[發(fā)明專利]定位格架

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210557290.0
• 申請日: 2012-12-19
• 公開（公告）號: CN103247354A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: L·A·沃爾頓;G·S·帕比斯;A·W·多恩;J·G·哈特梅克爾
• 申請（專利權(quán)）人: 巴布科克和威爾科克斯核能股份有限公司
• 主分類號: G21C3/356
• 分類號: G21C3/356;G21C3/344
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 浦易文

技術(shù)領(lǐng)域

以下涉及核反應(yīng)堆技術(shù)、燃料組件構(gòu)造技術(shù)以及相關(guān)技術(shù)。

背景技術(shù)

參照圖1，壓水反應(yīng)堆（PWR）類型的核反應(yīng)堆包括壓力容器10，該壓力容器包含諸如主冷卻水的主冷卻劑。示例性的壓力容器10是圓筒形壓力容器（其中，“圓筒形”意在包含與數(shù)學(xué)上精確圓筒形的偏差，諸如示例性的圓筒形壓力容器10的示例性非均勻直徑，包括容器貫穿件或其它局部特征等）。核反應(yīng)堆堆芯12布置在壓力容器10的底部處或附近。（注意到在示意的圖1中，壓力容器10如由虛線繪制的“開口”所表示地被部分地切去，以顯露出設(shè)置在內(nèi)部的反應(yīng)堆堆芯12。此外，示意的圖1省去了諸如堆芯籃之類的安裝特征，通常設(shè)置這些安裝特征以將反應(yīng)堆堆芯12固定到壓力容器10內(nèi)）。盡管借助示例性的示例在圖1中示出PWR，但應(yīng)理解到文中公開的定位格架適于用在各種類型的核反應(yīng)堆中，諸如PWR、沸水反應(yīng)堆（BWR）等。

核反應(yīng)堆堆芯12通常包括以稠密柵列設(shè)置的多個燃料組件。燃料組件包括垂直定向的燃料棒束，每根燃料棒包括諸如²³⁵U的裂變材料。例如，每根燃料棒可包括濃縮的二氧化鈾（UO₂）或混合的UO₂/氧化釓(UO₂Gd₂O₃)芯塊。散布在燃料棒之間的是引導(dǎo)管，這些引導(dǎo)管為控制棒、儀器設(shè)備等提供導(dǎo)管。燃料組件的頂部止于上端配件或管座（nozzle），而燃料組件的底部止于下端配件或管座。燃料組件通過多個定位格架保持在一起，這些定位格架包括設(shè)置在燃料組件的頂部和底部的端部格架和設(shè)置在燃料組件的頂部和底部之間的隔開位置的一個（通常）或多個中間格架。

傳統(tǒng)的定位格架通過將由板金制成的正交定向的金屬條帶互鎖以形成正方形或矩形空間的二維格架來形成，也被稱為格架“柵元”，每個柵元由四個條帶限定。替代地，可采用六邊形結(jié)構(gòu)，其中，每個柵元大體六邊形，并由六個條帶來限定。在采用正方形柵元來接納燃料棒的一種合適方法中，限定每個柵元的條帶部具有由形成柵元的兩個相鄰壁的格架條帶構(gòu)成兩個凸起。每一對凸起中的一個凸起位于格架條帶的頂部附近，而另一個凸起位于格架條帶的底部附近。柵元的相對壁均包含單個彈簧，該彈簧可由構(gòu)成柵元壁的條帶構(gòu)成，或者可以是由不同材料制成的插入件，通過由構(gòu)成柵元壁的條帶構(gòu)成的特征來機(jī)械地限制或約束該插入件。彈簧位于定位格架的中間平面處或附近，并且尺寸設(shè)計(jì)成當(dāng)燃料棒插入格架柵元時(shí)出現(xiàn)干涉狀況。這種干涉造成彈簧朝它們所在的柵元壁向后偏轉(zhuǎn)，從而抵靠相對的凸起對、沿兩個正交方向?qū)θ剂习纛A(yù)加載，并將燃料棒夾持在位。彈簧的作用平面和凸起的作用平面之間的軸向偏差形成回復(fù)力矩，如果向任何兩個軸向相鄰的定位格架之間的燃料棒施加側(cè)向力，則這些回復(fù)力矩致使燃料棒在定位格架處的局部垂直定向保持相對固定。在一些方法中，每個彈簧在沿彈簧回轉(zhuǎn)面的水平或垂直折起部的長度的兩個位置與其燃料棒接觸。如果燃料棒在使用時(shí)由于流動引發(fā)的振動而擺動，有時(shí)，還設(shè)有局部平坦部和/或次級拱形部，以分散任何磨損。傳統(tǒng)的定位格架中的條帶通常定向成在給定柵元內(nèi)的彈簧位于柵元的外側(cè)壁上，而凸起位于柵元的內(nèi)側(cè)壁上。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于提供一種抵抗任何向內(nèi)作用的力的剛性基座，如果燃料組件在處理過程中與相鄰的燃料組件或其它相鄰結(jié)構(gòu)接觸，則這種力會施加于外排的燃料棒。

發(fā)明內(nèi)容

在本本發(fā)明的一方面，燃料組件包括包含裂變材料的燃料棒束以及將燃料棒束固定在一起的定位格架。定位格架具有頂部和底部，并包括多個柵元，這些柵元包括從定位格架的頂部到底部的通道，燃料棒穿過這些通道。柵元包括：上凸起，上凸起設(shè)置在定位格架的頂部近側(cè)，并在定位格架的中間平面遠(yuǎn)側(cè)；下凸起，下凸起設(shè)置在定位格架的底部近側(cè)，并在定位格架的中間平面遠(yuǎn)側(cè)；上懸臂彈簧，上懸臂彈簧具有位于定位格架的中間平面上方的懸臂自由端；以及下懸臂彈簧，下懸臂彈簧具有位于定位格架的中間平面下方的懸臂自由端。每個柵元的上懸臂彈簧抵靠柵元的上凸起偏置穿過柵元的燃料棒，而每個柵元的下懸臂彈簧抵靠柵元的下凸起偏置穿過柵元的燃料棒。

在如之前段落中闡釋的一些燃料組件實(shí)施例中，定位格架包括互鎖條帶，這些條帶包括金屬片或板，且定位格架的最外側(cè)條帶不包括上懸臂彈簧，且不包括下懸臂彈簧。在如之前段落中闡釋的一些燃料組件實(shí)施例中，上凸起和下凸起朝向定位格架的中心面向內(nèi)，而上和下懸臂彈簧遠(yuǎn)離定位格架的中心面向外。在如之前段落中闡釋的一些燃料組件實(shí)施例中，上凸起延伸到定位格架的頂部，而下凸起延伸到定位格架的底部。