[发明专利]用于核反应堆的燃料组件

说明书

技术领域

本发明涉及核能工程，尤其是涉及一种无壳燃料组件的结构设计，所述燃料组件形成水慢化动力反应堆的反应区域，特别是VVER-1000型的反应堆。

背景技术

成束的燃料元件、头部、以及底部喷嘴是燃料组件设计的主要部件。

按照常规，成束的燃料元件包括收纳在沿燃料组件长度方向延伸的间隔栅格的多个单元内的燃料元件，并且通过各种结构元件与燃料组件的头部及底部喷嘴连接。

燃料组件的底部喷嘴通常由支撑圆柱和支撑板构成。燃料元件或者抵靠支撑板而设置，或者更常见地固定在底部喷嘴的支撑板之内，所述燃料组件在温度和沿燃料组件方向上的辐射的作用下能够膨胀，尤其是，因为关于燃料组件的间隔栅格的弹性。

位于燃料组件内的燃料元件的常规及安全工作需要紧固件，用于将燃料元件的底部插销固定在底部喷嘴的支撑板内，进而将燃料元件牢牢地固定在支撑板内，并且便于远程控制成束的燃料元件的组装和拆解成束。

至今已开发出符合在燃料组件中安全工作标准的部件和元件的多种设计，以便固定燃料元件的底部插销。

现有技术的燃料组件设计包括通过紧固件将所述燃料元件连接至底部喷嘴的支撑板上的成束的燃料元件，所述紧固件诸如燃料元件的底部插销(1999年4月27日公开的RU2,129,738，G21C3/30，G21 3/32)。燃料元件插销的下部是弹性的圆柱，其能插入支撑板的座之中，而圆柱的弹性横截面是具有狭缝的环。在圆柱的底部设有与支撑板的底面接触的肩部。现有技术的这个发明有助于自动便捷地远程控制成束的燃料元件的组装和拆解，然而支撑板上的燃料元件插销的座产生的无法避免的轴向及径向的移动会导致燃料元件插销的下部的加速磨损。

最接近本发明的现有技术是这样一种核反应堆燃料组件的设计，所述燃料组件包括成束的燃料元件、头部以及底部喷嘴，所述燃料元件位于沿燃料组件长度方向延伸的间隔栅格内，底部喷嘴通过引导管道连接，该引导管道用于控制棒在其中移动，所述引导管道被紧紧地连接到底部喷嘴上，并且其上部位于头部的弹性部件之中(1999年公开的RU2,137,223，G21C 3/32)。现有技术的燃料组件的底部喷嘴由支撑板和支撑圆柱构成。支撑板被设计成与燃料元件的下端对齐并将其固定，该燃料元件的下端插入支撑板的孔中。

现有技术中的结构设计存在以下不足，由于在将燃料元件固定至底部喷嘴的支撑板的点上发生移动，使得燃料元件下端可能径向和轴向移动，进而导致燃料元件的端部在工作期间被磨损以及毁坏，使得现有技术的设计不适于增加燃烧深度及长的工作周期。

发明内容

本发明的技术目的是开发以及构造一种核反应堆燃料组件，所述燃料组件表现出提高的强度和高经济性能的特征。

达到此目的能够产生新的技术效果，诸如燃料元件在燃料组件的底部喷嘴中的连接更为可靠，以及燃料元件的使用寿命更长；增加加料负载；更深度的燃料燃烧，以及燃料组件工作时长的显著延长。

这些技术效果可以这样实现，即提供一种核反应堆燃料组件，所述燃料组件包括成束的燃料元件和位于间隔栅格中的引导管道、头部、以及底部喷嘴，所述间隔栅格彼此相互连接并且通过在燃料组件长度方向上延伸的元件连接至底部喷嘴，而所述底部喷嘴包括相互连接的支撑板和支撑圆柱，且具有设置在支撑板之上的抗振栅格并包括以六边形模式排列的相互连接的多个单元，通过至少一个紧固件将抗振栅格、支撑板、以及支撑圆柱相互连接。

本发明的独特之处在于以下方面：抗振栅格能够抵消将燃料元件端部固定至支撑板的那点上的轴向及径向移动，这种抵消是通过在抗振栅格的弹性元件(凹槽)和燃料元件的外壳之间产生的张力来实现。此外，为了使结构具有刚性，通过一个紧固件或者多个紧固件将抗振栅格、支撑板、以及支撑圆柱相互连接。

优选地，紧固件由平板形式制成，所述平板通过焊接的方式固定到底部喷嘴的结构元件上，紧固件的数目优选为6个。

另外优选地，用焊接或焊合在一起以及以六边形模式排列的各单元制成抗振栅格，每一个以六边形的形状具有三个支撑，所述三个支撑通过向单元内部弯曲的六边形侧面上的凹槽以彼此间隔120度的角度用于燃料元件。

附图说明

图1显示了燃料组件的示意图；

图2显示了、燃料组件的底部喷嘴、抗振栅格和燃料元件下端和引导管道；

图3显示了沿着图2的线A-A的横截面视图；

图4显示了抗振栅格的单元。

具体实施方式