[发明专利]一种核燃料组件及变刚度压紧装置

说明书

本发明涉及一种核燃料组件及变刚度压紧装置，该变刚度压紧装置，包括多个压紧单元；每个压紧单元包括由上至下依次层叠设置的第一板弹簧以及第二板弹簧；第一板弹簧包括第一连接臂、在第一连接臂一端倾斜延伸设置的第一倾斜臂、以及设置在第一倾斜臂远离第一连接臂一端的竖直臂；第二板弹簧包括第二连接臂、以及在第二连接臂一端倾斜延伸并与第一倾斜臂层叠设置的第二倾斜臂，第二倾斜臂远离第二连接臂的一段设有供竖直臂穿过的第一窗口；第二倾斜臂的长度大于第一倾斜臂的长度，以使第二倾斜臂的最高点高于第一倾斜臂的最高点；该变刚度压紧装置能够减少或消除板弹簧的塑性变形、减少燃料组件弯曲风险，减少辐照应力蠕变松弛。

技术领域

本发明涉及核反应堆技术领域，更具体地说，涉及一种核燃料组件及变刚度压紧装置。

背景技术

现有压水堆燃料组件由燃料棒、上下管座、格架、导向管等组成。其中压紧装置与上管座组成上管座部件，压紧装置主要实现对燃料组件的压紧，保持燃料组件与下堆芯板的接触以及补偿燃料组件辐照生长后燃料组件相对于上下堆芯板之间的热膨胀差。

压紧装置，尤其是压紧板弹簧，是压水堆燃料组件中的一种重要部件，燃料组件压紧系统由四个板弹簧组组成。板弹簧组的主要功能是提供适当的压紧力以保持燃料组件在运行过程中被压紧于堆芯支撑下板上表面，防止水流冲刷下引起组件跳起而损坏燃料组件。在正常寿期内，压紧板弹簧的变形可补偿燃料组件高度与堆腔高度的不同生长。另外，板弹簧所提供的压紧力也不宜过大，否则导致燃料组件产生较大弯曲，从而影响控制棒组件的正常插入，且会增加吊装过程中的相邻燃料组件格架之间的钩挂风险。

为了保证安全，在现有板弹簧压紧系统设计中，其具有较大的压紧力裕量，特别是在冷态启动的情况下，板弹簧提供的实际压紧力远远大于所需要的压紧力，会导致板弹簧出现屈服，从而使得弹簧片内部存在较大应力。而所受到的应力大，其辐照松弛量因而也比较大，弹簧松弛后会导致压紧力变小，在燃料组件运行中后期存在压紧力不足的风险。

现有压紧装置为恒定刚度设计，冷态工况下压紧力裕量过大，会导致板弹簧出现塑性变形，严重时会导致燃料组件弯曲，导致辐照应力蠕变松弛较大。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种改进的变刚度压紧装置，进一步提供一种改进的核燃料组件。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种变刚度压紧装置，包括多个压紧单元；每个所述压紧单元包括由上至下依次层叠设置的第一板弹簧以及第二板弹簧；

所述第一板弹簧包括第一连接臂、在所述第一连接臂一端倾斜延伸设置的第一倾斜臂、以及设置在所述第一倾斜臂远离所述第一连接臂一端的竖直臂；

所述第二板弹簧包括第二连接臂、以及在所述第二连接臂一端倾斜延伸并与所述第一倾斜臂层叠设置的第二倾斜臂，所述第二倾斜臂远离所述第二连接臂的一段设有供所述竖直臂穿过的第一窗口；所述第二倾斜臂的长度大于所述第一倾斜臂的长度，以使所述第二倾斜臂的最高点高于所述第一倾斜臂的最高点；

所述变刚度压紧装置包括热态工况状态以及冷态工况状态；在所述热态工况状态下，所述第二倾斜臂的最高点和所述第一倾斜臂的最高点之间的高度差大于所述压紧单元的压缩量，所述第一板弹簧处于自由状态；

在所述冷态工况状态下，所述第二倾斜臂的最高点和所述第一倾斜臂的最高点之间的高度差小于或等于所述压紧单元的压缩量，所述第一板弹簧处于压缩状态。

优选地，所述第一倾斜臂与所述竖直臂的连接处设有第一弧形段。

优选地，所述第一倾斜臂与所述第二倾斜臂之间留设有间隔。

优选地，所述第二倾斜臂远离所述第二连接臂的一端设有第二弧形段。

优选地，所述第二倾斜臂远离所述第二连接臂的一段设有第一凸台；

所述第一窗口设置在所述第一凸台上；