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CN106229016A - 一种两段式燃料组件板式压紧弹簧 - Google Patents

一种两段式燃料组件板式压紧弹簧 Download PDF

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Publication number
CN106229016A
CN106229016A CN201610826052.3A CN201610826052A CN106229016A CN 106229016 A CN106229016 A CN 106229016A CN 201610826052 A CN201610826052 A CN 201610826052A CN 106229016 A CN106229016 A CN 106229016A
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CN
China
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spring
fuel assembly
compression
plate
stage fuel
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Pending
Application number
CN201610826052.3A
Other languages
English (en)
Inventor
郑轶雄
刘松
孙靖雅
朱丽兵
丁捷
周云清
周勤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Nuclear Engineering Research and Design Institute Co Ltd
Original Assignee
Shanghai Nuclear Engineering Research and Design Institute Co Ltd
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Publication date
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    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
    • G21C3/30—Assemblies of a number of fuel elements in the form of a rigid unit
    • G21C3/32—Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements
    • G21C3/33—Supporting or hanging of elements in the bundle; Means forming part of the bundle for inserting it into, or removing it from, the core; Means for coupling adjacent bundles
    • G21C3/331—Comprising hold-down means, e.g. springs
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

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Abstract

本发明提供一种两段式燃料组件板式压紧弹簧，其包括弹簧组，所述弹簧组包括至少两个弹簧片；所述弹簧组的下方设有悬臂式弹簧片。本发明提供的两段式燃料组件板式压紧弹簧，在覆盖正常运行状态弹簧压缩量的第一段行程内弹簧具有较小的刚度，维持较小压紧力裕量防止燃料组件提升的同时避免燃料组件发生过大弯曲。在覆盖极端瞬态弹簧压缩量的第二段行程内弹簧具有较大的刚度，从而严格限制燃料组件的轴向移动。

Description

一种两段式燃料组件板式压紧弹簧
技术领域
本发明涉及一种两段式燃料组件板式压紧弹簧。
背景技术
燃料组件是核反应堆堆芯的关键部件，它产生热能并将此热能传递给冷却剂。燃料组件在核反应堆内受自下而上高速流过的冷却剂冲刷，承受较大的水力提升力。因此，在燃料组件顶部通常布置有压紧弹簧，用来提供压紧力，防止组件被冲刷提升。
常见的弹簧形式包络板式弹簧、螺旋弹簧等。其中采用板式弹簧的燃料组件通常在沿周向装备4组压紧弹簧，每组通常采用3片或4片相同厚度的板材弯制而成。在反应堆内正常运行状态下板弹簧受到堆芯上板的压缩变形而产生向下的压紧力，弹簧的刚度被设计为压紧力会使燃料组件被压紧在堆芯支承下板上，不发生轴向移动；但由于过大的压紧力会导致组件在堆内发生弯曲，因此在设计时，通常不会对压紧力留取过大的裕量。这导致当极端瞬态发生时，压紧力不足以抵消向上的水里提升力时，组件会发生一定的轴向移动，但这种轴向移动的大小应被严格限制。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提出一种两段式燃料组件板式压紧弹簧。
两段式燃料组件板式压紧弹簧包括若干组弹簧组，所述弹簧组为用于压水堆燃料组件板式压紧弹簧组，每组所述弹簧组包括至少两个弹簧片，所述弹簧片位于上部且能够贴合的在一起；所述弹簧组的下方设有至少一片悬臂式弹簧片。
优选地，所述弹簧组为压水堆燃料组件板式压紧弹簧组。
优选地，所述每个弹簧组包括四或五个所述弹簧片。
优选地，所述弹簧组中几个贴合的弹簧片经配置在受到轴向向下的挤压时变形基本相同，提供与变形量接近线性的压紧力。
优选地，所述几个贴合弹簧片的压缩量经配置刚好使得在堆内正常状态下压缩变形后与所述弹簧组中的最下方的悬臂弹簧片相贴。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明提供的两段式燃料组件板式压紧弹簧，在覆盖正常运行状态弹簧压缩量的第一段行程内弹簧具有较小的刚度，维持较小压紧力裕量防止燃料组件提升的同时避免燃料组件发生过大弯曲。在覆盖极端瞬态弹簧压缩量的第二段行程内弹簧具有较大的刚度，从而严格限制燃料组件的轴向移动
2、本发明提供的两段式燃料组件板式压紧弹簧，在覆盖极端瞬态弹簧压缩量的第二段形成内弹簧具有较大的刚度，从而严格限制燃料组件的轴向移动。
3、本发明提供的两段式燃料组件板式压紧弹簧，可以获得两级式的燃料组件压紧弹簧，在第一段行程内刚度较小，在反应堆长期正常运行的状态下可以为燃料组件提供大小适宜的压紧力，避免燃料组件压紧力过大发生弯曲。在第二段形成内刚度较大，可以为极端瞬态燃料组件发生轴向移动时提供较大的抵抗力。
附图说明
图1为常见的燃料组件顶端的板式压紧弹簧设计；
图2为本发明提出的带有一片悬臂的两段式燃料组件板式压紧弹簧。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，常见的压水堆燃料组件压紧弹簧组通常有3～4片弹簧片(1)～(4)组成，上述弹簧片紧贴在一起，受到轴向向下的挤压时，上述弹簧有基本相同的变形，弹簧组整体提供与变形量接近线性的压紧力。
如图2所示，采用如本发明所述的设计时，在常规的弹簧组下方再增加一片悬臂式的弹簧片(5)，在正常反应堆运行时，弹簧片(1)～(4)的压缩量被设计为刚好使得弹簧片(4)和(5)相贴，即当受到突然增大的瞬态提升力时，如果组件被提升，弹簧片(5)将提供额外的刚度，弹簧片(1)～(5)共同提供一个更大的刚度。
两级弹簧分别由弹簧片(1)～(4)和弹簧片(1)～(5)构成，从而提供分段式的压紧力曲线，通过调整板弹簧的厚度、宽度、角度等参数进行详细设计，可以获得所需两段弹簧的刚度以及分界点，从而达到设计目标。
本实施例提供的两段式燃料组件板式压紧弹簧，在常规的板式弹簧下部额外增加一片冗余的悬臂式的弹簧片，该弹簧片与其它几片板弹簧的距离以及角度被设计为满足如下要求：
在反应堆正常运行状态下原有的几片弹簧片被压缩后不会接触到该冗余的弹簧片，确保该状态下整个弹簧组的刚度较小。
在极端瞬态燃料组件提升发生时，原有的几片弹簧片会很快接触到该弹簧片，该冗余的弹簧片为弹簧组提供了额外的刚度，从而确保该状态下燃料组件的轴向移动被严格限制。
该弹簧片的厚度根据具体需提升多少刚度而详细设计。
通常的板式压紧弹簧具有接近于线性的刚度曲线，因此在留取压紧力裕量较小时，无法提供突然增加的压紧力，限制瞬态突然增加的提升力。
而本实施例提供的两段式燃料组件板式压紧弹簧，能够记录RVM文件中模型的层级关系即模型结构树和模型的几何参数信息，然后利用CATIA的二次开发工具CAA(Component Application Architecture)将其在CATIA环境中重构。通过这个方法转换的模型含有原RVM文件中所有几何体信息与模型层级关系，同时能够给使用PDMS作为三维设计软件的用户使用达索公司的仿真、验证、模型数据管理等软件解决了模型不兼容的问题。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (2)

1.一种两段式燃料组件板式压紧弹簧，包括弹簧组，所述弹簧组为用于压水堆燃料组件板式压紧弹簧组，所述弹簧组包括至少两个弹簧片；其特征在于，所述弹簧组除了位于上部的贴合的在一起的弹簧片外，还包括位于下方的至少一片悬臂式弹簧片。
2.根据权利要求1所述的两段式燃料组件板式压紧弹簧，其特征在于，所述贴合的弹簧片经配置在受到轴向向下的挤压时变形基本相同，提供与变形量接近线性的压紧力。所述贴合的弹簧片的压缩量经配置以刚好使得在堆内正常状态下压缩变形后与的下方的悬臂弹簧片刚好相贴。
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