一種雙頭螺旋菱形支撐板正六邊形核燃料組件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及核燃料組件，尤其涉及一種雙頭螺旋菱形支撐板正六邊形核燃料組件的技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]核燃料包殼與冷卻劑之間的傳熱狀況直接影響包殼的工作溫度及其使用壽命，因而對其進行強化傳熱的結(jié)構(gòu)改進對于核電站的核安全與提高發(fā)電效率有極其重要的意義。
[0003]目前核燃料組件已有的強化傳熱手段只是利用格架上布置小葉片旋流結(jié)構(gòu)來擾動冷卻劑流體，其作用距離短，效果較差。盡管在文獻中有在燃料棒外壁纏繞金屬絲的方案，因其裝配并不方便，效果也比較有限，還停留在數(shù)值模擬和實驗研宄階段，并未得到實際應用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的是提供一種傳熱效率高、阻力損失較低并實施較方便的雙頭螺旋菱形支撐板正六邊形核燃料組件。
[0005]本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的采用如下技術(shù)方案:
一種雙頭螺旋菱形支撐板正六邊形核燃料組件，包括燃料棒組、導向管組、上管座組件、下管座組件、上格架和下格架；其中導向管組上端連接上管座組件和上格架，下端連接下格架和下管座組件；燃料棒組被上格架和下格架夾持在核燃料組件設計所確定的正三角形網(wǎng)格的棒位上；
所述雙頭菱形支撐板正六邊形核燃料組件還包括菱形支撐板組和拉桿套管組；所述菱形支撐板組布置在上格架和下格架之間；所述菱形支撐板組為雙頭螺旋布置，根據(jù)核燃料組件的截面尺寸、布置菱形支撐板組的長度區(qū)間和傾斜角來確定菱形支撐板的數(shù)量；每個螺旋周期由3塊菱形支撐板組成，每塊菱形支撐板傾斜布置在正六邊形燃料組件大于三分之一截面的范圍內(nèi)，呈截去尖頭的菱形；菱形支撐板是薄板，從投影面看有2條內(nèi)側(cè)直邊、2條外側(cè)直邊和2條短邊，所述2條內(nèi)側(cè)直邊分別與通過核燃料組件中心及正六邊形的2個相間頂點的連線平行，并分別拓寬至位于與所述連線相鄰且平行的管孔自然間隔中，使得相鄰菱形支撐板的連接處呈周向重疊，重疊區(qū)包含一排燃料棒和最外側(cè)的拉桿套管組；所述2條短邊是因為2條內(nèi)側(cè)直邊的拓寬而造成的；在菱形支撐板首尾處設有用于布置拉桿套管組的平面區(qū)，即將菱形支撐板兩端在靠近拉桿孔的管孔自然間隔中折彎，將菱形支撐板分成中間的傾斜區(qū)和兩端的平面區(qū)，使每根拉桿同時穿過2塊相鄰菱形支撐板并保持相鄰兩塊菱形支撐板的后一塊板的前緣平面區(qū)與前一塊板的后緣平面區(qū)在外圈首尾貼合相接；以利于利用最少的拉桿數(shù)目來固定菱形支撐板；所述菱形支撐板傾斜區(qū)的2條外側(cè)直邊與2條折彎邊相連；折彎方向相反，即安裝位置較低的外側(cè)直邊的折彎邊向上折，位置較高的外側(cè)直邊的折彎邊向下折；所述菱形支撐板上的管孔與燃料棒組和導向管組及拉桿套管組的相應位置一一對應，且除拉桿孔外，每個管孔均雙向翻邊，安裝位置高的一半向下翻邊，位置低的一半向上翻邊；管孔翻邊和折彎均是為了增強薄板的強度和剛度，翻邊后形成的管孔與燃料棒的間隙有利于強化蒸發(fā)或沸騰傳熱；
所述拉桿套管組有3根拉桿、2組共6根不等距套管、與菱形支撐板數(shù)目財目匹配的數(shù)目為的等距套管(n:_、2組共6根上下套管和6套螺母緊固件組成；每塊菱形支撐板上穿有2根拉桿，位于菱形支撐板的長軸最外側(cè)管位上；所述拉桿依次穿過下管座組件、上下套管、下格架、不等距套管、若干周期的菱形支撐板和等距套管、最后3塊菱形支撐板、不等距套管、上格架、上下套管和上管座組件；拉桿兩端分別穿過下管座組件和上管座組件的對應管孔并用螺母緊固件連接固定。
[0006]本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點:
1、流體由目前的縱向流動方案變?yōu)楸景l(fā)明的擬螺旋流動方案。最主要的優(yōu)點在于改善核燃料堆芯溫度分布的均勻性，螺旋流動有利于降低包殼壁面溫度，避免局部高溫熱點的產(chǎn)生，或由此可相應提高核燃料組件的熱流密度，有利于提高核反應堆運行的安全性和經(jīng)濟性。其次可以強化傳熱，因為前者的流動方向與燃料棒束的壁面平行，根據(jù)場協(xié)同理論是不利于傳熱強化的，而后者的流動方向與壁面有夾角，可以大大強化傳熱；由于螺旋流動速度方向基本不變，沒有額外的局部阻力損失，并有利于形成對強化傳熱有益的二次流；各菱形支撐板對管束支撐間距不變，支撐位置逐步變化，可避免產(chǎn)生共振造成振動破壞。采用雙頭菱形支撐板，可減小層距，并且使每個燃料組件至少在兩個方向的對邊同一高度上的支撐板可與相鄰的燃料組件相互抵靠，以增強其剛性。
[0007]2、拉桿套管組不僅起到固定菱形支撐板位置的作用，而且提高了核燃料組件的剛度和強度。將拉桿套管組布置在菱形支撐板長軸最外側(cè)的端點，有利于用最少的拉桿和套管數(shù)量來固定菱形支撐板；在拉桿孔附近設置折彎的平面區(qū)有利于將向2個空間方向傾斜的相鄰菱形支撐板在平面區(qū)貼合并被拉桿套管壓緊?？紤]到菱形支撐板的材料可能會增大中子的吸收率，所以除了其材料必須采用低吸收截面材料外，還要盡量采用薄板。為了增強其強度和剛度，對其傾斜區(qū)外側(cè)兩條直邊進行相反方向的折彎，折彎方向的選擇原則是不影響裝配，并且對菱形支撐板上除拉桿孔外的所有管孔均雙向翻邊，并可利用翻邊后管孔與燃料棒的間隙形成有利于產(chǎn)生氣泡核心，強化蒸發(fā)或沸騰傳熱的楔形通道結(jié)構(gòu)。
[0008]3、燃料組件的截面形狀有正方形和正六邊形兩種。正六邊形燃料組件結(jié)構(gòu)除了更緊湊外，布置在圓形截面的壓力容器內(nèi)時，其最外面一圈燃料與殼體壁面的距離亦更均勻，因而有利于減小壓力容器的直徑或減輕容器材料的熱輻射傷害，或者在同樣的壓力容器的尺寸下，發(fā)電功率更高。
【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明實施例的核燃料組件總體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明實施例的核燃料組件中間段的燃料棒組1、導向管組2、菱形支撐板組6和拉桿套管組7布置局部立體示意圖(為更清楚顯示，取走了前半截面內(nèi)的燃料棒束)；
圖3是本發(fā)明實施例的核燃料組件中間段的俯視橫切面示意圖。
[0010]圖4是本發(fā)明實施例菱形支撐板的立體示意圖。
【具體實施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細說明:
實施例:如圖1一4所示，
一種雙頭螺旋菱形支撐板正六邊形核燃料組件，包括燃料棒組1、導向管組2、上管座組件3、下管座組件4、上格架5-1和下格架5-2 ;其中導向管組2上端連接上管座組件3和上格架5-1，下端連接下格架5-2和下管座組件4 ;燃料棒組I被上格架5-1和下格架5-2夾持在核燃料組件設計所確定的正三角形網(wǎng)格的棒位上；
所述雙頭菱形支撐板正六邊形核燃料組件還包括菱形支撐板組6和拉桿套管組7 ;所述菱形支撐板組6布置在上格架5-1和下格架5-2之間；所述菱形支撐板組6為雙頭螺旋布置，根據(jù)核燃料組件的截面尺寸、布置菱形支撐板組6的長度區(qū)間和傾斜角來確定菱形支撐板6-1的數(shù)量；每個螺旋周期由3塊菱形支撐板6-1組成，