[發明專利]一種柵元、燃料組件定位格架和燃料組件

在審

• 申請號: 201711369524.8
• 申請日: 2017-12-19
• 公開（公告）號: CN109935369A
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發明（設計）人: 史寶磊;何曉軍;張愛民;季松濤
• 申請（專利權）人: 中國原子能科學研究院
• 主分類號: G21C3/34
• 分類號: G21C3/34;G21C3/344
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 張雅丁

本發明涉及燃料組件技術領域，具體公開了一種柵元、核反應堆燃料組件定位格架和燃料組件，所述的柵元為四面筒體，包括筒角和筒壁，在筒角處加工平面，在柵元的筒角平面上設有剛凸；所述的定位格架由柵元排列組成；所述的燃料組件包括上述定位格架。本發明定位格架能夠適用于環形燃料元件，對燃料元件提供橫向定位并對冷卻劑產生一定的攪混作用，通過在格架柵元上設置不同凸出幅度的凸部來調節定位格架至其所需要的流動阻力。

技術領域

本發明屬于燃料組件技術領域，具體涉及一種柵元、燃料組件定位格架和燃料組件。

背景技術

核電站反應堆運行過程中，核燃料的性能是影響反應堆安全性和經濟性的重要因素。因此國際上一直將燃料元件的研究放在十分突出的地位，通過優化燃料元件設計、采用先進結構材料、改進元件制造工藝等方法，不斷提高核燃料元件的各種性能，促使核電向更安全和更經濟的方向發展。

在現有壓水堆燃料組件設計中，燃料棒一般采用定位格架夾持懸空的方式。定位格架對燃料元件起著支撐夾持的作用，并需要抵抗燃料元件的重力作用，由于輻照的作用，夾持燃料棒的彈簧的夾持力會急劇減小，燃料棒一般會落在下管座上，在冷卻劑的流動作用下，燃料棒可能會上下竄動，這會導致燃料棒破損的風險。

若要優化燃料元件的參數，并采用通用的燃料組件外形結構設計，使得新型組件能夠適用于目前的成熟的堆芯。如采用新型的環形燃料元件，其外徑變大，重量增加，此時所需的定位格架的夾持力可能增大約2-4倍，能夠放置如彈簧、剛凸等夾持件的空間變小，這使得燃料元件在運行時落在下管座上的概率增大，并使得在停堆換料后再啟堆的過程中燃料元件上下竄動的概率也增大。

同時，在現有的燃料組件定位格架設計制造中，定位格架基本都由內外條帶組成。由于其條帶的復雜性，在生產制造時需要30多種模具。在模具確定后，若要改變定位格架的特性，如流動阻力，對冷卻劑在燃料組件間的分配產生更好的效果等等，需要改變其中幾乎所有模具的形狀，大大增加了工作負擔。

因此，亟需設計一種新型的燃料組件定位格架，以克服現有技術的不足。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于燃料組件定位格架的柵元，具有該柵元的燃料組件定位格架以及燃料組件。

本發明的技術方案如下：

一種柵元，用于核反應堆燃料組件的定位格架，所述的柵元為四面筒體，包括筒角和筒壁，在四個筒角處分別加工平面，在筒角平面上設有剛凸。

所述的剛凸為圓形，向柵元內部凸起，與燃料元件形成點接觸。

所述的剛凸為橢圓形，沿柵元的高度方向向柵元內側凸起，與燃料元件形成線接觸。

在剛凸的上方設有上凸部，用于控制冷卻劑流量，并對冷卻劑產生攪混作用。

在剛凸的下方，與上凸部對稱地設有下凸部。

所述的上凸部和下凸部均向柵元外側凸起，上凸部和下凸部的凸出幅度根據實際冷卻劑所需要的攪混的橫流以及在燃料組件中定位格架能占的流動阻力份額來限定，所需的攪混橫流越大，同時能占的流動阻力份額越大則凸出的幅度越大。

在所述的剛凸上方設有傾斜的上導向面，使剛凸與柵元筒角平滑過渡，方便燃料元件插入。

在所述的剛凸下方設有傾斜的下導向面。

一種燃料組件定位格架，由所述的柵元排列組成。

所述的柵元兩兩相接，形成N×N的排列。

所述的相鄰兩個柵元通過在筒壁點焊的方式兩兩固定。

N的取值范圍為3～17。

N的取值為5、7、9、11、13、15中的一個。