[发明专利]一种核燃料组件导向管

说明书

本发明公开了一种核燃料组件导向管，包括两端均开放的外管、以及用于密封外管下端开口的端塞，在所述外管的内圆周壁固定有至少一个内管，且所述外管下端端面与内管的下端端面齐平。针对现有技术中导向管的结构复杂、胀接后定位配合难度高，并且导向管的胀接部分容易失效，进而导致整个燃料组件的骨架失效，对此，申请人摒弃传统的导向管设计方式，采用外管与内管双层设计，且将所述内管的下端面与外管的下端面齐平后与端塞连接，以满足燃料组件要求的缓冲效果，确保导向管具备足够的刚度，进而提高其抗震性能。

技术领域

本发明涉及核反应堆燃料组件技术领域，具体涉及一种核燃料组件导向管。

背景技术

核燃料组件由若干燃料棒、导向管部件、定位格架及上下管座等构成。导向管部件是燃料组件骨架的承重部分，其基本功能如下：为燃料组件结构提供连续性；为燃料相关组件提供插入通道；为反应堆紧急停堆时控制棒下落提供水力缓冲；为燃料相关组件棒提供冷却剂流量。

目前，压水堆燃料组件典型导向管结构主要有AFA3G导向管和AP1000导向管)。AFA3G导向管为MonoblocTM导向管，采用了缓冲段壁厚加大的设计，导向管外径保持不变，上部内径较大，下部缓冲段内径较小。MonoblocTM导向管结构简单，但导向管轧制工艺难度较大，国内目前尚未掌握此工艺；AP1000导向管为管中管结构，缓冲管置于导向管的下端，两者通过各自的端塞相配合，但是AP1000导向管虽然避开了AFA3G导向管难度较大的轧制工艺，但增加了缓冲管及端塞，结构较复杂，定位配合难度较大。另外，AP1000导向管需要先与底部格架套管胀接，然后插入内部缓冲管进行胀接形成导向管部件，存在因导向管部件胀接失效导致整个燃料组件骨架失效的风险，胀接工艺难度较大。

发明内容

本发明目的在于提供一种核燃料组件导向管，降低导向管制造工艺要求的同时，提高导向管的抗震裕度。

本发明通过下述技术方案实现：

一种核燃料组件导向管，包括两端均开放的外管、以及用于密封外管下端开口的端塞，在所述外管的内圆周壁固定有至少一个内管，且所述外管下端端面与内管的下端端面齐平。针对现有技术中导向管的结构复杂、胀接后定位配合难度高，并且导向管的胀接部分容易失效，进而导致整个燃料组件的骨架失效，对此，申请人摒弃传统的导向管设计方式，采用外管与内管双层设计，且将所述内管的下端面与外管的下端面齐平后与端塞连接，以满足燃料组件要求的缓冲效果，确保导向管具备足够的刚度，进而提高其抗震性能；进一步地，在设计基准事故下(即冷却剂失水事故LOCA和安全停堆地震SSE的联合作用下)，导向管的应力必须满足设计限值，即一次薄膜加弯曲应力限值为231MPa(1.5倍设计应力强度)，而现有技术中(专利CN 102750992A)公开了一种用于核燃料组件的复合导向管，由导向管、内套管和导向管端塞构成，内套管胀接在导向管的下部，内套管与导向管端塞间留有一定的间距，该复合导向管结构简单，节省结构材料，且目前反应堆堆型设计需要考虑一定的包络性，核电站的极限安全地震动采用了地面加速度0.3g作为输入，因此设计基准事故工况下燃料组件导向管的设计需要满足0.3g地震的要求，但是现有公开的导向管中其导向管端塞上方为悬空段，导致导向管下部的刚度与AFA3G导向管相比有所降低，在设计基准事故下(0.3g地震加速度)，其最大承载处的一次薄膜加弯曲应力最大值达到291MPa，超过了应力限值231MPa，不能满足0.3g的抗震要求；而本发明采用内管与外管的配合方式，同时保证内管的下端面与外管的下端面齐平，使得导向管下端的整体壁厚增加，进而增加了承载面积，在相同的载荷下导向管所承受的应力值减小，即提高了导向管的抗震裕度，且导向管受到的最大应力降低了23％，其最大承载处的一次薄膜加弯曲应力最大值为224MPa，小于应力限值231MPa，满足0.3g的抗震设计要求。