用于沸水反应堆的包括燃料管道间隔件的核燃料组件

摘要

用于沸水反应堆的核燃料组件（2）包括：底部（4）；顶部（6）；成束的燃料棒（8），所述成束的燃料棒（8）在所述底部（4）和所述顶部（6）之间纵向延伸；管状燃料管道（14），所述管状燃料管道（14）包封所述成束的燃料棒（8）；以及至少一个燃料管道间隔件（22），所述至少一个燃料管道间隔件（22）用于将所述燃料组件（2）与相邻的元件横向地间隔开。根据本发明的一方面，所述燃料管道间隔件（22）或每个燃料管道间隔件（22）包括具有至少一块板（38）的支撑件（34）和由相应的所述板（38）支撑的至少一个相应的片簧（36），所述板（38）或每块板（38）被固定到所述燃料管道（14）的相应的侧壁（26）上。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于沸水反应堆的核燃料组件，所述核燃料组件包括：底 部；顶部；成束的燃料棒，所述成束的燃料棒在所述底部和所述顶部之间纵向 延伸；管状燃料管道，所述管状燃料管道包封所述成束的燃料棒；以及至少一 个燃料管道间隔件，所述至少一个燃料管道间隔件用于将所述燃料组件与相邻 的元件横向地间隔开。

背景技术

在沸水反应堆（在下面的描述中为BWR）中，燃料组件以燃料组件的2x2 阵列被并排布置。所述燃料组件的上端部容纳在反应堆上堆芯格架的室中。所 述燃料组件被布置为在所述燃料组件之间有间隔以允许十字形的控制棒插入到 所述核燃料组件之间，并且所述核燃料组件被布置为与所述室的壁有间隔。控 制所述核燃料组件之间的间隔在正常操作中对于核反应很重要，并且对于确保 允许插入所述控制棒以减慢核反应很重要。

用于沸水反应堆（BWR）的核燃料组件包括：布置在栅格中的成束的纵向 延伸的燃料棒；代替燃料棒束中的一些燃料棒的至少一个管状水管道或水棒； 包封所述成束的燃料棒的管状燃料管道；以及位于所述核燃料组件的纵向端处 的底部和顶部。

US4851187公开了一种核燃料组件，所述核燃料组件包括燃料管道紧固 件，所述燃料管道紧固件包括支撑件和两个弹簧，所述支撑件适于安装在所述 燃料管道的拐角上，所述两个弹簧沿所述支撑件延伸。所述支撑件通过螺栓来 拧紧到所述核燃料组件的上连接板上，所述螺栓纵向地延伸以用于将所述燃料 管道连接到所述上连接板上。每个所述弹簧具有上端部和下端部，所述上端部 用螺栓拧紧到具有横向螺纹的支撑件上，所述下端部能够在所述支撑件的狭槽 中滑动。所述燃料管道紧固件结合了将所述燃料管道紧固到所述上连接板和将 所述燃料管道与相邻的核燃料组件间隔开的功能。

制得这种必须几何地控制并承受较大的力的燃料管道紧固件的成本很高。 此外，在使用被连接到所述上连接板上的手柄来操纵所述核燃料组件期间，所 述燃料管道紧固件有弯曲的风险。

发明内容

因此，本发明的目标在于提供一种用于沸水反应堆的核燃料组件，在该核 燃料组件中，间隔能够以低成本容易且可靠地获得。

为此，本发明提出了一种用于沸水反应堆的核燃料组件，所述核燃料组件 包括：底部；顶部；成束的燃料棒，所述成束的燃料棒在所述底部和所述顶部 之间纵向延伸；管状燃料管道，所述管状燃料管道包封所述成束的燃料棒；以 及至少一个燃料管道间隔件，所述至少一个燃料管道间隔件用于将所述燃料组 件与相邻的元件横向地间隔开，其中，所述燃料管道间隔件或每个燃料管道间 隔件包括具有至少一块板的支撑件和由相应的所述板支撑的至少一个相应的片 簧，所述板或每块板被固定到所述燃料管道的相应的侧壁上。

根据特定的实施例，所述核燃料组件可包括一个或数个的以下特征：

-所述板或每块板被焊接到侧壁上；

-所述板或每块板被铆接到所述燃料管道的侧壁上；

-所述板或每块板被螺栓连接到侧壁上；

-所述板或每块板通过单块板铆钉和/或螺栓被固定到所述侧壁上；

-每个弹簧均被卡扣配合到所述板中；

-所述弹簧具有两个端部部分，所述两个端部部分各自可滑动地容纳在设 置于所述板中的相应的狭槽中；

-所述支撑件包括成直角的两块板，所述支撑件被安装到两个侧壁的相交 部处的拐角上，每块所述板均被固定到相应的侧壁上；

-所述两块板为一整块；以及

-所述支撑件在所述燃料管道的上端部之前终止。

附图说明

通过阅读仅以示例的方式给出的以下描述并且参考附图将更好地理解本发 明及其优点：

图1为示出了根据本发明的用于沸水反应堆的核燃料组件的示意性侧视 图；

图2为示出了间隔件和止挡件的图1中的核燃料组件的示意性俯视图；

图3为示出了间隔件和止挡件的图1中的核燃料组件的上端部的侧视图；

图4为所述间隔件沿图3中的IV-IV的剖视图；

图5为所述间隔件和止挡件沿图3中的V-V的剖视图；

图6-8为与图3的视图类似的示出了本发明的变形的视图。

具体实施方式

图1示出了用于沸水反应堆（BWR）的核燃料组件2。所述核燃料组件2 沿纵向方向L延伸。

该核燃料组件将以纵向方向L竖向定位的方式被放置在核反应堆的堆芯中 （在核反应堆的堆芯中，冷却剂在操作期间向上流动）。在下文中，术语“下部” 和“上部”指的是所述核燃料组件2在所述反应堆中的位置。

所述核燃料组件2包括：

-底部4，

-顶部6，

-成束的核燃料棒8，所述成束的核燃料棒8在所述底部4和所述顶部6 之间纵向地延伸，

-管状水管道10，所述管状水管道10代替所述燃料棒束中的至少一个燃料 棒并且将所述底部4连接到所述顶部6上，

-多个定位格架12，所述多个定位格架12沿所述纵向方向L被间隔开并 且纵向地和横向地保持所述燃料棒8；以及

-管状燃料管道14，所述管状燃料管道14包封所述成束的燃料棒8并且被 安装到所述底部4和所述顶部6上。

在图1中仅示出了所述燃料管道14的一部分。

每个所述燃料棒8包括管状包壳，所述管状包壳填充有堆叠的核燃料芯块 并且在其端部处被端塞封闭。所述成束的燃料棒8包含全部长度的燃料棒和部 分长度的燃料棒。部分长度的燃料棒比全部长度的燃料棒短。

所述顶部6包括上连接板16和把手18，所述把手18被刚性连接到所述上 连接板16上以操作所述核燃料组件2。所述上连接板16通过沿所述纵向方向L 延伸的螺栓20被连接到所述燃料管道14上。所述螺栓20通过图1中的点划线 示意性地示出。

如图2所示，所述核燃料组件2包括燃料管道间隔件22，所述燃料管道间 隔件22被放置在所述燃料管道14的上端处以将所述燃料管道14与相邻的元件 横向地隔开，所述相邻的元件即为所述核燃料组件2和/或反应堆上堆芯格架的 壁（如点划线24所示）。

所述燃料管道14具有四边形的横截面并且包括四个在拐角28处交叉的四 个侧壁26。所述燃料管道14包括被配置在上端处的三角形的加固角形托架30， 每个所述角形托架30在两个相邻的侧壁26之间横向延伸。

所述把手18在两个拐角28之间成对角线地延伸，并且所述螺栓20沿所述 纵向方向L穿过被配置在所述两个拐角28处的角形托架30延伸。

所述核燃料组件2包括一个间隔件22，所述间隔件22被安装在另外两个 对角相对的拐角28中的一个拐角上。可替代地，所述核燃料组件2可包括两个 间隔件22，所述两个间隔件22分别被安装在另外两个对角相对的拐角28中的 一个拐角上。如果需要的话，所述核燃料组件2可在每个所述拐角28处包括一 个间隔件22。

所述核燃料组件2进一步包括被安装到所述侧壁26的止挡件32。所述核 燃料组件2在与不被间隔件22占用的拐角28相邻的每个侧壁26上均包括一个 止挡件32。

将参考图3-5来更详细地描述所述间隔件22。

所述间隔件22包括支撑件34和两个单独的片簧36。

所述支撑件34具有弯角的形状并且包括成直角的两块板38，从而使所述 板38具有V形横截面。

如图3所示，每块所述板38向上在所述燃料管道14的上边缘39下方或在 所述燃料管道14的上边缘39的高度处终止。所述板38未从所述上边缘39向 上伸出。

如图5所示，每块所述板38被放置在侧壁26的外表面上并且通过铆接被 固定到所述侧壁26上。每块所述板38通过一个单件的板铆钉40来铆接，所述 板铆钉40穿过所述板38中的固定孔42、43和相应的侧壁26沿固定方向F延 伸，所述固定方向F与所述板38和所述纵向方向L垂直。可替代地，每块所 述板38可通过一个以上的板铆钉40（例如，两块板铆钉40）来被固定。

所述支撑件34是一整块的，并且所述两块板38被整体地制成一块。优选 地，所述支撑件34由一块金属制成。

每个所述弹簧36纵向伸长并且沿各自的板38延伸。每个所述弹簧36由相 应的板38单独地支撑。

如图4所示，每个所述弹簧36具有两个端部部分44和中间部分48，所述 两个端部部分44卡扣配合到形成在所述板38中的狭槽46中，所述中间部分 48远离所述板38凸出。每个所述端部部分44能够在相应的狭槽46中纵向滑 动。

每块所述板38包括位于其外表面上的纵向延伸的凹槽50。每个所述狭槽 46在所述板38的厚度内纵向地延伸所述凹槽50。每个所述狭槽46是封闭的。

所述弹簧36和所述狭槽46被配置为通过朝所述板38偏置所述中间部分 48而允许所述弹簧36弹性地变形，由此所述端部部分44在所述狭槽46中相 互远离地滑动。

如图2所示，所述核燃料组件2包括两个止挡件32，所述两个止挡件32 被固定到限定出安装有间隔件22的拐角28的侧壁26上。每个所述止挡件32 均在距间隔件22一定距离处被固定到侧壁26上。

如图3和图5所示，每个所述止挡件32通过单个止挡铆钉52被铆接到相 应的侧壁26上，所述止挡铆钉52穿过所述止挡件32和所述侧壁26延伸。可 替代地，每个所述止挡件32通过一个以上的止挡铆钉52（例如，两个止挡铆 钉52）来铆接。

每个所述止挡件32为刚性的并且确保了与面对所述侧壁26的壁的最小间 跟，并且由此防止了设置在同一侧壁26上的弹簧36出现过应力。

所述支撑件34的板38被单独固定到所述燃料管道14的侧壁26上，而所 述支撑件34没有被固定到角形托架30上。所述支撑件34独立于所述燃料管道 14到所述上连接板16的固定被固定到所述燃料管道14上。因此防止了由于操 纵所述核燃料组件2而引起所述支撑件34的弯曲、损坏和/或移位。所述支撑 件34能够易于以低成本来制造。

所述支撑件34被安装到所述燃料管道14的拐角28上并且通过两个板铆钉 40来刚性地固定，所述两个板铆钉40分别沿两个垂直方向中的一个方向延伸。 这确保了可靠的固定。成形为弯角的支撑件34在相应的拐角28处进一步加固 了所述燃料管道14。

通过铆接来固定所述支撑件34允许将所述支撑件34配置为与所述燃料管 道14的金属就焊接而言不相适合的金属。因此，用于所述支撑件34的金属能 够为成本低于所述燃料管道14的成本的金属。所述燃料管道14通常由锆合金 制成，而所述支撑件34的金属可以为例如不锈钢。

铆接使得能够简单且经济地固定所述支撑件34。铆接仅需要在所述燃料通 道14的侧壁26中设置铆接孔43。

在一个可替代的实施例中，所述支撑件34可通过至少一个螺栓来拧紧到所 述侧壁26上，所述至少一个螺栓穿过每块所述板38和相应的侧壁26、横向于 所述板38和所述纵向方向L延伸。类似地，每个所述止挡件32可通过所述止 挡件32和相应的侧壁26中的螺栓通孔来拧紧到所述侧壁26上。

图6的实施例与图2-5的实施例的不同之处在于所述板38固定到所述侧壁 26上的途径。更具体地，每块所述板38被焊接到所述燃料管道14的侧壁26 上。

每块所述板38沿所述板38的边缘54被焊接到所述侧壁26上。在图示的 实施例中，焊缝56沿每个所述焊接边缘54部分地延伸（每个所述焊接边缘54 沿所述边缘部分地延伸）。所述焊缝56是连续的。可替代地，所述焊缝56可以 是不连续的。

如图所示，所述止挡件32同样通过焊缝56被焊接到所述侧壁26上，所述 焊缝56沿所述止挡件32的边缘部分地延伸。

通过焊接来固定所述支撑件34既可靠又经济，并且确保了所述燃料管道 14被所述支撑件34有效加固。在这种情况下，所述支撑件34由与所述燃料管 道14的金属就焊接而言相适合的金属制成。所述燃料管道14通常由锆合金制 成，并且所述支撑件34为例如锆合金或钛合金。

图7的实施例与图2-6中的实施例的不同之处在于，所述止挡件32形成在 所述支撑件34中并且与所述板38制成一整块。所述支撑件34包括两个分别从 板38处延伸的臂60，并且每个所述止挡件32形成在臂60的自由端处。图7 中仅示出了一个所述臂60。

与所述支撑件34成整体的止挡件32允许在一个操作中固定所述间隔件 22。所述间隔件22进一步加固了所述燃料管道14。所述支撑件34的固定通过 如图7所示的铆接来操作并且可替代地通过先前描述的螺栓连接或焊接来操 作。

图8的实施例与图2-7中的实施例不同之处在于，具有弯角形状并被安装 在所述拐角28上的间隔件被两个分离的单独的平的间隔件22所取代，所述间 隔件22分别被固定到一个各自的侧壁26上，所述侧壁26与所述侧壁26的相 交部处的拐角28相邻。

每个所述间隔件22包括支撑件34和弹簧36，所述支撑件34由单块板38 形成，所述弹簧36具有端部部分44，所述端部部分44卡扣配合到形成于所述 板38中的狭槽46中。图8的每个燃料间隔件22对应于图2-5中的燃料管道间 隔件22的一半。

如上文所述，每个所述间隔件22的支撑件34通过铆接、螺栓连接和/或焊 接被固定到相应的侧壁26上。

与所述间隔件22分离的止挡件32被配置在每个所述侧壁26上。可替代地， 每个所述止挡件32被制成与所述板38为一整块，并且每个所述止挡件32在臂 60的自由端处形成，所述臂60从所述板38处延伸（如图8中的虚线所示）。