燃料组件及其底部装置和应用于底部装置的下管座的制作方法

本实用新型属于反应堆工程技术领域，具体涉及一种燃料组件及其底部装置和应用于底部装置的下管座。

背景技术：

通常核燃料都设计成实心圆柱状的，由上下端塞、芯块、压紧弹簧和包壳组成，冷却剂从包壳外流过，对燃料棒进行冷却。环形燃料由内外两层包壳，冷却剂能同时从内外两侧带走燃料发出的热量。

燃料组件底部装置位于燃料组件底部，包括下管座和防异物组件，下管座上设置有冷却剂流水孔，用于冷却水的流通并对冷却剂起到流量分配的作用，防异物组件能拦截冷却剂中可能含有的异物，防止对燃料棒造成损伤，现有燃料组件中的下管座的流通孔设计若针对环形燃料组件则不能有效降低压降。

另外，在现有压水堆燃料组件设计中，燃料棒一般采用定位格架夹持悬空的方式。下管座通过导向管支撑整个燃料组件，且一般防异物组件在下管座上端面。在反应堆运行寿期末，由于辐照的作用夹持燃料棒的弹簧的夹持力会急剧减小，燃料棒一般会落在下管座上，在冷却剂的流动作用下，燃料棒可能会上下窜动，这会导致燃料棒破损的风险。

考虑以上问题，设计考虑将燃料棒固定在下管座内部，定位格架不在提供燃料棒支撑的夹持力，只提供横向定位。若将环形燃料棒固定在下管座内部，若采用现有的防异物组件设计，只对燃料棒的外流道有防异物的功能，而燃料棒内流道无防异物的装置，所以也需对防异物装置进行重新设计。

目前现有技术中有关文献公开了反应堆燃料组件下管座均是基于燃料棒悬空在上管座上部的燃料组件设计，且防异物组件也不适用于环形燃料组件的设计。因此研发一种新型底部装置及下管座。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种燃料组件及其底部装置和应用于底部装置的下管座，解决现有技术中燃料组件下管座在燃料组件应用中不足的技术问题。

本实用新型的技术方案是：

一种燃料组件的下管座，包括：下管座框体、设置在下管座框体下部的支腿和若干纵横交叉平行排列在所述下管座框体上端面的等径通孔、中子测量管孔和导向管下端塞孔；其特征在于，所述等径通孔为圆形。

如上所述等径通孔的内径与外径最大处差值范围为0.05～0.4mm。

如上所述相邻四个等径通孔围成的矩形中心位置设置有矩形主流水孔A；每个导向管下端塞孔和中子测量管孔的四周设置有若干主流水孔B。

如上所述主流水孔B为矩形结构。

如上所述主流水孔B的流通面积小于主流水孔A的流通面积。

如上所述等径通孔的上端面为倒置圆台形，形成倒角结构设计。

如上所述倒角角度α范围为10°～30°。

如上所述等径通孔的下端面为正置圆台形，形成倒角结构设计。

如上所述通孔用于安装燃料棒或/和流通冷却水。

如上所述安装的燃料棒是环形燃料棒。

如上所述通孔和导向管下端塞孔的开孔尺寸及排布与燃料组件中燃料棒和导向管相匹配，导向管数量设置可根据需要设置为四的倍数。

一种底部装置，包括：下管座及与其连接的防异物组件，所述下管座为如上任一项所述的下管座。

如上所述防异物组件包括：防异物网框体及与防异物网框体连接的防异物网，所述防异物网上开设有多个过滤单元；其特征在于，所述防异物网框体整体呈方形结构，所述防异物框体的四个角设置有凹槽。

如上所述防异物组件设置在所述下管座内部，所述防异物组件与燃料组件下端的距离为15-40mm；所述防异物网框体的边缘部四边向上折90°。

如上所述防异物网贴合安装在防异物网框体下表面，所述防异物网的边缘部四周与防异物网框体边缘部贴合。

如上所述防异物网的四个角也设置有凹槽与防异物框体上的凹槽尺寸匹配。

如上所述过滤孔单元孔为方形、圆形或正六边形结构。

一种燃料组件，包括：上管座、燃料棒、定位格架、导向管、仪表管和底部装置；燃料棒、导向管和仪表管插设于定位格架中；定位格架共有多个，沿轴向依次设置；导向管和仪表管的上端与上管座固定连接，下端与底部装置固定连接；所述底部装置还包括：下管座和防异物组件；所述下管座为如上任一项所述的下管座。

所述底部装置为如上所述的底部装置，所述燃料棒为双面冷却环形燃料棒。

如上所述燃料组件还包括多根带有绕丝的双面冷却环形燃料棒，这些带有绕丝的双面冷却环形燃料棒放置于围板或燃料盒内。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型提出了一种燃料组件及其底部装置和应用于底部装置的下管座，在现有的燃料组件结构设计基础上将燃料棒插入固定在下管座内，定位格架不再提供燃料棒支撑的夹持力，只提供横向定位功能。

本实用新型具有流阻低且有较强防异物的功能，并且能固定燃料棒，在满足以上功能的同时，燃料支撑组件功能以及与堆芯结构的接口不受影响。

本实用新型提供了一种流通面积大，制造难度小，制造工艺简单结构强度大的燃料组件的底部装置结构，本实用新型设计的下管座流通面积比现有的带防异物网的下管座的流通面积大0.6％，有效降低了本实用新型底部装置的压降。

本实用新型所述的带有绕丝的双面冷却环形燃料棒，绕制在环形燃料棒外部的绕丝，具有明显增加冷却剂横向流动的作用，增强燃料棒到冷却剂传热效果，通过冷却剂扰流带走更多热通道热量，降低燃料棒温度，提高DNBR，增强燃料棒安全性。

附图说明

图1为本实用新型一些实施例中的燃料组件的结构示意图；

图2为本实用新型所述的下管座俯视图；

图3为本实用新型所述的底部装置结构示意图；

图4为本实用新型所述的下管座的等径通孔局部放大图；

图5为本实用新型所述带有绕丝的燃料组件示意图。

其中：1-底部装置，2-燃料棒，3-定位格架，4-上管座，5-绕丝，11-下管座框体，12-支腿，13-防异物网框体，14-防异物网，15-等径通孔；16-中子测量管孔；17-导向管下端塞孔；111-主流水孔A，112-主流水孔B

具体实施方式

下面对本实用新型技术进行进一步描述：

具体实施例：

如图1至5所示，一种燃料组件的下管座，包括：下管座框体11、设置在下管座框体11下部的支腿12和若干纵横交叉平行排列在所述下管座框体11上端面的等径通孔15、中子测量管孔16和导向管下端塞孔17；其特征在于，所述等径通孔15为圆形。

所述等径通孔15的内径与外径最大处差值范围为0.05～0.4mm。

所述相邻四个等径通孔15围成的矩形中心位置设置有矩形主流水孔A111；每个导向管下端塞孔17和中子测量管孔16的四周设置有若干主流水孔B112。

所述主流水孔B112为矩形结构。

所述主流水孔B112的流通面积小于主流水孔A111的流通面积。

所述等径通孔15的上端面为倒置圆台形，形成倒角结构设计。

所述倒角角度α范围为10°～30°。

所述等径通孔15的下端面为正置圆台形，形成倒角结构设计。

所述通孔15用于安装燃料棒或/和流通冷却水。

所述安装的燃料棒是环形燃料棒。

所述通孔15和导向管下端塞孔17的开孔尺寸及排布与燃料组件中燃料棒和导向管相匹配，导向管数量设置可根据需要设置为四的倍数。

一种底部装置，包括：下管座及与其连接的防异物组件，所述下管座为如上任一项所述的下管座。

所述防异物组件包括：防异物网框体13及与防异物网框体13连接的防异物网14，所述防异物网14上开设有多个过滤单元；所述过滤孔单元孔径小于通孔15孔径。

其特征在于，所述防异物网框体13整体呈方形结构，所述防异物框体13的四个角设置有凹槽。

所述防异物组件设置在所述下管座内部，所述防异物组件与燃料组件下端的距离为15-40mm；所述防异物网框体13的边缘部四边向上折90°。

所述防异物网贴合安装在防异物网框体13下表面，所述防异物网14的边缘部四周与防异物网框体13边缘部贴合。

所述防异物网14的四个角也设置有凹槽与防异物框体13上的凹槽尺寸匹配。

所述过滤孔单元孔为方形、圆形或正六边形结构。

一种燃料组件，包括：上管座4、燃料棒2、定位格架3、导向管、仪表管和底部装置1；燃料棒2、导向管和仪表管插设于定位格架3中；定位格架3共有多个，沿轴向依次设置；导向管和仪表管的上端与上管座4固定连接，下端与底部装置1固定连接；所述底部装置1还包括：下管座和防异物组件；所述底部装置为如上所述的底部装置。

所述下管座为如上任一项所述的下管座；所述燃料棒2为双面冷却环形燃料棒。所述的带有绕丝的双面冷却环形燃料棒，能双面冷却，即内外均可以有冷却剂流通，对燃料棒进行冷却。与现有压水堆燃料棒结构相比，燃料传热面积增大50％，燃料芯块最高温度降低了1000℃，线功率密度增大20％～50％，流动阻力减小20％。

所述燃料组件还包括多根带有绕丝5的双面冷却环形燃料棒，这些带有绕丝5的双面冷却环形燃料棒放置于围板或燃料盒内。

一些实施例中，燃料棒2下部固定插入在下管座内，因此定位格架3不需提供夹持力，简化了定位格架3的结构，降低了定位格架3的设计及制作难度；所述燃料棒整体为方形排列，其中包括有八根导向管和一根仪表管；所述燃料棒为环形中空内外两层包壳结构；上管座4、骨架螺钉，导向管组件、骨架轴肩螺钉、导向管连接管、定位格架3、底部装置1构成燃料组件框架结构，用于支撑和束缚燃料棒，使燃料棒能安装在堆芯的合适位置，并在运输吊装及正常运行时保证燃料棒不发生移动。

所述上管座4上开有流水孔，能使冷却剂流通；上管座4用于燃料组件吊装，运输时在容器内支撑，并与骨架螺钉及导向管连接管相连接，上管座4上部有压紧弹簧，与堆芯上栅板配合实现燃料组件在堆内的压紧，并能防止燃料组件在堆芯内窜动，上管座4上部用定位销孔与堆芯上栅板的销钉配合固定，实现燃料组件在堆内的定位，上管座4上开有流水孔，能使冷却剂流通，开孔的位置能保证若发生环形燃料棒窜动时，燃料棒2不会窜出上管座4。

所述骨架螺钉和导向管连接管用于连接上管座和导向管组件，并且骨架螺钉有结构能与上管座配合使其防止松脱。导向管组件用于支撑连接整个组件，上端通过骨架螺钉及导向管连接管与上管座线连接，中间直接与定位格架3相连接，下部通过骨架轴肩螺钉与下管座下连接。所述骨架轴肩螺钉用于连接下管座和导向管组件，并有结构使其与下管座配合能防止松脱。

在一些实施例中，所述下管座为一体式结构，所述下管座框体11具有一定的强度能承受运行中燃料组件及堆芯部件给予的各种载荷，所述流水孔的孔径分布均匀且开孔有较大的流通面积，以防止下管座有较大的压降。

所述支腿12为四个，分别位于所述框体下端的四角，其中一组对角支腿12下端设置有定位稍孔，定位稍孔与堆芯下栅板的销钉配合，用于支撑固定环形燃料组件，实现燃料组件在堆内的定位，减小了环形燃料棒流致振动，降低环形燃料棒的磨蚀，进而降低了环形燃料棒破损的风险，且环形燃料棒下端固定在下管座内，不会发生以往燃料组件寿期末燃料棒下落的现象，增大了燃料组件的安全性。所述下管座的四周侧边设置有侧板，侧板上设置有定位孔，所述防异物组件通过定位孔固定设置在下管座下部，有利于平衡环形燃料棒内外流道流量的分配，同时，防异物组件放在下管座下部与环形燃料棒下端存在一定距离，在此空间中有冷却剂流动，异物不会积存在流通孔内，能防止流通孔阻塞。

一些实施例中，所述防异物组件为方形结构，包括：防异物网14和防异物网框体13，所述防异物网框体13的结构可设计成多种形状，如：梯形等，且具有足够大的强度，能承受冷却剂冲击载荷。

所述防异物网框体13的边缘部四边向上折90°与下管座的侧边螺纹连接，所述防异物网框体13由厚板整体加工而成，厚度2mm～8mm。所述防异物网框体13上设置有若干平行间隔排列在框体上的防异物网框架筋，防异物网框架筋设置有螺纹孔。

所述防异物网14由薄板整体加工而成，厚度0.2mm～3.5mm，防异物网14的过滤孔单元形状可设置为方形、圆形及正六边形等，过滤孔单元的边长可设置为1.5～4mm。

上面结合实施例对本实用新型作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。