核燃料组件压紧弹簧制造技术

本发明专利技术公开一种核燃料组件，所述核燃料组件具有多个从顶部喷嘴延伸的多叶片压紧弹簧组。每一个弹簧组包括多个弹簧叶片以提供大的弹簧偏转工作范围。每一个弹簧叶片具有跟随有笔直平坦的逐渐变细的杆的笔直平坦基部段，且二级弹簧组在其外周端部处具有弧度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术通常涉及核反应堆燃料组件、并且更具体地涉及在燃料组件的顶部喷嘴上的改进的压紧弹簧。
技术介绍
在压力下通过水冷却的核反应堆发电系统的一级侧部包括闭合回路，所述闭合回路被隔离并且与用于产生有用能量的二级侧部进行热量交换。一级侧部包括:包封堆芯内部结构的反应堆容器、在热量交换蒸汽发生器内的一级电路、稳压器的内容积、泵、和用于使增压水循环的管路，其中所述堆芯内部结构支承多个容纳可裂变物质的燃料组件；管路将蒸汽发生器和泵中的每一个独立地连接至反应堆容器。一级侧部的部件中的每一个(包括蒸汽发生器、泵以及连接至容器的管路系统)形成一级侧部的环路。为了说明，图1示出简化的核反应堆一级系统，包括通常圆筒形的反应堆压力容器10，所述反应堆压力容器10具有顶盖12 (也在图2中示出)且包封堆芯14。诸如水的液体反应堆冷却剂通过泵16被泵送至容器10内穿过堆芯14，在所述堆芯14处热能被吸收并且排放至热交换器18 (通常称为蒸汽发生器)，在所述热交换器18中热量被传递至利用回路(未示出)，诸如蒸汽受驱涡轮发电机。反应堆冷却剂随后返回至泵16，从而完成一级环路。一般来说，多个上述环路通过反应堆冷却剂管路20连接至单个反应堆容器10。示范性反应堆设计在图2中更详细地示出。除了包括多个平行的、竖直的、共同延伸的燃料组件22的堆芯14之外，为了描述方便，其他的容器内部结构能够被划分为下内部24和上内部26。在传统的设计中，下内部的功能为支承、对齐和引导堆芯部件和仪表以及指引容器内的流动。上内部约束燃料组件22 (在这个附图中为了简化仅示出所述燃料组件22中的两个)或者为其提供二级约束，并且支承和引导诸如控制棒28的仪表和部件。在图2中示出的示范性反应堆中，冷却剂穿过一个或多个入口喷嘴30进入反应堆容器10，向下流动穿过容器和堆芯筒32之间的环形空间，在下腔室34中被转向180°，向上穿过下支承板37和其上有燃料组件22的下堆芯板36，并且穿过和围绕组件。在一些设计中，下支承板37和下堆芯板36在与37相同的高度处被单个结构(下堆芯支承板)替换。冷却剂流动穿过堆芯，并且包围区域38 —般为以每秒大约20英寸的速度每分钟400，000加仑数量级之大。产生的压力下降和摩擦力倾向于导致燃料组件抬起，所述移动被包括环形上堆芯板40的上内部约束。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上流动至一个或多个出口喷嘴44。上内部26能够从容器或容器头部被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之间传递。支承柱在选定的燃料组件22和上堆芯板40中的穿孔42上方对齐。能够成直线移动的控制棒28 —般包括驱动轴50和中子毒物棒28的连接柄组件52，所述中子毒物棒28通过控制棒引导管54被引导穿过上内部26并且至对齐的燃料组件22内。引导管被固定地结合至上支承组件46并且连接至上堆芯板40的顶部。图3为通常由附图标记22表示的一般燃料组件的以竖直缩短形式呈现的正视图。燃料组件22为在压水反应堆中使用的类型、并且具有在其下端部处包括底部喷嘴58(有时称为下端部装配件)的结构轮廓。底部喷嘴58将燃料组件22支承于核反应堆的堆芯区域中的下堆芯支承板60上(下堆芯支承板60由图2中的附图标记36表示)。除了底部喷嘴58之外，燃料组件22的结构轮廓还包括在其上端部处的顶部喷嘴62 (有时称为上端部装配件或顶端部装配件)和一些引导管或套筒54 (也称为引导管)，所述引导管或套筒54在底部和顶部喷嘴58和62之间纵向地延伸并且在相对的端部处被刚性地附接至底部和顶部喷嘴58和62。燃料组件22进一步包括多个沿引导套筒54在轴向上隔开并且安装至引导套筒54的横向栅格64、以及被栅格64横向隔开并支承的有组织的细长燃料棒阵列66。虽然不能够在图3中见到，但是栅格64传统上由以蛋架图案交错的正交带形成，且四个带的相邻界面限定近似正方形的支承单元，燃料棒66通过所述支承单元以彼此横向隔开的关系被支承。在许多传统的设计中，弹簧和凹痕被冲压至形成支承单元的带的相对的壁内。弹簧和凹痕在径向上延伸至支承单元内并且捕获其之间的燃料棒，从而施加压力于燃料棒包壳上以将棒保持就位。还有，组件22具有定位于其中心的仪表管68，所述仪表管68在底部和顶部喷嘴58和62之间延伸并且安装至底部和顶部喷嘴58和62。通过这样的部件布置，燃料组件22形成能够被方便地掌控而不损坏部件组装的整体单位。如上所述，组件22中的燃料棒阵列中的燃料棒66通过沿燃料组件长度隔开的栅格64被保持为彼此隔开的关系。每一个燃料棒66包括多个核燃料芯块70并且在其相对的端部处被上和下端塞72和74闭合。芯块70通过布置于上端塞72和芯块堆叠的顶部之间的空气室弹簧(plenum spring) 76维持在堆叠中。包括可裂变物质的燃料芯块70负责创造反应堆的反应动力。包围芯块的包壳作为用于防止裂变副产品进入冷却剂并进一步污染反应堆系统的屏障。为控制裂变过程，一些控制棒78能够在位于燃料组件22中的预定位置处的引导套筒54中往复地移动。特别地，定位于顶部喷嘴62上方的棒簇控制机构80支承控制棒78。控制机构具有带多个径向延伸的锚爪或臂52的内螺纹圆筒形毂构件82。每一个臂52与控制棒78相互连接，以使得控制棒机构80能够在联接至控制棒毂80的控制棒驱动轴50的运动动力下操作地在引导套筒54中竖直地移动控制棒，以由此控制燃料组件22中的裂变过程，上述内容全部以已知的方式进行。如上所述，燃料组件经受液压力，所述液压力超过燃料棒的重量并且因此施加显著的力于燃料棒和燃料组件上。这些力被燃料组件22和多个在顶部喷嘴62上的压紧弹簧组件56的重量的组合抵消，所述压紧弹簧组件56推动抵靠在反应堆的上堆芯板40上(图2)。压紧弹簧组件56因此防止向上冷却剂流的作用力使燃料组件提升到与上堆芯板有损接触，与此同时容许由于堆芯引起的热膨胀和辐射增加而改变燃料组件的长度。操作经验已经示出:这些压紧弹簧能够经历能够影响其效果的应力腐蚀开裂。因此，需要一种在长期燃料循环过程中维持其弹性的新的压紧装置。此外，需要一种更加抗应力腐蚀开裂的新的压紧组件。
技术实现思路
通过一种改进的燃料组件实现这些和其他目的，所述改进的燃料组件具有通过结构组件连接在一起的顶端部装配件和底端部装配件，所述结构组件具有从底端部装配件延伸至顶端部装配件的轴向尺寸，顶端部装配件具有在顶端部装配件的上表面上方突出的压紧弹簧组件。所述压紧弹簧组件包括:在顶端部装配件上方延伸的一级弹簧构件，所述一级弹簧构件包括笔直的第一腿部分，所述第一腿部分具有以相对于与燃料组件的轴向尺寸垂直的平面成锐角角度附接至顶端部装配件的框架的一个端部，其中所述锐角角度大于零度。弯曲的过渡部分在笔直的第一腿的另一个端部处延伸，其中笔直的第二腿部分以与第一腿成锐夹角角度从过渡部分朝向框架延伸。一级弹簧构件被定向在顶端部装配件上，以使得过渡部分处于竖直最高的高度处，由此端部装配件和反应堆的上板朝向彼此的相对移动主要给过渡部分增加负载并且围绕附接至顶端部装配件的框架的附接部偏转第一腿部分，核燃料组件被设计成在所述反应本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.10.11 US 12/901,599及其任何和全部等价物的全部广度给定所述本发明的范围。权利要求1.一种核燃料组件(22)，所述核燃料组件具有通过结构组件连接在一起的顶端部装配件(62)和底端部装配件(58)，所述结构组件具有从底端部装配件延伸至顶端部装配件的轴向尺寸，顶端部装配件具有在顶端部装配件的上表面上方突出的弹簧组件(56)，所述弹簧组件包括: 在顶端部装配件(62)上方延伸的一级弹簧构件(84)，所述一级弹簧构件包括:笔直的第一腿部分(90)，所述第一腿部分的一个端部(88)以相对于与轴向尺寸垂直的平面成锐角的角度附接至顶端部装配件的框架，其中所述锐角的角度大于零度；在第一腿的另一个端部处的弯曲的过渡部分(92);以及笔直的第二腿部分(94)，所述第二腿部分以与第一腿部分成锐夹角的角度从过渡部分朝向框架延伸，一级弹簧构件被定向在顶端部装配件上，以使得过渡部分处于竖直最高的高度处，由此端部装配件和反应堆(10)的上板(40)朝向彼此的相对移动主要给过渡部分增加负载并且围绕附接至顶端部装配件的框架的附接部偏转第一腿部分，核燃料组件(22)被设计成在所述反应堆中运行；以及 具有第一端部和第二端部的至少一个二级弹簧(86)，第一端部与一级弹簧的第一腿(90)的第一端部(88)相邻地附接至顶端部...

【专利技术属性】
技术研发人员：李育中，崔俊衡，
申请(专利权)人：西屋电气有限责任公司，
类型：
国别省市：