[发明专利]用于减少高频振动的核燃料组件的支撑格栅

说明书

技术领域

本发明涉及一种核燃料组件的支撑格栅，尤其涉及一种改善构成支撑格栅的栅条结构，从而可以减少由流体引起的高频振动的核燃料组件的支撑格栅。

背景技术

原子炉是用于人工控制核裂变物质的连锁核裂变反应，将核裂变中产生的热能用作动力的装置。

原子炉中所使用的核燃料是通过使浓缩铀以一定大小的圆柱形芯块（pellet）成型后，将多个芯块装入燃料棒中而制成的，所述多个燃料棒构成核燃料组件，将核燃料组件装载到原子炉的炉心后，通过核反应进行燃烧。

参照图1，核燃料组件通常包括：多个燃料棒10，该多个燃料棒10沿纵向设置；多个支撑格栅20，该多个支撑格栅20沿所述燃料棒10的横向设置，用以支撑燃料棒；多个导向管30，该多个导向管30与所述支撑格栅20固定在一起，以构成核燃料组件的骨架；上端固定件40及下端固定件50，该上端固定件40及下端固定件50分别支撑导向管30的上下端。

核燃料组件约由200个以上燃料棒10构成，并且各燃料棒10中装有以一定大小的芯块成型的浓缩铀。

上端固定件40和下端固定件50用于分别支撑导向管的上端和下端，上端固定件40设置有多个弹性件以防止核燃料组件被通过核燃料组件的底部流向顶部的冷却水的水压顶起，起到按压且固定核燃料组件的上端部分的作用。下端固定件50固定且支撑导向管的下端，并形成供给冷却水的多个流道孔。

沿核燃料棒10的纵向设置有多个支撑格栅20，根据设置位置和功能可以分为中间支撑格栅、用于提高冷却水混合性能的混合支撑格栅、用于过滤异物的保护支撑格栅。

参照图2，这样的支撑格栅的共同点是多个板状的栅条（带）组装成格栅（lattice）形状，由此划分的各栅元（lattice cell）内部可以具有一个燃料棒或导向棒。

具体地，支撑格栅20由多个外部栅条21、水平栅条22及竖直栅条23组成，多个外部栅条21形成结构体的外围，水平栅条22和竖直栅条23以格栅形状设置在外部栅条21的内部并固定。

在如上述构成的支撑格栅20上形成的栅元20a上插入有燃料棒，并设置有用于插入导向管的导向管栅元20b。

在支撑格栅和燃料棒的组装中，构成单位栅元的栅条上设置有浅凹和格栅弹簧，从而弹性支撑燃料棒，而在支撑格栅和导向管的组装中，可以通过焊接固定或借助套管进行机械固定。

图3作为示出根据现有技术的支撑格栅的透视图，仅示出由多个栅条构成的一个栅元。

参照图3，在通常的支撑格栅20中，水平栅条22和竖直栅条23交叉且接合从而相互构成格栅，进而构成单位栅元，插入栅元内的燃料棒由在栅条上折曲或弯曲且突出形成的浅凹24支撑并固定。

另外，虽然未示出，但是还可以设置用于与浅凹一起弹性支撑燃料棒的格栅弹簧。

这样栅条总体上具有平面状格栅面，相对平面状格栅面，浅凹或格栅弹簧设置成向栅元的内侧或外侧弯曲或折曲，浅凹或格栅弹簧的上下面上具有无特殊结构体的平面状格栅面。

另外，为了顺利进行从燃料棒至冷却水的热传递，如下的支撑格栅比较受追捧：在支撑格栅上附设有搅拌叶片，或者具有有效的流道通道结构等，从而可以改善流过燃料棒周围的冷却水流。

然而，这些热传递促进方法使得流过燃料棒周围的冷却水发生更大的湍流，也成为使燃料棒振动的流激振动的原因。

燃料棒的流激振动使得燃料棒在与格栅弹簧或浅凹的接触面中发生滑动，从而燃料棒的接触面上发生局部磨损，燃料棒产生逐步损伤的微动磨损现象。

例如，登记专利公告第10-0932436号（登记日期：2009.12.09）中提出用于改善支承格栅的格栅弹簧和燃料棒的接触结构，从而可以防止由流激振动引起的燃料棒的纵向及横向振动的燃料棒微动磨损的支撑格栅。

针对如上所述的核燃料组件的支撑格栅，人们一直寻求各种手段减少由冷却水引起的流激振动，本发明提供可以减少这种流激振动的支撑格栅结构。

发明内容

发明要解决的技术问题

本发明的目的在于根据这种观点提供一种核燃料组件的支撑格架，其具有能够减少由冷却水引起的振动的结构，尤其是，本发明的目的在于提供一种核燃料组件的支撑格架，与格栅弹簧或浅凹结构体无关，通过格栅面上的简单结构，可以减少高频振动。

解决技术问题的技术手段