專利名稱:將燃料組件中的燃料棒間隔放置和保持就位的裝置的制作方法
本發(fā)明涉及一種將壓水核反應(yīng)堆的燃料組件中的燃料棒間隔放置和保持就位的裝置。
在一個燃料組件中，燃料棒被排列成束狀，如圖1所示。燃料棒2在格架4、4a和4b中按有規(guī)則的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)排列。兩塊被稱為下端板10和上端板12的板被置于燃料棒的兩端。一個被稱為輻射形架14的裝置支承吸收棒16，吸收棒16被或多或少地引入導(dǎo)管18，以便控制反應(yīng)堆的工作特性。這些導(dǎo)管18被固定在一些燃料棒的位置上。
格架4、6、8或間隔裝置必須完成許多功能按照一種精確的有規(guī)則的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)排列燃料棒，使得每兩根棒之間有一薄層厚度一定的水，以完成其中子慢化劑和冷卻的兩種功能;
將燃料棒保持就位，以防止振動;
在燃料棒的兩端軸向支承燃料棒;
在組件之間產(chǎn)生例如由于地震而引起的橫向沖擊時，提供足夠的機(jī)械強(qiáng)度，并使燃料棒保持在網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的位置中;
對冷卻液體流出的液壓阻抗最小。
按照慣例，燃料棒組件具有由凹槽系統(tǒng)構(gòu)成的格架，凹槽系統(tǒng)中提供了諸如輪轂之類的剛性支承物，也提供了諸如對上述輪轂施加力的彈簧之類彈性支承物。在法國專利2168059中描述了這樣一種組件。
這種類型的組件要求格架的厚度充分地大，使得它具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和剛性，而這一點導(dǎo)致水力阻力很高。此外，格架和燃料棒之間的接觸是相當(dāng)局部的。因此燃料棒的制導(dǎo)不足以防止該燃料棒的振動。
本發(fā)明涉及一種裝置，它用來將核反應(yīng)堆燃料組件中按照網(wǎng)格結(jié)構(gòu)排列的燃料棒間隔放置和保持在位置中，使它能夠避免上述缺點。
依照本發(fā)明，上述裝置有一個間隔構(gòu)造、一些圓筒形套管和把套管固定到該間隔構(gòu)造上的機(jī)構(gòu)，該間隔構(gòu)造形成一個網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，疊加在燃料棒的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)上，這些圓筒形套管有兩個圓環(huán)，中間由彎向每個套管內(nèi)側(cè)的彈性條連接。
依照本發(fā)明的一種最佳實施例，間隔構(gòu)造包括按照構(gòu)造的上述網(wǎng)格結(jié)構(gòu)有規(guī)則地排列的凹槽和凹槽之間的固定機(jī)構(gòu)。而后將套管固定到構(gòu)造上的機(jī)構(gòu)可以有矩形的舌板，舌板的一端固定到圓環(huán)上，另一端固定到凹槽的壁上。
依照本實施例的第一種變化方案，凹槽之間的將套管固定到間隔構(gòu)造上的固定機(jī)構(gòu)包括U形部件，U形部件的兩端緊固到兩個相鄰的套管上，U形部件疊加在包括上述相鄰套管的兩個凹槽的壁上，上述部件被固定到上述壁上。
依照本最佳實施例的第二種變化方案，將套管固定到間隔構(gòu)造上的機(jī)構(gòu)包括具有多個舌板和一個連接該舌板的中間部分的連接件，舌板固定到兩個相鄰套管的圓環(huán)上，并跨越包括上述相鄰套管的凹槽的壁。
依照本最佳實施例的第三種變化方案，將套管固定到間隔構(gòu)造上的機(jī)構(gòu)包括從每個凹槽上切割開來的舌板，它們轉(zhuǎn)向包括在每個凹槽內(nèi)的套管，并固定到該套管的圓環(huán)上。
依照本最佳實施例的第四種變化方案，將套管固定到間隔構(gòu)造上的機(jī)構(gòu)包括在圓環(huán)中切割開來的舌板，它們轉(zhuǎn)向套管的外部，并固定到凹槽上。
在某些情況下，彈性條被割斷，以形成兩個半截套管。
有利的情況是，至少有一個凹槽在它的中央部分有窗口。
依照本發(fā)明的另一實施例，凹槽的窗口被稱為是偏轉(zhuǎn)的，并且有下部和上部邊緣，它們在相對的方向向著凹槽的內(nèi)部和外部翹曲。
依照本發(fā)明的另一實施例，套管的彈性條至少具有一個突向每根套管內(nèi)部的軛環(huán)，它能夠卡入一根燃料棒的一個環(huán)槽。每根套管的一個圓環(huán)有利地固定到由一塊端板構(gòu)成的間隔構(gòu)造上，它保證按照間隔構(gòu)造的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)將燃料棒間隔放置和保持就位。
下面相對于非限制性的實施例和附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明，附圖中圖1已經(jīng)描述過，是一個包括按照本發(fā)明所述的裝置的燃料組件的全貌透視圖。
圖2是按照本發(fā)明所述的裝置的一種最佳實施例的透視圖。
圖3是將套管固定于間隔構(gòu)造的機(jī)構(gòu)和凹槽間固定機(jī)構(gòu)的第一種變化方案的透視圖。
圖4是將套管固定于間隔構(gòu)造的機(jī)構(gòu)的第二種變化方案的透視圖。
圖5a和5b是將套管固定于間隔構(gòu)造的機(jī)構(gòu)的第三種變化方案的透視圖。
圖6是將套管固定于間隔構(gòu)造有機(jī)構(gòu)的第四種變化方案的透視圖。
圖7是本發(fā)明具有偏轉(zhuǎn)窗的另一實施例的透視圖。
圖8是舉例說明固定燃料棒端部的本發(fā)明另一實施例的透視圖。
圖9是兩個半截套管的透視圖。
圖2表示一種被稱為格架4的將燃料棒間隔放置和保持就位的裝置的最佳實施例。
裝置包括一個間隔構(gòu)造，該構(gòu)造是由按照網(wǎng)格結(jié)構(gòu)排列的方形凹槽20構(gòu)成的。凹槽可以通過交叉的板22而方便地形成。每個凹槽或者包括一個導(dǎo)管18(見圖1)，或者包括一個保證使燃料棒2定位和保持在位置中的圓筒形套管24。每個套管24的兩端由兩個圓環(huán)26、28構(gòu)成，這兩個圓環(huán)由(比如說)四個彈性條30連接，彈性條彎向套管24的內(nèi)部。彈性條和圓環(huán)是一個部件。
兩個圓環(huán)24、26保證燃料棒2(圖1)在套管24中對齊中心。彈性條30對燃料棒2有一種卡緊或緊固作用，從而將燃料棒橫向保持就位并減弱振動。
每個套管24通過焊接到凹槽20和兩個圓環(huán)26、28上的對中舌板32、34在相應(yīng)的凹槽20中對齊中心。四個舌板32沿徑向焊接到圓環(huán)28上。四個舌板34也是如此配置，它們沿徑向焊接到圓環(huán)26上。
因此，按照本發(fā)明所述的裝置與常規(guī)構(gòu)造不同的方面在于，燃料棒的間隔放置和保持就位不是通過彼此面對的剛性和彈性支承物來保證的。相反，這一功能是通過全都圍繞燃料棒安置的剛性導(dǎo)向機(jī)構(gòu)(圓環(huán)26、28)和彈性件(彈性條30)來完成的。圓環(huán)26、28保證燃料棒的對中，而彈性條30通過施加在該燃料棒上的卡緊力使該燃料棒在縱向保持在位置中。
此外，格架凹槽20與對中舌板32、34相連結(jié)的套管24的存在，與單由交叉板22形成而沒有套管24的格架相比，使裝置或格架明顯地提高了剛性。
因此，這種裝置的結(jié)果是有可能保持如先有技術(shù)中交叉板的同樣厚度而由于舌板構(gòu)成的加強(qiáng)作用而獲得對橫向力(例如由地震引起的)的更好的機(jī)械抵抗強(qiáng)度。也有可能使用較薄的板，因而具有與現(xiàn)有格架相同的機(jī)械強(qiáng)度，然而顯著地減小了水力阻力。
此間隔放置和保持就位的裝置能夠用于所有橫截面和間距的燃料組件。選擇這樣一種裝置使得有可能避免在先有技術(shù)裝置中導(dǎo)管18(圖1)通過時產(chǎn)生的問題，在先有技術(shù)裝置中需要同時提供剛性的支承物和彈性的支承物。
按照本發(fā)明所述的格架的裝配，可以按下列方式進(jìn)行。舌板32、34被焊接到套管24上。交叉板22被安裝在方形凹槽20的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)中。套管24被引入上述凹槽中，焊接點設(shè)置在網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的交線36上，從而同時把隔板和舌板連接在一起。焊接比如可以由激光或電子束進(jìn)行。
圖2描述按照本發(fā)明所述的格架，在該格架中網(wǎng)格結(jié)構(gòu)具有一種方形間隔。例如，也可以設(shè)想按照一種在封閉圓圈內(nèi)具有三角形間隔的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)來排列圓筒形凹槽。將套管固定在凹槽中的機(jī)構(gòu)類似于上面描述的機(jī)構(gòu)?？梢钥紤]將固定套管于間隔構(gòu)造上的機(jī)構(gòu)與凹槽間的固定機(jī)構(gòu)結(jié)合起來，如圖3中所示。
圓筒形凹槽40是按照一種在封閉圓圈42內(nèi)具有三角形間隔的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)來排列的。U形部件44的兩端44a、44b被焊接到兩個相鄰套管24的圓環(huán)26、28上，而U形部件疊加在包括這兩個相鄰套管24的并列凹槽40的壁上。在每個部件44上切割出一個半開口槽46，安裝到上述凹槽40的壁上切割出的半開口槽48中。每個凹槽比如說有六個這樣的部件44。它們一方面擔(dān)負(fù)相鄰凹槽的連接作用，另一方面使套管在凹槽中對中和固定。
這樣一種格架可以裝配如下。首先，凹槽的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)是通過將部件44配置的焊接到凹槽之間的結(jié)合點50上而組裝成的。而后滑入套管，然后將套管的相應(yīng)圓環(huán)26、28焊接到部件44的端部44a、44b上。
圖4表示將套管24固定于凹槽40的機(jī)構(gòu)的另一種構(gòu)造變化方案。兩個舌板52a、52b被固定到兩個相鄰套管24的圓環(huán)26、28上，壓在并列凹槽40的壁上，并焊接在套管上。一個中間部分52c連接上述兩個舌板52a、52b，以形成相同的單一部件52。
裝配可以按下列方式完成。最初通過將部件52配置和焊接在凹槽之間的結(jié)合點54上來組裝凹槽的格架。而后滑入套管24，并將套管焊接到舌板52a、52b的端部上。
這樣一種配置可以保證連接部件52不可能在燃料棒之間高速循環(huán)水流的作用下分開。該部件52的形狀保證它不可能移動和損壞。
在上述實施例中，將套管固定于凹槽的機(jī)構(gòu)由散件或可拆卸的部件構(gòu)成。也可以考慮在凹槽40的壁中切割舌板60，而后將它們轉(zhuǎn)向凹槽內(nèi)部，如圖5a和5b所示。這些舌板的端部焊接在包括于凹槽40內(nèi)的套管24的圓環(huán)26、28上。
在圖6中，舌板70是在套管24的圓筒26、28中切割下來的，而后將舌板彎向套管外部，以便將舌板的端部焊接到凹槽40的壁的內(nèi)部上去。
在方形凹槽的情形下，從套管上切割下比如說四個舌板。
為了有助于冷卻燃料元件，建議在冷卻液體中產(chǎn)生紊流。通過從凹槽壁(圖7)上切割下來的所謂偏轉(zhuǎn)窗82，使液流發(fā)生偏轉(zhuǎn)。最好在偏轉(zhuǎn)窗的下緣84和上緣86上形成方向相對的錐形翹曲，朝向凹槽的內(nèi)部和外部。在兩個并列凹槽的表面加工的偏轉(zhuǎn)窗上形成的翹曲，是互相協(xié)調(diào)的，也就是，如果一個偏轉(zhuǎn)窗邊緣上的翹曲是向外取向的，那末相鄰凹槽上的翹曲必須向內(nèi)取向。將套管固定在凹槽中的機(jī)構(gòu)和實際的凹槽與以上描述的機(jī)構(gòu)和凹槽相同。
最好套管是由鋯合金類型的以鋯為基的合金制成的。這種材料具有在輻照下消除總應(yīng)力的特點。因此在工作期間可以不出現(xiàn)由彈性條30施加的緊固作用。
為了保證燃料棒在軸向保持就位，圖1中通常放置在下端板10附近的格架4a可以取消，用按照本發(fā)明所述的套管90代替，它緊固每一根燃料棒2，使燃料棒與上述下端板10成為一個整體，如圖8所示。
每個套管90包括兩個圓環(huán)94、96，由向套管內(nèi)部彎曲的彈性條98連接。這些彈性條98有一個向套管內(nèi)部突出的小軛環(huán)100。軛環(huán)100定位于在燃料棒2端部上加工成的環(huán)槽102內(nèi)，燃料棒端部處的圓環(huán)96延伸而形成一個有螺紋的端部104，它被旋入下端板10中。由于軛環(huán)100和環(huán)槽102的配合，旋在下端板10上的套管90，即使在輻照下，也保證燃料棒的間隔是剛性的，保證燃料棒在軸向保持在位置中。圖8也表示了一根圖1中表示的導(dǎo)管18。
因此，格架4a(圖1)可以用這樣一種裝置來代替，它顯著地改善了對燃料組件的水力阻力。很顯然，在同一個套管一燃料棒組件上，可以有若干個軛環(huán)和若干個相應(yīng)的環(huán)槽。
按照同樣的方式，圖1中通常位于上端板12附近的格架4b，可以用類似于上面描述的裝置來代替。
圖9表示兩個半截套管110和112。為了制作半套管，一個按照本發(fā)明所述的套管，如圖2的套管24，在彈性條30的中央被割斷。使用兩個半截套管，使得在引入燃料棒而相對于彈性條移動的期間，有可能消除在套管中出現(xiàn)的縱向力。
很顯然，上面的描述是作為例證而給出的，可以設(shè)想對上述實施例進(jìn)行修改而不改變本發(fā)明的基本原理。
例如，可以在凹槽的壁中切割出窗口，而不讓它們帶有偏轉(zhuǎn)性質(zhì)。在圖5a和5b中，矩形窗口62因此是在凹槽40的中部切割的。
權(quán)利要求
1.一種將燃料組件中按照網(wǎng)格結(jié)構(gòu)排列的燃料棒間隔放置和保持就位的裝置，其特征在于在該裝置中包括一個間隔構(gòu)造、一些圓筒形套管和將套管固定到該間隔構(gòu)造上的機(jī)構(gòu)，該間隔構(gòu)造形成一個網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，疊加在燃料棒的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)上，這些圓筒形套管有兩個圓環(huán)，中間由彎向每個套管內(nèi)部的彈性條連接。
2.一種根據(jù)權(quán)利要求
1所述的將燃料棒間隔放置和保持就位的裝置，在該裝置中上述間隔構(gòu)造包括按照上述間隔構(gòu)造的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)有規(guī)則地排列的凹槽和凹槽之間的固定機(jī)構(gòu)。
3.一種根據(jù)權(quán)利要求
2所述的將燃料棒間隔放置和保持就位的裝置，在該裝置中上述間隔構(gòu)造包括矩形的舌板，舌板的一端固定到圓環(huán)上，另一端固定到凹槽的壁上。
4.一種根據(jù)權(quán)利要求
3所述的將燃料棒間隔放置和保持就位的裝置，在該裝置中凹槽之間的固定機(jī)構(gòu)和將套管固定到間隔構(gòu)造上的機(jī)構(gòu)具有U形部件，U形部件的兩端固定到兩個相鄰的套管上，U形部件疊加在包括上述相鄰套管的兩個凹槽的壁上，上述部件被固定到上述壁上。
5.一種根據(jù)權(quán)利要求
2所述的將燃料棒間隔放置和保持就位的裝置，在該裝置中將套管固定到間隔構(gòu)造上的機(jī)構(gòu)具有帶多個舌板和一個連接該舌板的中間部分的連接件，舌板固定到兩個相鄰套管的圓環(huán)上，并跨越包括上述相鄰套管的凹槽的壁。
6.一種根據(jù)權(quán)利要求
2所述的將燃料棒間隔放置和保持就位的裝置，在該裝置中將套管固定到間隔構(gòu)造上的機(jī)構(gòu)具有從每個凹槽上切割開來的舌板，它們轉(zhuǎn)向包括在每個凹槽內(nèi)的套管，并固定到該套管的圓環(huán)上。
7.一種根據(jù)權(quán)利要求
2所述的將燃料棒間隔放置和保持就位的裝置，在該裝置中將套管固定到間隔構(gòu)造上的機(jī)構(gòu)具有在圓環(huán)中切割開來的舌板，它們轉(zhuǎn)向套管的外部，并固定到凹槽上。
8.一種根據(jù)權(quán)利要求
2所述的將燃料棒間隔放置和保持就位的裝置，在該裝置中彈性條被割斷，以形成兩個半截套管。
9.一種根據(jù)權(quán)利要求
2所述的將燃料棒間隔放置和保持就位的裝置，在該裝置中至少有一個凹槽在它的中央部分帶有窗口。
10.一種根據(jù)權(quán)利要求
9所述的將燃料棒間隔放置和保持就位的裝置，在該裝置中所謂的偏轉(zhuǎn)窗具有下部和上部邊緣，它們在相對的方向向著凹槽外部和內(nèi)部翹曲。
11.一種根據(jù)權(quán)利要求
1所述的將燃料棒間隔放置和保持就位的裝置，在該裝置中套管的彈性條至少具有一個突向每根套管內(nèi)部的軛環(huán)，它能夠卡入一根燃料棒的一個環(huán)槽。
12.一種根據(jù)權(quán)利要求
1所述的將燃料棒間隔放置和保持就位的裝置，在該裝置中每根套管的一個圓環(huán)固定到由一塊端板構(gòu)成的間隔構(gòu)造上，它保證按照間隔構(gòu)造的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)將燃料棒間隔放置和保持就位。
專利摘要
將核反應(yīng)堆中按照網(wǎng)格結(jié)構(gòu)排列的燃料棒間隔放置和保持就位的裝置，它包括一個間隔構(gòu)造、一些圓筒形套管和將套管固定到該間隔構(gòu)造上的機(jī)構(gòu)，該間隔構(gòu)造具有按照疊加在燃料棒網(wǎng)格結(jié)構(gòu)上的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)有規(guī)則地排列的凹槽，這些圓筒形套管由兩個用彎向每個套管內(nèi)部的彈性條連接的圓環(huán)形成。
文檔編號G21C3/344GK86100975SQ86100975
公開日1986年7月9日 申請日期1986年2月3日
發(fā)明者曼森·馬塞爾, 拉薩芬德拉薩卡·利奧卡 申請人:原子能委員會導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan