发明名称 核燃料棒组合装置
摘要 一种改良的燃料棒,具有一段落(part - length)燃料棒部份,对于典型的段落型燃料棒,藉使用类此一种组合,在无损原优点的情况下,获得例如燃料利用,安定性与故障率方面的改进。本发明提供了一种轻水核子反应器所用的燃料棒,包括一段落燃料棒与一延伸管,具有至少一个壁构件,界定一经过其中间的包封流径,此延伸管与段落燃料棒之一部份相联结,以轴向配置于段落燃料棒上方,并至少含有一入口,以导入一汽液二相混合物,环绕于燃料棒,延伸管又含有自内存液体中分离出若干水蒸汽之装置。此项改良之燃料棒能使蒸汽旁通燃料组合上方的活性部份,一具有预定量的轴向分布液压阻力的液压阻力带被置于一段落燃料棒上方,以达成一较为均匀的液压阻力分布,以限制相邻次流道间之交叉流通,而增加与段落燃料棒上方空间相关的燃料组合中之流域。一种用于轻水反应器的核燃料棒,具有一段落燃料棒以及一回流上端接节,用以分离二相流之液,汽部份。在一段落燃料棒上方之大型次流道间隔器中设一冷却剂分散器以增加大型次流道之液压阻力,并用以自二相流中分出液体。
申请公布号 TW229313 申请公布日期 1994.09.01
申请号 TW083100090 申请日期 1994.01.06
申请人 西门斯能源股份有限公司 发明人 约翰F.派特森;杰克叶慈;乔治C.酷克;苏伦A.琼纳德
分类号 G21C3/00 主分类号 G21C3/00
代理机构 代理人 郑自添 台北巿敦化南路二段七十七号八楼
主权项 1.一种用于轻水核子反应器燃料总成的结构,包括:一段落燃料棒;一通道,具有一壁构件,界定一包封的流径,其中此通道轴向配置于段落燃料棒之上方,包含至少一个进口孔以容包围燃料棒之流体进入于该一包封的流径,此流体包括一气体与液体之二相混合物;位于进口孔上方,至少有一个出口孔;以及安装在该燃料棒与该通道,居于该出口孔上游,用以自该液体中至少分离出若干含于流体中的气体之装置。2.如申请专利范围第1项所述之结构,其中该用以分离的装置乃位于该包封流径外,壁构件之外部上。3.如申请专利范围第1项所述之结构,其中该用以分离的装置包括至少一个自壁构件外部延伸的构件与进口孔相并列。4.如申请专利范围第1项所述之结构,其中该用以分离的装置乃位于该包封流径之中。5.如申请专利范围第4项所述之结构,其中该用以分离的装置包括用以赋一离心力于该二相混合物之装置。6.如申请专利范围第4项所述之结构,其中该用以分离的装置包括至少一个放气孔。7.如申请专利范围第4项所述之结构,其中该用以分离的装置包括一扭转之带。8.如申请专利范围第1项所述之结构,包括至少两个用以分离的装置,其一位于该包封流径之内,另一则位于包封流径外一壁构件之外部。9.如申请专利范围第1项所述之结构,其中该通道具有几个部份其外周小于其余部份者,而进口孔乃位于具有较小外周之部份。10.如申请专利范围第1项所述之结构,其中该用以分离之装置包括一转移部份配置于该燃料棒与该通道间,包括一斜柄段,以一尖锐间断终止在一绕其外周之线。11.如申请专利范围第10项所述之结构,其中该转移部份包括一张开的环在其一中央部份。12.如申请专利范围第10项所述之结构,其中该转移部份包括一个段落,其具有一第一直径,下倾进入一第二缩径,其后张开而进入一第二直径,该倾斜与张开产生了一个平顺的流径,用以循之将流体推进,作径向向内然后自该转移部份作向外的流动。13.如申请专利范围第10项所述之结构,其中该转移部份包括一连接结构将该通道轴向安装于该燃料棒。14.一种用于轻水核子反应器之燃料棒,包括:一段落燃料棒;以及一延伸管,具有至少一个壁构件,界定一经由其中的包封流径,延伸管联结于段落燃料棒之一部份,以便轴向配置于段落燃料棒之上方,延伸管在其下端含有至少一个进口孔,在进口孔上方至少有一出口孔,延伸管复含一表面构件,自壁之外表面延伸,而与进口孔相并列,燃料棒由一蒸汽与液体的二相混合物所包围,表面构件乃构筑并配置为以防止二相混合物中所含至少一部份之水进入进口孔。15.如申请专利范围第14项所述之燃料棒,其中该自外表面延伸之表面构件实质上作V形。16.如申请专利范围第14项所述之燃料棒,其中该延伸管含有:至少两个进口孔,实质上是对齐的,使一个在另一个之上方,以及二构件,第一构件之部份置于一第一进口孔之下方,而第二构件之部份置于一第二进口孔之下方。17.如申请专利范围第14项所述之燃料棒,其中该包封之流径含有用以将气体自液体分离之装置。18.如申请专利范围第14项所述之燃料棒,其中该延伸管下端具有一部份,其外周较其余部份之外周为小,该进口孔乃位于具有较小外周之部份。19.如申请专利范围第14项所述之燃料棒,其中该延伸管段之大部份具有一外周,较段落燃料棒之外周为大。20.一用于轻水核子反应器之燃料棒,包括:一段落燃料棒;以及一延伸管,具有一壁构件,界定一通过其中的包封流径;一转移段与上段,一起与延伸管作轴向之对齐而安装,延伸管与段落燃料棒之一部份相联结以处在段落燃料棒之轴向上方,该上段具有一外周较段落燃料棒或转移段之外周为大,转移段上有至少一个进口孔,以容许流体进入于包封流径,并有一穿经该壁构件,在进口孔上方之出口孔,以及一表面构件,用以来自进口孔的流体中之液体,表面构件位于延伸管之一个外壁上,与进口孔相并列。21.如申请专利范围第20项所述之燃料棒,其中该用以转向之表面构件,自外表面延伸,实质上呈V形。22.如申请专利范围第20项所述之燃料棒,其中该延伸管含有:至少两个进口孔,实质上相对齐,使其中一个处于另一个之上方;以及二表面构件,一第一表面构件之位置能使其部份位于一第一进口孔之下方,而第二表面构件之位置,能使其部份位于一第二进口孔之下方。23.如申请专利范围第20项所述之燃料棒,其中该包封之流径含有用以自液体分离蒸汽的装置。24.如申请专利范围第20项所述之燃料棒,其中该用以转向之构件之所在与配置,使其自外壁延伸之距离不大于上段外周。25.一种用于轻水核子反应器之冷却剂流通道,由一含有气体与液体的二相流体混合物所包围,包括:一壁构件,界定一轴向通过其中的包封流径,该壁构件含有至少一个进口孔,以容多量之流体经之进入,并有一个出口孔,位于该进口孔的轴向上方;以及装于该壁构件该出口孔上游之装置,用以减少排出该出口孔该多量流体中的液体含量。26.如申请专利范围第25项所述之冷却剂流通道,其中该进口,出口孔中之一包括一开放的轴向端于该包封流径。27.如申请专利范围第25项所述之冷却剂流通道,其中该一装置包括一转移部,轴向安装于该壁构件之下方,该转移部具有一上段,含一第一周边相当于该壁构件之周边,该上段斜向下倾至一下段,该下段有一第二周边,小于该第一周边。28.如申请专利范围第27项所述之冷却剂流通道,其中该下段自该第二周边起周长增加以迄一张开环段,然后循向下方向而内倾至一第三周边。29.如申请专利范围第25项所述之冷却剂流通道,其中该下段开始下倾自该第二周边至第三周边增加周长,该倾斜与后来周长之增加形成了一平顺的凹入流径,向上而终止于该第一周边,邻近于该壁构件处而成一尖锐的间断。30.如申请专利范围第25项所述之冷却剂流通道,其中该装置包括一转移部,轴向安装于该壁构件之下方,该转移部包括了至少一个螺旋叶,用以施离心运动于循该转移部上行之流体。31.如申请专利范围第30项所述之冷却剂流通道,其中该转移部包括一空心管部,该螺旋叶绕裹其上,该螺旋叶并提供衆多孔洞以与空心管内部相沟通,该等开孔与空心管相流通,该等流通系由该空心管于该壁构件至少一个进口孔处为之。32.一种核子反应器燃料总成,包括:(a)至少一支段落燃料棒与衆多实质上大致平行而配置的长形燃料棒,此至少一支段落燃料棒与衆多长燃料棒以相互成平行间隔之行列配置之;(b)用以支持衆燃料棒与至少一支段落燃料棒于相间关系的装置,以形成:(1)纵向延伸的次流道于燃料棒之间,以于其间传导冷却剂调节剂流;以及(2)一大型纵向延伸的次流道于段落燃料棒上方与介于衆燃料棒与相邻的段落燃料棒之间,以于其间传导冷却剂/调节剂,该大型次流道具有一断面流域;(c)用以增加液压阻力于该大型纵向延伸次流道而不致实质上减低该大型次流道的断面流域之装置,该装置含有:(i)一流压阻力带,置于该大型纵向延伸之次流道中,该带具有一本体,轴向配置于段落燃料棒上方,并实质上平行于衆燃料棒而延伸,以限制介于纵向延伸之次流道与大型纵向延伸次流道之间的交叉流,此带具有一小断面面积与一天表面面积;(d)用以连接液压阻力带与至少一条段落燃料棒的连接装置。33.一种用于一轻水反应器燃料总成的结构,包括:(a)一段落燃料棒;以及(b)一液压阻力带,具有一预定量的液压阻力,该带连接于段落燃料棒之一端,有一长形连续本体界定一外壁,并有一断面积实质上小于段落燃料棒之断面积,带之本体作轴向配置于段落燃料棒之上方。34.如申请专利范围第33项所述之结构,其中该液压阻力带有一长度,该预定量之液压阻力乃循带之长度均匀地作轴向分布。35.如申请专利范围第34项所述之结构,其中该预定量之液压阻力乃循液压阻力带之宽度均匀地作径向分布。36.如申请专利范围第35项所述之结构,其中该液压阻力带之断面区作十字形。37.如申请专利范围第35项所述之结构,其中有衆多液压阻力带装牢于该段落燃料棒。38.一种核子反应炉燃料总成,包括:(a)一段落燃料棒;(b)衆多长形燃料棒;(c)用以将衆燃料棒与段落燃料棒作实质上成平行关系的间隔配置之装置,以形成:(1)衆多纵向延伸次流道于燃料棒与段落燃料棒之间,并具有一预定的断面流域以之传导冷却剂调节剂,以及(2)一纵向延伸之大次流道在段落燃料棒上方与介于邻近于段落燃料棒之衆燃料棒间,此一大次流道具有预定断面流域包括纵向延伸衆次流道之断面流之介于衆燃料棒与段落燃料棒之间者,与段落燃料棒之断面流域,用以传导调节剂冷却剂之流经其间。(d)用以增加纵向延伸大次流道在段落燃料棒上方的液压阻力而不致实质上减低大次流道断面流域之装置;该增加液压阻力之装置含有:(i)一位于纵向延伸大次流道并实质上并行于衆燃料棒之液压阻力带,具有一长形连续之本体界定了至少一个外壁,该本体轴向配置于大次流道中段落燃料棒之上方,该带复具有一断面积,实质上较段落燃料棒上方之断面积为小,以维持大次流道中断面流域之增加,此带具有一表面积,以达成循燃料棒总成轴向高度液压阻力的良好液压阻力分布,以限制来自与介于邻近衆次流道的交叉流;以及(e)用以连接液压阻力带于段落燃料棒的连接装置。39.如申请专利范围第38项所述之燃料总成,其中该液压阻力带具有一作多角形之断面形状。40.如申请专利范围第39项所述之燃料总成,其中该多角形为一实心之四方形。41.如申请专利范围第38项所述之燃料总成,其中该带具有衆多外壁,配置成十字形的断面。42.如申请专利范围第38项所述之燃料总成,其中该带具有衆多外壁,配置成星形的断面。43.如申请专利范围第41项所述之燃料总成,其中至少一壁有一端帽。44.如申请专利范围第38项所述之燃料总成,该带本体上复合有多个突起。45.如申请专利范围第38项所述之燃料总成,该带本体之壁中复含有多个开孔。46.如申请专利范围第38项所述之燃料总成,其中该断面循本体长度而变化,以达成纵向延伸之大次流道中液压阻力之选择性位置变化。47.一用于轻水反应器燃料总成之燃料棒,包括:(a)一含有核燃料之段落燃料棒部份,具有一下游端;(b)一用以分离二相液的至少一部份液体与蒸汽之回流上端节,轴向配置于段落燃料棒上方,并与段落燃料棒之下游端相接触,此回流上端节包括:一具有一直径向下倾斜进入一缩径之段,其后张开而成第二直径,终止于一环其周边线之尖锐间断,该等倾斜与张开产生了一个平顺的流径,用以循之促进液流径向向内,然后自该段落燃料棒之下游端向外。48.一核子反应器燃料总成,包括:(a)一段落燃料棒;(b)衆多实质上大致平行的配置之长形燃料棒,该段落燃料棒与衆多长燃料棒成间隔的平行关系而配置;(c)用以支持衆燃料棒与段落燃料棒于间隔的平行关系之装置;(d)一用以分离二相流之至少一部份液体与气体之回流上端节,该节头轴向配置于段落燃料棒上方,并与段落燃料棒之下游端相接触,此回流上端节包括一真径向下倾斜成一缩径之段,其后张开成第二直径,终止于环绕其周边的一个尖锐间断处,此项倾斜与张开产生了一个平顺的流径,以循之推进液流径向向内,然后自段落燃料棒下游端向外;以及(e)用以连接回流上端节于段落燃料棒之连接装置。49.一种冷却剂分散器用于一核子反应器燃料总成之,具有衆多实质平行的长形燃料棒者,该冷却剂分散器包括:一杆部;以及一张开的分散部,与该杆部一体形成,以具有一平顺,连续的喇叭状外表面,该分散器终止于一尖锐间断之端部;该冷却剂分散器用以安装于一核子反应器燃料棒总成中,以分散器一二相冷却剂流至少一部份的液态冷却剂至邻近衆燃料棒上。50.如申请专利范围第49项所述之冷却剂分散器,含有用以将该冷却剂分散器安装于一用于该等燃料棒的间隔器中之装置。51.如申请专利范围第50项所述之冷却剂分散器,其中该用于安装之装置含有一分散器管,该杆部乃配置于该分散器之中者,该分散器亦用以循该冷却剂分散器导引该二相冷却剂流。52.如申请专利范围第49项所述之冷却剂分散器,其中该杆部为一具有一第一直径之长形部,而该端部则具有一较该第一直径为大之第二直径。53.一种核子反应器燃料总成,包括:衆多长形燃料棒;用以支持该等燃料棒于相间的,实质上成平行关系的装置,该支持装置包含一用于该等燃料棒的间隔器;一冷却剂分散器,具有一长形杆部与一张开的分散部,二者一体成形以具有一平顺连续的喇叭状外表面;该分散部终止于一尖锐间断的端部;该冷却剂转向器乃用以分散二相冷却剂流中至少一部份之液态冷却剂至邻近衆燃料棒上;以及用以安装该冷却剂分散器于该间隔器中之装置。54.如申请专利范围第53项之核子燃料总成,其中该安装装置包含一分散器管,用以安装该冷却剂分散器之杆部及引导双相之冷却剂沿该冷却剂分散器流动,该分散器管安装在该间隔器内。55.如申请专利范围第53项所述之核燃料总成,其中该燃料总成包括一段落燃料棒,该冷却剂分散器乃置于该段落燃料棒之下游。56.如申请专利范围第53项所述之核燃料总成,其中该冷却剂分散器乃配置于相邻衆燃料棒之间。57.一种改进之一核反应器燃料总成,该总成具有衆多长形实质上平行之燃料棒,其中含有至少一支段落燃料棒与一燃料棒间隔器,其改进处包括:一冷却剂分散器含一杆部及一与该杆部一体形成之张开的分散器,以具有一平顺连续喇叭形外表面;该分散部终止于一尖锐间断之端部;该冷却水分散器用以将二相冷却剂流中之至少一部份液态冷却剂分散至邻近衆燃料棒上;以及用以安装该冷却剂分散器于该段落燃料棒下游之间隔器中的装置。58.如申请专利范围第57项所述之核燃料总成,其中该安装装置包含一分散器管,用以安装该冷却剂分散器,并以循该冷却剂分散器管导引该二相冷却剂流;该杆部乃固定配置于该分散器管中;该分散器管乃安装于该燃料棒间隔器中。59.一种改进之核反应器燃料总成,该总成具有衆多长形实质上为平行的衆燃料棒,及一燃料棒间隔器,其改进处包括:一冷却剂分散器,包含一杆部及一与该杆部一体形成之分散器部,以具有一平顺连续的喇叭状外表面;该分散器部份终止于一尖锐间断的端部;该分散器用以分散一二相冷却剂流中至少一部份液态冷却剂至邻近衆燃料棒上;以及用以安装该冷却剂分散器管于该介于邻近衆燃料棒间的该间隔器中之装置。60.如申请专利范围第59项所述之核燃料总成,其中该安装装置包含一分散器管,并以循该冷却剂分散器导引二相冷却剂流;该杆部乃固定配置于该分散器管中;该分散器管乃安装在该燃料棒间隔器中。图1为本发明冷却剂流通道与段落燃料棒一个实施例之透视图;图2为图1冷却剂流通道实施例之部份剖离放大透视图;图3为本发明冷却剂流通道另一实施例之部份剖离放大透视图;图4为本发明冷却剂流通道另一实施例之部份剖离透视图;图5为循图4中Ⅴ-Ⅴ线所作冷却剂分散器之截面图;图6为本发明冷却剂流通道另一实施例之正视截面图;图7为循图6中Ⅶ-Ⅶ线所作冷却剂流通道之截面图;图8为本发明冷却剂流通道另一实施例之透视图;图9为图8中之冷却剂流通道进口之放大透视图;图10为本发明中移转连接器件一个实施例之透视图;图11为本发明中移转连接器件另一个实施例之透视图;图12为本发明中移转连接器件又一个实施例之透视图;图13为本发明中移转连接器件更一个实施例之透视图;图14为本发明中移转连接器件再一个实施例之透视图;图15为本发明中移转连接器件又再个实施例之透视图;图16为一置于段落燃料棒顶上的液压阻力带之透视图;图17a为一燃料总成内部之仰视截面图,并显示若干燃料棒与次流道;图17b为图17a所示总成一部份之放大图;图17c为循图17b中之燃料总成,沿轴向高度所作燃料棒阵列部份之透视图;图18为图17a中燃料总成内部之截面图,显示一十字形液压阻力带与若干燃料棒;图19a,19b与19c为液压阻力带三种替代造型之截面图;图19aa与19bb为图19a,19b中液压阻力带造型之截面图,具有凹形表面;图19d显示一具有可变截面积之液压阻力带;图20为图19c中液压阻力带之截面图,经旋转之以形成一扭转带;图21为一具有开孔与突起的液压阻力带之透视图;图22为连接于一段落燃料棒的回流上端节头之放大透视图;图23为置于一燃料棒总成之核燃料棒间隔器中之一个冷
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