一种燃料组件的制作方法

本发明涉及核电技术领域，尤其涉及一种燃料组件。

背景技术：

核反应堆是通过人工控制裂变物质的连锁核裂变反应，用于产生热量等，进行发电等。

现有的核反应堆通常将核燃料加工成燃料棒，与控制棒组合安装到定位格栅中，形成核燃料组件。通常，定位格栅包括若干条带，条带在同一水平面上相互交叉设置，形成多个栅元。燃料棒、控制棒等穿设于对应的栅元中，组成整体的核燃料组件。

核反应堆中，冷却循环系统的冷却剂流经燃料组件的燃料棒，以将中子慢化并带走裂变能。在该循环冷却过程中，冷却剂在各燃料棒之间流过，若燃料棒间的冷却剂流动型态分布不均衡，将在燃料棒间产生不均衡的压力分布，使得燃料棒遭受流体压力差，在该压力差的作用下，燃料棒可能安装不稳，甚至发生晃动，若晃动幅度较大，还有可能与邻近的燃料棒发生接触，形成较大的安全隐患。由此，对于燃料组件而言，如何在循环冷却过程中确保冷却剂流动型态分布均衡尤为重要。

另外，由于下管座上的过滤装置通常为单层过滤，其过滤性能不足，容易导致杂物随流体进入栅格单元，对燃料棒包壳造成不必要的冲击，存在安全隐患。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，提供一种可提高过滤能力的、用于核反应堆的燃料组件。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明提供一种一种用于核反应堆的燃料组件，包括过滤装置、沿纵向设于所述过滤装置上的格架、以及沿纵向安装在所述格架中的燃料棒；所述过滤装置包括多片依次排列的单元板，任意相邻的两个所述单元板在多个拼接处彼此拼合，形成多个贯通的纵向流体通孔；所述格架包括多个第一条带和多个第二条带，所述第一条带和所述第二条带相交配合形成多个栅格单元，所述燃料棒对应位于所述栅格单元内，至少一个所述栅格单元的投影范围仅包含一个所述拼接处。

优选的，每个所述燃料棒对应覆盖一个所述拼接处。

优选的，所述燃料棒还覆盖至少一个所述流体通孔的至少一部分。

优选的，所述第一条带与所述第二条带的相交点中的至少一个与一个所述拼接处重合。

优选的，沿横截面方向，多个所述第一条带和多个所述第二条带中的至少一个横跨或分割至少一个所述流体通孔。

优选的，所述拼接处包括第一拼接处和第二拼接处，每个所述第一拼接处对应位于一个所述栅格单元内，且对应被该栅格单元内的所述燃料棒覆盖；每个所述第二拼接处与所述第一条带和所述第二条带的相交点中的一个重合。

优选的，在横截面上，相邻的两个所述第一拼接处之间的连线长度为第一距离，相邻的两个所述第二拼接处之间的连线长度为第二距离，所述第一距离与所述第二距离长度相等。

优选的，所述第二拼接处到与该第二拼接处相邻的两个所述第一拼接处的连线之间的垂直距离为这两个第一拼接处之间的第一距离的二分之一。

优选的，所述流体通孔的截面形状为菱形、方形、圆形和椭圆形中的至少一种。

优选的，在所述拼接处，两个相邻的所述单元板之间通过焊接拼合。

实施本发明的技术方案，通过调整栅格单元的位置，使栅格单元的投影范围仅包含过滤装置的一个拼接处，从而利用栅格单元的第一条带、第二条带作为一个阻挡件，来分割过滤装置的出水口，进而提升了过滤能力。

另外，由于燃料棒可以跨设在过滤装置的至少两个出水口，使得流体可以充分的流过燃料棒的外壁，带走燃料棒的热量，降低了压降，提高了换热效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是依据本发明实施例的燃料组件的示意图；

图2是图1从下管座的下底面沿a方向的视图；

图3是过滤装置的局部纵向截面图；

图4是依据本发明一具体实施例的从下管座的下底面沿a方向的视图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，设于核反应堆中的燃料组件1包括上管座11、导向管12、格架13、燃料棒14、以及下管座15。为方便描述，本文中采用以下方位描述，上管座11与下管座15之间为纵向，上管座11在纵向位于下管座15之上。

格架13沿纵向设于上管座11与下管座15之间，该格架13包括多个栅格单元（图1中未示出），该栅格单元可以是方形。导向管12沿纵向设于上管座11与下管座15之间，一端与上管座11固定相连，另一端与下管座15固定相连，导向管12之间可彼此平行，并设于栅格单元中，由此格架13可将导向管12彼此间隔开，并控制导向管12之间的间距，形成燃料组件1的支撑骨架。燃料棒14沿纵向设于上管座11与下管座15之间，并设于格架13中，一般各燃料棒14彼此平行，设于没有被导向管12占据的栅格单元中。

图2是图1从下管座15的下底面沿a方向的视图，参见图2，格架13包括多个第一条带131和多个第二条带132，第一条带131和第二条带132相交配合形成多个栅格单元130，燃料棒14对应位于栅格单元130内。例如，多个第一条带131彼此平行，多个第二条带132彼此平行，第一条带131与第二条带132之间正交相交形成多个相交点，继而形成多个方形栅格单元130。

冷却剂从下管座15下部流入流经燃料组件1，并从上管座11流出。冷却剂中通常会夹带异物，流经燃料棒14过程中这些异物易磨蚀燃料棒14，由此需在冷却剂流经燃料棒14之前对其进行过滤，以去除异物。下管座15中设有过滤装置150，以在冷却剂流经燃料棒14前过滤大于预定尺寸的异物，从而尽可能减少异物对燃料棒14的损伤。

过滤装置150包括多片依次排列的单元板，例如单元板151-153，任意相邻的两个单元板在多个拼接处彼此拼合，形成多个贯通的纵向流体通孔。例如，单元板151和152至少在拼接处154和156拼合，这两个单元板在上述两个拼接处之间围合形成间隙空间1501，该间隙空间1501即为上述纵向流体通孔，冷却剂可从该流体通孔流过。流体通孔（例如流体通孔1501）的截面形状为菱形、方形、圆形和椭圆形中的至少一种，该截面垂直于纵向。单元板之间可采用多种方式拼合，例如两个相邻的单元板之间可通过焊接拼合，也可通过其它连接件拼合，此处不再赘述。

参见图3，图3为过滤装置150的局部纵向截面图，在本发明的一具体实施方式中，单元板151形成的流体通道包括多个分隔排列的直段流体入口15a、多个分隔排列的直段流体出口15c、以及连通直段流体入口15a和直段流体出口15c的流体分通道15b，图中箭头示出了冷却剂的流向。中间位置的每一直段流体入口15a的出口段分别与两个流体分通道15b连通，并且，两个流体分通道15b分别与相邻的两个直段流体出口15c连通，中间位置的每一直段流体出口15c的入口段分别与两个流体分通道15b连通。分段多次过滤异物，降低了由于异物全部在一次过滤后堵塞过滤装置的风险，并且夹持和留存在燃料组件1的下管座15中异物，伴随着燃料组件1的卸料一起移至堆外，整个一回路冷却剂中的异物总量大幅下降。

燃料组件1中，因燃料棒14设于栅格单元130内，因此可通过栅格单元130来限位燃料棒14，以合理分配燃料棒14的排布。而冷却剂需流过过滤装置150的过滤才能流经燃料棒14，因此栅格单元130与过滤装置150的配合将影响冷却剂对燃料棒14的流动型态分布以及过滤异物的效能。本发明中，各栅格单元130沿纵向在下管座15的投影中，至少一个栅格单元130的投影范围仅包括一个拼接处。对于该栅格单元130而言，多个流体通道围绕仅有的一个拼接处，有利于平衡流经这个栅格单元130的冷却剂的流动型态分布，减少燃料棒14周边压力差的形成。

进一步地，每个燃料棒14对应覆盖一个拼接处，此处所说的覆盖，指的是燃料棒14沿纵向在下管座15上的投影范围包含一个拼接处。从而利用栅格单元的第一条带、第二条带作为一个阻挡件，来分割过滤装置的出水口，进而提升了过滤能力。

该燃料棒14并不仅仅覆盖拼接处，还至少覆盖一个流体通孔的至少一部分，此处的覆盖指的是燃料棒14沿纵向在下管座15上的投影范围包含一个流体通孔的至少一部分。例如，循环冷却过程中，冷却剂从围绕拼接处154的多个流体通道通过后，围绕燃料棒14流过，进一步平衡流经这个栅格单元130的冷却剂的流动型态分布。由于燃料棒可以跨设在过滤装置的至少两个出水口，使得流体可以充分的流过燃料棒的外壁，带走燃料棒的热量，降低了压降，提高了换热效果。

格架13内，第一条带131与第二条带132的多个相交点中，至少有一个与一个拼接处重合，例如，一个相交点与拼接处155重合，这将有利于同一删个单元内流体通孔的均衡分布。且，沿与纵向垂直的横截面方向，多个第一条带131和多个第二条带132中的至少一个横跨或分割至少一个流体通孔，以有效分配单个栅格单元130内围绕拼接处的流体通孔的分布。上述设置均可进一步平衡流经这个栅格单元130的冷却剂的流动型态分布。

参见图4，在本发明的一具体实施方式中，拼接处包括第一拼接处154、156和第二拼接处155、157，每个第一拼接处对应位于一个栅格单元130内，且对应被该栅格单元130内的燃料棒14覆盖；每个第二拼接处与第一条带131和第二条带132的相交点中的一个重合，即一个第二拼接处与一个相交点在同一纵向连线上。由此，每个栅格单元130的投影范围内没有包含一个完整的流体通孔，每个流体通孔均被一个条带横跨或切割。该设置下，栅格单元130的投影范围包含的流体通孔数量增多，流经栅格单元130的冷却剂的流动型态分布更加均衡。同时，因每个流体通孔都被分割，由此可避免大尺寸的异物在燃料棒14之间流过，进一步提高了过滤效能。

仍参见图4，在与纵向垂直的横截面上，相邻的两个第一拼接处之间的连线长度为第一距离l1，具体指的是形成同一流体通孔的相邻的两个第一拼接处154、156；相邻的两个第二拼接处之间的连线长度为第二距离l2，具体指的是形成同一流体通孔的相邻的两个第二拼接处155、157，上述第一距离l1与第二距离l2长度相等。进一步地，第二拼接处155到与该第二拼接处155相邻的两个第一拼接处154、156的连线之间的垂直距离l3为这两个第一拼接处154、156之间的第一距离l1的二分之一，同样，具体指的是第二拼接处155与形成同一流体通孔的相邻的两个第一拼接处154、156。上述设置可使得单个栅格单元130内的各流体通孔在尺寸上分布更加均匀，从而流经栅格单元130的冷却剂的流动型态分布更加均衡。

综上，本发明中，各栅格单元沿纵向在下管座的投影中，至少一个栅格单元的投影范围仅包括一个拼接处，对于该栅格单元而言，多个流体通道围绕仅有的一个拼接处，有利于平衡流经这个栅格单元的冷却剂的流动型态分布，减少燃料棒周边压力差的形成，从而减少安全隐患。

本发明实施例的方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。本发明实施例的装置中的模块或单元或子单元可以根据实际需要进行合并、划分和删减。

以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明的权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。