[发明专利]沟槽式核燃料组件部件插入物

说明书

技术领域

本发明通常涉及核反应堆燃料组件，并且更具体地涉及沟槽式插入物，所述沟槽式插入物装配至核燃料组件的一个或多个部件的包壳内。

背景技术

通过被加压的水进行冷却的核反应堆发电系统的一级侧包括闭合环路，所述闭合环路与用于产生有用能量的二级环路隔离并进行热量交换。一级侧包括：包封堆芯内部结构的反应堆容器，所述堆芯内部结构支承多个燃料组件，所述多个燃料组件包含可裂变物质；在热量交换蒸汽产生器内的一级环路；增压器的内容积；以及用于循环已加压水的泵和管道；管道将蒸汽产生器和泵中的每一个独立地连接至反应堆容器。包括蒸汽产生器、泵、和连接至容器的管道系统在内的一级侧的每个部件形成了一级侧的回路。

为了说明，图1示出简化的核反应堆一级系统，包括大体圆筒形的压力容器10，所述压力容器10具有包封堆芯14的封头12。液体反应堆冷却剂（诸如水）由泵16泵送穿过堆芯14至容器10内，热量在所述堆芯14处被吸收并且排放至热量交换器18（通常称为蒸汽产生器），在所述热量交换器18中热量被传送至利用环路（未示出）（诸如蒸汽驱动涡轮发电机）。反应堆冷却剂随后被返回至泵16，从而完成一级回路。一般说来，多个上述回路通过反应堆冷却剂管道20连接至单个反应堆容器10。

在图2中更详细地示出示范性反应堆的设计。除了包括多个平行竖直共同延伸的燃料组件22的堆芯14之外，为了描述起见，其他容器内部结构能够被划分为下内部结构24和上内部结构26。在常规设计中，下内部结构的功能为支承、对齐和引导堆芯部件和仪器，以及导引容器内的流动。上内部结构约束燃料组件22（为了简化仅有其中两个示出于图2中）或向燃料组件22提供二级约束，以及支承和引导仪器和部件（诸如控制棒28）。在图2中示出的示范性反应堆中，冷却剂通过一个或多个入口喷嘴30进入反应堆容器，向下流动穿过反应堆容器和堆芯筒32之间的环形空间，在下腔室34中转向180°，向上穿过其上搁置有燃料组件的下支承板37和下堆芯板36，并且围绕燃料组件穿过燃料组件。在一些设计中，下支承板37和下堆芯板36被单个结构代替，即具有与37相同高度的下堆芯支承板。以大致20英尺每秒的速度流动穿过堆芯和周围区域38的冷却剂数量级通常大到400,000加仑每分钟。所产生的压降和摩擦力倾向于导致燃料组件升高，该移动受到包括环形上堆芯板40的上内部结构的约束。流出堆芯14的冷却剂沿上堆芯板40的下侧流动，并且向上流动穿过多个穿孔42。冷却剂随后向上径向地向外流动至一个或多个出口喷嘴44。

上内部结构26能够从容器或容器头部得到支承，并且包括上支承组件46。负载主要通过多个支承柱48在上支承组件46和上堆芯板40之间转移。支承柱分别在选定的燃料组件22和上堆芯板40的穿孔42上方对齐。

通常包括驱动轴50和中子毒物棒机架（spider）52的可直线移动控制棒28通过控制棒引导管54被引导穿过上内部结构26进入对齐的燃料组件22内。引导管被固定地结合至上支承组件46和上堆芯板40的顶部。支承柱48的布置方案帮助阻止引导管在偶然状况下的形变，所述形变能够有害地影响控制棒的插入能力。

图3为以竖直缩短形式表现的燃料组件（一般通过附图标记22指示）的正视图。燃料组件22为在压水反应堆中使用的类型，并且具有结构化构造，所述结构化构造在其下端部处包括底部喷嘴58。底部喷嘴58将燃料组件22支承于核反应堆堆芯区域中的下堆芯板36上。除了底部喷嘴58之外，燃料组件22的结构化构造还包括在其上端部处的顶部喷嘴62以及与上内部结构中的引导管54对齐的若干引导管或套管84。引导管或套管84在底部喷嘴58和顶部喷嘴62之间纵向地延伸，并且在相对的端部处刚性地附接至底部喷嘴58和顶部喷嘴62。