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      一種協(xié)同控流高可靠性燃料組件的制作方法

      文檔序號:40374961發(fā)布日期:2024-12-20 11:57閱讀:來源:國知局

      技術(shù)特征:

      1.一種協(xié)同控流高可靠性燃料組件,其特征在于:沿冷卻劑流動方向依次設(shè)置下管座(5)、骨架、上管座(6),以及插入骨架中的燃料棒(1)、導(dǎo)向管(3)、儀表管(4);

      2.如權(quán)利要求1所述的一種協(xié)同控流高可靠性燃料組件,其特征在于:在所述空間貫通細(xì)長流道(505)的入口端加工入口倒角(5052),以降低流動阻力。

      3.如權(quán)利要求1所述的一種協(xié)同控流高可靠性燃料組件,其特征在于:所述的上管座(6)為低出口橫向流上管座,由上管座連接板(601)、固定在上管座連接板(601)邊緣的上管座圍板(602)和固定在上管座圍板(602)上的上管座框板(603)組成;通過設(shè)置上管座圍板(602)以減少上管座間橫向流,通過在上管座框板(603)上開設(shè)框板通孔(6031)以降低流動阻力。

      4.如權(quán)利要求3所述的一種協(xié)同控流高可靠性燃料組件,其特征在于:在所述的上管座連接板(601)上加工有上管座流水孔群(6012),上管座流水孔群(6012)在上管座連接板(601)上呈中心旋轉(zhuǎn)對稱和軸對稱分布,中部密集排列曲面通孔、周圍平行排列直孔,且孔的上下均設(shè)置倒角;在上管座連接板(601)上、導(dǎo)向管(3)和儀表管(4)的對應(yīng)位置開設(shè)有上管座連接孔(6011),在上管座連接孔(6011)附近的上管座流水孔以上管座連接孔(6011)為中心旋轉(zhuǎn)對稱和軸對稱分布。

      5.如權(quán)利要求4所述的一種協(xié)同控流高可靠性燃料組件,其特征在于:所述的上管座(6)安裝有變剛度低松弛板彈簧壓緊系統(tǒng)(604),以降低燃料組件運(yùn)行中的壓緊載荷。

      6.如權(quán)利要求1所述的一種協(xié)同控流高可靠性燃料組件,其特征在于:所述的骨架包括結(jié)構(gòu)攪混格架(2),結(jié)構(gòu)攪混格架(2)的導(dǎo)流翼設(shè)于內(nèi)條帶和外條帶上,并向燃料棒柵元內(nèi)側(cè)光滑彎折;內(nèi)條帶導(dǎo)流翼投影(2015)覆蓋柵元角部,且投影邊緣呈與燃料棒(1)同心的圓弧狀,從而引導(dǎo)柵元角部的冷卻劑圍繞燃料棒(1)流動實(shí)現(xiàn)強(qiáng)導(dǎo)流。

      7.如權(quán)利要求6所述的一種協(xié)同控流高可靠性燃料組件,其特征在于:所述的骨架還包括純結(jié)構(gòu)格架(7)和純攪混格架(8);

      8.如權(quán)利要求7所述的一種協(xié)同控流高可靠性燃料組件,其特征在于:所述結(jié)構(gòu)攪混格架(2)和純攪混格架(8)的導(dǎo)流翼向燃料棒柵元內(nèi)側(cè)彎折的半徑為2~10mm;在結(jié)構(gòu)攪混格架(2)的內(nèi)條帶(201)和外條帶(202)上設(shè)有多處開孔,分別為內(nèi)條帶流通孔(2016)和外條帶流通孔(2024),以增強(qiáng)不同柵元內(nèi)的橫向流。

      9.如權(quán)利要求8所述的一種協(xié)同控流高可靠性燃料組件,其特征在于:至少設(shè)有1個(gè)布置在高功率區(qū)的結(jié)構(gòu)攪混格架(2);若布置2個(gè)及以上結(jié)構(gòu)攪混格架(2),則相鄰兩個(gè)結(jié)構(gòu)攪混格架(2)之間的距離為200~700mm,且其間可增加布置純攪混格架(8)1~2個(gè)。

      10.如權(quán)利要求1所述的一種協(xié)同控流高可靠性燃料組件,其特征在于:所述的燃料棒(1)為低輻照變形燃料棒,由具有耐蠕變特性和低輻照生長特性的鋯合金包殼(101)、燃料芯塊(103)、端塞(102)組成,其中填充惰性氣體;惰性氣體的壓力根據(jù)燃料棒外壓、儲氣體積、包殼蠕變特性和燃料棒燃耗進(jìn)行平衡迭代設(shè)計(jì),在滿足燃料棒熱態(tài)內(nèi)壓不超過外壓的條件下選取最大值。

      11.如權(quán)利要求10所述的一種協(xié)同控流高可靠性燃料組件,其特征在于:所述燃料棒(1)的活性段組成為:二氧化鈾芯塊、二氧化钚芯塊或鈾钚混合氧化物芯塊,或者含釓或硼或鉺或鏑的芯塊,或者上述芯塊的組合;或者其他由鈾、钚、釷和其他易裂變核素的化合物,或者含釓或硼或鉺或鏑和其他中子毒物核素的化合物或混合物,或者上述化合物或混合物的組合;

      12.如權(quán)利要求11所述的一種協(xié)同控流高可靠性燃料組件,其特征在于:所述燃料棒(1)活性段中芯塊的平均晶粒度大于30μm。

      13.如權(quán)利要求10所述的一種協(xié)同控流高可靠性燃料組件,其特征在于:所述的燃料棒(1)還包括燃料定位結(jié)構(gòu)(104),燃料定位結(jié)構(gòu)(104)為螺旋彈簧、徑向彈簧或者其他實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償活性段熱膨脹差的彈性結(jié)構(gòu)。

      14.如權(quán)利要求13所述的一種協(xié)同控流高可靠性燃料組件,其特征在于:所述包殼(101)的材料為鋯-錫-鈮系鋯合金,按重量百分含量計(jì),sn:0.50%-1.20%,nd:0.60%-1.25%,fe:0.05%-0.55%,余量為zr和雜質(zhì)。

      15.如權(quán)利要求14所述的一種協(xié)同控流高可靠性燃料組件,其特征在于:所述鋯-錫-鈮系鋯合金表面緊密覆蓋抗腐蝕耐高溫鉻涂層。

      16.如權(quán)利要求1所述的一種協(xié)同控流高可靠性燃料組件,其特征在于:所述的導(dǎo)向管(3)為等外徑內(nèi)縮頸的鋯合金管;或者由等壁厚外管與其內(nèi)側(cè)下部套設(shè)的等壁厚內(nèi)管構(gòu)成的“管中管”組合體,在外管上、靠近內(nèi)管上端部上方的位置開設(shè)有落棒溢流孔。

      17.如權(quán)利要求16所述的一種協(xié)同控流高可靠性燃料組件,其特征在于:所述導(dǎo)向管(3)的材料采用耐蠕變低生長的鋯-錫-鈮系鋯合金,外管壁厚≥0.55mm;當(dāng)一批導(dǎo)向管(3)組裝在同一燃料組件上時(shí),由于加工公差導(dǎo)致該批導(dǎo)向管的直徑大小和壁厚存在差異,將其中直徑和壁厚大的導(dǎo)向管(3)布置在燃料組件外圍。

      18.如權(quán)利要求1所述的一種協(xié)同控流高可靠性燃料組件,其特征在于:所述的空間貫通細(xì)長流道(505)左右兩側(cè)對稱、且彎曲方向相反,出口端設(shè)有長度≥3mm的出口直流段(5051)。

      19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種協(xié)同控流高可靠性燃料組件,其特征在于:所述的儀表管(4)為可測溫儀表管,布置運(yùn)行于5m/s的12英尺燃料組件上,在儀表管(4)上、距離燃料棒(1)活性段下表面標(biāo)高3~4m位置開有22個(gè)直徑3mm的小孔;測溫儀表或其他堆芯測量儀表從儀表管(4)上部插入。


      技術(shù)總結(jié)
      本發(fā)明涉及核燃料技術(shù)領(lǐng)域,具體公開了一種協(xié)同控流高可靠性燃料組件,包括沿冷卻劑流動方向依次設(shè)置下管座、骨架、上管座,以及插入骨架中的燃料棒、導(dǎo)向管、儀表管;所述的下管座為低出口橫向流下管座;在下管座連接板上,設(shè)有若干寬度小于燃料棒間距且軸向彎曲的空間貫通細(xì)長流道;所述空間貫通細(xì)長流道位于下管座連接板外圍的四周流道區(qū)域出口高于位于下管座連接板中部的中間流道區(qū)域出口,以降低組件間出口橫向流。本發(fā)明對燃料組件整體進(jìn)行了協(xié)同創(chuàng)新設(shè)計(jì),保障了燃料組件的高熱工安全裕量。

      技術(shù)研發(fā)人員:焦擁軍,蒲曾坪,唐傳寶,肖忠,陳平,茹俊,李慶,王曉敏,雷濤,杜思佳,郭曉明,張坤,鄭美銀,李垣明,任全耀,邢碩,邱璽
      受保護(hù)的技術(shù)使用者:中國核動力研究設(shè)計(jì)院
      技術(shù)研發(fā)日:
      技術(shù)公布日:2024/12/19
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