[发明专利]具有改善的坚固性的带弹簧的定位格架

说明书

本申请要求保护在2012年4月17日提交的美国临时申请第61/625,164号的优先权。在2012年4月17日提交的美国临时申请第61/625,164号全文以引用的方式并入到本文中。

技术领域

下文涉及核燃料领域，核反应堆领域、核发电领域和相关领域。

背景技术

核反应堆堆芯通常被构造为燃料组件(FA)的阵列，其中，每个FA竖直地与反应堆堆芯的高度同延并且FA的阵列横跨反应堆堆芯的横向尺寸。每个FA包括由结构框架保持在一起的竖直定向的燃料棒阵列，结构骨架包括沿着竖直方向间隔开的一组水平的定位格架，它们焊接到引导管或其它杆状竖直元件。FA的上端和下端由上端配件和下端配件(有时也被称作喷嘴)盖住，上端配件和下端配件通过紧固件、焊接等连接到引导管。

常规定位格架由联锁条带构成，其中每个条带由诸如镍-铬合金(例如Inconel^TM)条或锆合金(例如，Zircaloy^TM)条等金属条机械加工而成。相交条带限定开口，也被称作栅元，燃料棒穿过栅元。条带被机械加工或冲压成在每个栅元中限定凸部(即，“硬”止挡件，具有高刚度的凸起)和弹簧(即，“软”止挡件，具有低刚度的凸起)以便保持穿过栅元的燃料棒。通常，两个凸部由形成每个正方形栅元中两个相邻壁的条带形成。在每一对中的一个凸部位于格架条带顶部附近并且另一个位于格架条带底部附近。相对的栅元壁各包含单弹簧，单弹簧可能由构成该栅元壁的条带形成或者在双金属定位格架的情况下可能是由不同材料制成的插入件，不同材料制成的插入件由构成该栅元壁的条带所形成的特征机械地限制或约束。弹簧位于定位格架的中平面处或附近并且其大小使得当燃料棒插入于格架栅元内时存在干涉条件。这种干涉使得弹簧向后朝向它们所在的栅元壁偏转，在两个正交方向上在相对凸部对上预加载燃料棒并且将燃料棒夹持就位。在弹簧的作用平面与凸部的作用平面之间的轴向偏移形成恢复力矩，如果侧向力施加到任何两个轴向相邻的定位格架之间的燃料棒上，则该恢复力矩使得在定位格架处的燃料棒的局部竖直取向保持相对固定。

不利的操作条件能在燃料棒上造成高加速度,而这可能使弹簧过度偏转。偏转超过正常燃料棒位置的弹簧可能塑性变形并且失去对燃料棒的夹持力。弹簧也可能降至最低点，从而允许燃料棒接触格架。

下文公开了各种改进。

发明内容

在一实施例中，定位格架包括多个相交条带，相交条带具有形成于条带中的弹簧和凸部，相交条带限定具有弹簧和凸部的栅元，栅元被布置成接合穿过所述栅元的燃料棒。在定位格架中的弹簧中的至少一个是悬臂式的，其具有桥接区，该桥接区设置于悬臂弹簧的远端与悬臂弹簧的基部之间。

根据另一方面，定位格架包括多个相交条带，相交条带具有形成于条带中的弹簧和凸部，相交条带限定具有弹簧和凸部的栅元，栅元被布置成接合穿过所述栅元的燃料棒。在定位格架中的弹簧中的至少一个是悬臂式的，具有第一接触表面和第二接触表面，第二接触表面由隆起部形成并且与第一接触表面间隔开，第二接触表面的刚度比第一接触表面刚度大至少一数量级，并且位于弹簧的基部与第一接触表面之间。

根据另一方面，定位格架包括相交条带，相交条带具有形成于条带中的弹簧和凸部，相交条带限定具有弹簧和凸部的栅元，栅元被布置成保持穿过栅元的燃料棒。在定位格架中的弹簧中的至少一个是悬臂弹簧，该弹簧具有接触表面和隆起部，隆起部与接触表面间隔开并且沿着悬臂弹簧设置于悬臂弹簧的接触表面与基部之间，该隆起部限制弹簧的行进。

附图说明

本发明可以呈现各种部件和部件的布置以及各种过程操作和过程操作的布置。附图只是出于说明优选实施例的目的并且不应被理解为限制本发明。

图1示意性地示出了带有内部蒸汽发生器(一体式PWR)的压水反应堆(PWR)型的说明性核反应堆的局部立体剖视图。

图2示意性地示出了图1的核反应堆的核反应堆堆芯的燃料组件之一的立体图。

图3至图7示意性地示出了图2的燃料组件的定位格架之一，其中：图3示出了内条带的侧视图；图4示出了定位格架的立体图；图5示出了外条带的侧视图；图6和图7示出了替代弹簧接触表面设计。

图8和图9分别示出了内条带的双悬臂弹簧/凸部接触结构的前视图和侧视图。

图10示出了具有“S”形双悬臂弹簧构造的过渡条带的侧视图。

图11示出了图8和图9的弹簧的侧视图，其中以虚线示出了其过度偏转位置。