用于减少高频振动的核燃料组件的支撑格栅

摘要

本发明涉及一种用于减少高频振动的核燃料组件的支撑格栅，其通过改善构成支撑格栅的栅条结构，从而减少由流体引起的高频振动，在包括用于支撑燃料棒的浅凹或格栅弹簧的核燃料组件的支撑格栅中，所述支撑格栅由构成单位栅元的多个平板式栅条（110）构成，所述栅条（110）设置有独立于所述浅凹D或格栅弹簧而在平板区域内贯通形成的至少一个长孔型插槽，从而可以设置栅条的各种振动特性，进而可以减少由流体引起的高频振动。

说明书

技术领域

本发明涉及一种核燃料组件的支撑格栅，尤其涉及一种改善构成支撑格栅 的栅条结构，从而可以减少由流体引起的高频振动的核燃料组件的支撑格栅。

背景技术

原子炉是用于人工控制核裂变物质的连锁核裂变反应，将核裂变中产生的热 能用作动力的装置。

原子炉中所使用的核燃料是通过使浓缩铀以一定大小的圆柱形芯块（pellet） 成型后，将多个芯块装入燃料棒中而制成的，所述多个燃料棒构成核燃料组件， 将核燃料组件装载到原子炉的炉心后，通过核反应进行燃烧。

参照图1，核燃料组件通常包括：多个燃料棒10，该多个燃料棒10沿纵向 设置；多个支撑格栅20，该多个支撑格栅20沿所述燃料棒10的横向设置，用 以支撑燃料棒；多个导向管30，该多个导向管30与所述支撑格栅20固定在一 起，以构成核燃料组件的骨架；上端固定件40及下端固定件50，该上端固定件 40及下端固定件50分别支撑导向管30的上下端。

核燃料组件约由200个以上燃料棒10构成，并且各燃料棒10中装有以一定 大小的芯块成型的浓缩铀。

上端固定件40和下端固定件50用于分别支撑导向管的上端和下端，上端固 定件40设置有多个弹性件以防止核燃料组件被通过核燃料组件的底部流向顶部 的冷却水的水压顶起，起到按压且固定核燃料组件的上端部分的作用。下端固 定件50固定且支撑导向管的下端，并形成供给冷却水的多个流道孔。

沿核燃料棒10的纵向设置有多个支撑格栅20，根据设置位置和功能可以分 为中间支撑格栅、用于提高冷却水混合性能的混合支撑格栅、用于过滤异物的 保护支撑格栅。

参照图2，这样的支撑格栅的共同点是多个板状的栅条（带）组装成格栅 （lattice）形状，由此划分的各栅元（lattice cell）内部可以具有一个燃料棒或导 向棒。

具体地，支撑格栅20由多个外部栅条21、水平栅条22及竖直栅条23组成， 多个外部栅条21形成结构体的外围，水平栅条22和竖直栅条23以格栅形状设 置在外部栅条21的内部并固定。

在如上述构成的支撑格栅20上形成的栅元20a上插入有燃料棒，并设置有 用于插入导向管的导向管栅元20b。

在支撑格栅和燃料棒的组装中，构成单位栅元的栅条上设置有浅凹和格栅弹 簧，从而弹性支撑燃料棒，而在支撑格栅和导向管的组装中，可以通过焊接固 定或借助套管进行机械固定。

图3作为示出根据现有技术的支撑格栅的透视图，仅示出由多个栅条构成的 一个栅元。

参照图3，在通常的支撑格栅20中，水平栅条22和竖直栅条23交叉且接 合从而相互构成格栅，进而构成单位栅元，插入栅元内的燃料棒由在栅条上折 曲或弯曲且突出形成的浅凹24支撑并固定。

另外，虽然未示出，但是还可以设置用于与浅凹一起弹性支撑燃料棒的格栅 弹簧。

这样栅条总体上具有平面状格栅面，相对平面状格栅面，浅凹或格栅弹簧设 置成向栅元的内侧或外侧弯曲或折曲，浅凹或格栅弹簧的上下面上具有无特殊 结构体的平面状格栅面。

另外，为了顺利进行从燃料棒至冷却水的热传递，如下的支撑格栅比较受追 捧：在支撑格栅上附设有搅拌叶片，或者具有有效的流道通道结构等，从而可 以改善流过燃料棒周围的冷却水流。

然而，这些热传递促进方法使得流过燃料棒周围的冷却水发生更大的湍流， 也成为使燃料棒振动的流激振动的原因。

燃料棒的流激振动使得燃料棒在与格栅弹簧或浅凹的接触面中发生滑动，从 而燃料棒的接触面上发生局部磨损，燃料棒产生逐步损伤的微动磨损现象。

例如，登记专利公告第10-0932436号（登记日期：2009.12.09）中提出用于 改善支承格栅的格栅弹簧和燃料棒的接触结构，从而可以防止由流激振动引起 的燃料棒的纵向及横向振动的燃料棒微动磨损的支撑格栅。

针对如上所述的核燃料组件的支撑格栅，人们一直寻求各种手段减少由冷却 水引起的流激振动，本发明提供可以减少这种流激振动的支撑格栅结构。

发明内容

发明要解决的技术问题

本发明的目的在于根据这种观点提供一种核燃料组件的支撑格架，其具有能 够减少由冷却水引起的振动的结构，尤其是，本发明的目的在于提供一种核燃 料组件的支撑格架，与格栅弹簧或浅凹结构体无关，通过格栅面上的简单结构， 可以减少高频振动。

解决技术问题的技术手段

为了实现上述目的，根据本发明的核燃料组件的支撑格栅，包括用于支撑燃 料棒的浅凹或格栅弹簧的核燃料组件，所述支撑格栅由构成单位栅元的多个平 板式栅条构成，所述栅条具有独立于所述浅凹或格栅弹簧而在平板区域内贯通 形成的至少一个长孔型插槽。

优选地，本发明中，所述插槽的特征在于，所述插槽具有相对于所述栅条沿 横向形成的曲线或折曲图案。

优选地，本发明中，所述插槽的特征在于，两个以上所述插槽上下设置，所 述插槽具有相同沿横向形成的曲线图案或折曲图案。

优选地，本发明中，所述插槽的特征在于，两个以上所述插槽上下设置，所 述插槽具有不同沿横向形成的曲线图案或折曲图案。

优选地，本发明中，所述插槽的特征在于，左右对称地设置两个以上所述插 槽。

更优选地，本发明中，所述插槽的特征在于，以浅凹或格栅弹簧为基准，在 栅条的上侧面及下侧面都设置所述插槽。

有益效果

根据本发明的核燃料组件的支撑格栅，包括用于支撑燃料棒的浅凹或格栅弹 簧，在构成支撑格栅的栅条的平面状格栅面上设置独立于浅凹或格栅弹簧而贯 通形成的至少一个长孔型插槽，可以通过变化设置插槽的位置、尺寸、形状等 设定栅条的各种振动特性，从而减少由流体引起的高频振动。

附图说明

图1是通常核燃料组件的示意图；

图2是通常支撑格栅的平面图；

图3是示出根据现有技术的支撑格栅的透视图；

图4（a）和图4（b）是示出根据本发明的核燃料组件的支撑格栅的图示；

图5（a）至图5（g）是示出根据本发明的保护支撑格栅的其它实施例的主 视图。

[附图标记的说明]

10：燃料棒

20：支撑格栅

30：导向管

40：上端固定件

50：下端固定件

110：栅条

111：插槽

D：浅凹

具体实施方式

本发明的实施例中提供的特定结构及功能说明只是为了说明根据本发明的 概念的实施例，根据本发明的概念的实施例可以以各种形式实施。此外，应当 理解，本发明不应解释为受限于本说明书中说明的实施例，本发明包括在本发 明的思想和技术范围内所包含的所有变更，等同物及替代物。

此外，本发明中，虽然可以使用第一和/或第二等的术语来说明各种构成要 素，但是所述构成要素不受限于所述术语。所述术语只是为了区分一个构成要 素与其它构成要素，例如，在不脱离根据本发明的概念的权利范围的范围内， 第一构成要素可以被命名为第二构成要素，类似地，第二构成要素也可以被命 名为第一构成要素。

应当理解，当提及某个构成要素“连接到”其它构成要素时，可以直接连接 到所述其它构成要素，但是中间也可以存在其它构成要素。相反，应当理解， 当提及某个构成要素“直接连接到”其它构成要素时，中间不存在其它构成要 素。为了说明构成要素间的关系，其它表达，即，“~之间”和“就是~之间”、 或者“邻接到~”或“直接邻接到~”等的表达也应该以相同的方式解释。

本说明书中所使用的术语只是为了说明特定的实施例，并不意图限定本发 明。除非上下文中清楚地另有表明，否则单数的表达包括复数的表达。应当理 解，本说明书中，“包括”或“具有”等术语指的是存在实施的特征、数字、步 骤、操作、构成要素、部件或其组合，并没有排除一个或多个其它特征，或者 数字、步骤、操作、构成要素、部件或其组合的存在或其它可能性。

下文，参照附图详细说明本发明的实施例。

图4（a）及图4（b）是根据本发明的核燃料组件的支撑格栅的示意图，图 4（a）是仅示出支撑格栅中构成一个栅元的一个栅条的透视图，图4（b）是其 栅条的主视图。

参照图4，根据本发明的核燃料组件的支撑格栅与现有技术相同之处在于构 成有单位栅元，多个平板式栅条以格栅形状设置，且插入有燃料棒的。

图4中示出用于在栅条110上固定支撑燃料棒的浅凹D，虽然未示出，但是 显然可以理解，在通常核燃料组件的支撑格栅中也可以一体设置格栅弹簧。

优选地，根据本发明的支撑格栅中，栅条110的技术特征在于，所述栅条 110形成独立于浅凹或格栅弹簧并在平板区域贯通形成的至少一个长孔型插槽 111。另外，应当理解，浅凹D可以设置成向在栅条110中切开的栅元的内侧或 外侧突出且弯曲的拱形，在这种情况下，在栅条110上可以形成与浅凹D（或 格栅弹簧）邻接的长孔的切槽O，但是，本发明中长孔型插槽111和由浅凹或格 栅弹簧形成的切槽分开，切槽独立于浅凹D或格栅弹簧而形成在栅条110的平 面状格栅面上。

如图4所示，长孔型插槽111可以设置成在浅凹D的上端的平板区域上具 有横向的一定长度H1和上下振幅H2的曲线形状。

本发明中，长孔型插槽可以具有各种变型例。

如图5的各种图示所示，栅条的长孔型插槽可以为多段折曲形成的锯齿波形 （saw tooth wave）（a）、或者上下振幅小的曲线形状（b）、或者具有两个以上的 相同图案的长孔型插槽（c）、或者具有的两个以上不同图案的长孔型插槽的组 合（d）、或者以浅凹D为中心上下端都有具有两个以上图案的长孔型插槽（e）、 或者以浅凹D为中心上下端都有具有两个以上不同图案的长孔型插槽。另外， 栅条的长孔插槽也可以设置成两个以上的长孔插槽相互左右对称（g）。

通过在构成上述支撑格栅的栅条101上形成长孔的插槽，可以设定栅条的各 种振动特性，并且减少由流体引起的高频振动。

此外，本发明中，在不造成栅条结构的刚度下降的范围内，可以对栅条上形 成的插槽的位置、尺寸或形状进行各种变型。

本发明所属技术领域的普通技术人员应当明白，本发明不受限于上述实施例 及附图，在不超出本发明的技术思想的范围内，可以进行各种置换、变型及变 更。