[发明专利]轻水反应堆的燃料组件

说明书

技术领域

本发明涉及轻水反应堆，更具体地说，涉及一种轻水反应堆的燃料组件。

背景技术

目前，轻水反应堆的燃料组件通常沿其长度方向间隔分布有数个格架，每一格架包括垂直交叉的数个条带并由所述条带分成数个栅元，燃料棒插入到这些栅元中。燃料组件还包括数根导管及上、下管座，这些导管代替燃料棒插入在格架的某些栅元中，确保格架固定在沿燃料组件的导管长度分布的位置上。这些燃料棒和导管密集阵列，与格架及上、下管座一起组成燃料组件。

如图1a所示，为一现有轻水反应堆的燃料组件中燃料棒11在格架12中的排布方式，其中格架12由垂直交叉的条带121分成呈矩形阵列排布的多个栅元122，每一栅元122呈正方形，燃料棒11对应插设于格架12的栅元122中并位于该栅元122的中心，即任意两相邻燃料棒11之间的条带121位于该两相邻燃料棒11之间的中心平面，通常，两相邻燃料棒11之间棒间距为12.595mm，燃料棒11的直径为9.5mm，条带121的厚度为0.4mm。如图1b所示，为流体流经图1a所示燃料组件的速度（Velocity）场示意图，从图1b可以看出，流体流经燃料棒11和格架12时，由于粘性流体的壁面切应力使流体损失能量，会在条带121和燃料棒11的表面产生摩擦阻力，在其表面附近会形成低速区，尤其是在燃料棒11的表面附近的低流速，这会恶化传热。由于燃料棒11表面和条带121表面存在流体低速区，容易增加压降，从图1b可以看出在任意呈2×2矩阵分布的四个相邻燃料棒11构成的通道中心内存在一个低流速点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种可以增强传热的轻水反应堆的燃料组件。

为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

提供一种轻水反应堆的燃料组件，包括数根燃料棒及格架，所述格架被分隔成呈矩形阵列排列的数个栅元，所述燃料棒分别插入与之对应的栅元中并排列成数行与数列，所述数根燃料棒中至少有一部分燃料棒偏离与之对应的栅元的中心设置，使得部分列的燃料棒中少存在两相邻燃料棒的中心之间的距离大于与该两相邻燃料棒相对应的两栅元的中心之间的距离。

优选地，所述燃料棒在进行偏离设置时，每一行燃料棒均朝向该行的同一端偏离，至少有一行燃料棒的偏离方向与相邻的另一行燃料棒的偏离方向相反，使得同一列的燃料棒中少存在两相邻燃料棒的中心之间的距离大于与该两相邻燃料棒相对应的两栅元的中心之间的距离。

优选地，所述格架包括呈垂直交叉的数根条带，并由所述条带将格架分隔成所述数个栅元，每一栅元呈正方形，同一行燃料棒中两相邻燃料棒距该两相邻燃料棒之间的条带的距离不相等。

优选地，所述燃料棒的偏离距离均相同，任意呈2×2矩阵分布的4根相邻的燃料棒排列成菱形。

优选地，所述燃料棒均靠近与之对应的栅元的角落设置，燃料棒在行方向与列方向同时发生偏离。

优选地，所述燃料棒偏离至与条带相贴合。

优选地，所述燃料棒在列方向均朝向格架的同一侧偏离。

优选地，至少有一列燃料棒在列方向的偏离方向与相邻的另一列燃料棒在列方向的偏离方向相反。

优选地，所述燃料组件中，一部分呈2×2矩阵分布的4根相邻的燃料棒排列成菱形，另一部分呈2×2矩阵分布的4根相邻的燃料棒排列成正方形。

优选地，所述燃料棒同时与相交叉的两根条带相贴合。

本发明的轻水反应堆的燃料组件具有以下有益效果：燃料棒经偏心设置后可增加同一列的两相邻燃料棒之间的棒间距，并使燃料棒趋于叉排，通过提高燃料棒一部分表面的流速，增强流体换热能力，可增大热工余量；将燃料棒靠近格架的条带设置，在燃料棒表面流速未提升的区域，通过燃料棒与条带结合，达成肋片强化换热；通过燃料棒与格架的条带接触，可减少流体低速区，降低流体通过棒束的压降；通过增加燃料棒之间的棒间距，减少横向流动阻力，加强了横向流动，增大了热工余量；叉排式通过增加通道能充分发挥横向流的扰动作用，增强流体换热能力；增加相邻燃料棒水隙后，中子慢化更为均衡，使燃料棒周向释热更为均衡，同时保证中子经济性，减少中子的泄漏量。

附图说明

图1a为现有轻水反应堆的燃料组件中燃料棒在格架中的排布方式的示意图。

图1b为流体流经图1a所示燃料组件的速度场示意图。

图2a为本发明轻水反应堆的燃料组件第一实施例的结构示意图。

图2b为流体流经图2a所示燃料组件的速度场示意图。

图3a为本发明轻水反应堆的燃料组件第二实施例的结构示意图。