[发明专利]一种高效过滤的下管座、燃料组件和核反应堆

说明书

本发明公开了一种高效过滤的下管座、燃料组件和核反应堆，本发明的下管座由连接板和支腿构成；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。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。

技术领域

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

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。

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：

(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；

(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。

发明内容

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。

本发明通过下述技术方案实现：

一种高效过滤的下管座，由连接板和支腿构成；

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。

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。

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；

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

本发明具有如下的优点和有益效果：