一种反应堆燃料组件的制作方法

本发明涉及一种反应堆燃料组件，适用于铅基反应堆，属于核工程领域。

背景技术：

铅基堆在2002年日本东京召开的第四代核反应堆国际研讨会上，被推荐为六种主要第四代核电站概念堆系统之一。目前，第四代核能系统国际论坛(Generation IV International Forum,GIF)权威评估报告中提出铅基堆有望成为首个实现工业示范和商业应用的第四代核能系统，国际上俄罗斯、欧盟、美国、日本、韩国、中国等均将铅基堆作为主要研究对象之一重点发展。

在铅基堆中，燃料组件处于极端复杂(如高温、腐蚀、辐照、流致振动等)的工况环境，还必须充分保证结构的完整性和有效导出裂变热，特别是铅合金冷却剂对包壳材料的腐蚀、铅合金冷却剂高密度带来的巨大浮力、堆芯的硬中子能谱和普遍的长换料周期设计，使得铅基堆区别于传统快堆，在燃料组件材料和结构设计上需要特别考虑和关注，尤其是燃料组件在高密度液态铅合金冷却剂中固定的问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种在高密度冷却剂中易于固定，拆卸也方便快捷的反应堆燃料组件。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种反应堆燃料组件，包括燃料元件以及用于固定燃料元件的收纳机构，还包括用于可拆卸固定所述收纳机构的锁紧机构，所述锁紧机构包括长杆、长杆套筒、抓具、长杆支座以及连接杆；

所述抓具上开有供所述长杆穿过的贯穿孔，且所述抓具固定在所述长杆套筒的一端，所述长杆的一端依次穿过所述长杆套筒和所述抓具与所述长杆支座连接，所述抓具的面向所述长杆支座的一面开有至少一个销孔，所述长杆支座的面向所述抓具的一面设有与所述销孔数量、位置相应的销，所述连接杆的一端与所述收纳机构连接、另一端与所述长杆连接。

进一步地，所述抓具和所述长杆支座均为非圆截面的柱体。

进一步地，所述抓具和所述长杆支座均为正三棱柱楔块。

进一步地，所述长杆支座的远离所述抓具的一面设有引导件。

进一步地，所述销孔的数量为3个，并呈正三角对称分布。

进一步地，所述收纳机构包括外套管以及分别连接在所述外套管的两端的操作头和下管座。

进一步地，所述连接杆的一端依次穿过所述下管座和外套管与所述操作头连接。

进一步地，所述下管座的外侧设有管脚，所述连接杆也穿过所述管脚。

进一步地，所述外套管内还设有格架，用于定位所述燃料元件，所述连接杆也穿过所述格架。

本发明的有益效果体现在：

本发明通过专用的锁紧机构，安装本发明燃料组件时，燃料组件插入堆芯下栅板后，组件装卸设备通过旋转锁紧机构的长杆套筒带动抓具旋转，使抓具与下栅板连接，在抓具旋转后，与长杆支座连接的3个圆柱销恰好对准抓具下端面的3个圆柱销孔，由于受到铅合金冷却剂浮力影响，长杆支座和圆柱销上浮后与抓具连接，使抓具无法回旋，完成燃料组件在堆芯的固定，解决了燃料组件在高密度冷却剂中固定的问题，使燃料组件在正常和预计运行工况下可以固定在堆芯指定位置，而且拆卸时也非常容易操作，方便快捷，具有高密度、容易固定等优点。

附图说明

图1是本发明收纳机构与连接杆的结构示意图。

图2是本发明收纳机构的横截面示意图。

图3是本发明锁紧机构的结构示意图。

附图中各部件的标记为：1燃料元件、2操作头、3外套管、4下管座、5管脚、6连接杆、7格架、8长杆、9长杆套筒、10抓具、11长杆支座、12销、13销孔、14引导件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述：

参见图1、图2和图3。

本发明反应堆燃料组件，包括燃料元件1、用于固定燃料元件1的收纳机构，以及用于可拆卸固定所述收纳机构的锁紧机构，所述锁紧机构包括长杆8、长杆套筒9、抓具10、长杆支座11以及连接杆6；

所述收纳机构包括外套管3以及分别连接在所述外套管3的两端的操作头2和下管座4，所述下管座4的外侧设有管脚5，用做冷却剂入口，所述外套管3内还设有格架7，用于定位所述燃料元件1；本发明中，把上管座和操作头2视为了一体化的部件，因此省去了上管座；且连接杆与操作头、下管座和管脚有连接，其中至少一处为固定连接。

长杆8为细圆柱棒；长杆支座11为正三棱柱楔块，长杆支座11的上端面与长杆8的下端面固定连接并保持同轴，长杆支座11的上端面3条棱边中心附近分别固定连接3个圆柱销12，长杆支座11的的下端面和一引导件14固定连接；长杆8有同轴的长杆套筒9和抓具10，抓具10为中心有贯穿孔的正三棱柱楔块，长杆8穿过长杆套筒9、抓具10中心贯穿孔与长杆支座11连接，抓具10的上端面与长杆套筒9的下端面固定连接并保持同轴，抓具10的下端面钻有正三角型分布的3个圆柱销孔13，圆柱销孔13直径略大于圆柱销12直径，抓具10的下端面通过3个圆柱销孔13与3个圆柱销连接。

按照上述说明设计研制的燃料组件，安装和拆卸的操作步骤如下：

(1)安装

组件换料机构通过连接燃料组件操作头，控制燃料组件向堆芯下栅板插入；在连接杆下端锁紧机构长杆支座的引导件作用下，燃料组件顺利插入下栅板孔；组件换料机构通过旋转连接杆锁紧机构的空心圆柱长杆套筒60°，带动抓具旋转60°，使抓具与下栅板下端面连接；与长杆支座连接的3个圆柱销此时恰好对准抓具下端面的3个圆柱孔，在铅合金冷却剂浮力作用下，长杆支座上浮后与抓具连接，同时3个圆柱销与3个圆柱孔连接；完成燃料组件在堆芯下栅板的固定。

下栅板可以是简单厚金属板结构，厚金属板上开了一个三角形孔，抓具的横截面的三角形边长略小于厚金属板上的三角形孔，抓具向下运动，使有贯穿孔的正三棱柱楔块位于厚金属板下方后，楔块旋转60°，此时正三棱柱楔块的三个角会被厚金属板挡住，即使浮力大于重力，抓具也无法浮起。这里抓具与厚金属板下端面的连接非固定连接关系，而是指接触关系。

(2)拆卸

组件换料机构通过连接燃料组件操作头，控制连接杆下端长杆支座克服浮力作用向下运动，直至3个圆柱销与3个圆柱孔断开连接；组件换料机构通过旋转连接杆锁紧机构的空心圆柱长杆套筒60°，使抓具与下栅板下端面断开连接；组件换料机构通过提升燃料组件，使燃料组件离开堆芯下栅板孔，并逐步提升至离开堆芯。

本发明未详细阐述部分属于本领域公知技术。

以上所述，仅为本发明部分具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。