一种供热堆用六角形燃料组件的制作方法

本发明属于核燃料组件，具体涉及一种供热堆用六角形燃料组件。

背景技术：

1、核能作为一种安全、清洁的能源，是当前较成熟的替代一次能源的方法之一。在利用核能为区域供热方面已开展了大量的研究，与传统热源相比可以减少污染排放，且供热安全性有保障，将有效改善我国能源结构，缓解日趋严重的能源供应紧张的局面，对于保护环境、保护人民身体健康以及缓解燃煤运输压力等具有积极意义。

2、在核电站反应堆运行过程中，核燃料的性能是影响反应堆安全性和经济性的重要因素。因此国际上一直将燃料元件的研究放在十分突出的地位，通过优化燃料元件设计、采用先进结构材料、改进元件制造工艺等方法，不断提高核燃料元件的各种性能，促使核电向更安全和更经济的方向发展。对于大型压水堆燃料组件而言，一般其抗震要求为0.3g加速度，然而对于选址范围更大的供热堆燃料组件而言，为适应多种选址范围，其抗震要求更高、为0.6g加速度。

3、因此有必要设计一种全新的六角形燃料组件，使其在整体结构抗震性能及零部件稳定性能上都相较传统方形燃料组件更有优势，以满足供热堆对燃料组件的需求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种供热堆用六角形燃料组件，能够使燃料组件在抗震上的表现得到提升。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种供热堆用六角形燃料组件，包括下压紧弹簧、六角形下管座、定位格架、环形燃料棒、六角形上管座、上压紧弹簧、控制棒导向管；

4、六角形上管座和六角形下管座分别与控制棒导向管的上端和下端相接；

5、定位格架焊接在控制棒导向管上；

6、环形燃料棒插入定位格架的栅元中，被栅元弹簧夹持，环形燃料棒的下端塞固定在六角形下管座上，上端塞为自由松弛状态；

7、上压紧弹簧的上端平面与六角形上管座最上端的压紧板接触，压紧板与堆芯上栅板接触，上压紧弹簧套在控制棒导向管外，上压紧弹簧的下端顶在六角形上管座的底板上，可对六角形上管座及其以下部件起轴向压紧作用；

8、下压紧弹簧的下端平面与六角形下管座最下端的压紧板接触，压紧板与堆芯下栅板接触，下压紧弹簧套在控制棒导向管外，下压紧弹簧的上端顶在六角形下管座的底板上，可对六角形下管座及其以上的部件起轴向支撑作用。

9、所述定位格架的外形为六角形，由外条带及三角形栅元组成；

10、其中，三角形栅元相互焊接后形成一个六角形的蛋娄状结构，外条带在蛋娄状结构的外围焊接。

11、所述的六角形上管座和六角形下管座分别包括六角形分流板、侧肋板、套筒。

12、所述的六角形下管座与六角形上管座结构相同、方向相反。

13、所述控制棒导向管的管径为方形燃料组件导向管管径的1.1-1.5倍。

14、松弛状态下，上压紧弹簧的上端和六角形上管座的压紧板位置超出控制棒导向管的上端；

15、压紧状态下，堆芯上栅板压在压紧板的上端平面上，直至压紧板上端和上压紧弹簧的上端与控制棒导向管的上端齐平。

16、松弛状态下，下压紧弹簧的下端和六角形下管座的压紧板位置超出控制棒导向管的下端；

17、压紧状态下，堆芯下栅板压在压紧板的下端平面上，直至压紧板下端和下压紧弹簧的下端与控制棒导向管的下端齐平。

18、所述的上压紧弹簧和下压紧弹簧均为长圆柱形弹簧。

19、环形燃料棒的数量在六角形燃料组件截面积及环形燃料棒的截面积确定后，经过热工物理计算得到；

20、控制棒导向管的数量与控制棒的数量一致，控制棒的数量根据物理计算得到。

21、适用于供热堆，满足0.6g加速度抗震要求。

22、本发明的显著效果在于：

23、(1)本发明六角形燃料组件通过上压紧弹簧、下压紧弹簧等弹性件的作用，使得在地震发生时，反应堆堆芯传导给燃料组件的振动会被上压紧弹簧和下压紧弹簧吸收一部分，因此提高在地震情况下整个组件的抗震性能。

24、(2)本发明六角形燃料组件的控制棒导向管，管径大、管壁厚、强度高，可保证在事故情况下控制组件的顺利插入，实现安全停堆。

25、(3)本发明六角形燃料组件在压紧弹簧之外还应用了六角形上管座、定位格架、六角形下管座等，可实现组件结构的均匀对称，能保证燃料组件在堆芯各处的可替换性。

26、(4)在燃料组件单位截面上，本发明中六角形燃料组件相对于传统压水堆四边形燃料组件而言，燃料棒的根数要更多、更稠密，鉴于燃料棒本身也是燃料组件强度的重要组成部分，六角形燃料组件相对于同等条件下的四边形燃料组件强度更大。

技术特征：

1.一种供热堆用六角形燃料组件，其特征在于：包括下压紧弹簧、六角形下管座、定位格架、环形燃料棒、六角形上管座、上压紧弹簧、控制棒导向管；

2.如权利要求1所述的一种供热堆用六角形燃料组件，其特征在于：所述定位格架的外形为六角形，由外条带及三角形栅元组成；

3.如权利要求1所述的一种供热堆用六角形燃料组件，其特征在于：所述的六角形上管座和六角形下管座分别包括六角形分流板、侧肋板、套筒。

4.如权利要求3所述的一种供热堆用六角形燃料组件，其特征在于：所述的六角形下管座与六角形上管座结构相同、方向相反。

5.如权利要求1所述的一种供热堆用六角形燃料组件，其特征在于：所述控制棒导向管的管径为方形燃料组件导向管管径的1.1-1.5倍。

6.如权利要求1所述的一种供热堆用六角形燃料组件，其特征在于：松弛状态下，上压紧弹簧的上端和六角形上管座的压紧板位置超出控制棒导向管的上端；

7.如权利要求1所述的一种供热堆用六角形燃料组件，其特征在于：松弛状态下，下压紧弹簧的下端和六角形下管座的压紧板位置超出控制棒导向管的下端；

8.如权利要求1所述的一种供热堆用六角形燃料组件，其特征在于：所述的上压紧弹簧和下压紧弹簧均为长圆柱形弹簧。

9.如权利要求1所述的一种供热堆用六角形燃料组件，其特征在于：环形燃料棒的数量在六角形燃料组件截面积及环形燃料棒的截面积确定后，经过热工物理计算得到；

10.如权利要求1～9任一项所述的一种供热堆用六角形燃料组件，其特征在于：适用于供热堆，满足0.6g加速度抗震要求。

技术总结
本发明涉及核燃料组件技术领域，具体公开了一种供热堆用六角形燃料组件，其中上压紧弹簧的上端平面与六角形上管座最上端的压紧板接触，压紧板与堆芯上栅板接触，上压紧弹簧套在控制棒导向管外，上压紧弹簧的下端顶在六角形上管座的底板上，可对六角形上管座及其以下部件起轴向压紧作用；下压紧弹簧的下端平面与六角形下管座最下端的压紧板接触，压紧板与堆芯下栅板接触，下压紧弹簧套在控制棒导向管外，下压紧弹簧的上端顶在六角形下管座的底板上，可对六角形下管座及其以上的部件起轴向支撑作用。在地震发生时，反应堆堆芯传导给本发明燃料组件的振动会被上压紧弹簧和下压紧弹簧吸收一部分，有效提高在地震情况下整个组件的抗震性能。

技术研发人员：何晓军,邹远方,胡立强,李凯,史宝磊
受保护的技术使用者：中国原子能科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12