[發明專利]反應堆燃料組件上管座

無效

• 申請號: 201310144207.1
• 申請日: 2013-04-24
• 公開（公告）號: CN103247353A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發明（設計）人: 黃春蘭;雷濤;茹俊;蒲曾坪;雍涇;肖忠;焦擁軍;青濤;張林;陳杰
• 申請（專利權）人: 中國核動力研究設計院
• 主分類號: G21C3/33
• 分類號: G21C3/33;G21C15/00
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 梁田

技術領域

本發明涉及核工業領域，具體涉及一種反應堆燃料組件上管座。

背景技術

反應堆燃料組件由若干燃料棒、導向管、定位格架及上下管座等組成，其結構示意圖如圖1所示。其中的上管座1主要由連接板、圍板和框板組成，起到橫向定位燃料組件、承受和傳遞壓緊力、為燃料組件吊裝提供接口、防止燃料棒彈出等作用，是反應堆燃料組件中不可或缺的關鍵部分。

上管座的另外一個關鍵作用在于為冷卻劑提供出口空腔，該作用主要通過在連接板上設置流水孔實現。而現有的上管座中，連接板大體上為方形，在連接板上開設有圓形的儀表管連接孔和導向管連接孔以及長條形流水孔，所有流水孔均按同一方向平行排列。現有的上管座存在以下問題：

1．流水孔的布置方式不佳，使流水孔的數量較少，直接導致連接板上流通面積的比例較低，連接板上下兩側的壓降較大，這種情況下，需要消耗更多的主泵揚程才能使冷卻水的流動性達到要求，經濟性欠佳；

2．流水孔排列對稱性不足，不利于連接板的載荷分布，影響上管座的整體結構強度；

3．流水孔為非對稱排列，且不同流水孔的尺寸差異較大，對燃料組件出口的流場分布有不利影響，冷卻水在通過上管座后再分布時，容易產生橫向流，增加控制棒和可燃毒物棒振動磨蝕而導致失效的風險。

發明內容

本發明的目的即在于克服現有上管座存在的經濟性欠佳，整體結構強度低，冷卻水在通過上管座后再分布時容易產生橫向流的不足，提供一種反應堆燃料組件上管座。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

反應堆燃料組件上管座，主要由連接板、固定在連接板邊緣的圍板和固定在圍板上的框板構成，連接板上均勻開設有用于安裝燃料組件導向管或儀表管的連接孔，所述連接板上開設有多個五邊形流水孔，任意三個相鄰的連接孔的圓心相連合圍形成一個三角部，每個三角部內包括兩個五邊形流水孔。

要克服現有技術的缺陷，其主要應解決的技術問題在于如何更加均勻的布置總面積更大的流水孔。發明人將流水孔設置成五邊形，讓連接板上出現更多不同方向的連接肋，在流通面積與現有連接板相同的情況下，增加了連接板的結構強度。可以看到，在此情況下，可以增加流水孔的面積，使連接板的結構強度接近可以接受的底線，從而擴大了流水孔占據的流通面積比例，減小壓降，提高經濟性。由于連接孔為均勻布置，每個三角部的形狀和大小都相同，因此在每個三角部中都布置兩個五邊形流水孔，能夠使五邊形流水孔的分布更加均勻和對稱，讓連接板的載荷分布均勻，提高了上管座的整體結構強度。每個五邊形流水孔的大小相同，而且分布均勻對稱，可以防止冷卻水在通過上管座后再分布時產生橫向流，降低了橫向流使控制棒和可燃毒物棒振動磨蝕而導致失效的風險。

作為本發明的第一種優化方案，所述三角部為等腰直角三角形。這種形狀的三角部能夠使五邊形流水孔更加容易布置，也更容易讓五邊形流水孔占據最大的面積。

作為本發明第一種優化方案的進一步優化，所述三角部的直角邊與所述連接板的中線平行。可以看到，采用這種方式，能夠最大程度上避免在連接板邊緣處無法布置完整五邊形流水孔的問題，減小了因無法在連接板邊緣布置五邊形流水孔帶來的空間浪費，進一步提高了流通面積比例。

進一步的，所述五邊形流水孔由兩條相連且夾角為90°的長邊、兩條分別與長邊連接的短邊和連接兩條短邊的底邊構成，兩條短邊與底邊的夾角相等且為鈍角，兩條短邊和與之相連的長邊的夾角相等且為鈍角。五邊形流水孔的形狀類似去掉兩個銳角的直角三角形，使其與三角部的形狀更加契合，進一步增加了五邊形流水孔能夠占據的面積，提高了流通面積比例。

進一步的，位于同一個所述三角部中的兩個所述五邊形流水孔，位于同一個所述三角部中的兩個所述五邊形流水孔，一個所述五邊形流水孔的一條所述長邊與所述三角部的斜邊平行，另一個所述五邊形流水孔的一條長邊與所述三角部的斜邊平行，其余兩條長邊正對。這種排列方式使五邊形流水孔在避開連接孔的同時獲得了最大的可布置面積，在保證連接板結構強度的情況下，可以使五邊形流水孔的面積達到最大，在最大程度上提高了流通面積比例。

進一步的，相鄰的所述五邊形流水孔之間的間隔距離相等，所述短邊與相鄰的所述連接孔之間的距離相等，使構成連接板的材料分布更加均勻，提高了連接板載荷分布的均勻性。

作為本發明的第二種優化方案，在上述方案的基礎上，還包括用于安裝燃料組件導向管邊緣連接孔，邊緣連接孔設置于所述連接板的四角。由于連接板的四角無法有效設置五邊形流水孔，同時考慮到燃料組件導向管的布置數量，從而在連接板的四角設置邊緣連接孔，避免連接板上空間的浪費。