[发明专利]用于压力水核反应堆的燃料组件

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于压力水核反应堆的燃料组件，如其例如由DE10334380B3已知的那样。 

背景技术

在图6中示例示出用于压力水核反应堆的燃料组件的原理结构。在这种燃料组件中许多燃料棒2在棒方向上(轴向)相互平行地通过多个相互轴向间隔开的定位格架4导引，它们分别形成具有许多单元格6的两维格栅，这些单元格按行8和列10设置。支承管穿过这个格栅的单元格6在燃料棒2以外也在所选择的位置上导引，该支承管不含燃料并且设置用于容纳和导引控制棒(所谓的控制棒导管12)。此外还可以设有支承管，它们同样不含燃料并且仅用于提高稳定性(仪器管或结构管，在示例示出的燃料组件2中既未设有仪器管也未设有结构管)。这些支承管与燃料棒不同，在单元格6中与定位格架4焊接，由此保证其在燃料组件2整个使用寿命上的稳定作用。 

在假设的外部事故的情况下，例如在地震时或者在大泄漏的损失冷却剂(LOCA-Loss of Coolant Accident：冷却剂丧失事故)时定位格架可能由于相邻的燃料组件经历明显的冲击负荷。此时产生的持久变形(它们通常作为各个行或列的横向挠曲引起注意)不允许超过许用的最高值，以保证控制棒还可以导入控制棒导引管中，从而由此能够使设备可靠地继续运行或者可靠地断开。而在有限的范围中原则上允许塑性变形，因此必需避免较大的膨胀，它导致在燃料组件中设置的控制棒导引管的显著错位。 

因此这样设计定位格架，使得要期待的冲击负荷不会导致定位格架的较大膨胀或横向挠曲。在实践中作为研究目的致力于对于新的、未辐射的定位格架的约20kN的屈曲强度(BOL(使用寿命起点)-定位格架)。因此，对于BOL定位格架，可以承受在事故范围内(地震、LOCA)产生的冲击负荷(面状作用的横向力)，只要这个负荷小于20kN。 

但是，尤其对于已经使用较长时间并且达到其使用寿命终点(EOL＝End Of Life)的定位格架，在最不利的状况中产生大于其屈 曲强度的作用力，因为这个屈曲强度与新的定位格架相比明显减小。在此，屈曲强度的这种减小取决于相应的定位格架类型并可为大于50至60％。 

因此，为了改善事故安全性，在DE 10334580B3中建议，在结构上这样设计定位格架，使得在超过侧面作用于定位格架上的极限力时变形仅仅在定位格架的一个区域中开始，该区域的单元格位于含有控制棒导引管的内部区域以外。这个变形特性可以由此实现，即，把定位格架设计在这个内部区域以外在机械上更弱。 

发明内容

因此本发明的目的是，给出一种用于压力水核反应堆的燃料组件，它具有高的事故安全性和良好的热液力特性。 

按本发明的用于压水核反应堆的燃料组件，它包括许多燃料棒，所述燃料棒在许多轴向间隔开的定位格架中导引，所述定位格架分别形成一个由格栅隔板构成的、具有许多单元格的正方形格栅，所述单元格按行和列设置，并且其中，分别有一个控制棒导引管穿过许多这种单元格导引，其中，所述控制棒导引管确定第一分区域，该第一分区域由第二分区域包围，至少一个定位格架在第一分区域中在机械上设计成比在第二分区域中更强，并且在第二分区域中设有至少一个伸进一在燃料棒之间形成的流动子通道中且提高流动阻力的阻力体，该阻力体抵消在第二分区域中的伴随机械上更弱设计而来的流动阻力减小。 

这个目的按照本发明通过具有以下特征的燃料组件得以实现。按照这些特征，从由DE 10334580B3已知的燃料组件出发，其中至少一个定位格架在第一分区域中在机械上设计得比在第二分区域中更强，在第二分区域中配有至少一个伸进在燃料棒之间形成的流动子通道中且提高流动阻力的阻力体，它抵消伴随机械上更弱的设计而来的在第二分区域中的流动阻力减小。本发明涉及这样的认识，即，定位格架在边缘区域中的较弱设计例如通过减小边缘区域中的格栅隔板的厚度或者通过减小格栅相互焊接的焊接节点的数量或长度来实现，由此使定位格架的流动阻力在这些弱化的外区域内小于在内区域内。换言之：为了改善EOL特性而加入的定位格架的机械不均匀性可能引起液力不均匀性，即由冷却剂通过定位格架在燃料棒轴向上流动产生的压力损失的非均匀分布。