[发明专利]用于减少流激振动的核燃料组件的支撑格栅

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于减少流激振动的核燃料组件的支撑格栅，尤其涉及一种改善支撑格栅的栅条结构，从而可以减少流激振动的核燃料组件的支撑格栅。

背景技术

原子炉是用于人工控制核裂变物质的连锁核裂变反应，将核裂变中产生的热能用作动力的装置。

原子炉中所使用的核燃料是通过使浓缩铀以一定大小的圆柱形芯块（pellet）成型后，将多个芯块装入燃料棒中而制成的，所述多个燃料棒构成核燃料组件，将核燃料组件装载到原子炉的炉心后，通过核反应进行燃烧。

参照图1，核燃料组件通常包括：多个燃料棒10，该多个燃料棒10沿纵向设置；多个支撑格栅20，该多个支撑格栅20沿所述燃料棒10的横向设置，用以支撑燃料棒；多个导向管30，该多个导向管30与所述支撑格栅20固定在一起，以构成核燃料组件的骨架；上端固定件40及下端固定件50，该上端固定件40及下端固定件50分别支撑导向管30的上下端。

核燃料组件约由200个以上燃料棒10构成，并且各燃料棒10中装有以一定大小的芯块成型的浓缩铀。

上端固定件40和下端固定件50用于分别支撑导向管的上端和下端，上端固定件40设置有多个弹性件以防止由通过核燃料组件的底部流向顶部的冷却水的水压引起的核燃料组件的隆起，起到按压且固定核燃料组件的上端部分的作用。下端固定件50固定且支撑导向管的下端，并形成供给冷却水的多个流道孔。

沿核燃料棒10的纵向设置有多个支撑格栅20，根据设置位置和功能可以分为中间支撑格栅、用于提高冷却水混合性能的混合支撑格栅、用于过滤异物的保护支撑格栅。

参照图2，这样的支撑格栅的共同点是多个板状的栅条（带）组装成格栅（lattice）形状，由此划分的各栅元（lattice cell）内部可以具有一个燃料棒或导向棒。

具体地，支撑格栅20由多个外部栅条21、水平栅条22及竖直栅条23组成，多个外部栅条21形成结构体的外围，水平栅条22和竖直栅条23以格栅形状设置在外部栅条21的内部并固定。

在如上述构成的支撑格栅20上形成的栅元20a上插入有燃料棒，并设置有用于插入导向管的导向管栅元20b。

在支撑格栅和燃料棒的组装中，构成单位栅元的栅条上设置有浅凹和弹簧，从而弹性支撑燃料棒，而在支撑格栅和导向管的组装中，可以通过焊接固定或借助套管进行机械固定。

另外，在通过下端固定件50的流道孔供给冷却水的过程中，冷却装置或管道装置的生产、安装或修理过程中产生的诸如金属颗粒、碎片（chip）或削片（shavings）的异物会通过下端固定件50的流道孔与冷却水一起混入。

在这些异物与冷却水一起混入的情况下，会损伤套管，因此，需要防止异物与冷却水一起流入核燃料组件的内部。

支撑格栅中与下端固定件50最邻接地设置的保护支撑格栅60除了支撑燃料棒的功能以外，还起到在冷却水的循环过程中过滤有可能与冷却水一起流入原子炉内的异物（debris）的作用，保护支撑格栅也称为用于过滤异物的支撑格栅。

例如，在本申请人的登记专利第10-0898114号（登记日期：2009.05.11）、登记专利第10-0918486号（登记日期：2009.09.15）、登记专利第10-0907634号（登记日期：2009.07.07）、登记专利第10-0907625号（登记日期：2009.07.07）、登记专利第10-0982302号（登记日期：2010.09.08）、登记专利第10-0927133号（登记日期：2009.11.10）中公开了保护支撑格栅。

这些现有的保护支撑格栅在格栅面中设置有弯曲且突出形成的、能够过滤异物的异物过滤部，使得能够过滤异物，尤其是，其目的在于，在改善对通过下端固定件的流道孔的异物的过滤性能的同时，还最小化由流道面积的减小引起的压力降低。

图3作为示出根据现有技术的保护支撑格栅的透视图，仅示出由多个栅条构成的一个栅元。

参照图3，现有的保护支撑格栅60设置有在栅条61上形成的用于支撑燃料棒的浅凹62、和为了过滤异物而以拱形弯曲且突出形成的异物过滤部63，保护支撑格栅60还设置有未示出但用于弹性支撑燃料棒的弹簧。

另外，在保护支撑格栅中，异物过滤部63具有复杂的形状以防止异物流入，或者可以设置较宽的截面以减小可以通过的异物的大小。但是，由于冷却水的压力下降与从纵向观察到的支撑格栅的截面积成比例，因此，为了提高异物过滤性能，不能只是简单地将异物过滤部设置成复杂的形状。