一种高效过滤的下管座、燃料组件和核反应堆的制作方法

1.本发明属于燃料组件技术领域，具体涉及一种高效过滤的下管座、燃料组件和核反应堆。


背景技术：

2.下管座是反应堆燃料组件的下部结构件，为燃料组件提供支承、定位和分配冷却剂流量的功能，此外，由于反应堆运行时，冷却剂以很快的速度流经燃料组件，冷却剂中可能含有的异物会对燃料棒造成损伤，导致燃料棒发生破损的风险，为了限制这一风险，下管座需要具有过滤异物的功能，以避免异物流入燃料组件中。
3.关于具有异物过滤功能的下管座，目前国内外已经有多种专利和文献进行描述(如图6
‑
10所示的现有技术1和现有技术2的下管座)。现有具有异物过滤功能的下管座大多采用将叶片和筋条分别加工成零件，再组装成下管座的设计，该设计利用叶片的c形曲面，提高了下管座的过滤能力，同时保证了流通面积，但也存在如下缺点：
4.(1)在设计上，受组装式设计的限制，流道栅格的尺寸较大，对短小异物过滤能力较弱，过滤性能的提升没有达到最优；
5.(2)组装式设计在加工制造商较为繁琐，叶片和筋条之间的连接或焊接难度很大，容易产生缺陷，生产效率较低。


技术实现要素：

6.针对现有技术在设计和制造上存在的问题，本发明提供了一种高效过滤的下管座，本发明的下管座在结构强度、过滤能力、冷却剂压降三方面的性能可以做到良好的平衡并且在过滤性能上进一步提升，从而提高燃料组件的整体性能。
7.本发明通过下述技术方案实现：
8.一种高效过滤的下管座，由连接板和支腿构成；
9.所述连接板设计为密集规则排列的方形栅格，栅格内采用s形曲面阵列形成过滤异物的流道，采用直肋将s形曲面阵列分隔为单个完全封闭的流道。
10.本发明的下管座采用s形曲面阵列构成的密集封闭流道结构，使得本发明在过滤能力、流通面积、结构强度等方面具有优良的性能。
11.优选的，本发明的连接板由s形肋、直肋、仪表管支承座和导向管支承座构成；
12.其中，多个s形肋与多个直肋9相互垂直交叉构成方形栅格；所述仪表管支承座和导向管支承座对应融入到方形栅格中。
13.优选的，本发明的相邻两个所述s形肋之间的间距不超过3.3mm。
14.优选的，本发明的单个所述流道的投影面积不大于3.3mm
×
3.3mm。
15.优选的，本发明的流道呈s形曲面结构，流道从上至下依次为直通面和s形曲面，直通面与s形曲面之间采用圆弧平滑过渡，在流道下部入口段也采用圆弧过渡，形成垂直于所述连接板底面的水流入口。
16.优选的，本发明的连接板采用3d打印或精密铸造进行整体式制造。
17.优选的，本发明的支腿内侧设计为斜面，所述支腿上开设有定位销孔。
18.优选的，本发明的支腿和连接板可整体制造也可分别制造后再将支腿和连接板结合为一个整体。
19.第二方面，本发明提出了一种燃料组件，采用本发明所述的下管座为燃料组件提供支承、定位和分配冷却剂流量。
20.第三方面，本发明提出了一种核反应堆，采用本发明所述的燃料组件。
21.本发明具有如下的优点和有益效果：
22.1、本发明的下管座流道由s形曲面阵列组成，过滤效果和流通效果较好，相较于c形曲面，s形曲面挠度小，流通能力和抵抗变形的能力更好；s形曲面流道上端留有较长导流段，确保出口处水流方向一致。
23.2、本发明利用直肋进行密集分隔流道的设计进一步提高了下管座的过滤能力，可过滤长宽高任一方向大于3.3mm的异物，充分保护燃料组件，并且在提高结构强度的同时保证流通面积。
24.3、本发明的连接板整体式设计使下管座的整体性更强，充分发挥了3d打印或精密铸造等整体式制造工艺的特点，不仅提高了生产效率，也提高了下管座的结构强度和可靠性。
25.4、本发明支腿内侧采用的斜面设计也有利于提高流通性能。
附图说明
26.此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
27.图1为反应堆燃料组件结构示意图。
28.图2为下管座结构示意图。
29.图3为连接板的密集流道栅格示意图。
30.图4为叶片与筋条结构示意图。
31.图5为流道的几何形状示意图。
32.图6为现有技术1的下管座剖视图。
33.图7为现有技术1的下管座结构示意图。
34.图8为现有技术2的下管座剖视图。
35.图9为现有技术2的下管座结构示意图。
36.图10为现有技术2的下管座结构示意图。
37.附图中标记及对应的零部件名称：
[0038]1‑
燃料组件，2
‑
上管座，3
‑
格架，4
‑
燃料棒，5
‑
仪表管，6
‑
导向管，7
‑
下管座，8
‑
s形肋，9
‑
直肋，10
‑
仪表管支承座，11
‑
导向管支承座，12支腿，13
‑
连接板，14
‑
定位销孔，15
‑
斜面，16
‑
密集封闭流道，17
‑
直通面，18
‑
第一圆弧，19
‑
第二圆弧。
具体实施方式
[0039]
在下文中，可在本发明的各种实施例中使用的术语“包括”或“可包括”指示所发明
的功能、操作或元件的存在，并且不限制一个或更多个功能、操作或元件的增加。此外，如在本发明的各种实施例中所使用，术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。
[0040]
在本发明的各种实施例中，表述“或”或“a或/和b中的至少一个”包括同时列出的文字的任何组合或所有组合。例如，表述“a或b”或“a或/和b中的至少一个”可包括a、可包括b或可包括a和b二者。
[0041]
在本发明的各种实施例中使用的表述(诸如“第一”、“第二”等)可修饰在各种实施例中的各种组成元件，不过可不限制相应组成元件。例如，以上表述并不限制所述元件的顺序和/或重要性。以上表述仅用于将一个元件与其它元件区别开的目的。例如，第一用户装置和第二用户装置指示不同用户装置，尽管二者都是用户装置。例如，在不脱离本发明的各种实施例的范围的情况下，第一元件可被称为第二元件，同样地，第二元件也可被称为第一元件。
[0042]
应注意到：如果描述将一个组成元件“连接”到另一组成元件，则可将第一组成元件直接连接到第二组成元件，并且可在第一组成元件和第二组成元件之间“连接”第三组成元件。相反地，当将一个组成元件“直接连接”到另一组成元件时，可理解为在第一组成元件和第二组成元件之间不存在第三组成元件。
[0043]
在本发明的各种实施例中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的并且并非意在限制本发明的各种实施例。如在此所使用，单数形式意在也包括复数形式，除非上下文清楚地另有指示。除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本发明的各种实施例中被清楚地限定。
[0044]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
[0045]
实施例
[0046]
核反应堆燃料组件1，包括上管座2、格架3、燃料棒4、仪表管5、导向管6和下管座7，如图1所示，核反应堆运行时冷却剂由下管座7流入，由上管座2流出。
[0047]
为了解决现有的下管座在设计和制造上存在的问题，本实施例提出了一种高效过滤的下管座，具体如图2
‑
3所示，本实施例的下管座7由连接板13和支腿12构成。其中，本实施例的连接板13由s形肋8、直肋9、仪表管支承座10和导向管支承座11构成，本实施例的连接板13适合整体制造。
[0048]
如图4所示，本实施例的s形肋8以不超过3.3mm的间距规则和密集排布形成曲面阵列，通过直肋9进一步将曲面阵列分隔为单个尺寸不超过3.3mm
×
3.3mm的密集封闭流道16。具体是多个s形肋8和多个直肋9相处垂直交叉构成方形栅格阵列。
[0049]
本实施例的仪表管支承座10和导向管支承座11对应(与仪表管和导向管对应)融
入到s形肋8和直肋9构成的方形栅格阵列中，为燃料组件的导向管和仪表管提供安装结构。
[0050]
本实施例的支腿12内侧设计为斜面15，支腿12上开有定位销孔14，本实施例的支腿12和连接板13可整体制造也可分别制造再组合，将支腿12和连接板13结合为一个整体，即为下管座7。
[0051]
如图5所示，本实施例的流道16呈s形曲面结构，曲面的高度足以在投影面上封闭流道16，流道16由上至下依次为直通面17和s形曲面；其中，流道16上部的直通面17与s形曲面之间采用圆弧18平滑过渡，流道16下部的入口段(即s形曲面下部入口段)也采用圆弧19过渡，形成垂直于连接板13底面的水流入口。
[0052]
本实施例采用3d打印或精密铸造等整体式制造工艺对连接板13进行整体制造或对连接板13和支腿12进行整体制造。
[0053]
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。