[發明專利]溝槽式核燃料組件部件插入物

無效

• 申請號: 201280045480.2
• 申請日: 2012-08-13
• 公開（公告）號: CN103813879A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 姜華;J·A·斯帕羅
• 申請（專利權）人: 西屋電氣有限責任公司
• 主分類號: B23K9/028
• 分類號: B23K9/028
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 張濤

技術領域

本發明通常涉及核反應堆燃料組件，并且更具體地涉及溝槽式插入物，所述溝槽式插入物裝配至核燃料組件的一個或多個部件的包殼內。

背景技術

通過被加壓的水進行冷卻的核反應堆發電系統的一級側包括閉合環路，所述閉合環路與用于產生有用能量的二級環路隔離并進行熱量交換。一級側包括：包封堆芯內部結構的反應堆容器，所述堆芯內部結構支承多個燃料組件，所述多個燃料組件包含可裂變物質；在熱量交換蒸汽產生器內的一級環路；增壓器的內容積；以及用于循環已加壓水的泵和管道；管道將蒸汽產生器和泵中的每一個獨立地連接至反應堆容器。包括蒸汽產生器、泵、和連接至容器的管道系統在內的一級側的每個部件形成了一級側的回路。

為了說明，圖1示出簡化的核反應堆一級系統，包括大體圓筒形的壓力容器10，所述壓力容器10具有包封堆芯14的封頭12。液體反應堆冷卻劑（諸如水）由泵16泵送穿過堆芯14至容器10內，熱量在所述堆芯14處被吸收并且排放至熱量交換器18（通常稱為蒸汽產生器），在所述熱量交換器18中熱量被傳送至利用環路（未示出）（諸如蒸汽驅動渦輪發電機）。反應堆冷卻劑隨后被返回至泵16，從而完成一級回路。一般說來，多個上述回路通過反應堆冷卻劑管道20連接至單個反應堆容器10。

在圖2中更詳細地示出示范性反應堆的設計。除了包括多個平行豎直共同延伸的燃料組件22的堆芯14之外，為了描述起見，其他容器內部結構能夠被劃分為下內部結構24和上內部結構26。在常規設計中，下內部結構的功能為支承、對齊和引導堆芯部件和儀器，以及導引容器內的流動。上內部結構約束燃料組件22（為了簡化僅有其中兩個示出于圖2中）或向燃料組件22提供二級約束，以及支承和引導儀器和部件（諸如控制棒28）。在圖2中示出的示范性反應堆中，冷卻劑通過一個或多個入口噴嘴30進入反應堆容器，向下流動穿過反應堆容器和堆芯筒32之間的環形空間，在下腔室34中轉向180°，向上穿過其上擱置有燃料組件的下支承板37和下堆芯板36，并且圍繞燃料組件穿過燃料組件。在一些設計中，下支承板37和下堆芯板36被單個結構代替，即具有與37相同高度的下堆芯支承板。以大致20英尺每秒的速度流動穿過堆芯和周圍區域38的冷卻劑數量級通常大到400,000加侖每分鐘。所產生的壓降和摩擦力傾向于導致燃料組件升高，該移動受到包括環形上堆芯板40的上內部結構的約束。流出堆芯14的冷卻劑沿上堆芯板40的下側流動，并且向上流動穿過多個穿孔42。冷卻劑隨后向上徑向地向外流動至一個或多個出口噴嘴44。

上內部結構26能夠從容器或容器頭部得到支承，并且包括上支承組件46。負載主要通過多個支承柱48在上支承組件46和上堆芯板40之間轉移。支承柱分別在選定的燃料組件22和上堆芯板40的穿孔42上方對齊。

通常包括驅動軸50和中子毒物棒機架（spider）52的可直線移動控制棒28通過控制棒引導管54被引導穿過上內部結構26進入對齊的燃料組件22內。引導管被固定地結合至上支承組件46和上堆芯板40的頂部。支承柱48的布置方案幫助阻止引導管在偶然狀況下的形變，所述形變能夠有害地影響控制棒的插入能力。

圖3為以豎直縮短形式表現的燃料組件（一般通過附圖標記22指示）的正視圖。燃料組件22為在壓水反應堆中使用的類型，并且具有結構化構造，所述結構化構造在其下端部處包括底部噴嘴58。底部噴嘴58將燃料組件22支承于核反應堆堆芯區域中的下堆芯板36上。除了底部噴嘴58之外，燃料組件22的結構化構造還包括在其上端部處的頂部噴嘴62以及與上內部結構中的引導管54對齊的若干引導管或套管84。引導管或套管84在底部噴嘴58和頂部噴嘴62之間縱向地延伸，并且在相對的端部處剛性地附接至底部噴嘴58和頂部噴嘴62。