[发明专利]反应堆燃料组件上管座

说明书

技术领域

本发明涉及核工业领域，具体涉及一种反应堆燃料组件上管座。

背景技术

反应堆燃料组件由若干燃料棒、导向管、定位格架及上下管座等组成，其结构示意图如图1所示。其中的上管座1主要由连接板、围板和框板组成，起到横向定位燃料组件、承受和传递压紧力、为燃料组件吊装提供接口、防止燃料棒弹出等作用，是反应堆燃料组件中不可或缺的关键部分。

上管座的另外一个关键作用在于为冷却剂提供出口空腔，该作用主要通过在连接板上设置流水孔实现。而现有的上管座中，连接板大体上为方形，在连接板上开设有圆形的仪表管连接孔和导向管连接孔以及长条形流水孔，所有流水孔均按同一方向平行排列。现有的上管座存在以下问题：

1．流水孔的布置方式不佳，使流水孔的数量较少，直接导致连接板上流通面积的比例较低，连接板上下两侧的压降较大，这种情况下，需要消耗更多的主泵扬程才能使冷却水的流动性达到要求，经济性欠佳；

2．流水孔排列对称性不足，不利于连接板的载荷分布，影响上管座的整体结构强度；

3．流水孔为非对称排列，且不同流水孔的尺寸差异较大，对燃料组件出口的流场分布有不利影响，冷却水在通过上管座后再分布时，容易产生横向流，增加控制棒和可燃毒物棒振动磨蚀而导致失效的风险。

发明内容

本发明的目的即在于克服现有上管座存在的经济性欠佳，整体结构强度低，冷却水在通过上管座后再分布时容易产生横向流的不足，提供一种反应堆燃料组件上管座。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

反应堆燃料组件上管座，主要由连接板、固定在连接板边缘的围板和固定在围板上的框板构成，连接板上均匀开设有用于安装燃料组件导向管或仪表管的连接孔，所述连接板上开设有多个五边形流水孔，任意三个相邻的连接孔的圆心相连合围形成一个三角部，每个三角部内包括两个五边形流水孔。

要克服现有技术的缺陷，其主要应解决的技术问题在于如何更加均匀的布置总面积更大的流水孔。发明人将流水孔设置成五边形，让连接板上出现更多不同方向的连接肋，在流通面积与现有连接板相同的情况下，增加了连接板的结构强度。可以看到，在此情况下，可以增加流水孔的面积，使连接板的结构强度接近可以接受的底线，从而扩大了流水孔占据的流通面积比例，减小压降，提高经济性。由于连接孔为均匀布置，每个三角部的形状和大小都相同，因此在每个三角部中都布置两个五边形流水孔，能够使五边形流水孔的分布更加均匀和对称，让连接板的载荷分布均匀，提高了上管座的整体结构强度。每个五边形流水孔的大小相同，而且分布均匀对称，可以防止冷却水在通过上管座后再分布时产生横向流，降低了横向流使控制棒和可燃毒物棒振动磨蚀而导致失效的风险。

作为本发明的第一种优化方案，所述三角部为等腰直角三角形。这种形状的三角部能够使五边形流水孔更加容易布置，也更容易让五边形流水孔占据最大的面积。

作为本发明第一种优化方案的进一步优化，所述三角部的直角边与所述连接板的中线平行。可以看到，采用这种方式，能够最大程度上避免在连接板边缘处无法布置完整五边形流水孔的问题，减小了因无法在连接板边缘布置五边形流水孔带来的空间浪费，进一步提高了流通面积比例。

进一步的，所述五边形流水孔由两条相连且夹角为90°的长边、两条分别与长边连接的短边和连接两条短边的底边构成，两条短边与底边的夹角相等且为钝角，两条短边和与之相连的长边的夹角相等且为钝角。五边形流水孔的形状类似去掉两个锐角的直角三角形，使其与三角部的形状更加契合，进一步增加了五边形流水孔能够占据的面积，提高了流通面积比例。

进一步的，位于同一个所述三角部中的两个所述五边形流水孔，位于同一个所述三角部中的两个所述五边形流水孔，一个所述五边形流水孔的一条所述长边与所述三角部的斜边平行，另一个所述五边形流水孔的一条长边与所述三角部的斜边平行，其余两条长边正对。这种排列方式使五边形流水孔在避开连接孔的同时获得了最大的可布置面积，在保证连接板结构强度的情况下，可以使五边形流水孔的面积达到最大，在最大程度上提高了流通面积比例。

进一步的，相邻的所述五边形流水孔之间的间隔距离相等，所述短边与相邻的所述连接孔之间的距离相等，使构成连接板的材料分布更加均匀，提高了连接板载荷分布的均匀性。

作为本发明的第二种优化方案，在上述方案的基础上，还包括用于安装燃料组件导向管边缘连接孔，边缘连接孔设置于所述连接板的四角。由于连接板的四角无法有效设置五边形流水孔，同时考虑到燃料组件导向管的布置数量，从而在连接板的四角设置边缘连接孔，避免连接板上空间的浪费。