一种核燃料组件、定位格栅以及条带的制作方法

本发明涉及核电技术领域，尤其涉及一种核燃料组件、定位格栅以及弹簧。

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3，条带3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。

为了能将燃料棒夹持在定位格栅中，现有技术中通常会在栅元中安装弹簧1，利用弹簧1的弹性压紧力，将燃料棒夹持在栅元中。如图1所示，是现有的一种条带的结构形式，其包括条带主体、在条带主体上设置的弹簧1、刚凸等。如图所示，该条带主体、弹簧1、刚凸等为一体成型。弹簧1是直接连接设置在条带主体上，冷却流体通过弹簧1上的开缝5、刚凸与条带主体之间的缝隙进行流动，而由于弹簧1与条带主体之间的连接是封闭的，形成较大的封闭区域，压降加大，不利于冷却流体的流动换热。而且，弹簧1与条带主体的连接刚性较大，也不利于弹簧1对燃料棒的柔性夹持。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，提供一种可有效降低压降的条带、定位格栅以及核燃料组件。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种用于核燃料组件的定位格栅的条带，包括条带主体、以及设置在所述条带主体上的弹簧；所述弹簧包括凸设于所述条带主体所在平面的弹性接触部、在所述弹性接触部的两端向所述条带主体方向设置的两连接部、以及分别与所述连接部连接的两支撑部；所述支撑部分别连接至所述条带主体上；所述条带还包括所述支撑部上或靠近所述支撑部的位置处设置的过流部。

优选的，所述过流部为在所述支撑部上开设的过流孔。

优选的，所述过流孔为在所述支撑部的中间位置开设的三角形过流孔；或者

所述过流孔包括在所述支撑部中间位置开设的中间部、以及在所述中间部向两侧延伸至所述条带主体的侧翼部。

优选的，所述过流部为在所述支撑部与所述条带主体之间形成的喇叭状过流孔。

优选的，所述条带主体上还设有刚凸；所述刚凸位于所述支撑部远离所述弹性接触部的一侧；并且，所述刚凸的突出方向与所述弹性接触部相反；

所述过流孔在所述刚凸与所述支撑部之间形成。

优选的，所述弹簧还包括连通所述过流部的开缝；

所述开缝贯穿开设在所述支撑部和连接部上；或者，所述开缝自所述支撑部经过所述连接部，贯穿所述弹性接触部开设。

优选的，所述过流部分别在两所述支撑部的外侧设置；或者，所述过流部分别在所述两支撑部上开设。

本发明还提供一种用于核燃料组件的定位格栅，包括在同一水平面上相互交叉设置、形成多个用于容纳燃料棒的栅元的条带；所述条带为上述任一所述的条带。

优选的，所述条带的弹簧与条带主体一体压制成型；或者，

所述弹簧单独成型后通过焊接或铆接固定安装在所述条带主体上。

本发明还提供一种核燃料组件，包括燃料棒；所述核燃料组件还包括上述任一所述的定位格栅；所述燃料棒穿设于所述定位格栅的栅元中。。

实施本发明的技术方案，通过在条带靠近弹簧的支撑部的位置处，或者直接在弹簧的支撑部上设置过流部，从而可以减少弹簧的阻流面积，进而减小了定位格栅的压力损失；而且，可以降低弹簧的刚度，提高了弹簧的弹性夹持力，更有利于对燃料棒的柔性夹持。

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是现有技术的条带弹簧结构的示意图。

图2是本发明提供的一种条带的一个实施例的示意图。

图3是本发明提供的一种条带的开缝的另一形式的示意图。

图4是本发明提供的一种条带的另一实施例的示意图。

图5是本发明提供的一种条带的另一实施例的示意图。

图6是本发明提供的一种条带的开缝的另一形式的示意图。

图7是本发明提供的一种条带的弹性接触部的另一种形式的截面示意图。

图8是本发明提供的一种条带的一个实施例和现有技术的位移与接触面积的变化曲线示意图。

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。

如图2所示，本发明的条带的一个实施例，可用于核燃料组件的定位格栅中。该条带包括条带主体10、以及设置在条带主体10上的弹簧20，可利用弹簧20压紧燃料棒，使得燃料棒保持在定位格栅的栅元中。

该弹簧20包括弹性接触部21、连接部22、支撑部23等，通过弹性接触部21与燃料棒接触，压紧燃料棒保持在定位格栅的栅元中。

该弹性接触部21为一平直的板状，其长度方向与燃料棒的轴线方向相平行，从而在夹持燃料棒时，与燃料棒之间形成较大的接触面积，增大夹持力，并减少对燃料棒的损伤。

在本实施例中，连接部22包括两个，分别在弹性接触部21的两端设置。该连接部22的延伸方向向远离燃料棒的方向设置，从而使得弹性接触部21形成外凸的形状，自条带主体10所在平面向燃料棒的方向凸出，而连接部22起到弹性臂的作用，为燃料棒的夹持提供弹性夹持力。

进一步的，两支撑部23分别与弹性接触部21两侧的连接部22分开连接，并且，两支撑部23分别连接至定位格栅的条带主体10上，从而将弹簧20固定连接到条带主体10上，并且弹性接触部21突出于条带主体10所在的平面，伸入到栅元中，从而可以夹持穿设于栅元中的燃料棒。

进一步的，支撑部23的顶部底面与条带主体10所在的平面之间存在间隙，从而可以增加弹簧20的连接刚性；并且，可以在支撑部23与条带主体10之间形成过流缝隙，以便于流体的通过，降低压降。

进一步的，弹性接触部21、连接部22、支撑部23为一体成型，并且弹性接触部21与连接部22之间、连接部22与支撑部23之间为圆滑过渡连接，从而可以降低流体的压降，提升换热效率。

如图所示，该条带还包括在支撑部23上开设的过流孔24。该过流孔24为在支撑部23的中间位置开设的三角形过流孔24。可以理解的，过流孔24的形状大致为三角形，在轴向上形成通流面积的渐变，降低压降。可以理解的，过流孔24的形状也可以根据需要设计成各种形状。

进一步的，为了改变冷却剂的流场和提高弹性力，在连接部22上开设有开缝25，该开缝25开设在靠近弹性接触部21的位置处，可以避免在弹性接触部21上开设开缝25所带来损伤燃料棒的风险，并且能够有效的减少了弹簧20的阻流面积，进而减小了定位格栅的压力损失。而且，通过开缝25的设置，可有效的增加了连接部22的柔性，进而提高了弹簧20的柔性，更有利燃料棒的夹持。可以理解的，在另一实施例中，如图3所示，开缝25也可以在连接部22和弹性接触部21上贯通开设，可进一步提升过流能力以及提高弹性接触部21的弹性。

在本实施例中，开缝25与过流孔24连通，自连接部22与弹性接触部21相交的位置处(即连接部22与弹性接触部21的折弯处)开始，向远离弹性接触部21的方向，以平行于燃料棒轴线方向的方式延伸设置，可以避免流体在折弯处形成死角，流体可以顺利通过开缝25，降低了定位格栅的整体压降。

如图所示，该开缝25同时在两连接部22上开设，可更有效的供流体通过，降低压降。当然，也可以根据实际需要，仅在下侧的连接部22上设置，从而提高弹簧20的整体刚性。

如下表所示，是本实施例的条带位移与燃料棒的接触力、接触面积的变化的趋势，与现有技术相比，具有明显的技术效果的提升，可参照图8所示。当位移开始增大时，现有技术的接触力、接触面积的变化趋势，明显低于本实施例的变化趋势，可见，本实施例的条带的夹持效果明显优于现有技术。

如图4所示，是本发明的条带的另一个实施例，其与上一实施例基本的区别在于，过流孔24的形状不同，其他结构与上一实施例基本相同，故不赘述。

在本实施例中，该过流孔24包括在支撑部23中间位置开设的中间部241、以及在中间部241向两侧延伸至条带主体10的侧翼部242。如图所示，该中间部241大致呈三角形，而侧翼部242大致呈长条形，从而轴向上形成通流面积的渐变，降低压降；而且，增加横向的过流空间，提高流通效率。

进一步的，在连接部22、弹性接触部21上开设贯通的开缝25，与过流孔24的中间部241连通。当然，开缝25也可以仅仅开设在连接部22上、或者连接部22和部分的弹性接触部21上。

如图5所示，是本发明的条带的另一个实施例，其与上一实施例基本的区别在于，过流部为在弹簧20的支撑部23与条带主体10之间形成的喇叭状过流孔24。对应的，在条带主体10上还设有刚凸11。该刚凸11位于支撑部23远离弹性接触部21的一侧；并且，刚凸11的突出方向与弹性接触部21相反；过流孔24在刚凸11与支撑部23之间形成。

进一步的，开缝25在连接部22和弹性接触部21上贯通开设，从而连通弹簧20上侧和下侧的过流孔24，进一步的改善流场，减少压降。

另外，由于喇叭状过流孔24和开缝25的开设，使得支撑部23分为左右两部分，并且形成流线型的边缘，可进一步的减少压降。

可以理解的，弹簧20上的开缝25可以根据需要只设置在连接部22上，如图6所示，从而避免在弹性接触部21上开缝25，避免了在夹持燃料棒时，对燃料棒造成挂损的风险。

进一步的，如图7所示，在弹簧20的弹性接触部21上，还可以压制出凹形槽212，其凹陷方向为远离燃料棒的方向，从而可以增加弹性接触部21的刚性，防止塌陷。

在本发明的定位格栅的一个实施例中，可以用于核燃料组件中。在本实施例中，该定位格栅包括若干条带，该等条带可以采用上述任一实施例的条带。

该等条带相互垂直交叉设置，形成具有多个栅元的“蛋篓型”结构。大部分的栅元用于容纳燃料棒；当然，在其他的栅元中用于容纳控制棒等。

在一些实施例中，该条带可以分为第一条带、第二条带，容纳燃料棒的栅元由两条平行的第一条带和两条平行的第二条带交叉形成，第一条带平面和第二条带平面垂直。

在本发明的一个实施例中，还公开了一种核燃料组件，包括上述实施例的定位格栅以及燃料棒。该定位格栅可以采用上述任意实施方式的定位格栅，在此不做赘述。燃料棒可以穿设在定位格栅的栅元中，并由突出在栅元中的弹簧20压紧，从而可以定位保持燃料棒。

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。