[其他]核反应堆定位格架

说明书

本发明一般与核反应堆燃料组件有关，特别是与核燃料组件中支承和保持燃料棒间距的改进型定位格架组件有关。

在核燃料组件中，用定位格架组件精确地保持核反应堆堆芯内燃料棒之间的间距，防止燃料棒振动和为燃料棒提供侧向支撑。一般的定位格架组件设计包括许多金属格架条带互相连成蛋篮型以形成栅元，燃料棒和控制棒导向管分别通过这些栅元中的标准栅元和导向管栅元。常常利用窄槽来实现格架条带之间的相互啮合连接。每个标准栅元通过使用金属格架条带或与金属格架条带连接的弹性格架弹簧和刚性凸起对一根燃料棒在给定的轴向位置提供支撑。为了对燃料组件提供强度和刚度以及为外围栅元格架弹簧和刚性突起提供位置，可使用外围条带把相互连接的格架条带包围起来。为了尽量减小运行期间的燃料棒侧向位移和改善燃料组件的燃料特性，可沿燃料组件高度按规定的间隔设置若干个这样的定位格架组件。这些格架通常是通过众所周知的胀接技术或同类的技术把它们与控制棒导向管连接起来来保持其特定的位置。

例如，美国专利3，389，056;3，713，971;3，944，467;和4，224，107透露了这种定位格架组件。

在核反应堆运行期间，格架弹簧和刚性凸起均处在强辐照条件下。强辐照可使格架弹簧丧失足够的弹性，以致最终导致燃料棒会振动并对着刚性突起震颤，结果使燃料棒包壳磨损。典型的燃料棒，其包壳是由装有核燃料芯块的金属管构成。文中所用的“磨损”一词其含义是指燃料包壳和格架弹簧以及刚性凸起之间的摩擦作用。如果足够严重，磨损会导致燃料棒破损。在核燃料组件中，由堆芯中的冷却剂和（或）慢化剂流动以及也许由在装运和装燃料棒期间形成的力引起的燃料棒振动可能产生磨损。此外，燃料棒一般是细长（几米）的圆柱体。在装料期间，当把燃料棒插进一般的定位格架组件中去的时候，燃料棒的圆周表面就同刚性凸起和格架弹簧平的或突起的表面接触，从而在某种程度上导致燃料棒表面和格架弹簧、刚性凸起之间的点或线接触。当把燃料棒装进这种通常的定位格架组件中去的时候，擦伤（称为装料擦伤）是一个共同的问题。据信，在燃料棒插入定位格架组件期间，刚性凸起和弹簧上的锐利边缘沿燃料棒包壳刮削从而产生这类擦伤。

一些通常的定位格架还易于产生的另外的一个问题是燃料棒弹簧和刚性凸起并不能使燃料棒精确地处于标准栅元的中心位置。燃料棒偏离中心位置能在燃料组件中引起不利的核特性以及使正常的流量分配受到破坏和引起机械损坏（例如，使刚性凸起和格架弹簧弯曲）。

减缓这些问题是本发明的主要目的，因此体现本发明的核燃料组件包括一束大体上相互平行并保持一定间距的燃料棒和若干个侧向支撑燃料棒的横向格架，上述定位格架沿燃料组件纵向按规定的间隔配置，而每个格架是由许多条带交织成蛋篮型以形成确定的栅元，这些栅元包括燃料棒接收栅元，每个燃料棒的接收栅元有一根燃料棒延伸通过，并由带有刚性凸起和与之相对的弹簧，（弹簧使燃料棒压在刚性凸起上）的条带部分来限界，其特征是每个刚性凸起和每个弹簧都有一个表面压在通过相应栅元延伸的燃料棒的圆周表面上，而且刚性凸起和弹簧的表面是仿形的（即与燃料棒圆周表面轮廓一致），以便支承燃料棒。

据鉴别，这种刚性凸起和弹簧的支承表面与燃料棒接触是以较大的面接触代替点接触，从而能把振动或冲撞力分布到较大的支承面积上去，而且对燃料棒包壳造成的擦伤或磨损多半也会减小。

燃料棒大体上是圆柱体，并且每个刚性凸起和每个弹簧的仿形支承表面的曲率半径至少等于燃料棒圆周表面的曲率半径。每个刚性凸起和每个弹簧都是一个延伸构件，这种构件的拱形是从相应的格架条带上向着相应的栅元内突起成型，并且在拱形的突起中心部分形成支承表面，延伸构件最好沿它的纵向边缘提供向相应格架条带的平面弯曲的突缘。本发明最佳实施例还要描述，延伸的，拱形的刚性凸起和延伸的、拱形的弹簧分别相对于各自的格架栅元的纵轴向着横向和向着大体平行的方向扩展，其弹簧最好有纵向肋，这种纵向肋是从它中心部分的两端延伸出来的基础部分或端部形成的。

现在仅仅作为例子参考附图来描述本发明最佳实施例，附图中：

图1是一般燃料组件的正视图，其中包括体现本发明的定位格架;

图2是体现本发明的定位格架的等轴视图，表示时取走了一些零件;

图3是定位格架弹簧的正视图;

图4是图3中沿A-A线取的剖视图;

图5是图4中沿-B-B或C-C线取的剖视图;

图6是图4中沿D-D线取的剖视图;

图7是体现本发明定位格架刚性凸起的正视图;

图8是图7中沿E-E线取的剖视图;