一种双重防异物的燃料组件下管座的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及压水核反应堆设计领域，尤其涉及一种双重防异物的燃料组件下管座。
【背景技术】
[0002]压水核反应堆燃料组件通常由若干燃料棒、导向管部件、仪表管部件、格架、上下管座等构成。其中，下管座作为燃料组件骨架的重要组成部分，是燃料组件的主要承载部件之一，其可靠性直接影响燃料组件在操作、运输和运行状态下的安全性。同时下管座也是重要的接口部件，其结构设计对燃料组件的操作性能以及与堆内构件兼容性有直接影响。作为堆芯冷却剂的入口，下管座的防异物性能也是其综合性能的重要指标之一。冷却液中的异物如金属碎肩进入燃料组件中将由于碰撞摩擦等对燃料棒包壳管造成重大伤害。为了防止异物进入燃料组件中，下管座作为冷却剂入口应起到重要作用。
[0003]通过对现有的燃料组件下管座的分析发现，世界各主要燃料公司在下管座设计上主要考虑其高强度、低压降、防异物等方面的性能。目前主流的下管座设计可分为两类。第一类以西屋公司的DFBN下管座为代表，将主要承载结构与防异物结构合二为一，使用小流水孔下格板。小流水孔下格板的流通比低，保持了很强的防异物能力以及充足的强度裕量，同时通过西屋公司核心专利技术的文丘里管专利(授权公告号CN100592434C)，在较低的流通比下大幅度降低格板整体的压降。由于流水孔直径小，因此防异物能力较强。第二类为目前其它燃料公司使用的主流设计思路，即通过尽可能高流通比的支撑框架结构实现主要的结构承载功能，同时保持较低的压降。但由于高流通比的支撑框架往往具有较大直径的流水孔，因此需要通过各类特色的滤网或滤板结构确保较高的防异物能力。针对第二类下管座而言，通过对现有的过滤结构进行分析发现，现有的过滤结构一般分为板式、嵌片式。板式防异物装置一般为过滤板、过滤网等，由金属板上开设各种形状的小流水孔，然后安装在下管座格板的上方或下方，起到防异物的作用。嵌片式防异物装置一般为金属板条，嵌入下管座流水孔中，起到分割流水孔防止异物通过的作用。
[0004]冷却液中的异物如金属碎肩进入燃料组件中将由于碰撞摩擦等对燃料棒包壳管造成重大伤害。为了防止异物进入燃料组件中，本领域的技术人员致力于开发一种双重防异物的燃料组件下管座，具有显著的防异物性能。
【发明内容】
[0005]有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是防止流道中的异物进入燃料组件活性区，保护燃料组件活性区的燃料棒包壳管不被异物损伤，因此，针对性地设计了双重防异物装置。所述下管座下格板采用大流水孔设计，降低压降。为提高防异物性能，下管座首先采用嵌片将大流水孔分割，起到第一重防异物功能；然后采用一种管式防异物装置安装在上管座上方，起到第二重防异物作用。通过双重防异物设置，大流水孔被两次分割，划分为若干份，大大限制了能够通过的异物尺寸，提高防异物能力。因此，大流水孔设计和双重防异物设计，本发明所述的双重防异物的燃料组件下管座实现了降低压降，提高防异物的性能
[0006]为实现上述目的，本发明提供了一种双重防异物的燃料组件下管座，包括下格板、支撑框架和过滤结构，所述下格板位于所述支撑框架的上方，贯穿设置了用于安装燃料组件导向管的导向管孔、用于安装燃料组件仪表管的仪表管孔以及用于冷却剂流通和对流量进行再分配的流水孔群，其特征在于，所述过滤结构包括了相互配合的过滤嵌片和过滤管阵，所述过滤嵌片和过滤管阵被配置成共同在冷却剂流通方向上对所述流水孔群的投影面进行了划分。
[0007]进一步地，所述流水孔群由一组横截面形状相同或不同的流水孔组成，所述流水孔的横截面形状包括圆形和非圆形；所述流水孔选用特征尺寸较大的形状以提高流通；所述特征尺寸是指圆孔的直径或非圆孔的外接圆的直径。
[0008]进一步地，所述孔特征尺寸在8mm?I Imm之间。
[0009]进一步地，所述过滤嵌片为条带结构，其上设置有用于组装的沟槽，所述沟槽宽度由所述过滤嵌片厚度决定，相邻所述沟槽的间距由所述下格板上流水孔间距决定，沟槽深度为所述过滤嵌片高度的1/3?2/3 ;所述下格板上设置用于嵌入所述过滤嵌片的沟槽，所述沟槽宽度由所述过滤嵌片厚度决定，所述沟槽深度由所述过滤嵌片高度决定，为所述过滤嵌片高度的1/3?3/2 ;所述沟槽和所述过滤嵌片两两之间十字镶嵌。
[0010]进一步地，所述过滤管阵为一定数量管形单元组成的过滤结构，所述管形单元为圆形或多边形，直径为1mm?13mm，壁厚为0.4mm?1mm，连接后排成阵列；排列时，所述管形单元与燃料棒同轴。
[0011]在本发明的较佳实施方式中，主要由方形的下格板、下格板下部的支撑框架以及下格板上部的过滤结构构成。
[0012]所述下格板为方形结构，其上贯穿设置了导向管孔用于安装燃料组件导向管、仪表管孔用于安装燃料组件仪表管、以及流水孔孔群用于冷却剂流通和对流量进行再分配。所述流水孔孔群，可以选择为圆孔或异形孔，孔特征尺寸(圆孔孔径，其它等边异型孔外接圆直径等)根据堆芯入口冷却剂流量进行设计。为实现大流量低压降设计，一般设计较大的孔特征尺寸。通过大的孔特征尺寸保证冷却剂的流通量以及低的管座压降。所述孔特征尺寸可在8mm?Ilmm之间选择。上格板上设置了沟槽，用于安装过滤嵌片。
[0013]所述过滤结构包括流水孔中的过滤嵌片以及下格板上部的过滤管阵。
[0014]所述过滤嵌片为条带结构，厚度为0.4mm?1_，其上设计有用于组装的沟槽，沟槽宽度由过滤嵌片厚度决定，约为0.5mm?1.1mm。相邻沟槽的间距由格板上流水孔间距决定，约为9mm?13mm。沟槽深度约为过滤嵌片高度的1/3?2/3。沟槽的设计保证过滤嵌片可以两两之间十字镶嵌。同时格板上设计由用于嵌入过滤嵌片的沟槽，沟槽宽度由过滤嵌片厚度决定，约为0.5mm?1.1mm。沟槽深度由过滤嵌片高度决定，一般为过滤嵌片高度的1/3?3/2。过滤嵌片纵横交错嵌入上格板中，并通过焊接或钎焊固定，实现对流水孔的分割，起到第一重防异物作用。
[0015]所述过滤管阵，为金属管或金属环组成的过滤结构。金属管，可以为圆形、多边形或其他异型孔，直径一般为10?13mm，壁厚为0.4?1mm，通过焊接或钎焊排成阵列。排列时，金属管与燃料棒同轴。然后在管阵外围焊上金属条带，起加固作用。过滤管阵座于格板上，通过焊接或钎焊固定。过滤管阵将已被过滤条分割的流水孔进一步划分，进一步限制能够通过的异物尺寸，大大提高防异物能力。
[0016]上述下格板、过滤嵌片、过滤管阵等的特征可以实现下管座低压降、高防异物性能的目的。
[0017]综上所述，本发明所述的一种双重防异物的燃料组件下管座的有益效果如下:
[0018](I)本发明通过下管座下格板上的大流水孔设计，可以使下管座压降降低，保证燃料组件入口的冷却剂压力，为过滤结构的设计提供较大的压降裕量。
[0019](2)本发明通过下管座过滤嵌片设计，对大流水孔进行分割，限制异物通过尺寸，提高了管座的防异物能力。降低了异物进入燃料组件活性区域，破坏燃料组件包壳管的风险，从而提高了燃料组件性能。
[0020](3)本发明通过下管座过滤管阵设计，对大流水孔进行分割，限制异物通过尺寸，提高了管座的防异物能力。降低了异物进入燃料组件活性区域，破坏燃料组件包壳管的风险，从而提高了燃料组件性能。
[0021](4)本发明涉及的用于核燃料组件的下管座，通过下格板流水孔的孔型孔径特征，满足低压降的功能要求；同时通过过滤嵌片和过滤管阵的双重防异物设置，提高了燃料组件防异物能力。保证燃料组件入口