一種雙重防異物的燃料組件下管座的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及壓水核反應(yīng)堆設(shè)計(jì)領(lǐng)域，尤其涉及一種雙重防異物的燃料組件下管座。
【背景技術(shù)】
[0002]壓水核反應(yīng)堆燃料組件通常由若干燃料棒、導(dǎo)向管部件、儀表管部件、格架、上下管座等構(gòu)成。其中，下管座作為燃料組件骨架的重要組成部分，是燃料組件的主要承載部件之一，其可靠性直接影響燃料組件在操作、運(yùn)輸和運(yùn)行狀態(tài)下的安全性。同時(shí)下管座也是重要的接口部件，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對燃料組件的操作性能以及與堆內(nèi)構(gòu)件兼容性有直接影響。作為堆芯冷卻劑的入口，下管座的防異物性能也是其綜合性能的重要指標(biāo)之一。冷卻液中的異物如金屬碎肩進(jìn)入燃料組件中將由于碰撞摩擦等對燃料棒包殼管造成重大傷害。為了防止異物進(jìn)入燃料組件中，下管座作為冷卻劑入口應(yīng)起到重要作用。
[0003]通過對現(xiàn)有的燃料組件下管座的分析發(fā)現(xiàn)，世界各主要燃料公司在下管座設(shè)計(jì)上主要考慮其高強(qiáng)度、低壓降、防異物等方面的性能。目前主流的下管座設(shè)計(jì)可分為兩類。第一類以西屋公司的DFBN下管座為代表，將主要承載結(jié)構(gòu)與防異物結(jié)構(gòu)合二為一，使用小流水孔下格板。小流水孔下格板的流通比低，保持了很強(qiáng)的防異物能力以及充足的強(qiáng)度裕量，同時(shí)通過西屋公司核心專利技術(shù)的文丘里管專利(授權(quán)公告號CN100592434C)，在較低的流通比下大幅度降低格板整體的壓降。由于流水孔直徑小，因此防異物能力較強(qiáng)。第二類為目前其它燃料公司使用的主流設(shè)計(jì)思路，即通過盡可能高流通比的支撐框架結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)主要的結(jié)構(gòu)承載功能，同時(shí)保持較低的壓降。但由于高流通比的支撐框架往往具有較大直徑的流水孔，因此需要通過各類特色的濾網(wǎng)或?yàn)V板結(jié)構(gòu)確保較高的防異物能力。針對第二類下管座而言，通過對現(xiàn)有的過濾結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的過濾結(jié)構(gòu)一般分為板式、嵌片式。板式防異物裝置一般為過濾板、過濾網(wǎng)等，由金屬板上開設(shè)各種形狀的小流水孔，然后安裝在下管座格板的上方或下方，起到防異物的作用。嵌片式防異物裝置一般為金屬板條，嵌入下管座流水孔中，起到分割流水孔防止異物通過的作用。
[0004]冷卻液中的異物如金屬碎肩進(jìn)入燃料組件中將由于碰撞摩擦等對燃料棒包殼管造成重大傷害。為了防止異物進(jìn)入燃料組件中，本領(lǐng)域的技術(shù)人員致力于開發(fā)一種雙重防異物的燃料組件下管座，具有顯著的防異物性能。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是防止流道中的異物進(jìn)入燃料組件活性區(qū)，保護(hù)燃料組件活性區(qū)的燃料棒包殼管不被異物損傷，因此，針對性地設(shè)計(jì)了雙重防異物裝置。所述下管座下格板采用大流水孔設(shè)計(jì)，降低壓降。為提高防異物性能，下管座首先采用嵌片將大流水孔分割，起到第一重防異物功能；然后采用一種管式防異物裝置安裝在上管座上方，起到第二重防異物作用。通過雙重防異物設(shè)置，大流水孔被兩次分割，劃分為若干份，大大限制了能夠通過的異物尺寸，提高防異物能力。因此，大流水孔設(shè)計(jì)和雙重防異物設(shè)計(jì)，本實(shí)用新型所述的雙重防異物的燃料組件下管座實(shí)現(xiàn)了降低壓降，提高防異物的性能
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種雙重防異物的燃料組件下管座，包括下格板、支撐框架和過濾結(jié)構(gòu)，所述下格板位于所述支撐框架的上方，貫穿設(shè)置了用于安裝燃料組件導(dǎo)向管的導(dǎo)向管孔、用于安裝燃料組件儀表管的儀表管孔以及用于冷卻劑流通和對流量進(jìn)行再分配的流水孔群，其特征在于，所述過濾結(jié)構(gòu)包括了相互配合的過濾嵌片和過濾管陣，所述過濾嵌片和過濾管陣被配置成共同在冷卻劑流通方向上對所述流水孔群的投影面進(jìn)行了劃分。
[0007]進(jìn)一步地，所述流水孔群由一組橫截面形狀相同或不同的流水孔組成，所述流水孔的橫截面形狀包括圓形和非圓形；所述流水孔選用特征尺寸較大的形狀以提高流通；所述特征尺寸是指圓孔的直徑或非圓孔的外接圓的直徑。
[0008]進(jìn)一步地，所述孔特征尺寸在8mm?I Imm之間。
[0009]進(jìn)一步地，所述過濾嵌片為條帶結(jié)構(gòu)，其上設(shè)置有用于組裝的溝槽，所述溝槽寬度由所述過濾嵌片厚度決定，相鄰所述溝槽的間距由所述下格板上流水孔間距決定，溝槽深度為所述過濾嵌片高度的1/3?2/3 ;所述下格板上設(shè)置用于嵌入所述過濾嵌片的溝槽，所述溝槽寬度由所述過濾嵌片厚度決定，所述溝槽深度由所述過濾嵌片高度決定，為所述過濾嵌片高度的1/3?3/2 ;所述溝槽和所述過濾嵌片兩兩之間十字鑲嵌。
[0010]進(jìn)一步地，所述過濾管陣為一定數(shù)量管形單元組成的過濾結(jié)構(gòu)，所述管形單元為圓形或多邊形，直徑為1mm?13mm，壁厚為0.4mm?1mm，連接后排成陣列；排列時(shí)，所述管形單元與燃料棒同軸。
[0011]在本實(shí)用新型的較佳實(shí)施方式中，主要由方形的下格板、下格板下部的支撐框架以及下格板上部的過濾結(jié)構(gòu)構(gòu)成。
[0012]所述下格板為方形結(jié)構(gòu)，其上貫穿設(shè)置了導(dǎo)向管孔用于安裝燃料組件導(dǎo)向管、儀表管孔用于安裝燃料組件儀表管、以及流水孔孔群用于冷卻劑流通和對流量進(jìn)行再分配。所述流水孔孔群，可以選擇為圓孔或異形孔，孔特征尺寸(圓孔孔徑，其它等邊異型孔外接圓直徑等)根據(jù)堆芯入口冷卻劑流量進(jìn)行設(shè)計(jì)。為實(shí)現(xiàn)大流量低壓降設(shè)計(jì)，一般設(shè)計(jì)較大的孔特征尺寸。通過大的孔特征尺寸保證冷卻劑的流通量以及低的管座壓降。所述孔特征尺寸可在8mm?Ilmm之間選擇。上格板上設(shè)置了溝槽，用于安裝過濾嵌片。
[0013]所述過濾結(jié)構(gòu)包括流水孔中的過濾嵌片以及下格板上部的過濾管陣。
[0014]所述過濾嵌片為條帶結(jié)構(gòu)，厚度為0.4mm?1_，其上設(shè)計(jì)有用于組裝的溝槽，溝槽寬度由過濾嵌片厚度決定，約為0.5mm?1.1mm。相鄰溝槽的間距由格板上流水孔間距決定，約為9mm?13mm。溝槽深度約為過濾嵌片高度的1/3?2/3。溝槽的設(shè)計(jì)保證過濾嵌片可以兩兩之間十字鑲嵌。同時(shí)格板上設(shè)計(jì)由用于嵌入過濾嵌片的溝槽，溝槽寬度由過濾嵌片厚度決定，約為0.5mm?1.1mm。溝槽深度由過濾嵌片高度決定，一般為過濾嵌片高度的1/3?3/2。過濾嵌片縱橫交錯嵌入上格板中，并通過焊接或釬焊固定，實(shí)現(xiàn)對流水孔的分割，起到第一重防異物作用。
[0015]所述過濾管陣，為金屬管或金屬環(huán)組成的過濾結(jié)構(gòu)。金屬管，可以為圓形、多邊形或其他異型孔，直徑一般為10?13mm，壁厚為0.4?1mm，通過焊接或釬焊排成陣列。排列時(shí)，金屬管與燃料棒同軸。然后在管陣外圍焊上金屬條帶，起加固作用。過濾管陣座于格板上，通過焊接或釬焊固定。過濾管陣將已被過濾條分割的流水孔進(jìn)一步劃分，進(jìn)一步限制能夠通過的異物尺寸，大大提高防異物能力。
[0016]上述下格板、過濾嵌片、過濾管陣等的特征可以實(shí)現(xiàn)下管座低壓降、高防異物性能的目的。
[0017]綜上所述，本實(shí)用新型所述的一種雙重防異物的燃料組件下管座的有益效果如下:
[0018](I)本實(shí)用新型通過下管座下格板上的大流水孔設(shè)計(jì)，可以使下管座壓降降低，保證燃料組件入口的冷卻劑壓力，為過濾結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供較大的壓降裕量。
[0019](2)本實(shí)用新型通過下管座過濾嵌片設(shè)計(jì)，對大流水孔進(jìn)行分割，限制異物通過尺寸，提高了管座的防異物能力。降低了異物進(jìn)入燃料組件活性區(qū)域，破壞燃料組件包殼管的風(fēng)險(xiǎn)，從而提高了燃料組件性能。
[0020](3)本實(shí)用新型通過下管座過濾管陣設(shè)計(jì)，對大流水孔進(jìn)行分割，限制異物通過尺寸，提高了管座的防異物能力。降低了異物進(jìn)入燃料組件活性區(qū)域，破壞燃料組件包殼管的風(fēng)險(xiǎn)，從而提高了燃料組件性能。
[0021](4)本實(shí)用新型涉及的用于核燃料組件的下管座，通過下格板流水孔的孔型孔徑特征，滿足低壓降的功能要求；同時(shí)通過過濾嵌片和過濾管陣的雙重防異物設(shè)置，提高了燃料組件防異物能力。保證燃料組件入口壓力同時(shí)，防止異物進(jìn)入燃料