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1、(10)申请公布号 CN 103021478 A (43)申请公布日 2013.04.03 CN 103021478 A *CN103021478A* (21)申请号 201210557895.X (22)申请日 2012.12.20 G21C 3/352(2006.01) G21C 5/06(2006.01) G21C 15/243(2006.01) (71)申请人 中国核动力研究设计院 地址 610000 四川省成都市一环路南三段 28 号 (72)发明人 雷涛 陈杰 彭园 程华旸 张世权 张虹 卢庆 肖忠 张林 雍泾 (74)专利代理机构 成都行之专利代理事务所 ( 普通合伙 ) 512。
2、20 代理人 廖曾 (54) 发明名称 基于核燃料组件中具有流动交混协调作用的 结构格架 (57) 摘要 本发明公开了一种基于核燃料组件中具有流 动交混协调作用的结构格架， 包括由若干条条带 相互垂直交织构成的格架， 所述条带相交处的顶 部的两侧均设置有一对搅混翼， 每条条带内凹形 成半扣形的刚凸结构一。 采用半扣形的刚凸结构， 实现了夹持系统与搅混系统的协调性， 增强了结 构格架的交混性能， 从而提高了燃料组件的临界 热流密度 ； 斜通道式的成对半扣形的刚凸结构， 有效地对结构格架内部的流动进行整流， 一定程 度上减小了压力损失。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 。
3、附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 3 页 1/1 页 2 1. 基于核燃料组件中具有流动交混协调作用的结构格架， 包括由若干条条带 （3） 相互 垂直交织构成的格架， 所述条带 （3） 相交处的顶部的两侧均设置有一对搅混翼 （5） ， 其特征 在于 ： 每条条带 （3） 内凹形成半扣形的刚凸结构一 （2） ， 且所述刚凸结构一 （2） 的开口端朝 向对应的搅混翼 （5） 的折弯方向。 2. 根据权利要求 1 所述基于核燃料组件中具有流动交混协调作用的结构格架， 其特征 在于 ： 所述设置有刚凸结构一 （2） 的条。
4、带 （3） 上内凹形成刚凸结构二 （1） ， 刚凸结构二 （1） 呈 半扣形， 且刚凸结构二 （1） 的开口方向和内凹方向分别与刚凸结构一 （2） 的开口方向和内 凹方向相反。 3. 根据权利要求 2 所述基于核燃料组件中具有流动交混协调作用的结构格架， 其特征 在于 ： 所述刚凸结构一 （2） 和刚凸结构二 （1） 均设置在条带 （3） 中相邻的平行条带 （3） 之 间。 4. 根据权利要求 1 所述基于核燃料组件中具有流动交混协调作用的结构格架， 其特征 在于 ： 所述刚凸结构一 （2） 远离开口端的一端设置有弹簧孔 （4） ， 所述弹簧孔 （4） 与刚凸结 构一 （2） 的底端连接， 且。
5、弹簧孔 （4） 贯穿该对应的条带 （3） 。 5.根据权利要求1至4中任意一项所述基于核燃料组件中具有流动交混协调作用的结 构格架， 其特征在于 ： 所述每对搅混翼 （5） 以对应条带 （3） 的交叉点为中心对称设置。 权 利 要 求 书 CN 103021478 A 2 1/3 页 3 基于核燃料组件中具有流动交混协调作用的结构格架 技术领域 0001 本发明涉及基于核燃料组件中具有流动交混协调作用的结构格架， 属于对压水堆 核电站燃料组件结构格架的设计。 背景技术 0002 现有压水堆核电站常用的燃料组件由若干燃料棒、 导向管、 定位格架及上下管座 等组成。 定位格架作为骨架的重要组成部分。
6、， 其主要功能一是夹持燃料棒使其定位， 二是搅 混流体以提高燃料组件的临界热流密度。 典型的结构格架设计在夹持系统的基础上增加搅 混系统， 从而实现定位格架上述两个功能的叠加。 0003 通过专题和专利文件检索， 与本发明较相近的是法马通的 AFA 系列结构格架。AFA 系列格架也具有夹持系统和搅混系统， 由三弯弹簧和桥形刚凸组成的夹持系统实现对燃料 棒的夹持定位， 由国际上普遍采用的撕裂式搅混翼形成的搅混系统实现对流体的交混作 用。然而， 该设计并未考虑夹持系统与搅混系统的协调性问题， 夹持系统 （三弯弹簧和桥形 刚凸） 对流场的干扰导致流动紊乱， 尤其是上刚凸对下游搅混系统的交混作用形成严。
7、重干 涉， 导致结构格架的交混性能减弱。 发明内容 0004 本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足， 提供基于核燃料组件中具有 流动交混协调作用的结构格架， 该结构格架采用半扣形的刚凸结构， 形成条带两侧横向流 动的通道， 对即将受下游搅混翼作用的流动进行整流， 从而使得搅混翼能更有效的引导流 动方向， 放大搅混系统的交混作用， 实现夹持系统与搅混系统对流动交混的协调性。 0005 本发明的目的通过下述技术方案实现 ： 基于核燃料组件中具有流动交混协调作用 的结构格架， 包括由若干条条带相互垂直交织构成的格架， 所述条带相交处的顶部的两侧 均设置有一对搅混翼， 每条条带内凹形成半扣形的。
8、刚凸结构一。 采用半扣形的刚凸结构， 刚 凸结构一和刚凸结构二以条带上的点形成对称结构， 形成条带两侧横向流动的通道， 从而 使得搅混翼能更有效的引导流动方向， 放大搅混系统的交混作用。 0006 进一步地， 所述刚凸结构一的开口端朝向对应的搅混翼的折弯方向。刚凸结构一 为半扣形， 冷却剂由于自身的流速在内条带构成的区域内流动， 通过半扣形的刚凸结构一 的开口端流出， 而开口端设置为朝向对应的搅混翼的折弯方向， 则开口端可引导冷却剂流 向对应的搅混翼的折弯方向， 在若干个刚凸结构作用下， 形成条带两侧横向流动的通道， 对 冷却剂的流动进行整流， 从而使得搅混翼能更有效的引导流动方向， 放大搅混。
9、系统的交混 作用， 实现夹持系统与搅混系统对流动交混的协调性。 0007 进一步地， 所述设置有刚凸结构一的条带上内凹形成刚凸结构二， 刚凸结构二呈 半扣形， 且刚凸结构二的开口方向和内凹方向分别与刚凸结构一的开口方向和内凹方向相 反。 0008 进一步地， 所述刚凸结构一和刚凸结构二均设置在条带中相邻的平行条带之间。 说 明 书 CN 103021478 A 3 2/3 页 4 0009 进一步地， 所述刚凸结构一远离开口端的一端设置有弹簧孔， 所述弹簧孔与刚凸 结构一的底端连接， 且弹簧孔贯穿该对应的条带。 开口向上的半扣形刚凸结构一， 若受限于 条带高度而与弹簧装配产生干涉， 可在刚凸结。
10、构一的弧面根部开孔。 0010 进一步地， 所述每对搅混翼以对应条带的交叉点为中心对称设置。 0011 综上所述， 本发明的有益效果是 ： （1） 采用半扣形的刚凸结构， 实现了夹持系统与搅混系统的协调性， 增强了结构格架的 交混性能， 从而提高了燃料组件的临界热流密度 ； （2） 斜通道式的成对半扣形的刚凸结构， 有效地对结构格架内部的流动进行整流， 一定 程度上减小了压力损失。 附图说明 0012 图 1 是本发明的结构示意图 ； 图 2 是半扣形刚凸与搅混翼的配合示意图 ； 图 3 是本发明的整体示意图。 0013 附图中标记及相应的零部件名称 ： 1刚凸结构二 ； 2刚凸结构一 ； 3。
11、条带 ； 4 弹簧孔 ； 5搅混翼。 具体实施方式 0014 下面结合实施例及附图， 对本发明作进一步的详细说明， 但本发明的实施方式不 仅限于此。 0015 实施例 ： 如图 1、 图 2、 图 3 所示， 基于核燃料组件中具有流动交混协调作用的结构格架， 包括由 若干条条带 3 相互垂直交织构成的格架， 所述条带 3 相交处的顶部的两侧均设置有一对搅 混翼 5， 每条条带 3 内凹形成半扣形的刚凸结构一 2， 且刚凸结构一 2 的开口端朝向对应的 搅混翼 5 的折弯方向。根据格架条带 3 顶部搅混翼 5 的弯折方向， 在条带 3 上刚凸位置冲 压半扣形结构， 半扣形向上开口朝向搅混翼弯折方。
12、向， 在条带 3 的交叉位置上形成交叉朝 向的搅混翼。 0016 所述设置有刚凸结构一 2 的条带上内凹形成刚凸结构二 1， 刚凸结构二 1 呈半扣 形， 且刚凸结构二 1 的开口方向和内凹方向分别与刚凸结构一 2 的开口方向和内凹方向相 反。刚凸结构一 2 和刚凸结构二 1 均采用冲压的方式形成， 整个冲压过程由模具保证各结 构特征， 实现一次性到位， 避免条带多次受力， 导致内部结构发生变化。在条带 3 上有单独 设置的刚凸结构一 2， 将其底部弧形面开设弹簧孔 4。 0017 所述刚凸结构一 2 和刚凸结构二 1 均设置在条带 3 中相邻的平行条带 3 之间。在 条带3构成的每一个单元格。
13、架中， 若干个单元格架组成结构格架， 刚凸结构一2和刚凸结构 二 1 均设置在单元格架内部的条带 3 上。 0018 所述刚凸结构一2远离开口端的一端设置有弹簧孔4， 所述弹簧孔4与刚凸结构一 2 的底端连接， 且弹簧孔 4 贯穿该对应的条带 3。为了避免刚凸结构一 2 与其对应的弹簧在 装配时发生干涉现象， 需要在刚凸结构一 2 的根部设置弹簧孔 4， 弹簧为单弹簧， 卡在刚凸 中， 根据设计的参数， 选择不同强度等类型的弹簧。 说 明 书 CN 103021478 A 4 3/3 页 5 0019 所述每对搅混翼 5 以对应条带 3 的交叉点为中心对称设置。搅混翼 5 搅混流体的 作用， 。
14、提高格架及燃料组件的临界热流密度。 0020 本发明的这种结构格架适用于各种规格， 如 1212 规模格架， 1515 规模格架， 1717 规模格架等， 采用这种结构的格架后可以提升用于评价格架交混性能的涡漩因子 （FSM） ， 使得涡漩交混率 （SM） 提高， 提升横向流交混因子 （FCM） 。漩涡与横向流的强度与作 用距离均大于现有的结构格架。同时提升了用于评价交混效果的交混均匀度， 并且提升了 温度分布均匀性， 格架的质量交混性能与热交混性能均有一定程度的提升。下面以 1717 规模格架为例， 进行计算， 其提升效果如下 ： 在 1717 规模格架中， 采用上述实施例设置的定位格架与法。
15、马通 AFA3G 定位格架相 比， 用于评价格架交混性能的涡漩因子 （FSM） 提升了 17.7%， 涡漩交混率 （SM） 提升了 29%， 横 向流交混因子 （FCM） 提升了 20.82%。漩涡与横向流的强度与作用距离均大于 AFA3G 定位格 架。用于评价交混效果的交混均匀度提升了 3.5%， 温度分布均匀性提升了 29.2%， 格架的质 量交混性能与热交混性能均有一定程度的提升。 0021 在 1717 规模格架中有 400 余个搅混翼 5， 其中约一半搅混翼 5 上游冷却剂受刚 凸形状的影响。采用实施例中所述刚凸结构一 2 开口端朝向对应的搅混翼 5 的折弯方向的 方式布置， 可有效。
16、减弱上游刚凸形状对搅混翼 5 的不利影响， 引导更多的冷却剂流向搅混 翼 5。与法马通的 AFA 系列结构格架相比， 实施例中采用所述刚凸结构一 2 与搅混翼 5 相匹 配的布置， 可较大程度提升定位格架的交混性能， 从而达到强化结构格架交混作用的目的。 0022 结构格架采用半扣形的刚凸结构， 不影响原有的夹持系统的定位功能， 同时对生 产工艺也无附加的苛刻要求， 但强化了结构格架的交混作用， 减小了压力损失， 从而有利于 提高结构格架甚至燃料组件的热工水力性能。 0023 采取上述方式， 就能较好地实现本发明。 说 明 书 CN 103021478 A 5 1/3 页 6 图 1 说 明 书 附 图 CN 103021478 A 6 2/3 页 7 图 2 说 明 书 附 图 CN 103021478 A 7 3/3 页 8 图 3 说 明 书 附 图 CN 103021478 A 8 。