一种下管座过滤装置及使用该装置的防异物下管座

摘要

一种可用于轻水反应堆核电站燃料组件的下管座过滤装置及防异物下管座，该下管座过滤装置(30)包括多片依次拼合的单元板(31)；拼合的相邻单元板(31)之间形成贯通的流体通道；流体通道包括多个分隔排列的直段流体入口(314)、多个分隔排列的直段流体出口(315)、及连通直段流体入口(314)和直段流体出口(315)的流体分通道(316)；中间位置的每一所述直段流体入口(314)的出口段分别与两个所述流体分通道(316)连通；中间位置的每一所述直段流体出口(315)的入口段分别与两个所述流体分通道(316)连通。利用直段流体入口、直段流体出口、流体分通道等，控制了冷却剂流向，防止产生不必要的涡流，使得压力损失得到有效控制；将大型的异物过滤后，进入流体分通道，通过将流体分通道再次过滤，实现了分段过滤，从而可以提高过滤效果。

权利要求

1.一种下管座过滤装置，其特征在于，包括多片依次拼合的单元板；拼合的相邻所述单元板之间形成贯通的流体通道；

所述流体通道包括多个分隔排列的直段流体入口、多个分隔排列的直段流体出口、以及连通所述直段流体入口和直段流体出口的流体分通道；

中间位置的每一所述直段流体入口的出口段分别与两个所述流体分通道连通，并且，所述两个流体分通道分别与相邻的两个所述直段流体出口连通；中间位置的每一所述直段流体出口的入口段分别与两个所述流体分通道连通。

2.根据权利要求1所述的下管座过滤装置，其特征在于，所述直段流体入口为袋形入口。

3.根据权利要求1所述的下管座过滤装置，其特征在于，所述直段流体入口和直段流体出口交错排列在所述流体分通道的两侧。

4.根据权利要求1所述的下管座过滤装置，其特征在于，所述直段流体入口和直段流体出口位置相正对排列在所述流体分通道的两侧。

5.根据权利要求4所述的下管座过滤装置，其特征在于，所述流体分通道包括多个进水分通道、多个出水分通道、以及多个汇聚通道；

与一个所述直段流体入口连通的两个相邻所述进水分通道，同时与一个所述汇聚通道连通；并且，所述汇聚通道同时与两个所述出水分通道连通，所述两个出水分通道同时连通与该所述直段流体入口正对的所述直段流体出口。

6.根据权利要求5所述的下管座过滤装置，其特征在于，所述流体分通道为两层或多层，每一层所述流体分通道均包括所述进水分通道、出水分通道、以及汇聚通道；

并且在相邻的两层流体分通道之间设有多个中间汇聚通道，所述中间汇聚通道连通相邻的两出水分通道和进水分通道。

7.根据权利要求1所述的下管座过滤装置，其特征在于，所述单元板为带有瓢状结构的金属板材。

8.根据权利要求7所述的下管座过滤装置，其特征在于，所述金属板材的材料为不锈钢、奥氏体镍络合金或因科镍。

9.根据权利要求7所述的下管座过滤装置，其特征在于，相邻的所述单元板的瓢状结构包括分别在所述单元板的上下两侧设置的入口凹槽和出口凹槽、以及在所述入口凹槽两侧连通至相邻的两个所述出口凹槽的分通道凹槽；

所述单元板拼合后，两片相邻的所述单元板的所述入口凹槽之间的中空空间形成了所述直段流体入口，两片相邻的所述单元板的所述出口凹槽之间的中空空间形成了直段流体出口，两片相邻的所述单元板的所述分通道凹槽之间的中空空间形成了所述流体分通道。

10.根据权利要求1-9任一项所述的下管座过滤装置，其特征在于，所述单元板的边缘设有低压降结构；所述低压降结构包括在所述单元板边缘形成的一段或多段渐变倾斜段、和/或在所述单元板边缘形成的圆弧段。

11.根据权利要求1-9任一项所述的下管座过滤装置，其特征在于，所述单元板拼合形成立体网状结构，所述立体网状结构的所述直段流体入口和所述直段流体出口的形状为菱形、方形、圆形或椭圆形；并且所述单元板之间采用钎焊连接，钎焊区形状为长条形。

12.一种轻水反应堆的防异物下管座，包括连接板、以及安装在所述连接板下侧的支架；其特征在于，在所述连接板的上表面还设有权利要求1-10任一项所述的下管座过滤装置。

13.根据权利要求12所述的防异物下管座，其特征在于，所述下管座过滤装置的上下两侧同时或分别设置有过滤筋条；所述过滤筋条部分遮挡所述直段流体入口和/或直段流体出口。

说明书

一种下管座过滤装置及使用该装置的防异物下管座

技术领域

[0001] 本发明涉及核反应堆，更具体地说，涉及一种可用于轻水反应堆核电站燃料组件的下管座过滤装置及防异物下管座。

背景技术

[0002] 轻水堆核电站燃料组件一般包括上管座、导向管、格架、燃料棒和下管座等五大部件。该格架一般由条带组装，具有17×17个方形栅格。24根导向管平行放置在部分格架栅格中，格架将导向管成功隔开，控制了导向管之间间距，这样就构成了管束。管束上下两端由上管座和下管座固定，组成了燃料组件骨架。燃料棒平行放置在没有被导向管占据的栅格中。冷却剂从下管座下部流入流经燃料棒，将中子慢化并带走裂变能，从上管座流出。由于冷却剂通常会夹带异物，容易对燃料棒等造成一定的磨蚀，具有较大的安全隐患。

[0003] 为了过滤冷却剂中的异物，现有出现了一些过滤技术，如美国专利US5283812、US7149272B2、US5030412等。如第一种异物过滤下管座方案1中，主要结构包括防异物板和具有板筋结构的下管座。下管座由四个支腿、连接板构成。防异物板覆盖在下管座上表面，用于过滤冷却剂中的异物，防止异物磨蚀燃料棒。在该方案中，当体型较大或/和尖锐的异物（如螺钉、螺帽、金属切削物）以高速去撞击防异物板时，有可能划破防异物板，造成燃料组件的防异物装置失效，进而造成异物磨损燃料棒。

[0004] 在第二种的异物过滤下管座方案2中，燃料组件中防异物的装置有：带小圆孔的连接板的下管座、异物过滤底部格架。下管座连接板上的小圆孔过滤大尺寸的异物，防异物格架过滤剩余较小的异物。在本方案中，在下管座连接板出入口处，流通截面积减少造成了不必要的压降损失。小圆孔下管座和防异物格架产生的压降明显大于原有方案1的压降。

[0005] 在第三种过滤装置中，单片式不锈钢薄板组装成下管座的连接板，流道形成了偏折，异物得以过滤。在该方案中，为了提升下管座异物过滤效率，则薄板之间的间隙不能太大。这样流体在流动过程中与壁面接触过多，沿程阻力较大。

[0006] 上述方案对冷却剂中的异物进行过滤，仍然存在要么可能被锐物体撞击/划破防异物板，要么压降过大、沿程阻力较大的问题。

发明内容

[0007] 本发明要解决的技术问题在于，提供一种有效过滤异物、压降小的下管座过滤装置、以及使用该下管座过滤装置的轻水反应堆的防异物下管座。

[0008] 进一步的，本发明还能提供一种沿程阻力小、并可夹持、留存冷却剂中异物的下管座过滤装置、以及使用该下管座过滤装置的轻水反应堆的防异物下管座。

[0009] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种下管座过滤装置，包括多片依次拼合的单元板；拼合的相邻所述单元板之间形成贯通的流体通道；

[0010] 所述流体通道包括多个分隔排列的直段流体入口、多个分隔排列的直段流体出口、以及连通所述直段流体入口和直段流体出口的流体分通道；

[0011] 中间位置的每一所述直段流体入口的出口段分别与两个所述流体分通道连通；中间位置的每一所述直段流体出口的入口段分别与两个所述流体分通道连通。

[0012] 在本发明的下管座过滤装置中，所述直段流体入口为袋形入口。

[0013] 在本发明的下管座过滤装置中，所述直段流体入口和直段流体出口交错排列在所述流体分通道的两侧；

[0014] 一个所述直段流体入口连通有两个所述流体分通道，并且，所述两个流体分通道分别与相邻的两个所述直段流体出口连通。

[0015] 在本发明的下管座过滤装置中，所述直段流体入口和直段流体出口位置相正对排列在所述流体分通道的两侧。

[0016] 在本发明的下管座过滤装置中，所述流体分通道包括多个进水分通道、多个出水分通道、以及多个汇聚通道；

[0017] 与一个所述直段流体入口连通的两个相邻所述进水分通道，同时与一个所述汇聚通道连通；并且，所述汇聚通道同时与两个所述出水分通道连通，所述两个出水分通道同时连通与该所述直段流体入口正对的所述直段流体出口。

[0018] 在本发明的下管座过滤装置中，所述流体分通道为两层或多层，每一层所述流体分通道均包括所述进水分通道、出水分通道、以及汇聚通道；

[0019] 并且在相邻的两层流体分通道之间设有多个中间汇聚通道，所述中间汇聚通道连通相邻的两出水分通道和进水分通道。

[0020] 在本发明的下管座过滤装置中，所述单元板为带有瓢状结构的金属板材。

[0021] 在本发明的下管座过滤装置中，所述金属板材的材料为不锈钢、奥氏体镍络合金或因科镍。

[0022] 在本发明的下管座过滤装置中，相邻的所述单元板的瓢状结构包括分别在所述单元板的上下两侧设置的入口凹槽和出口凹槽、以及在所述入口凹槽两侧连通至相邻的两个所述出口凹槽的分通道凹槽；

[0023] 所述单元板拼合后，两片相邻的所述单元板的所述入口凹槽之间的中空空间形成了所述直段流体入口，两片相邻的所述单元板的所述出口凹槽之间的中空空间形成了直段流体出口，两片相邻的所述单元板的所述分通道凹槽之间的中空空间形成了所述流体分通道。

[0024] 在本发明的下管座过滤装置中，所述单元板的边缘设有低压降结构；所述低压降结构包括在所述单元板边缘形成的一段或多段渐变倾斜段、和/或在所述单元板边缘形成的圆弧段。

[0025] 在本发明的下管座过滤装置中，所述单元板拼合形成立体网状结构，所述立体网状结构的所述直段流体入口和所述直段流体出口的形状为菱形、方形、圆形或椭圆形；并且所述单元板之间采用钎焊连接，钎焊区形状为长条形。

[0026] 本发明还提供一种轻水反应堆的防异物下管座，包括连接板、以及安装在所述连接板下侧的支架；在所述连接板的上表面还设有上述任一项所述的下管座过滤装置。

[0027] 在本发明的防异物下管座中，所述下管座过滤装置的上下两侧同时或分别设置有过滤筋条；所述过滤筋条部分遮挡所述直段流体入口和/或直段流体出口。

[0028] 实施本发明具有以下有益效果：通过单元板拼合形成多个分隔排列的直段流体入口和直段流体出口，并通过流体分通道连通直段流体入口和直段流体出口，控制了冷却剂流向，防止其产生不必要的涡流，使得压力损失得到有效控制；直段流体入口和直段流体出口将大型的异物过滤后，进入流体分通道，通过将流体分通道再次过滤，从而可以将异物充分的过滤。

[0029] 另外，直段流体入口和直段流体出口、分开设置的流体分通道，可以实现分段分类过滤异物，还实现了留存异物的功能；另外，直段流体入口、流体出口采用近乎圆形的设计，流道得沿程阻力得以降低，避免了现有技术中的突缩、突扩等现象；同时，对单元板边缘进行低压降设计，流体分通道的分流设计，流体进行了重新分配，平衡了相邻流道的压降，这种压降预平衡措施有利于控制组件下游因为截面内压降原因而引起的横流，达到控制不必要的压降损失的效果。

附图说明

[0030] 下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

[0031] 图1是本发明防异物下管座的示意图；

[0032] 图2是本发明下管座过滤装置的第一实施例的单元板的局部示意图；

[0033] 图3是本发明下管座过滤装置的第一实施例的两个单元板拼合后的示意图；

[0034] 图4是本发明下管座过滤装置的第一实施例的流道的示意图；

[0035] 图5是本发明下管座过滤装置的第一实施例的单元板边缘的一种形式的示意图；

[0036] 图6是本发明下管座过滤装置的第一实施例的单元板边缘的另一种形式的示意图；

[0037] 图7是本发明下管座过滤装置的第一实施例的单元板边缘的另一种形式的示意图；

[0038] 图8是本发明下管座过滤装置的第二实施例的流道的示意图；

[0039] 图9是本发明下管座过滤装置的第三实施例的流道的示意图；

[0040] 图10是本发明下管座过滤装置的第四实施例的流道的示意图；

[0041] 图11是本发明下管座过滤装置的第五实施例的流道的示意图；

[0042] 图12是本发明下管座过滤装置的第五实施例的流道另一种形式的示意图；

[0043] 图13是本发明下管座过滤装置的第六实施例的流道的示意图；

[0044] 图14是本发明防异物下管座增加过滤筋条的示意图。

具体实施方式

[0045] 本发明的下管座过滤装置的第一实施例，可用于轻水反应堆的防异物下管座中，如图1所示。该防异物下管座包括连接板10、安装在连接板10下侧的支架（图未示）、以及设置在连接板10上表面的下管座过滤装置30等，通过下管座过滤装置30对冷却剂中的异物进行过滤，从而避免冷却剂中的异物对燃料棒等的损坏，而造成不必要的事故。当然，该下管座还可以包括其他的组件，本发明不涉及该等组件，故不赘述。

[0046] 如图2所示，该下管座过滤装置30包括多片依次拼合的单元板31，拼合后相邻的单元板31之间形成贯通的流体通道，使得冷却剂能够流过，并利用流体通道对冷却剂中的异物进行过滤。

[0047] 在本实施例中，该单元板31为带有瓢状结构的金属板材，该金属板材的材料可以选用不锈钢、奥氏体镍络合金、因科镍或其他合适的金属。当两个单元板31拼合时，两单元板31之间的瓢状结构的边缘通过钎焊连接，钎焊区形状为长条形。多片单元板31连接后组成了牢固的立体网状结构，立体网状结构的所述直段流体入口和所述直段流体出口的形状为菱形、方形、圆形、椭圆形或其他形状，该网状结构能显著提高连接板10强度，防止高速异物撞击失效。

[0048] 该瓢状结构包括分别在单元板31的上下两侧交错设置的入口凹槽311和出口凹槽312、以及在入口凹槽311两侧连通至相邻的两个出口凹槽312的分通道凹槽313。如图3所示，在单元板31拼合后，相邻的两片单元板31的入口凹槽311之间的中空空间形成了直段流体入口314，相邻的两片单元板31的出口凹槽312之间的中空空间形成了直段流体出口315，相邻的两片单元板31的分通道凹槽313之间的中空空间形成了流体分通道316。

[0049] 由于该入口凹槽311为接近于圆形的瓢状，使得该直段流体入口314形成袋形入口，从而可以有效的夹持并留置冷却剂中的异物，起到良好的过滤效果。

[0050] 进一步的，在该下管座过滤装置的上下两侧可以同时或分别设置过滤筋条32，如图14所示。该过滤筋条32部分地遮挡直段流体入口314和/或直段流体出口315，从而将直段流体入口314和/或直段流体出口315细分，从而起到强化过滤效果的作用。

[0051] 如图4所示，直段流体入口314并排隔开设置在I区，而直段流体出口315并排隔开设置在III区；流体分通道316设置在II区，将直段流体入口314和直段流体出口315连通。在本实施例中，该直段流体入口314和直段流体出口315交错排列在单元板31的上下两侧，出入口的直段控制了冷却剂流向，防止其产生不必要的涡流，压力损失的得到有效控制。

[0052] 与一个直段流体入口314连通有两个流体分通道316，并且，该两个流体分通道316分别与相邻的两个直段流体出口315连通，从而在直段流体入口314将大型的异物过滤后，进入流体分通道316形成偏折，利用偏折的流体分通道316将冷却剂中的细小异物再次过滤，其流向如图中箭头所示。如图所示的直段流体入口314形成圆滑的袋状结构，具有夹持并留存冷却剂中异物功能，并且利用流体分通道316实现了分段、分类过滤异物，还实现了留存异物的功能。分段过滤异物，降低了由于异物全部在一次过滤后堵塞过滤装置的风险，并且夹持和留存在燃料组件下管座中异物，伴随着燃料组件卸料一起移至堆外，整个一回路冷却剂中的异物总量大幅下降。

[0053] 该直段流体入口314的形状近乎于圆形，使得流道的沿程阻力得以降低，而不存在突缩、突扩等现象。另外，还可以同时在单元板31的边缘设置低压降结构，。该低压降结构可以为在单元板31边缘形成的一段或多段连续渐变的倾斜段317、和/或在单元板31边缘形成的圆弧段318，如图5-7所示，起到降低流体流过阻力的作用。

[0054] 另外，在第II区，流体分通道316的偏折区，流体进行了重新分配，平衡了相邻流道的压降，这种压降预平衡措施有利于控制组件下游因为截面内压降原因而引起的横流，达到控制不必要的压降损失的效果。同时对直段流体出口315采用直流道设计，控制了下游流体的紊流。

[0055] 如图8所示，是本发明的下管座过滤装置30的第二实施例，其与第一实施例的区别在于，直段流体入口314和直段流体出口315的尺寸不同。如图所示，直段流体入口314的长度小于直段流体出口315的长度，从而使得出流更加的稳定，避免了产生不必要的涡流等，有效控制压力损失。

[0056] 如图9所示，是本发明的下管座过滤装置30的第三实施例，其与第一实施例的区别在于，直段流体入口314和直段流体出口315的尺寸不同。如图所示，直段流体入口314的长度大于直段流体出口315的长度，从而使得冷却剂在直段流体入口314处停留更长时间，更有效的过滤冷却剂中的异物，提高过滤效果。

[0057] 如图10所示，是本发明的下管座过滤装置30的第四实施例，其与第一实施例的区别在于，流体分通道316的倾斜角度不同。如图所示，本实施例的流体分通道316的倾斜角度较小，与来流方向的夹角约为10-20度，也就是说流体的转向更加的平缓，从而使得避免了流体转向过大，沿程阻力增加的问题。

[0058] 如图11所示，是本发明的下管座过滤装置30的第五实施例，其与第一实施例的区别在于，直段流体入口314、直段流体出口315和流体分通道316的设置位置等不同。在本实施例中，直段流体入口314和直段流体出口315位置相正对排列在流体分通道316的两侧。而流体分通道316包括多个进水分通道3161、多个出水分通道3162、以及多个汇聚通道3163，也就是说，将流体分通道316分为多层结构，本实施例为两层。

[0059] 如图所示，与一个直段流体入口314连通的两个相邻进水分通道3161，同时与一个汇聚通道3163连通；并且，汇聚通道3163同时与两个出水分通道3162连通，该两个出水分通道3162同时连通与该直段流体入口314正对的直段流体出口315。通过流体分通道316的增加设置，可有效地增加了流体分通道316的过滤能力，并且对流体进行了更好的重新分配，平衡了相邻流道的压降。

[0060] 可以理解的，该多个进水分通道3161、多个出水分通道3162、以及多个汇聚通道3163的形状可以根据需要进行调整，如图12所示。

[0061] 如图13所示，是本发明的下管座过滤装置30的第六实施例，其与第四和第五实施例的区别在于，该流体分通道316为多层，每一层流体分通道316均包括进水分通道3161、出水分通道3162、以及汇聚通道3163；并且在相邻的两层流体分通道316之间设有多个中间汇聚通道3163，中间汇聚通道3163连通相邻的两出水分通道3162和进水分通道3161。通过增加流体分通道316的层数，可进一步的增加了流体分通道316的过滤能力，并且对流体进行了更好的重新分配，平衡了相邻流道的压降。

[0062] 可以理解的，上述各实施例的各技术特征之间可以进行结合、互用，而不受限制。