[發明專利]輕水反應堆的燃料組件

有效

• 申請號: 201310026318.2
• 申請日: 2013-01-22
• 公開（公告）號: CN103093839A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 禹文池;周躍民;李偉才;龐錚錚
• 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;嶺澳核電有限公司
• 主分類號: G21C3/328
• 分類號: G21C3/328
• 代理公司: 深圳市順天達專利商標代理有限公司 44217
• 代理人: 郭偉剛;林儉良

技術領域

本發明涉及輕水反應堆，更具體地說，涉及一種輕水反應堆的燃料組件。

背景技術

目前，輕水反應堆的燃料組件通常沿其長度方向間隔分布有數個格架，每一格架包括垂直交叉的數個條帶并由所述條帶分成數個柵元，燃料棒插入到這些柵元中。燃料組件還包括數根導管及上、下管座，這些導管代替燃料棒插入在格架的某些柵元中，確保格架固定在沿燃料組件的導管長度分布的位置上。這些燃料棒和導管密集陣列，與格架及上、下管座一起組成燃料組件。

如圖1a所示，為一現有輕水反應堆的燃料組件中燃料棒11在格架12中的排布方式，其中格架12由垂直交叉的條帶121分成呈矩形陣列排布的多個柵元122，每一柵元122呈正方形，燃料棒11對應插設于格架12的柵元122中并位于該柵元122的中心，即任意兩相鄰燃料棒11之間的條帶121位于該兩相鄰燃料棒11之間的中心平面，通常，兩相鄰燃料棒11之間棒間距為12.595mm，燃料棒11的直徑為9.5mm，條帶121的厚度為0.4mm。如圖1b所示，為流體流經圖1a所示燃料組件的速度（Velocity）場示意圖，從圖1b可以看出，流體流經燃料棒11和格架12時，由于粘性流體的壁面切應力使流體損失能量，會在條帶121和燃料棒11的表面產生摩擦阻力，在其表面附近會形成低速區，尤其是在燃料棒11的表面附近的低流速，這會惡化傳熱。由于燃料棒11表面和條帶121表面存在流體低速區，容易增加壓降，從圖1b可以看出在任意呈2×2矩陣分布的四個相鄰燃料棒11構成的通道中心內存在一個低流速點。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于，提供一種可以增強傳熱的輕水反應堆的燃料組件。

為解決上述技術問題，本發明采用了如下技術方案：

提供一種輕水反應堆的燃料組件，包括數根燃料棒及格架，所述格架被分隔成呈矩形陣列排列的數個柵元，所述燃料棒分別插入與之對應的柵元中并排列成數行與數列，所述數根燃料棒中至少有一部分燃料棒偏離與之對應的柵元的中心設置，使得部分列的燃料棒中少存在兩相鄰燃料棒的中心之間的距離大于與該兩相鄰燃料棒相對應的兩柵元的中心之間的距離。

優選地，所述燃料棒在進行偏離設置時，每一行燃料棒均朝向該行的同一端偏離，至少有一行燃料棒的偏離方向與相鄰的另一行燃料棒的偏離方向相反，使得同一列的燃料棒中少存在兩相鄰燃料棒的中心之間的距離大于與該兩相鄰燃料棒相對應的兩柵元的中心之間的距離。

優選地，所述格架包括呈垂直交叉的數根條帶，并由所述條帶將格架分隔成所述數個柵元，每一柵元呈正方形，同一行燃料棒中兩相鄰燃料棒距該兩相鄰燃料棒之間的條帶的距離不相等。

優選地，所述燃料棒的偏離距離均相同，任意呈2×2矩陣分布的4根相鄰的燃料棒排列成菱形。

優選地，所述燃料棒均靠近與之對應的柵元的角落設置，燃料棒在行方向與列方向同時發生偏離。

優選地，所述燃料棒偏離至與條帶相貼合。

優選地，所述燃料棒在列方向均朝向格架的同一側偏離。

優選地，至少有一列燃料棒在列方向的偏離方向與相鄰的另一列燃料棒在列方向的偏離方向相反。

優選地，所述燃料組件中，一部分呈2×2矩陣分布的4根相鄰的燃料棒排列成菱形，另一部分呈2×2矩陣分布的4根相鄰的燃料棒排列成正方形。

優選地，所述燃料棒同時與相交叉的兩根條帶相貼合。

本發明的輕水反應堆的燃料組件具有以下有益效果：燃料棒經偏心設置后可增加同一列的兩相鄰燃料棒之間的棒間距，并使燃料棒趨于叉排，通過提高燃料棒一部分表面的流速，增強流體換熱能力，可增大熱工余量；將燃料棒靠近格架的條帶設置，在燃料棒表面流速未提升的區域，通過燃料棒與條帶結合，達成肋片強化換熱；通過燃料棒與格架的條帶接觸，可減少流體低速區，降低流體通過棒束的壓降；通過增加燃料棒之間的棒間距，減少橫向流動阻力，加強了橫向流動，增大了熱工余量；叉排式通過增加通道能充分發揮橫向流的擾動作用，增強流體換熱能力；增加相鄰燃料棒水隙后，中子慢化更為均衡，使燃料棒周向釋熱更為均衡，同時保證中子經濟性，減少中子的泄漏量。

附圖說明

圖1a為現有輕水反應堆的燃料組件中燃料棒在格架中的排布方式的示意圖。

圖1b為流體流經圖1a所示燃料組件的速度場示意圖。

圖2a為本發明輕水反應堆的燃料組件第一實施例的結構示意圖。

圖2b為流體流經圖2a所示燃料組件的速度場示意圖。

圖3a為本發明輕水反應堆的燃料組件第二實施例的結構示意圖。