本發(fā)明涉及核反應(yīng)堆，尤其涉及一種用于核反應(yīng)堆的燃料組件及其裝配方法。

背景技術(shù)：

參見(jiàn)圖1，設(shè)于核反應(yīng)堆中的燃料組件1包括上管座11、導(dǎo)向管12、格架13、燃料棒14、以及下管座15。格架13沿縱向設(shè)于上管座11與下管座15之間，該格架13包括多個(gè)條帶，條帶彼此相交配合形成多個(gè)柵格單元。導(dǎo)向管12沿縱向設(shè)于上管座11與下管座15之間，一端與上管座11固定相連，另一端與下管座15固定相連，導(dǎo)向管12之間可彼此平行，并設(shè)于柵格單元中，由此格架13可將導(dǎo)向管12彼此間隔開(kāi)，并控制導(dǎo)向管12之間的間距，形成燃料組件1的支撐骨架。燃料棒14沿縱向設(shè)于上管座11與下管座15之間，并設(shè)于格架13中，一般各燃料棒14彼此平行，設(shè)于沒(méi)有被導(dǎo)向管12占據(jù)的柵格單元中。

核反應(yīng)堆中，冷卻循環(huán)系統(tǒng)的冷卻劑流經(jīng)燃料組件1的燃料棒14，例如沿a方向（即縱向）流經(jīng)，以將中子慢化并帶走裂變能。針對(duì)上述冷卻循環(huán)，通常還在條帶上設(shè)置攪混翼，攪混翼伸入格柵單元內(nèi)，當(dāng)冷卻劑流體在各燃料棒14之間流過(guò)時(shí)，將受到攪混翼16的阻擋而形成橫向流動(dòng)，使冷卻劑流體被攪混，繼而從層流態(tài)向湍流態(tài)過(guò)渡，冷卻劑流體的穩(wěn)定態(tài)被破壞后，燃料棒14的熱量更易于導(dǎo)出，從而可有效提高燃料組件1的熱工余量。

目前，在燃料組件1的裝配過(guò)程中，攪混翼一般與條帶一體成型制成，并隨著條帶一并裝配成格架13，隨后將燃料棒14裝入格架13的柵格單元內(nèi)。為確保燃料棒14安全裝入柵格單元中，需防止裝配過(guò)程中燃料棒14碰觸到攪混翼，而攪混翼的外形制作要求嚴(yán)格，不能隨意變動(dòng)，然而攪混翼與條帶在一體成型過(guò)程中需要考慮工藝尺寸公差和裝配公差帶來(lái)的影響，使得攪混翼不能占據(jù)柵格單元過(guò)多的面積，通常需在燃料棒14與攪混翼之間留有足夠的間隙。

該間隙是影響冷卻循環(huán)過(guò)程中熱工余量的一個(gè)關(guān)鍵因素，若間隙過(guò)大，攪混翼產(chǎn)生的橫向流動(dòng)較弱，對(duì)冷卻劑流體產(chǎn)生的效力過(guò)??；同時(shí)，在攪混過(guò)程中，越靠近燃料棒14的攪混翼部分越能破壞燃料棒14表面的流體層，繼而對(duì)燃料棒14的影響越大，因此過(guò)大的間隙無(wú)法有效破壞燃料棒14表面的流體層，攪混效果減弱。綜上，如何在確保熱工余量的同時(shí)，避免燃料棒14與攪混翼發(fā)生干涉，是目前有待解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)如何在確保熱工余量的同時(shí)、避免燃料棒與攪混翼發(fā)生干涉，提供一種燃料組件及其裝配方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：提供了一種燃料組件的裝配方法，包括：沖制條帶并在條帶上預(yù)成型攪混翼；裝配條帶以形成具有若干柵格單元的格架；在格架上二次成型攪混翼；以及沿縱向在柵格單元中裝入燃料棒。

在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的燃料組件的裝配方法中，沖制條帶并在條帶上預(yù)成型攪混翼中，沖制條帶的同時(shí)一體沖制攪混翼。

在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的燃料組件的裝配方法中，切割預(yù)成型的攪混翼以二次成型攪混翼。

在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的燃料組件的裝配方法中，切割包括激光切割。

在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的燃料組件的裝配方法中，采用激光切割同時(shí)二次成型多個(gè)攪混翼。

在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的燃料組件的裝配方法中，采用激光切割同時(shí)二次成型多個(gè)柵格單元的攪混翼；且燃料棒沿縱向依次穿過(guò)該多個(gè)柵格單元。

在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的燃料組件的裝配方法中，確定柵格單元中待設(shè)燃料棒的圓心，并以圓心為軸心、以大于燃料棒半徑的長(zhǎng)度為軸切割該柵格單元的條帶上的預(yù)成型的攪混翼。

在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的燃料組件的裝配方法中，攪混翼的外輪廓包括第一段和第二段，在一個(gè)柵格單元內(nèi)第一段鄰近燃料棒；在預(yù)成型攪混翼中定型第二段并預(yù)定型第一段，在二次成型攪混翼中定型第一段。

本發(fā)明還提供了一種燃料組件，包括格架以及沿縱向安裝于格架中的燃料棒；格架包括多個(gè)條帶，條帶彼此相交配合形成多個(gè)柵格單元，燃料棒對(duì)應(yīng)位于柵格單元內(nèi)，條帶上還設(shè)有攪混翼，條帶與攪混翼為一體沖制成型結(jié)構(gòu)，且攪混翼還包括二次成型部分。

在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的燃料組件中，攪混翼與燃料棒鄰近的外輪廓與燃料棒之間的間隙不大于2mm。

在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的燃料組件中，攪混翼的外輪廓包括第一段和第二段，在一個(gè)柵格單元內(nèi)第一段鄰近燃料棒；第一段為弧形段，并與鄰近的燃料棒共圓心。

實(shí)施本發(fā)明具有以下有益效果：裝配方法中，可采用常規(guī)的沖制方法在沖制條帶的同時(shí)僅預(yù)成型攪混翼，隨后可采用高精度的制備方法對(duì)預(yù)成型的攪混翼進(jìn)行二次成型以定型攪混翼，在二次成型攪混翼的過(guò)程中，因制備精度提高，減少了尺寸公差和裝配公差帶來(lái)的影響，從而可在安全性能得到保障的基礎(chǔ)上相應(yīng)增大攪混翼的面積，減少攪混翼與燃料棒之間的間隙大小。攪混翼在柵格單元中的面積增大后，產(chǎn)生的橫向流動(dòng)增強(qiáng)，從而對(duì)冷卻劑流體產(chǎn)生的效力提高；同時(shí)，間隙減少使得攪混翼相對(duì)更靠近燃料棒，從而可在燃料棒附近有效破壞燃料棒表面的流體層，攪混效果增強(qiáng)。

附圖說(shuō)明

下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中：

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中燃料組件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是依據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的燃料組件的裝配方法的流程圖；

圖3是依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一預(yù)定型的攪混翼的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的另一預(yù)定型的攪混翼的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的燃料組件的局部截面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是依據(jù)本發(fā)明一具體實(shí)施方式的攪混翼的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

參見(jiàn)圖2，依據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的燃料組件的裝配方法包括：步驟s100、沖制條帶并在條帶上預(yù)成型攪混翼；步驟s200、裝配條帶以形成具有若干柵格單元的格架；步驟s300、在格架上二次成型攪混翼；以及步驟s400、沿縱向在柵格單元中裝入燃料棒。

在上述裝配方法中，可采用常規(guī)的沖制方法在沖制條帶的同時(shí)僅預(yù)成型攪混翼，隨后可采用高精度的制備方法對(duì)預(yù)成型的攪混翼進(jìn)行二次成型以定型攪混翼，在二次成型攪混翼的過(guò)程中，因制備精度提高，減少了尺寸公差和裝配公差帶來(lái)的影響，從而可在安全性能得到保障的基礎(chǔ)上相應(yīng)增大攪混翼的面積，減少攪混翼與燃料棒之間的間隙大小。攪混翼在柵格單元中的面積增大后，產(chǎn)生的橫向流動(dòng)增強(qiáng)，從而對(duì)冷卻劑流體產(chǎn)生的效力提高；同時(shí)，間隙減少使得攪混翼相對(duì)更靠近燃料棒，從而可在燃料棒附近有效破壞燃料棒表面的流體層，攪混效果增強(qiáng)。

此處雖未詳細(xì)描述步驟s200和s400，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可合理使用現(xiàn)有技術(shù)中任意適合的方法實(shí)施步驟s200和s400，文中不再贅述。應(yīng)當(dāng)知曉的是，任何基于本發(fā)明的教導(dǎo)形成的技術(shù)方案，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

依據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的燃料組件的裝配方法中，對(duì)于步驟s100，沖制條帶的同時(shí)一體沖制形成攪混翼，預(yù)成型的攪混翼和條帶為一體結(jié)構(gòu)，從而仍能保持?jǐn)嚮煲砼c條帶的穩(wěn)定相連，避免攪混翼從條帶上脫落。

依據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的燃料組件的裝配方法中，對(duì)于步驟s300，可對(duì)s100中預(yù)成型的攪混翼進(jìn)行切割，以二次成型攪混翼，從而最終定型攪混翼。該切割方式包括激光切割、線(xiàn)切割等多種非接觸式切割或軟接觸式方式，通過(guò)設(shè)定切割路徑實(shí)現(xiàn)攪混翼的最終成型。采用易于聚焦的切割方式進(jìn)行二次成型，可提高攪混翼定型精度；另，切割路徑易于調(diào)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)同時(shí)切割多個(gè)攪混翼，從而提高生產(chǎn)效率。與此同時(shí)，切割過(guò)程中的熱影響區(qū)對(duì)攪混翼的最終成型影響不大，在可接受范圍內(nèi)。

例如，可采用激光切割二次成型攪混翼，進(jìn)一步地，還可采用激光切割同時(shí)二次成型多個(gè)攪混翼。通常，采用激光切割可同時(shí)二次成型多個(gè)柵格單元的攪混翼，燃料棒沿縱向依次穿過(guò)該多個(gè)柵格單元，即可沿縱向同時(shí)切割位于同一縱向上的多個(gè)攪混翼。

在上述第三實(shí)施例的一具體實(shí)施方式中，在步驟s300中，首先確定柵格單元中待設(shè)燃料棒的圓心位置，并以此圓心為軸心、以大于燃料棒半徑的長(zhǎng)度為軸切割該柵格單元的條帶上的預(yù)成型的攪混翼。具體參見(jiàn)圖3，條帶上預(yù)定型的攪混翼160a包括第一部分161a和第二部分162a，第二部分162a相對(duì)更靠近后續(xù)將要裝入的燃料棒。步驟s300中，以有待裝入的燃料棒的圓心位置為軸心、以大于燃料棒半徑的長(zhǎng)度為軸，采用畫(huà)圓的方式切割預(yù)定型的攪混翼160a，去除第二部分162a，從而得到最終定型的攪混翼。所畫(huà)圓的半徑大于待設(shè)燃料棒的半徑，例如兩個(gè)半徑的長(zhǎng)度差不大于2mm，切割線(xiàn)163a為所畫(huà)圓的一個(gè)扇形段，也可稱(chēng)為弧形段，該切割線(xiàn)163a與裝入后的燃料棒外表面之間的間隙即上述攪混翼與燃料棒之間的間隙，該間隙不大于2mm。由此獲得的攪混翼的外輪廓包括第一段和第二段，第一段為沿切割線(xiàn)163a切割獲得的輪廓段，第二段為除第一段之外的其他輪廓段，第一段在攪混翼所在的柵格單元內(nèi)更接近燃料棒，且第一段為弧形或扇形，并與該柵格單元內(nèi)相鄰近的燃料棒共圓心，采用該同心結(jié)構(gòu)，可顯著提升攪混翼的效率。

圖3示出的預(yù)定型的攪混翼160a的結(jié)構(gòu)僅用作舉例，并不是對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可基于本發(fā)明的教導(dǎo)，為方便將燃料棒裝入柵格單元而選擇任意適合的預(yù)定型的攪混翼的結(jié)構(gòu)，此處不再一一列舉。例如，參見(jiàn)圖4，其示出了另一種預(yù)定型的攪混翼160b的結(jié)構(gòu)，該預(yù)定型的攪混翼160b包括第一部分161b和第二部分162b，第二部分162b相對(duì)更靠近燃料棒，第一部分161b和第二部分162b之間的分隔線(xiàn)163b為步驟s300中的切割線(xiàn)。

依據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的燃料組件的裝配方法中，攪混翼的外輪廓包括第一段和第二段，在一個(gè)柵格單元內(nèi)，第一段相對(duì)更靠近燃料棒，且第一段與燃料棒外表面之間的間隙為上述攪混翼與燃料棒之間的間隙。對(duì)于步驟s100，在預(yù)定型攪混翼過(guò)程中，定型攪混翼的第二段，并預(yù)定型第一段；對(duì)于步驟s300，在二次成型攪混翼的過(guò)程中，定型所述第一段，最終定型整個(gè)攪混翼。

本發(fā)明還提供了一種燃料組件，采用依據(jù)本發(fā)明任意實(shí)施例的裝配方法裝配而成。參見(jiàn)圖5，依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的燃料組件包括格架以及沿縱向安裝于格架中的燃料棒14；其中，格架包括多個(gè)條帶131，條帶131彼此相交配合形成多個(gè)柵格單元130，燃料棒14對(duì)應(yīng)位于柵格單元130內(nèi)，條帶131上還設(shè)有攪混翼16，條帶與攪混翼為一體沖制成型結(jié)構(gòu)，且攪混翼還包括二次成型部分。該二次成型部分的制備精度提高，減少了尺寸公差和裝配公差帶來(lái)的影響，從而可在安全性能得到保障的基礎(chǔ)上相應(yīng)增大攪混翼的面積，以減少攪混翼與燃料棒之間的間隙。

參見(jiàn)圖6，在一具體實(shí)施方式中，攪混翼26包括第一部分261和第二部分262，第二部分262在柵格單元內(nèi)更接近燃料棒，第一部分261與第二部分262之間的界線(xiàn)263并不實(shí)際存在，僅為表述方便而定義，第一部分261與第二部分262為一整體。第二部分262中靠近燃料棒的外輪廓26a為二次成型部分，其他外輪廓26b為與條帶的一體成型部分。

仍參見(jiàn)圖5，燃料組件中，攪混翼16與燃料棒14鄰近的外輪廓與燃料棒14之間的間隙17不大于2mm。這個(gè)間隙17比現(xiàn)有的常規(guī)間隙小。通過(guò)減少間隙17大小可使得攪混翼16在柵格單元130中的面積增大后，產(chǎn)生的橫向流動(dòng)增強(qiáng)，從而對(duì)冷卻劑流體產(chǎn)生的效力提高；同時(shí)，間隙17減少使得攪混翼16相對(duì)更靠近燃料棒14，從而可在燃料棒14附近有效破壞燃料棒14表面的流體層，攪混效果增強(qiáng)。

仍參見(jiàn)圖5，在本發(fā)明的一示例實(shí)施方式的燃料組件中，攪混翼16的外輪廓包括第一段161和第二段162，第一段161為弧形段；在一個(gè)柵格單元130內(nèi)第一段161鄰近燃料棒14，并與鄰近的燃料棒14共圓心，該共圓心結(jié)構(gòu)可提高攪混翼16的工作效率。基于上述圓心，燃料棒14的半徑小于弧形段的半徑（具體可以是弧形段的擬合半徑），且差值不大于2mm。

仍參見(jiàn)圖5，在本發(fā)明的另一示例實(shí)施方式的燃料組件中，條帶131上還設(shè)有剛凸構(gòu)件18，剛凸構(gòu)件18伸入柵格單元130內(nèi)并抵靠燃料棒14的外表面。具體地，剛凸構(gòu)件18包括相連的支持部181和抵靠部182，支持部181為與條帶131相連的剛性部件，抵靠部182為伸入柵格單元130內(nèi)并抵靠燃料棒14的彈性部件。圍成同一柵格單元130的四個(gè)條帶131中的至少兩個(gè)上分別設(shè)有剛凸構(gòu)件18，因剛凸構(gòu)件18用于抵靠燃料棒14，同一柵格單元130的多個(gè)剛凸構(gòu)件18配合，具有以燃料棒14的半徑為半徑的近似圓形擬合輪廓線(xiàn)（圖中未示出），該近似圓形擬合輪廓線(xiàn)與燃料棒14的外表面輪廓線(xiàn)基本重合。

相應(yīng)地，在步驟s300中，若格架的條帶上設(shè)有剛凸構(gòu)件，可以燃料棒的半徑為半徑對(duì)同一柵格單元內(nèi)的多個(gè)剛凸構(gòu)件做圓形擬合輪廓線(xiàn)，該圓形擬合輪廓線(xiàn)的圓心即可確定為帶裝入的燃料棒的圓心。

可以理解的，以上實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專(zhuān)利范圍的限制；應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，可以對(duì)上述技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行自由組合，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍；因此，凡跟本發(fā)明權(quán)利要求范圍所做的等同變換與修飾，均應(yīng)屬于本發(fā)明權(quán)利要求的涵蓋范圍。