本發(fā)明涉及核反應(yīng)堆技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種外條帶、核反應(yīng)堆燃料組件的定位格架及核反應(yīng)堆燃料組件。

背景技術(shù)：

目前，國(guó)內(nèi)外的核電廠中使用的燃料組件一般由骨架和燃料棒組成，骨架一般由上管座、下管座、定位格架、導(dǎo)向管、儀表管及連接件等組成，所有定位格架沿燃料組件軸向相隔一定距離固定在導(dǎo)向管和儀表管上，所有定位格架都有相同的格柵單元排列和數(shù)量，燃料棒、導(dǎo)向管和儀表管沿燃料組件軸向逐個(gè)穿過(guò)每個(gè)定位格架的相同位置的格柵單元。

現(xiàn)有的一種定位格架中，外周上的外條帶的橫向截面呈周期性的向格柵單元內(nèi)彎折的彎折結(jié)構(gòu)，因該折彎結(jié)構(gòu)貫通了整個(gè)外條帶的軸向高度，降低了定位格架的整體防屈曲強(qiáng)度，從而帶來(lái)了以下問(wèn)題：

1、如果反應(yīng)堆發(fā)生地震等事故工況時(shí)，堆芯內(nèi)燃料組件之間的相互碰撞使定位格架水平方向受到碰撞力，從而更容易使定位格架在折彎區(qū)域發(fā)生屈曲，破壞定位格架。

2、對(duì)反應(yīng)堆堆芯內(nèi)的燃料組件進(jìn)行吊裝等操作時(shí)，當(dāng)相鄰燃料組件在水平位置上相錯(cuò)1/2柵元，定位格架外條帶的平面區(qū)域(彎折結(jié)構(gòu)之間的非折彎區(qū)域)容易嵌入相鄰燃料組件的燃料棒中間區(qū)域，進(jìn)而容易造成相鄰燃料組件發(fā)生鉤掛。

3、燃料組件在堆芯內(nèi)部相鄰放置后，因?yàn)槎ㄎ桓窦荛g較低的流動(dòng)阻力，更多的冷卻劑會(huì)從相鄰定位格架外條帶之間流過(guò)，而不參與攪混，這會(huì)降低燃料組件的冷卻效果，最終降低反應(yīng)堆的熱工安全運(yùn)行裕量。

另外，現(xiàn)有定位格架的外條帶區(qū)域基本沒(méi)有垂直方向的投影面積(除去條帶厚度的投影)，因此外條帶基本不會(huì)對(duì)冷卻劑產(chǎn)生攪混作用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，提供一種用于核反應(yīng)堆燃料組件的定位格架，提高定位格架的防屈曲強(qiáng)度及攪混性能的外條帶以及具有該外條帶的定位格架及核反應(yīng)堆燃料組件。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：提供一種外條帶，用于核反應(yīng)堆燃料組件的定位格架，所述外條帶在縱向上包括相連接的上邊部、中間部和下邊部，所述上邊部和/或下邊部設(shè)有向所述中間部所在平面的同一側(cè)外凸形成多個(gè)導(dǎo)向部，多個(gè)所述導(dǎo)向部沿所述外條帶長(zhǎng)度方向間隔分布；所述中間部呈板狀連接在所述上邊部和下邊部之間。

優(yōu)選地，所述導(dǎo)向部的外邊緣向遠(yuǎn)離所述中間部的方向凸出，形成導(dǎo)向翼。

優(yōu)選地，所述導(dǎo)向翼的寬度自連接所述中間部的一端向遠(yuǎn)離所述中間部的一端逐漸遞減。

優(yōu)選地，所述導(dǎo)向翼邊緣所在的平面與水平面之間的夾角大于或等于50度。

優(yōu)選地，所述導(dǎo)向部通過(guò)沖壓形成在所述上邊部和/或下邊部上。

優(yōu)選地，與所述中間部相接的所述導(dǎo)向部的底面相對(duì)所述中間部所在平面傾斜，形成導(dǎo)向斜面。

優(yōu)選地，所述導(dǎo)向斜面與所述中間部所在平面之間的夾角小于45度。

本發(fā)明還提供一種核反應(yīng)堆燃料組件的定位格架，包括以上任一項(xiàng)所述的外條帶、設(shè)置在所述外條帶內(nèi)的多個(gè)平行間隔的第一內(nèi)條帶和多個(gè)平行間隔的第二內(nèi)條帶；所述第一內(nèi)條帶和第二內(nèi)條帶相互交叉形成網(wǎng)絡(luò)狀的格柵單元。

優(yōu)選地，所述外條帶的導(dǎo)向部位于所述格柵單元的相鄰的柵元交接處。

優(yōu)選地，所述第一內(nèi)條帶的上部設(shè)有多個(gè)間隔的凸出的第一攪混翼；所述第一攪混翼在橫向上傾斜彎折伸入所述格柵單元的柵元內(nèi)；

所述第二內(nèi)條帶的上部設(shè)有多個(gè)間隔的凸出的第二攪混翼；所述第二攪混翼在橫向上傾斜彎折伸入所述格柵單元最外圈柵元的柵元內(nèi)。

優(yōu)選地，相鄰的所述第一攪混翼和第二攪混翼伸入所述格柵單元的不同柵元內(nèi)。

本發(fā)明還提供一種核反應(yīng)堆燃料組件，其特征在于，包括以上任一項(xiàng)所述的定位格架。

本發(fā)明的有益效果：外條帶上邊部和/或下邊部設(shè)有外凸形成的導(dǎo)向部，中間部呈板狀，不彎折，從而提高定位格架整體的防屈曲強(qiáng)度，提高燃料組件在反應(yīng)堆事故工況下的安全運(yùn)行裕量；降低相鄰定位格架的外條帶之間的縫隙，減少冷卻劑從相鄰定位格架之間的縫隙流過(guò)，確保冷卻劑更多地流向定位格架內(nèi)部參與攪混，從而具有更好的冷卻劑攪混性能，提高了反應(yīng)堆的熱工安全運(yùn)行裕量。

導(dǎo)向部與中間部連接的底面呈傾斜狀，會(huì)對(duì)流經(jīng)該區(qū)域的冷卻劑起到一定的額外的攪混作用，從而進(jìn)一步增強(qiáng)燃料棒的換熱效果，提高反應(yīng)堆熱工安全運(yùn)行裕量。

附圖說(shuō)明

下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中：

圖1是本發(fā)明一實(shí)施例的核反應(yīng)堆燃料組件的定位格架的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1所示定位格架的部分結(jié)構(gòu)俯視圖；

圖3是圖2的前視圖；

圖4是圖2的側(cè)視圖；

圖5是本發(fā)明另一實(shí)施例的核反應(yīng)堆燃料組件的定位格架的部分結(jié)構(gòu)俯視圖；

圖6是圖5的前視圖；

圖7是本發(fā)明一實(shí)施例的核反應(yīng)堆燃料組件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是本發(fā)明一實(shí)施例的核反應(yīng)堆燃料組件兩組相鄰時(shí)的部分結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了對(duì)本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施方式。

如圖1、2所示，本發(fā)明一實(shí)施例的核反應(yīng)堆燃料組件的定位格架1，包括外條帶10、設(shè)置在外條帶10內(nèi)的多個(gè)平行間隔的第一內(nèi)條帶20和多個(gè)平行間隔的第二內(nèi)條帶30；第一內(nèi)條帶20和第二內(nèi)條帶30相互交叉形成網(wǎng)絡(luò)狀的格柵單元40。

格柵單元40包括多個(gè)依次相鄰連接的柵元41，柵元41中空，分別用于燃料棒、導(dǎo)向管穿過(guò)。

如圖3、4所示，外條帶10在縱向上包括相連接的上邊部11、中間部12和下邊部13。其中，上邊部11和/或下邊部13設(shè)有向中間部12所在平面的同一側(cè)外凸形成多個(gè)導(dǎo)向部14，多個(gè)導(dǎo)向部14沿外條帶10長(zhǎng)度方向間隔分布；中間部12呈板狀連接在上邊部11和下邊部13之間，提高定位格架的防屈曲強(qiáng)度。

導(dǎo)向部14通過(guò)沖壓形成在上邊部11和/或下邊部13上。導(dǎo)向部14可包括相接的豎直狀的側(cè)壁以及底面，底面與中間部12相接。

與中間部12相接的導(dǎo)向部14的底面相對(duì)中間部12所在平面(或?qū)虿?4的側(cè)壁)傾斜，形成導(dǎo)向斜面15。優(yōu)選地，導(dǎo)向斜面15與中間部12所在平面之間的夾角α小于45度。該導(dǎo)向斜面15在沖壓導(dǎo)向部14時(shí)形成，使得外條帶10在垂直方向上(如圖1的俯視圖)有一定的投影面積，對(duì)流經(jīng)該區(qū)域的冷卻劑起到一定的額外的攪混作用，從而增強(qiáng)燃料棒的換熱效果，提高反應(yīng)堆熱工安全運(yùn)行裕量。

本實(shí)施例中，上邊部11和下邊部13均設(shè)有導(dǎo)向部14，上邊部11上的導(dǎo)向部14和下邊部13上的導(dǎo)向部14呈鏡像對(duì)稱(chēng)。

另外，導(dǎo)向部14的外邊緣向遠(yuǎn)離中間部12的方向凸出，形成導(dǎo)向翼16。導(dǎo)向翼16的寬度自連接中間部12的一端向遠(yuǎn)離中間部12的一端逐漸遞減。導(dǎo)向翼16對(duì)應(yīng)多個(gè)導(dǎo)向部14沿長(zhǎng)條帶20長(zhǎng)度方向間隔分布，使得上邊部11和/或下邊部13的外邊緣呈鋸齒狀。

上邊部11上導(dǎo)向翼16的設(shè)置，其邊緣在側(cè)面上呈向上傾斜，具有導(dǎo)向作用，下邊部13對(duì)應(yīng)導(dǎo)向翼16的邊緣則呈向下傾斜，具有導(dǎo)向作用。具體地，在裝卸料過(guò)程中，定位格架1沿燃料組件軸向運(yùn)動(dòng)，當(dāng)位于上方的定位格架1的下邊緣與位于下方的定位格架1的上邊緣發(fā)生接觸，因?yàn)閷?dǎo)向翼16邊緣的傾斜，會(huì)迫兩個(gè)定位格架1產(chǎn)生互相遠(yuǎn)離對(duì)方的運(yùn)動(dòng)軌跡，從而避免兩個(gè)定位格架1發(fā)生鉤掛。

導(dǎo)向翼16邊緣的傾斜角度必須足夠大，從而保證在相鄰核燃料組件發(fā)生碰撞時(shí)產(chǎn)生的載荷不會(huì)太大。優(yōu)選地，導(dǎo)向翼16邊緣所在的平面為傾斜面，其與水平面之間的夾角β大于或等于50度，如圖4中所示。

導(dǎo)向部14相對(duì)中間部12所在平面的外凸高度也需足夠大，確保導(dǎo)向翼16的頂部不會(huì)嵌入到相鄰定位格架的內(nèi)部，區(qū)別其自身的導(dǎo)向作用。

另外，外條帶10中，上邊部11和下邊部13的邊緣進(jìn)一步進(jìn)行倒角處理，減小燃料組件發(fā)生勾掛的風(fēng)險(xiǎn)。在定位格架1上，外條帶10的導(dǎo)向部14向格柵單元40內(nèi)側(cè)方向凸出。并且，導(dǎo)向部14位于格柵單元40最外圈柵元41的相鄰的柵元41交接處。

如圖2所示，在本實(shí)施例中，外條帶10上的多個(gè)導(dǎo)向部14位于格柵單元40最外圈柵元41中每相鄰兩個(gè)的柵元41交接處，即：每一個(gè)第一內(nèi)條帶20與外條帶10的相接處、每一個(gè)第二內(nèi)條帶30與外條帶10的相接處均設(shè)有一個(gè)導(dǎo)向部14。優(yōu)選地，相鄰兩個(gè)導(dǎo)向部14之間的距離小于一個(gè)柵元41的寬度。

本實(shí)施例的定位格架1中，第一內(nèi)條帶20與第二內(nèi)條帶30相互垂直。

進(jìn)一步地，第一內(nèi)條帶20的上部設(shè)有多個(gè)間隔的凸出的第一攪混翼21，第一攪混翼21在橫向上傾斜彎折伸入格柵單元40的柵元41內(nèi)，提高定位格架的攪混性能。

優(yōu)選地，第二內(nèi)條帶30的上部也設(shè)有多個(gè)間隔的凸出的第二攪混翼31，第二攪混翼31在橫向上傾斜彎折伸入格柵單元40的柵元41內(nèi)，提高定位格架的攪混性能。相鄰的第一攪混翼21和第二攪混翼31伸入格柵單元40的不同柵元41內(nèi)，確保每一柵元41內(nèi)只有一個(gè)攪混翼。

為使得定位格架1攪混功能最大化，第一攪混翼21和第二攪混翼31以一定規(guī)律分布在第一內(nèi)條帶20和第二內(nèi)條帶30上。根據(jù)冷卻劑的流向，位于與冷卻劑流向平行的方向上的第一攪混翼21和第二攪混翼31傾斜方向一致。

如圖5、6所示，本發(fā)明另一實(shí)施例的核反應(yīng)堆燃料組件的定位格架1，包括外條帶10、設(shè)置在外條帶10內(nèi)的多個(gè)平行間隔的第一內(nèi)條帶20和多個(gè)平行間隔的第二內(nèi)條帶30；第一內(nèi)條帶20和第二內(nèi)條帶30相互交叉形成網(wǎng)絡(luò)狀的格柵單元40。

外條帶10在縱向上包括相連接的上邊部11、中間部12和下邊部13。其中，上邊部11和/或下邊部13設(shè)有向中間部12所在平面的同一側(cè)外凸形成多個(gè)導(dǎo)向部14，多個(gè)導(dǎo)向部14沿外條帶10長(zhǎng)度方向間隔分布；中間部12呈板狀連接在上邊部11和下邊部13之間，提高定位格架的防屈曲強(qiáng)度。

本實(shí)施例中的外條帶10與上述圖1-4所示實(shí)施例中外條帶10不同的是：多個(gè)導(dǎo)向部14位于格柵單元40最外圈柵元41中依次相鄰的兩個(gè)柵元41交接處，相鄰的兩個(gè)導(dǎo)向部14之間間隔有一個(gè)第一內(nèi)條帶20或一個(gè)第二內(nèi)條帶30。優(yōu)選地，相鄰兩個(gè)導(dǎo)向部14之間的距離等于或大于一個(gè)柵元41的寬度。

本實(shí)施例中，外條帶10的其他結(jié)構(gòu)等均可參照上述圖1-4所示實(shí)施例中所述，在此不再贅述。

進(jìn)一步地，第一內(nèi)條帶20的上部設(shè)有多個(gè)間隔的凸出的第一攪混翼21，第一攪混翼21在橫向上傾斜彎折伸入格柵單元40的柵元41內(nèi)，提高定位格架的攪混性能。第二內(nèi)條帶30的上部也設(shè)有多個(gè)間隔的凸出的第二攪混翼31，第二攪混翼31在橫向上傾斜彎折伸入格柵單元40的柵元41內(nèi)，提高定位格架的攪混性能。相鄰的第一攪混翼21和第二攪混翼31伸入格柵單元40的不同柵元41內(nèi)，確保每一柵元41內(nèi)只有一個(gè)攪混翼。

為使得定位格架1攪混功能最大化，第一攪混翼21和第二攪混翼31以一定規(guī)律分布在第一內(nèi)條帶20和第二內(nèi)條帶30上。如圖5中所示，根據(jù)冷卻劑的流向(圖5中箭頭所示)，位于與冷卻劑流向平行的方向上的第一攪混翼21和第二攪混翼31傾斜方向一致。對(duì)應(yīng)第一攪混翼21和第二攪混翼31在第一內(nèi)條帶20和第二內(nèi)條帶30上的布局，外條帶10上的多個(gè)導(dǎo)向部14間隔布置，從而保證相鄰燃料組件之間的橫向攪混，提高反應(yīng)堆芯熱工裕量。

如圖7所示，本發(fā)明一實(shí)施例的核反應(yīng)堆燃料組件，包括上述圖1-4所示實(shí)施例或圖5、6所示實(shí)施例的定位格架1。

核反應(yīng)堆燃料組件還包括相對(duì)設(shè)置的上管座2和下管座3、數(shù)個(gè)導(dǎo)向管4以及數(shù)個(gè)燃料棒組5。數(shù)個(gè)定位格架1沿燃料組件軸向間隔設(shè)置在上管座2和下管座3之間，導(dǎo)向管4穿過(guò)定位格架1并安裝在上管座2和下管座3之間，燃料棒5夾持于定位格架1的柵元之中。

下管座2可包括匹配板和連接在匹配板下方的支撐腿，匹配板設(shè)有用于固定導(dǎo)向管的固定孔和供冷卻劑通過(guò)的流道。上管座3也可包括匹配板，匹配板設(shè)有用于固定導(dǎo)向管的固定孔和供冷卻劑通過(guò)的流道。

結(jié)合圖3、5及圖8所示，該核反應(yīng)堆燃料組件中，由于定位格架1中外條帶10的特殊設(shè)置，在相鄰的兩組燃料組件中，對(duì)應(yīng)相鄰的定位格架1以外條帶10相對(duì)，由于外條帶10具有板狀的中間部12，減小了相對(duì)的外條帶10之間的縫隙100，使得冷卻劑更多地流向定位格架1內(nèi)部參與攪混，從而具有更好的冷卻劑攪混性能，提高了反應(yīng)堆的熱工安全運(yùn)行裕量。

該核反應(yīng)堆燃料組件中，由于定位格架1相比于傳統(tǒng)的定位格架具有更高的防屈曲強(qiáng)度，當(dāng)運(yùn)行中的反應(yīng)堆經(jīng)歷地震工況時(shí)，燃料組件相對(duì)可以承受更高的地震載荷，從而有更高的幾率在反應(yīng)堆地震工況下保持可冷卻形狀，進(jìn)而降低反應(yīng)堆堆芯損壞以及大量放射性物質(zhì)釋放的概率。

該核反應(yīng)堆燃料組件中，通過(guò)定位格架1及其中外條帶10的設(shè)置，具有更好的熱工性能，有更好的傳熱效果，進(jìn)而可以降低核燃料組件的運(yùn)行溫度，提高正常工況下運(yùn)行裕量，也可以延遲事故工況下的事故進(jìn)程，最終可以減小反應(yīng)堆堆芯損壞概率。

以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專(zhuān)利范圍，凡是利用本發(fā)明說(shuō)明書(shū)及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專(zhuān)利保護(hù)范圍內(nèi)。