專利名稱:定位隔架的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于通過輕水冷卻的核反應(yīng)堆的燃料元件的定位隔架，如它例如從EP 0 237 064 A2中已知。
背景技術(shù)：
這種已知的定位隔架由多個(gè)交叉的隔板構(gòu)成，所述隔板形成具有多個(gè)網(wǎng)眼的網(wǎng)格。每個(gè)隔板通過兩個(gè)相互焊接的薄金屬板條構(gòu)成。這些金屬板條分別設(shè)有隆起的突出部分，該突出部分延伸到由金屬板條相應(yīng)限定的網(wǎng)眼的內(nèi)部中。組合成一個(gè)隔板的金屬板條的相應(yīng)相互對(duì)置、相鄰的突出部分形成一個(gè)沿垂直方向延伸的、接近管狀的流體子通道。該流體子通道相對(duì)于垂直線傾斜并且產(chǎn)生一個(gè)平行隔板定向的、指向多個(gè)隔板交叉點(diǎn)的冷卻液體流動(dòng)分量。這在分別穿過網(wǎng)眼的燃料棒的周圍產(chǎn)生一個(gè)渦流。
在已知的定位隔架上，突出部分此外還同時(shí)用作穿過網(wǎng)眼的燃料棒的支承。該燃料棒支承在實(shí)際運(yùn)用中證明是特別有利的，因?yàn)樵谑褂眠@樣的定位隔架時(shí)在燃料棒的包殼管上只觀察到微小的接觸損壞。

發(fā)明內(nèi)容
現(xiàn)在本發(fā)明的目的在于，提供一個(gè)開頭所述形式的定位隔架，該定位隔架在高的接觸安全性下同時(shí)具有改進(jìn)的熱液力特性。
根據(jù)本發(fā)明，上述目的通過一種具有權(quán)利要求
1特征的定位隔架來達(dá)到。一種這樣的用于通過輕水冷卻的核反應(yīng)堆的燃料元件的定位隔架由多個(gè)交叉的并且形成一網(wǎng)格的隔板構(gòu)成，所述隔板分別由相互連接的第一和第二金屬板條組成。這些金屬板條這樣地具有突出部分，使得相鄰的突出部分分別形成一個(gè)流體子通道，并且這樣地設(shè)計(jì)，使得它們將一個(gè)垂直于金屬板條之間延伸的垂直中心平面的流動(dòng)分量(Vy)施加到從流體子通道流出的冷卻水上。由此實(shí)現(xiàn)了冷卻水一種改進(jìn)的橫向混合。
特別是由一個(gè)第一突出部分形成的分通道的橫截面沿冷卻水的流動(dòng)方向減小，并且由一個(gè)相鄰的第二突出部分形成的分通道的橫截面沿該方向增大。換句話說由第一突出部分形成的分通道的橫截面在入口處比在出口處要大，并且由第二突出部分形成的分通道的橫截面在入口處比在出口處要小。橫截面的增大以及減小可以在整個(gè)隔板高度上連續(xù)地進(jìn)行。但這種結(jié)構(gòu)形式也是可能的，在該結(jié)構(gòu)形式中存在一個(gè)具有不變橫截面的中間區(qū)域。由于各自相鄰的突出部分的相互不同的形狀，通過加工技術(shù)特別簡(jiǎn)單的金屬板條造型可以產(chǎn)生一個(gè)垂直于隔板平面指向的流動(dòng)分量。
在本發(fā)明一個(gè)另外的有利結(jié)構(gòu)中，第一和第二金屬板條分別具有第一和第二突出部分，所述突出部分交替地沿第一和第二金屬板條的縱向方向設(shè)置。第一和第二金屬板條這樣地組合成隔板，使得通過第一和第二突出部分形成每個(gè)流體子通道。一種這樣的金屬板條和由此形成的定位隔板可以簡(jiǎn)單地制造。
在本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選的結(jié)構(gòu)中，流體子通道至少在它下游的端部上傾斜或歪斜于垂直線延伸。
在一個(gè)另外的優(yōu)選結(jié)構(gòu)形式中，從相互相鄰的并且傾斜于兩個(gè)隔板的交叉點(diǎn)的隔板流體子通道分別流的冷卻水具有相互相反的垂直于中心平面的流動(dòng)分量，使得在交叉點(diǎn)的周圍產(chǎn)生一渦流，其中特別是渦流在彼此相鄰的交叉點(diǎn)周圍沿著一隔板的分別相反指向。由此防止形成一個(gè)通過渦流產(chǎn)生的并且作用在整個(gè)燃料元件上的總扭矩。



為了進(jìn)一步說明本發(fā)明，參照附圖的實(shí)施例。附圖中圖1以示意的原理圖示出根據(jù)本發(fā)明的定位隔架截面的俯視圖，圖2同樣以俯視圖示出定位隔架在兩個(gè)隔板交叉點(diǎn)的區(qū)域中的局部放大圖，
圖3以透視圖示出在突出部分的區(qū)域中的隔板的局部圖，圖4以側(cè)視圖示出隔板的局部圖，圖5以示意的透視圖示出一個(gè)按本發(fā)明的流體子通道的一個(gè)另外的構(gòu)造。
具體實(shí)施方式
根據(jù)圖1和2，定位隔架由多個(gè)相互交叉的隔板2構(gòu)成，所述隔板形成一個(gè)具有多邊形的、在本實(shí)施例中為正方形的網(wǎng)眼4的網(wǎng)格，燃料棒5穿過這些網(wǎng)眼。每一個(gè)隔板2由一個(gè)第一和第二金屬板條6及8組裝而成，所述金屬板條在它們接觸的上部和下部的縱向棱邊上相互焊接。
第一和第二金屬板條6以及8分別設(shè)有突出部分10、12以及14、16，它們分別延伸到由金屬板條6以及8分別限定的網(wǎng)眼4的內(nèi)部中。所述突出部分10、12、14、16同時(shí)用作為插入網(wǎng)眼4的燃料棒5的支承。以這種方式，在分別形成隔板2的第一和第二金屬板條6、8的各突出部分10、14和12、16之間形成一流體子通道20，在該通道內(nèi)冷卻水通過定位隔架沿垂直方向向上流動(dòng)(從視圖平面流出)。
在圖1和2中可以看出，流體子通道20在其整個(gè)長(zhǎng)度上在隔板平面內(nèi)傾斜于垂直線，也就是說傾斜于與視圖平面垂直的方向延伸。這種傾斜使得流體傾斜于垂直線偏轉(zhuǎn)，但總是始終平行于隔板平面。隔板2各自相鄰的流體子通道20具有一個(gè)相反的傾斜。與一個(gè)交叉點(diǎn)P相鄰的四個(gè)流體子通道20在此這樣地定向，使得兩個(gè)設(shè)置在一個(gè)共同的隔板2中的流體子通道20相互地相向傾斜，而兩個(gè)屬于另外的隔板2的流體子通道20相互地背向傾斜。
每一個(gè)流體子通道20具有一種形狀，該形狀對(duì)于一個(gè)位于金屬板條6、8之間并且垂直于視圖平面定向的中心平面24是不對(duì)稱的。為此突出部分10、16(Ausformung)分別設(shè)有一下部的拱起101以及161，使得突出部分在10以及16在該位置上更接近于交叉點(diǎn)P。與突出部分10以及12分別相配的突出部分14以及16相應(yīng)地在它們的上部區(qū)域中具有上部的拱起121以及141，使得流體子通道30的橫截面積在隔板2的整個(gè)高度上保持幾乎相同。
由于在流體子通道20的入口處的拱起101以及161，由突出部分10、16分別形成的分通道110以及116比由突出部分12、14分別形成的分通道112以及114具有一個(gè)較大的橫截面積。因此分通道110、116從由網(wǎng)眼4形成的主通道分流出的冷卻水比分通道112、114更多。因?yàn)榉滞ǖ?10、116的橫截面沿流動(dòng)方向收縮而分通道112、114的橫截面擴(kuò)大，在流體子通道20中流動(dòng)的冷卻水轉(zhuǎn)移到分通道112以及114，并且以這種方式得到一個(gè)垂直于隔板平面或中心平面24的流動(dòng)分量。
換句話說通過突出部分10、14以及12、16的不對(duì)稱的構(gòu)型，也就是說通過拱起101、121、141、161偏置的設(shè)置，給在突出部分10、14以及12、16之間流動(dòng)的冷卻水附加地賦予一個(gè)垂直于隔板2中心平面24的速度分量，因?yàn)槔鋮s水經(jīng)受向拱起121以及141的偏轉(zhuǎn)。
作為在圖1至3中示出的突出部分構(gòu)造的其他可選方案，在該構(gòu)造中拱起沿中心平面24(隔板平面)的方向只形成突出部分的一個(gè)擴(kuò)大部，也有可能設(shè)置更深地延伸到網(wǎng)眼4的內(nèi)部中的拱起，如它借助于一個(gè)拱起200用虛線在圖1右下方網(wǎng)眼中示出的那樣，并且在更好地充分利用在角部中存在的并且由燃料棒5釋放的空間。
由于垂直于縱向方向24的速度分量，拱起121和141現(xiàn)在使得從流體子通道20流出的冷卻水不直接對(duì)準(zhǔn)交叉點(diǎn)P，而是傾斜地從它旁邊指向。這在交叉點(diǎn)P的周圍產(chǎn)生一渦流，該渦流導(dǎo)致在燃料棒和流體之間改善的熱交換。此外，突出部分10、12、14、16這樣地設(shè)置，使得渦流的方向分別與相鄰的交叉點(diǎn)22相反。通過這樣的方式防止由渦流分別施加的扭矩加到作用在燃料元件上的總扭矩上。
在該實(shí)施例中，突出部分10、12、14、16具有基本上相同的形狀。但第一和第二金屬板條6以及8繞一垂直于金屬板條平面或中心平面24的軸相互旋轉(zhuǎn)地設(shè)置。
流體子通道20的形狀特別地由圖3的原理圖清楚地得出。在該圖中可以清楚地看出，從下方流入的并且從流體子通道10的主通道分流的大部分冷卻水被分通道110接收，該分通道由具有一個(gè)下部的拱起101的突出部分10構(gòu)成。由于分通道110的橫截面收縮，通過在它的整個(gè)長(zhǎng)度上傾斜延伸的流體子通道20在中心平面內(nèi)傾斜于垂直線(Z-方向)向上流動(dòng)的冷卻水轉(zhuǎn)入到相鄰的突出部分14的分通道114中，并且這樣除了一個(gè)指向交叉點(diǎn)的平行于隔板平面24的速度分量Vx外還得到一個(gè)垂直于隔板平面的速度分量Vy。
為了改進(jìn)在各主通道之間的冷卻液的混合，也就是說為了能夠提高橫向物料流量，如在圖4中示出的，突出部分10、14分別設(shè)有縱向縫26。
也可以通過在交叉點(diǎn)P設(shè)置一個(gè)開孔(Fenster)28實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步提供橫向物料流量。同樣地如在已知的HTP-定位隔架中，突出部分10、12、14、16在隔板2的中間還具有在縫26兩側(cè)縱向延伸的拱起，這些拱起指向網(wǎng)眼4的內(nèi)部并且通過它的構(gòu)型形成對(duì)燃料棒的線性支承，使得它在網(wǎng)眼中總體上彈性地固定在八條線上。
這在根據(jù)圖5的實(shí)施例中示出。在該圖中示出在縫26兩側(cè)的拱起30。此外與在圖3中示出的實(shí)施例不同，由突出部分14和10形成的流體子通道20不在其整個(gè)長(zhǎng)度l上(＝隔板高度)傾斜于垂直線z，而是只在它長(zhǎng)度l的在其下游端部的一部分a上傾斜，必要時(shí)在它長(zhǎng)度l的上游一部分b上傾斜。在其余的部分l-a或l-a-b中，流體子通道20基本上平行于垂直線z延伸。通過這樣的方式，在小的網(wǎng)目和大的隔板高度(流體子通道20的長(zhǎng)度l)時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)相對(duì)大的平行于隔板平面24的速度分量Vx，也就是說從交叉點(diǎn)P指出的或指向交叉點(diǎn)P的速度分量。
權(quán)利要求
1.一種用于通過輕水冷卻的核反應(yīng)堆的燃料元件的定位隔架，該定位隔架由多個(gè)交叉的并且形成一網(wǎng)格的隔板(2)構(gòu)成，所述隔板分別由相互連接的第一和第二金屬板條(6、8)組成，所述金屬板條這樣地具有突出部分(10、12、14、16)，使得相鄰的突出部分(10、14以及12、16)分別形成一個(gè)流體子通道(20)，該流體子通道傾斜于垂直線(z)延伸，其中相鄰的突出部分(10、14以及12、16)這樣地設(shè)計(jì)，使得它們將一個(gè)垂直于在金屬板條之間延伸的垂直中心平面(24)的流動(dòng)分量(Vy)作用到從流體子通道(20)流出的冷卻水上。
2.按照權(quán)利要求
1所述的定位隔架，其中，由一個(gè)第一突出部分(10、16)形成的分通道(110以及116)的橫截面沿冷卻水的流動(dòng)方向縮小，而由一個(gè)相鄰的第二突出部分(14以及12)形成的分通道(114、112)的橫截面沿冷卻水的流動(dòng)方向增大。
3.按照權(quán)利要求
1或2所述的定位隔架，其中，第一和第二金屬板條(6、8)分別具有第一和第二突出部分(10、12以及14、16)，所述突出部分交替地沿第一和第二金屬板條(6、8)的縱向方向(x)設(shè)置，并且第一和第二金屬板條(6、8)這樣地組合成隔板(2)，使得每個(gè)流體子通道(20)由一第一和第二突出部分(10、14以及12、16)形成。
4.按照權(quán)利要求
1、2或3所述的定位隔架，其中，流體子通道(20)至少在它下游的端部?jī)A斜于垂直線(z)延伸。
5.按照權(quán)利要求
4所述的定位隔架，其中，從彼此相鄰的并且傾斜于兩個(gè)隔板(2)的交叉點(diǎn)(P)的隔板(2)流體子通道(20)分別流出的冷卻水具有相互相反的垂直于中心平面(24)的流動(dòng)分量(Vx)，使得在交叉點(diǎn)(P)的周圍產(chǎn)生一渦流。
6.按照權(quán)利要求
5所述的定位隔架，其中，渦流在彼此相鄰的交叉點(diǎn)(P)的周圍沿著一隔板(2)分別相反地指向。
7.一種具有至少一個(gè)按照上述權(quán)利要求
之一所述的定位隔架的燃料元件。
專利摘要
一種用于通過輕水冷卻的核反應(yīng)堆的燃料元件的定位隔架，它由多個(gè)交叉的并且形成一網(wǎng)格的隔板(2)構(gòu)成，所述隔板分別由相互連接的第一和第二金屬板條(6、8)組成，所述金屬板條這樣具有突出部分(10、12、14、16)，使得相鄰的突出部分(10、14以及12、16)分別形成一個(gè)流體子通道(20)。根據(jù)本發(fā)明，相鄰的突出部分(10、14以及12、16)這樣地設(shè)計(jì)，使得一個(gè)垂直于金屬板條之間延伸的垂直中心平面(24)的流動(dòng)分量(Vy)作用到從流體子通道(20)流出的冷卻水上。
文檔編號(hào)G21CGKCN1701392SQ200480000986
公開日2005年11月23日 申請(qǐng)日期2004年2月18日
發(fā)明者H·克姆納, G·布魯赫 申請(qǐng)人:法瑪通Anp有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan