容易發生彎曲。根據歐拉公式，發生彎曲軸向臨界載荷正比于（壁厚×外徑）²。因此現有技術中，薄壁和縮徑段降低了燃料組件抗彎曲性。由現有技術導向管組裝的燃料組件剛度低，受到長期較大的軸向載荷時，容易發生彎曲。

另外，如圖16所示，由于導向管2下部是一個相對的死水區，隨著燃耗的增加，回路中異物會過多地沉積導向管2下部。這樣就存在異物阻塞帶孔的螺釘6的風險，從而影響控制棒的落棒時間或不能充分冷卻相關棒，甚至引起導向管2內的局部沸騰。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，提供一種加強抗彎曲性能、強化緩沖段、結構易于制造的套管式導向管、以及采用該套管式導向管的輕水堆核電站燃料組件。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：構造一種用于輕水堆核電站燃料組件的套管式導向管，包括內套管；還包括緊密套設在所述內套管外圍的外套管；

所述內套管包括大徑段、小徑段、以及連接所述大徑段和小徑段的緩沖段；所述大徑段、小徑段和緩沖段的內壁平滑過渡連接；

所述外套管包括套管段和連接段；所述套管段緊密套設在所述小徑段的外圍，所述連接段與所述緩沖段的外壁固定相接。

在本發明的套管式導向管中，所述套管段的長度與所述小徑段的長度相當，占所述內套管的總長度的10%～30%；

所述套管段與所述小徑段為過盈配合連接、間隙配合連接或過渡配合連接。

在本發明的套管式導向管中，所述內套管與外套管為過盈配合：過盈量為0.005mm～0.02mm，或內套管與外套管為間隙配合：間隙量0.05mm～0.30mm。

在本發明的套管式導向管中，所述大徑段、小徑段和緩沖段為一體結構，其壁厚相等，為0.4mm～0.7mm。

在本發明的套管式導向管中，所述套管段的壁厚為0.4mm～0.8mm。

在本發明的套管式導向管中，所述緩沖段的側壁設有若干第一開孔；所述第一開孔的孔徑為1mm～4mm。

在本發明的套管式導向管中，所述套管式導向管還包括底部端塞；所述小徑段的末端和所述套管段的末端與所述底部端塞緊密連接。

在本發明的套管式導向管中，所述底部端塞的側壁設有若干第二開孔；所述第二開孔的孔徑為1mm～4mm。

在本發明的套管式導向管中，所述底部端塞的外壁開設有排污槽，所述排污槽形成“L”型流道；或者，

在所述內套管和外套管靠近所述底部端塞的位置處開設有排污孔。

在本發明的套管式導向管中，所述連接段的長度為所述外套管的總長度的0.1%～3%。

在本發明的套管式導向管中，所述連接段的壁厚從開口端向所述套管段逐漸變厚，其漸進角度為1～15度；

或者，所述連接段為指爪結構，設有若干軸向的開槽，將所述連接段分為多個連接片；

或者，所述連接段包括相鄰接的前段和后段，所述前段為指爪結構，設有若干軸向的開槽，將所述連接段分為多個連接片，所述后段的壁厚從開口端向所述套管段逐漸變厚，其漸進角度為1～15度。