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1、(10)申请公布号 CN 103177776 A (43)申请公布日 2013.06.26 CN 103177776 A *CN103177776A* (21)申请号 201310012013.6 (22)申请日 2013.01.14 G21C 3/34(2006.01) (71)申请人 上海核工程研究设计院 地址 200233 上海徐汇区虹漕路 29 号 (72)发明人 郑轶雄 刘松 刘家正 丁捷 李继威 干富军 (74)专利代理机构 核工业专利中心 11007 代理人 莫丹 (54) 发明名称 一种防燃料棒刮伤和振动磨蚀的燃料组件定 位栅格 (57) 摘要 本发明提供一种防燃料棒刮伤和振动。
2、磨蚀的 燃料组件定位栅格， 其每个栅元侧壁上均布置有 上下两个刚凸 ； 其在两个刚凸之间设有定位栅格 弹簧 ； 所述的定位栅格弹簧整体呈 “I“型， 包括两 个上下设置的拱形第一级弹簧， 以及一个条带形 第二级弹簧 ； 两个第一级弹簧均横向布置， 第一 级弹簧的高度低于燃料棒位于该定位栅格中心时 包壳表面和定位栅格侧壁的间隙 ； 第二级弹簧纵 向布置， 第二级弹簧的两端连接在第一级弹簧中 间处 ； 第二级弹簧的两端缓慢抬升形成斜坡， 中 间为顶部平面， 该顶部平面与燃料棒表面直接接 触。本发明结构能够有效防止拉棒时定位栅格弹 簧对燃料棒表面产生刮伤， 降低弹簧对燃料棒的 振动磨蚀， 提升燃料组。
3、件整体安全性。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 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 (10)申请公布号 CN 103177776 A CN 103177776 A *CN103177776A* 1/1 页 2 1. 一种防燃料棒刮伤和振动磨蚀的燃料组件定位栅格， 该燃料组件定位栅格为正方形 栅格， 其每个栅元侧壁上均布置有上下两个刚凸 （2） ； 其特征在于 ： 在两个刚凸 （2） 之间设 有定位栅格弹簧 （1） ； 所述的定位栅格弹簧 （1） 整体呈 “I“型， 包括两个上下设置的拱形第 。
4、一级弹簧 （3） ， 以及一个条带形第二级弹簧 （4） ； 两个第一级弹簧 （3） 均横向布置， 第一级弹簧 （3） 的高度低于燃料棒 （6） 位于该定位栅 格中心时包壳表面和定位栅格侧壁的间隙 ； 第二级弹簧 （4） 纵向布置， 第二级弹簧 （4） 的两端连接在第一级弹簧 （3） 中间处 ； 第二 级弹簧 （4） 的两端缓慢抬升形成斜坡， 中间为顶部平面， 该顶部平面与燃料棒 （7） 表面直接 接触。 2. 根据权利要求 1 所述的一种防燃料棒刮伤和振动磨蚀的燃料组件定位栅格， 其特征 在于 ： 所述的第二级弹簧 （4） 的中间顶部平面与两端斜坡圆滑过渡。 3. 根据权利要求 1 所述的一种。
5、防燃料棒刮伤和振动磨蚀的燃料组件定位栅格， 其特征 在于 ： 所述的第一级弹簧 （3） 向中部倾斜延伸， 并且第一级弹簧 （3） 的转折处圆滑过渡。 4. 根据权利要求 1 所述的一种防燃料棒刮伤和振动磨蚀的燃料组件定位栅格， 其特征 在于 ： 所述的第一级弹簧 （3） 四周开有宽 0.32mm 的应力释放槽 （5） 。 权 利 要 求 书 CN 103177776 A 2 1/3 页 3 一种防燃料棒刮伤和振动磨蚀的燃料组件定位栅格 技术领域 0001 本发明涉及燃料组件技术领域， 尤其涉及一种防燃料棒刮伤和振动磨蚀的燃料组 件定位栅格。 背景技术 0002 燃料组件是核反应堆堆芯的关键部件。
6、， 它产生热量并将此热能传递给冷却剂。燃 料组件的性能直接影响反应堆的安全性和经济性。 0003 燃料组件由一定数目的燃料棒在燃料组件骨架中按一定方式排列形成。 每个燃料 组件骨架上有若干个定位栅格， 沿轴向间隔布置。定位栅格是由金属条带相互焊接构成的 方形栅格结构， 其藉助每个栅格中的刚性支撑和弹簧组成的六个触点来夹持燃料棒， 为燃 料棒定位。 0004 燃料组件热能由燃料棒产生， 燃料棒为细长棒状结构， 主要由外部管状包壳包覆 若干圆柱芯块构成。 燃料棒沿轴向贯穿燃料组件， 通过定位栅格进行轴向和横向定位。 燃料 组件组装时， 燃料棒穿过定位栅格的栅格， 压缩定位栅格侧壁弹簧和刚凸产生横向。
7、夹持力。 燃料棒通过该夹持力定位在燃料组件内部。同时， 定位栅格对燃料棒还具有一定的保护作 用。定位栅格弹簧通常应具备以下特点 ：（1） 具备适当的夹持力， 确保运行期内燃料棒能够 定位在燃料组件内部 ； 防止燃料棒过度弯曲， 造成相邻燃料棒间冷却剂流道减小， DNB（偏 离泡核沸腾） 裕量下降 ； 抑制燃料棒的流致振动 ；（2） 弹簧应和燃料棒之间具有较充分且稳 定的接触， 防止长期的流致振动导致弹簧对燃料棒包壳产生磨蚀 ；（3） 弹簧及整个定位格 架栅格具有足够的强度， 并在燃料棒转载后保持合理的应力状态， 防止出现永久性变形、 断 裂、 疲劳失效或应力腐蚀开裂。 0005 目前， 国际上。
8、的压水堆燃料组件栅格为主要正方形栅格或六角形栅格结构。对于 正方形栅格的栅格， 通常每个栅格四面侧壁上共有2个弹簧和2对刚凸向内凸起， 每个弹簧 和对面的栅格壁上一对的刚凸对配合， 弹簧提供夹紧力， 刚凸提供支撑， 二者夹紧燃料棒达 到定为目的。不同的栅格采用了不同的弹簧设计， 以西屋 AP1000 型燃料组件为例， 栅格采 用了对角线卡紧弹簧， 纵向流通的结构降低了栅格整体压降。 同时， 斜拉对角线的结构有效 的增大了弹簧和燃料棒的接触面积， 而较长的弹簧长度也给刚度调整留下较大的空间。但 该弹簧也有一定的缺点， 虽然采用对角线结构， 但依然是横向的弹簧布置方式。 进行将燃料 棒装入组件的拉。
9、棒操作时， 弹簧切边边缘与燃料棒表面直接接触， 容易刮伤燃料棒表面。 0006 我国 300MWe 燃料组件定位栅格采用纵向布置的三弯弹簧， 同时配合燃料棒覆膜 工艺， 确保拉棒时燃料棒表面不会被弹簧过度刮伤。 但由于弹簧纵向布置， 流通方向上遮挡 面积较大， 会导致栅格整体压降较大。 同时其三弯结构导致燃料棒与栅格弹簧之间点接触， 接触面积较小， 燃料棒表面更容易因流致振动而导致磨蚀。 发明内容 0007 本发明的目的在于提供一种燃料组件定位栅格， 该栅格采用新型的低压降防刮伤 说 明 书 CN 103177776 A 3 2/3 页 4 弹簧， 能够在保证刚度、 强度、 疲劳等基本功能满足。
10、需要的前提下， 具备更低的阻力系数， 有 效防止拉棒刮伤的特性以及防止振动磨蚀的特点。 0008 实现本发明目的的技术方案 ： 一种防燃料棒刮伤和振动磨蚀的燃料组件定位栅 格， 该燃料组件定位栅格为正方形栅格， 其每个栅元侧壁上均布置有上下两个刚凸 ； 其在两 个刚凸之间设有定位栅格弹簧 ； 所述的定位栅格弹簧整体呈 “I“型， 包括两个上下设置的 拱形第一级弹簧， 以及一个条带形第二级弹簧 ； 两个第一级弹簧均横向布置， 第一级弹簧的 高度低于燃料棒位于该定位栅格中心时包壳表面和定位栅格侧壁的间隙 ； 第二级弹簧纵向 布置， 第二级弹簧的两端连接在第一级弹簧中间处 ； 第二级弹簧的两端缓慢抬。
11、升形成斜坡， 中间为顶部平面， 该顶部平面与燃料棒表面直接接触。 0009 如上所述的一种防燃料棒刮伤和振动磨蚀的燃料组件定位栅格， 其所述的第二级 弹簧的中间顶部平面与两端斜坡圆滑过渡。 0010 如上所述的一种防燃料棒刮伤和振动磨蚀的燃料组件定位栅格， 其所述的第一级 弹簧向中部倾斜延伸， 并且第一级弹簧的转折处圆滑过渡。 0011 如上所述的一种防燃料棒刮伤和振动磨蚀的燃料组件定位栅格， 其所述的第一级 弹簧四周开有宽 0.32mm 的应力释放槽。 0012 本发明的效果在于 ： 0013 本发明所述的新型燃料组件定位栅格， 采用新型呈 “I” 型弹簧， 其同时具备低压 降、 防流致振动。
12、磨蚀、 防拉棒刮伤的特点。 第一级弹簧为拱形， 横向布置， 高度低于燃料棒位 于栅元中心时包壳表面和栅元壁的间隙。 第二级弹簧纵向布置， 跨在上、 下两端的第一级弹 簧上， 由两个倾斜面和一个与条带平行的顶平面组成。拉棒时， 燃料棒压缩弹簧， 沿纵向布 置的第二级弹簧倾斜面导向平滑插入栅元， 包壳表面不会与横向布置的第一级弹簧的切边 直接接触。同时第一级弹簧的横向布置可以有效降低流通方向的遮挡面积， 降低压降。第 二级弹簧沿纵向即燃料棒延伸方向， 有较长的平行顶平面确保与燃料棒表面充分的接触面 积。 0014 本发明结构能够有效防止拉棒时定位栅格弹簧对燃料棒表面产生刮伤 ； 有效降低 定位栅格。
13、的压降， 为栅格搅混翼或其它特征提供压降设计裕量 ； 降低弹簧对燃料棒的振动 磨蚀， 提升燃料组件整体安全性。 附图说明 0015 图 1 为本发明所述的一种定位栅格结构示意图 ； 0016 图 2 为图 1 的定位栅格俯视图 ； 0017 图 3 为定位栅格弹簧正视图 ； 0018 图 4 为定位栅格弹簧俯视图 ； 0019 图 5 为定位栅格弹簧侧视图 0020 图 6 为本发明所述的另一种定位栅格结构示意图。 0021 图中 ： 1定位栅格弹簧 ； 2刚凸 ； 3第一级弹簧 ； 4第二级弹簧 ； 5应力释放槽 ； 6燃料棒。 具体实施方式 说 明 书 CN 103177776 A 4 3。
14、/3 页 5 0022 下面结合附图和具体实施例对本发明所述的一种防燃料棒刮伤和振动磨蚀的燃 料组件定位栅格作进一步描述。 0023 实施例 1 0024 如图 1 所示， 本发明所述的燃料组件定位栅格为正方形栅格， 其每个栅元侧壁上 均布置有上下两个刚凸 2， 在两个刚凸 2 之间布置有一个定位栅格弹簧 1。 0025 如图 2 至图 5 所示， 该定位栅格弹簧 1 整体呈 “I “型， 包括两个上下设置的拱形第 一级弹簧 3， 以及一个条带形第二级弹簧 4。 0026 两个第一级弹簧 3 均横向布置。为了平衡两级弹簧的刚度， 第一级弹簧 3 向中部 倾斜延伸以增加弹簧的跨度。第一级弹簧 3。
15、 转折处圆滑过渡， 同时第一级弹簧 3 四周开有 宽约 0.5mm 的应力释放槽 5， 该应力释放槽 5 主要有两个作用 ： 一是在弹簧冲制前先冲制边 缘沟槽， 有利于弹簧准确成型 ； 二是防止弹簧根部或边缘转角处出现应力集中现象。 第一级 弹簧3的高度较高， 但低于燃料棒6位于定位栅格中心时包壳表面和定位栅格侧壁的间隙， 这样在拉燃料棒时横向的切边不会直接与包壳表面接触。 0027 第二级弹簧4纵向布置， 第二级弹簧4的两端连接固定在第一级弹簧3中间处。 第 二级弹簧4的两端缓慢抬升形成斜坡， 中间为顶部平面， 该顶部平面与燃料棒7表面直接接 触。燃料棒 6 拉棒装载时， 端塞沿第二级弹簧 。
16、4 的端部斜坡导入同时压缩两个第一级弹簧 3， 燃料棒 6 表面不与第一级弹簧 3 接触， 直接与第二级弹簧 4 的中间平面接触。第二级弹 簧 4 的中间顶部平面与两端斜坡圆滑过渡， 防止拉棒刮伤。 0028 第一级弹簧 3 的横向布置可以有效降低流通方向的遮挡面积， 降低压降。第二级 弹簧 4 沿纵向即燃料棒延伸方向， 有较长的顶部平面确保与燃料棒表面充分的接触面积。 0029 实施例 2 0030 如图 6 所示， 其与实施例 1 的不同之处在于 ： 第一级弹簧 （3） 向中部不为倾斜结 构 ； 第二级弹簧 4 的顶部平面宽度增加。 说 明 书 CN 103177776 A 5 1/3 页 6 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103177776 A 6 2/3 页 7 图 3 图 4 图 5 说 明 书 附 图 CN 103177776 A 7 3/3 页 8 图 6 说 明 书 附 图 CN 103177776 A 8 。