【摘要】：環(huán)形燃料組件是以輕水堆核電廠為目標(biāo)電站,借鑒美國、法國和韓國等核電燃料組件的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),以提高安全性和經(jīng)濟(jì)性為主要目標(biāo),開展了環(huán)形燃料組件的總體設(shè)計(jì)。環(huán)形燃料組件與現(xiàn)有壓水堆堆芯機(jī)械相容,外型尺寸與17×17型燃料組件一致。定位格架是輕水堆核燃料組件的重要支撐部件,定位格架與導(dǎo)向管、儀表管、上管座和下管座組成燃料組件的支撐結(jié)構(gòu)—骨架。定位格架的主要作用是夾持燃料棒,固定燃料棒位置,保持燃料棒的幾何排列,保持燃料棒的幾何間距。在反應(yīng)堆運(yùn)行時(shí),要穩(wěn)定地保持燃料棒之間的橫向間隔,且軸向允許燃料棒有熱膨脹,又不會(huì)產(chǎn)生足以使燃料棒變形或扭曲的約束力。同時(shí)起到攪混冷卻劑的作用,使得冷卻劑均勻的帶走核裂變產(chǎn)生的熱量,保證堆芯最佳熱、核、機(jī)械、水力性能。在核反應(yīng)堆裝料和卸料過程中起導(dǎo)向作用,也使組件有一定的剛性。它在燃料組件中處于一種十分特殊的地位。所以定位格架的設(shè)計(jì)和制造質(zhì)量對(duì)核電站的安全性、經(jīng)濟(jì)性具有重大意義,其設(shè)計(jì)和制造技術(shù)要求很嚴(yán)。15×15型排列的環(huán)形燃料組件中,相鄰兩根燃料棒外表面之間的距離僅為1mm,沒有足夠的空間使用傳統(tǒng)定位格架設(shè)計(jì)的三彎彈簧,因此,為了保證定位格架能夠提供足夠的橫向和軸向力,并且保證在裝卸燃料元件時(shí)不損傷燃料棒外包殼和定位格架本身完整性,對(duì)定位格架進(jìn)行了重新設(shè)計(jì),將支撐部件由原來柵元條帶中心移至條帶交叉區(qū)域。本文通過對(duì)環(huán)形燃料組件定位格架外條帶及柵元圖紙及技術(shù)條件的分析研究,開展定位格架外條帶及柵元沖制模具設(shè)計(jì)和工藝開發(fā)。根據(jù)外條帶及柵元的尺寸特征進(jìn)行了單工位沖制模具設(shè)計(jì),并通過開展試沖實(shí)驗(yàn)對(duì)模具進(jìn)行調(diào)整,以獲得滿足要求的模具。通過開展外條帶和柵元沖制工藝開發(fā),確定沖制工藝參數(shù)。研制出了小批量滿足技術(shù)要求的外條帶和柵元。通過開展定位格架外條帶及柵元模具設(shè)計(jì)與工藝開發(fā),掌握定位格架外條帶及柵元制造關(guān)鍵技術(shù),完成了定位格架外條帶及柵元樣件的加工,為具備自主生產(chǎn)能力奠定基礎(chǔ),為定位格架結(jié)構(gòu)的完善提供了依據(jù)。
【圖文】：

（a）棒狀燃料元件 （b）環(huán)形燃料元件圖 1.1 棒狀燃料元件與環(huán)形燃料元件橫截面示意圖燃料組件作為一種結(jié)構(gòu)上完全革新的先進(jìn)燃料元件，可大幅度熱效率，降低燃料芯塊溫度，在不改變現(xiàn)有輕水堆堆芯大小的燃料組件代替現(xiàn)有的燃料組件可使核電廠的發(fā)電功率增加 50%只有 900℃左右，能顯著提升反應(yīng)堆的安全性和經(jīng)濟(jì)性，已成組件的重要發(fā)展趨勢(shì)之一，受到國際上業(yè)界的重點(diǎn)關(guān)注。國外燃料組件進(jìn)行了研制，美國、法國、俄羅斯、韓國等國研究結(jié)組件應(yīng)用前景良好，同時(shí)，國外一些國家將環(huán)形燃料組件應(yīng)用行研究[2]，研究結(jié)果表明環(huán)形燃料組件作為新型燃料元件具有“環(huán)形燃料組件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究”項(xiàng)目已開展近 8 年，目前，已堆芯和組件的設(shè)計(jì)工作，制造出了全尺寸環(huán)形燃料原型組件，械和熱工水力性能驗(yàn)證試驗(yàn)，第 2 期堆內(nèi)輻照試驗(yàn)也已經(jīng)結(jié)束

效降低使輕水堆核電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)營成本。我國在美國、韓國、俄羅斯、法國環(huán)形燃料組件研制的基礎(chǔ)上，以國內(nèi)輕水堆核電站為目標(biāo)電站，環(huán)形燃料組件與現(xiàn)有輕水堆堆芯機(jī)械相容，外型尺寸有的 17×17 型燃料組件一致，組件整體熱工性能大幅提高，燃料芯塊最高溫超過 1000℃。環(huán)形燃料組件由燃料棒、控制棒導(dǎo)向管和測(cè)量儀表管組成，1量儀表管、 12 根控制棒導(dǎo)向管和 214 根燃料棒[6]按照 15×15 排列。環(huán)形燃料組件的外形幾何尺寸可保持與現(xiàn)有的棒狀燃料組件完全一致，以便接替代現(xiàn)有的燃料組件。國內(nèi)外的研究結(jié)果表明，環(huán)形燃料棒按照 15×15來替代 17×17 型結(jié)構(gòu)的棒狀燃料組件是最佳方案[4]。參考輕水堆燃料組件的型式如圖 1.2（a）。燃料棒以圖 1.2（b）所示的 17×17 方式排列，圖中灰色較小的圓表示燃料棒，燃料棒直徑為 9.5mm，棒間距為 11.63mm，棒間隙為m，棒間距/燃料棒直徑之比為 1.329；不帶底色的、直徑較大的圓表示導(dǎo)向環(huán)形燃料組件采用 15×15 型結(jié)構(gòu)，，燃料棒直徑為 16.467mm，棒間距為mm，棒間隙為 1mm，棒間距/燃料棒直徑之比為 1.065[7]。
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM623.91

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2699869