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(duì)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(duì)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(guò)對(duì)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(guò)西屋公司核心專利技術(shù)的文丘里管專利(授權(quán)公告號(hào)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(guò)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(guò)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(duì)第二類下管座而言，通過(guò)對(duì)現(xiàn)有的過(guò)濾結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的過(guò)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(guò)濾板、過(guò)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(guò)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(duì)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(wèn)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(duì)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(guò)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(guò)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(guò)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(duì)流量進(jìn)行再分配的流水孔群，其特征在于，所述過(guò)濾結(jié)構(gòu)包括了相互配合的過(guò)濾嵌片和過(guò)濾管陣，所述過(guò)濾嵌片和過(guò)濾管陣被配置成共同在冷卻劑流通方向上對(duì)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)濾嵌片的溝槽，所述溝槽寬度由所述過(guò)濾嵌片厚度決定，所述溝槽深度由所述過(guò)濾嵌片高度決定，為所述過(guò)濾嵌片高度的1/3?3/2 ;所述溝槽和所述過(guò)濾嵌片兩兩之間十字鑲嵌。
[0010]進(jìn)一步地，所述過(guò)濾管陣為一定數(shù)量管形單元組成的過(guò)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(guò)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(duì)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(guò)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(guò)濾嵌片。
[0013]所述過(guò)濾結(jié)構(gòu)包括流水孔中的過(guò)濾嵌片以及下格板上部的過(guò)濾管陣。
[0014]所述過(guò)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(guò)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(guò)濾嵌片高度的1/3?2/3。溝槽的設(shè)計(jì)保證過(guò)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(guò)濾嵌片的溝槽，溝槽寬度由過(guò)濾嵌片厚度決定，約為0.5mm?1.1mm。溝槽深度由過(guò)濾嵌片高度決定，一般為過(guò)濾嵌片高度的1/3?3/2。過(guò)濾嵌片縱橫交錯(cuò)嵌入上格板中，并通過(guò)焊接或釬焊固定，實(shí)現(xiàn)對(duì)流水孔的分割，起到第一重防異物作用。
[0015]所述過(guò)濾管陣，為金屬管或金屬環(huán)組成的過(guò)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(guò)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(guò)濾管陣座于格板上，通過(guò)焊接或釬焊固定。過(guò)濾管陣將已被過(guò)濾條分割的流水孔進(jìn)一步劃分，進(jìn)一步限制能夠通過(guò)的異物尺寸，大大提高防異物能力。
[0016]上述下格板、過(guò)濾嵌片、過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)下管座過(guò)濾嵌片設(shè)計(jì)，對(duì)大流水孔進(jìn)行分割，限制異物通過(guò)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(guò)下管座過(guò)濾管陣設(shè)計(jì)，對(duì)大流水孔進(jìn)行分割，限制異物通過(guò)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(guò)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(guò)過(guò)濾嵌片和過(guò)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