一种防异物网及燃料组件的制作方法

1.本发明涉及核燃料技术领域，尤其涉及一种防异物网及燃料组件。


背景技术：

2.燃料组件是核反应堆中的核心部件，直接决定了反应堆的安全性与经济性，冷却剂在反应堆中循环流动，在堆芯部分流经燃料组件并带走热量。组件中燃料棒束结构紧凑，流道狭长，实际情况中，反应堆冷却剂回路存在由于外部异物掉落、管路腐蚀、机械零部件失效脱落、水垢堆积等诸多原因使得异物进入燃料棒束导致组件冷却剂通道堵塞并最终造成燃料棒烧毁的可能。为消除该影响，燃料组件一般会在组件冷却剂入口设置防异物网，例如商用压水堆中冷却剂自下而上进入燃料组件，防异物网与下管座连接，组成一个整体布置在组件最下部；在部分研究堆中，冷却剂自上而下进入燃料组件，发挥防异物网功能的上部围壳布置在组件上部。
3.现有防异物网设计中，一般采用平板设计，平板中设计诸多排列方式规则、尺寸与形状相同或不同流水孔，孔径大小足以抵挡能堵塞燃料棒束冷却剂通道尺寸级别的异物，同时平衡进入燃料组件各冷却剂通道的流量，使冷却剂较为均匀的流入各冷却剂通道。然而，由于反应堆中冷却剂流量大，且流动方向垂直于防异物网，当存在大尺寸异物并阻拦在防异物网时，异物会卡在防异物网流水孔并且一直存在，此时与卡住异物对应的冷却剂通道流量减小并存在燃料棒热量堆积导致燃料棒失效的可能，若异物数量过多还将对燃料组件乃至反应堆安全性造成重大风险。同时，受冷却剂流动冲击力与材料在中子辐照条件下强度降低等诸多原因，防异物网存在机械失效的可能。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是：提供一种防异物网及燃料组件，结构稳定性好，流动阻力低、不易堵塞，保证进入燃料组件的冷却剂流量不产生大范围波动。
5.本发明提供了一种防异物网，形状为空间曲面形，空间曲面法向朝向为面向冷却剂来流方向呈凸起状；
6.所述防异物网包含肋条与流水孔，所述肋条有多条，相互之间交叉相连，组合成所述防异物网基本框架；
7.流水孔按规律布置在所述防异物网空间曲面之上；
8.所述防异物网边缘连接有异物容纳槽，所述异物容纳槽的开口方向与防异物网凸起方向一致；
9.所述异物容纳槽的外侧连接有连接板。
10.优选地，还包括开孔，所述开孔设置于所述防异物网的中心。
11.优选地，所述流水孔的形状为圆形、三角形或多边形结构。
12.优选地，所述防异物网的厚度为2-4mm。
13.优选地，所述连接板上设置固定孔。
14.优选地，所述异物容纳槽的内部设置网格状凹槽。
15.本发明还提供了一种燃料组件，包括上述技术方案所述的防异物网。
16.优选地，所述防异物网固定在燃料组件下管座本体的下方；凸起法向指向所述下管座本体下方。
17.优选地，所述防异物网固定在上栅板的上方，凸起法向指向上栅板上方。
18.优选地，所述防异物网与上栅板之间还设置有四边网，所述四边网围成方形，与燃料盒形状一致，四边网的底部连接在上栅板的上部，顶部覆盖防异物网。
19.与现有技术相比，本发明的防异物网及燃料组件，具有如下有益效果：
20.(1)本发明设计的空间曲面防异物网，可在阻挡反应堆中异物的同时，将部分异物引导至异物容纳槽中，保证进入燃料组件的冷却剂流量不产生大范围波动；
21.(2)本发明设计的空间曲面防异物网，具有高刚度与抗弯曲能力，可保证防异物网在反应堆运行条件下的结构稳定性；
22.(3)本发明设计的空间曲面防异物网，可留存反应堆异物，在组件出堆时将反应堆异物一并带出，保证反应堆内的清洁度；
23.(4)本发明设计的空间曲面防异物网，可增大防异物网整体面积并开设较小的流水孔，可同时兼顾低压降与高防异物能力；
24.(5)本发明设计的空间曲面防异物网，设计用途广，可应用在商用压水堆、研究堆、低温供热堆、沸水堆等堆型燃料组件中，可直接工程应用。
附图说明
25.图1表示空间曲面防异物网的结构示意图；
26.图2表示带防异物网的核燃料压水堆下管座组件的结构示意图；
27.图3表示池式堆用空间曲面防异物网的结构示意图；
28.图4表示带防异物网的池式堆燃料组件的结构示意图；
29.1-流水孔，2-肋条，3-异物容纳槽，4-连接板，5-开孔，6-固定孔，7-防异物网，8-下管座本体，9-上栅板，10-四边网，11-燃料盒，12-下栅板，13-吊装头，14-下端头。
具体实施方式
30.为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明的实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明的限制。
31.本发明的实施例公开了一种防异物网，如图1所示，形状为空间曲面形，空间曲面法向朝向为面向冷却剂来流方向呈凸起状；
32.所述防异物网包含肋条2与流水孔1，所述肋条2有多条，相互之间交叉相连，组合成所述防异物网基本框架；
33.流水孔1按规律布置在所述防异物网空间曲面之上；
34.所述防异物网边缘连接有异物容纳槽3，所述异物容纳槽3的开口方向与防异物网凸起方向一致；
35.所述异物容纳槽3的外侧连接有连接板4。
36.按照本发明，肋条2构成防异物网的基本框架，目的在于提供所述防异物网足够的
强度，同时，由于所述基本框架面向冷却剂来流方向为凸起状，其可增强防异物网抵抗冷却剂冲击载荷和弯曲应力的能力，维持所述防异物网的结构稳定性。
37.所述流水孔1为进入燃料组件的冷却剂提供基本流道，所述流水孔1的形状可以为圆形、三角形或多边形结构，各流水孔形状相同或不同。流水孔的设计目的有两个：1)均匀化冷却剂流场，为燃料组件内部各子通道提供相同或不同的冷却剂流量，确保燃料棒的可冷却性；2)阻挡反应堆内由于外部异物掉落、管路腐蚀、机械零部件失效脱落、水垢堆积等诸多原因产生的反应堆异物进入燃料组件内部；3)留存反应堆异物，便于燃料组件卸出反应堆时将异物同时带出。
38.优选地，还包括开孔5，所述开孔5设置于所述防异物网的中心，为堆内仪表管、吊装头或其他监测与机械装置提供贯通空间。
39.所述防异物网的厚度为2-4mm，该厚度可为防异物网提供足够的刚度。
40.所述防异物网边缘连接有异物容纳槽3，所述异物容纳槽3的开口方向与防异物网凸起方向一致；所述异物容纳槽3具有深度。
41.优选地，所述异物容纳槽3内部设置网格状凹槽。由于所述防异物网为空间曲面形，进入防异物网的异物卡在所述流水孔时，伴随着冷却剂的冲击会产生沿空间曲面向所述异物容纳槽方向的力，该力的存在会驱使异物进入异物容纳槽，同时，由于所述异物容纳槽的网格设计，可留存异物，在燃料组件出堆时将异物一并带出，保证反应堆中清洁度。
42.所述异物容纳槽3的外侧连接有连接板4，所述连接板4上设置固定孔6。
43.所述连接板4用于所述防异物网在燃料组件中的固定，可根据实际使用需求固定在下管座或上栅板中，固定方式可采用螺钉连接或焊接。
44.本发明的实施例还公开了一种燃料组件，包括上述技术方案所述的防异物网。
45.所述防异物网可与燃料组件下管座或上栅板相连接，实现本发明中预设目标。
46.与燃料组件的下管座连接时：
47.所述防异物网7固定在燃料组件下管座本体8的下方；凸起法向指向所述下管座本体下方。即：凸起面远离下管座本体8。
48.与燃料组件的上栅板连接时，所述防异物网7固定在上栅板9的上方，凸起法向指向上栅板上方。即：凸起面远离上栅板。
49.优选地，所述防异物网7与上栅板9之间还设置有四边网10，所述四边网10围成方形，与燃料盒11形状一致，四边网10的底部连接在上栅板9的上部，顶部覆盖防异物网7。
50.所述的燃料组件可为商用压水堆、研究堆、低温供热堆、沸水堆等堆型燃料组件。
51.为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的防异物网及燃料组件进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
52.实施例1
53.如图1所示，一种压水堆用空间曲面防异物网，包含流水孔1、肋条2、异物容纳槽3、连接板4、开孔5、固定孔6。
54.所述肋条2相互交叉重叠，组成防异物网基本框架，为防异物网提供足够的结构强度与刚度；所述流水孔1呈一定规律布置在所述防异物网空间曲面之上，为由下至上流经燃料组件的冷却剂提供流道并阻挡进入组件内部的异物；
55.开孔5在空间曲面防异物网中心位置，为装入燃料组件的仪表管提供进出空间；
56.所述防异物网边缘连接有异物容纳槽3，所述异物容纳槽3的开口方向与防异物网凸起方向一致；所述异物容纳槽3内部设置网格状凹槽，可为流经防异物网的异物提供容纳空间并将异物留存。
57.所述异物容纳槽3的外侧连接有连接板4，为所述防异物网与下管座提供连接与支撑。
58.实施例2
59.如图2所示，一种使用防异物网的核燃料压水堆下管座组件，包含空间曲面防异物网7、下管座本体8；
60.所述防异物网7处于所述下管座本体2下方，二者通过螺钉连接定位与固定；
61.所述防异物网7凸出面法向指向所述下管座本体2下方，发挥防异物网功能；
62.所述压水堆下管座组件为压水堆燃料组件提供下部整体支撑。
63.实施例3
64.如图3和4所示，一种池式堆用燃料组件，包括防异物网7，上栅板9，四边网10，燃料盒11，下栅板12，吊装头13，下端头14。
65.所述防异物网7包含流水孔1、肋条2、异物容纳槽3、连接板4、开孔5、固定孔6。
66.所述肋条2相互交叉重叠，组成防异物网基本框架，为防异物网提供足够的结构强度与刚度；所述流水孔1呈一定规律布置在所述防异物网空间曲面之上，为由下至上流经燃料组件的冷却剂提供流道并阻挡进入组件内部的异物；
67.所述防异物网边缘连接有异物容纳槽3，所述异物容纳槽3的开口方向与防异物网凸起方向一致；所述异物容纳槽3内部设置网格状凹槽，可为流经防异物网的异物提供容纳空间并将异物留存。
68.所述异物容纳槽3的外侧连接有连接板4，所连接板4与四边网10进行连接。
69.所述防异物网7中心有开孔5，用于为吊装燃料组件的吊装头提供进出空间；
70.燃料组件由上至下依次为防异物网7，四边网10，上栅板9，燃料盒11，下栅板12，下端头14。
71.所述四边网10围成方形，与燃料盒11形状一致，四边网10的底部连接在上栅板12的上部，顶部覆盖防异物网7。
72.吊装头13，通过所述防异物网7的开孔5连接与固定，所述上栅板9与所述防异物网7通过接口对齐并焊接实现二者的连接与固定.
73.冷却剂沿所述吊装头13至所述下端头14方向流动，且进入燃料组件内部的冷却剂入口仅为所述防异物网7的流水孔1，燃料组件处于所述燃料盒11中，所述防异物网7可阻挡进入组件内部的反应堆异物。
74.以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
75.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一
致的最宽的范围。