可在核设施中使用的弹簧装置和支撑装置制造方法及图纸

一种根据本公开和要求保护的构思的弹簧装置可用于核设施。在一个实施例中，弹簧装置包括多个弹簧，其处于压缩状态，并且当反应堆处于低温状态时与核反应堆的上部芯板压缩接合。然而，当反应堆处于高温状态时，多个弹簧中的弹簧处于自由状态，其中弹簧的自由端部处于未压缩状态并且与上部芯板脱离。在另一个实施例中，弹簧装置采用支撑装置，支撑装置也符合本公开和要求保护的构思，并且支撑装置包括一个或多个缓冲器，缓冲器从下侧接合弹簧组的弹簧。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可在核设施中使用的弹簧装置和支撑装置
本公开和要求保护的构思总体涉及核发电设备，并且更具体地，涉及一种可与核设施的核反应堆的燃料部件一起使用的压紧弹簧装置。
技术介绍
压水核反应堆在相关领域中是众所周知的。在图1中大致示出了示例性压水反应堆，并且在下面进行更详细地描述。图1的压水反应堆采用一组压紧弹簧，其在图15中的附图标记46处示出，并且另一组示例性压紧弹簧在图6中的附图标记200处示出。压紧弹簧组在燃料装置上提供竖直向下的力作为重力的补充，并且旨在保持位于下堆部芯支撑板的顶上的燃料装置、并且抵抗在向上方向上的加压冷却剂流体流的阻力。如相关领域中通常理解的，当核设施处于低温状态时，诸如在启动期间或恰好在关闭之前，加压冷却流体处于其最大密度，并且当核反应堆冷却时，作用在燃料装置上的竖直向上方向的流体阻力因此处于其最大值。当反应堆较热时，冷却剂处于相对较小的密度，并因此使得作用在燃料装置上的竖直向上阻力相对减小。然而，燃料装置的中子轰击导致燃料装置的尺寸增大，燃料装置主要由锆合金形成。此外，制造燃料装置的锆合金的热膨胀系数小于制造反应堆容器的不锈钢的热膨胀系数。此外，弹簧组的中子轰击使弹簧松弛，以具有减小的弹簧力。按时间顺序，低温状态存在于初始燃料设施，并且当反应堆首次启动时出现冷水力。随后由于燃料和堆芯内部件之间的热膨胀所导致的压紧力的差值，力减少，然后是热液压力，其随后是在操作期间的辐射诱导效应(即，燃料结构的生长、弹簧力的扩散松弛)。因此，可以看出，由弹簧组施加到燃料装置上的总体向下压缩载荷涉及到复杂的因素。因此，在开发如下的弹簧组时已经遇到困难，该弹簧组在其部件的整个寿命期内始终在燃料装置上提供适当水平的向下作用力。例如，不足的压紧力导致燃料部件抬起，这会影响正常条件和偶然条件下的燃料性能。此种燃料部件抬起可能导致燃料部件损坏(包括燃料棒)、防止RCCA插入等。另一方面，过度的压紧力导致燃料部件变形，并且可能导致操作损坏、增加水间隙和相应的峰化因素以及IRI(不完全棒插入)。因此，压紧力需要保持在期望的范围内。由于上述复杂的载荷问题这难以实现，因此需要改进。
技术实现思路
根据本公开和要求保护的构思的一种改进的弹簧装置可用于核设施。在一个实施例中，弹簧装置包括多个弹簧，弹簧处于压缩状态，并且当反应堆处于低温状态时与核反应堆的上部堆芯板压缩接合。然而，当反应堆处于高温状态时，多个弹簧中的一个弹簧处于自由状态，其中该弹簧的自由端处于未压缩状态并且与上部堆芯板脱离。在另一个实施例中，弹簧装置采用支撑装置，支撑装置也符合本公开和要求保护的构思，并且支撑装置包括一个或多个缓冲器，缓冲器从下侧接合弹簧组的弹簧。因此，本公开和要求保护的构思的一个方面是提供一种可用于核设施的改进的弹簧装置。本公开和要求保护的构思的另一个方面是提供一种弹簧装置，所述弹簧装置包括支撑装置，所述支撑装置具有一个或多个缓冲器，所述缓冲器大致位于弹簧和燃料组件之间并且压缩地接合位于其上方的弹簧以提供增强的性能。本公开和要求保护的构思的又一个方面是提供另一种具有多个弹簧的弹簧装置，所述多个弹簧与核反应堆的上部堆芯板的压缩接合基于反应堆的温度。因此，本公开和要求保护的构思的一个方面是提供一种改进的支撑装置，支撑装置可与核设施的弹簧装置一起使用，弹簧装置具有多个细长的弹簧，所述多个细长的弹簧彼此上下堆叠在一起并且在其端部处固定至核设施的燃料组件的顶部喷嘴，所述多个细长的弹簧在其上与第一端部间隔开的位置处与核设施的上部堆芯板接合，当核设施在低温状态和高温状态之间运行时，接合在顶部喷嘴和上部堆芯板之间的所述多个弹簧在压缩状态和另一压缩状态之间变形。支撑装置通常可以描述为包括：支撑件，支撑件是板状的并且构造成代替所述多个弹簧中的已经从弹簧装置移除的一个弹簧，支撑件还构造成与所述多个弹簧中的一些剩余弹簧堆叠在一起并且在其端部处固定到顶部喷嘴；以及抵接装置，所述抵接装置包括缓冲器，所述缓冲器固定到支撑件并且与第一端部以第一距离间隔开，缓冲器在大致朝向所述一些剩余弹簧的方向上远离支撑件的表面突出第二距离并且构造成在压缩状态和另一压缩状态之间的至少一部分变形期间在设置在端部和位置之间的所述一些剩余弹簧上的位置处接合所述一些剩余弹簧。本公开和要求保护的构思的另一个方面是提供一种构造用于核设施中的改进的弹簧装置。弹簧装置通常可以描述为包括：多个细长弹簧；支撑装置，所述支撑装置包括板状支撑件；以及抵接装置，所述抵接装置位于支撑件上，所述多个弹簧和支撑件彼此上下堆叠在一起并且构造成在其端部处固定到核设施的燃料组件的顶部喷嘴，在其上的与第一端部间隔开的位置处的所述多个弹簧构造成与核设施的上部堆芯板接合，当核设施在低温状态和高温状态之间运行时，接合在顶部喷嘴和上部堆芯板之间的所述多个弹簧在压缩状态和另一压缩状态之间变形，并且抵接装置包括缓冲器，所述缓冲器固定到支撑件并且与第一端部以第一距离间隔开，缓冲器在大致朝向所述多个弹簧的方向上远离支撑件的表面突出第二距离并且构造成在压缩状态和另一压缩状态之间的至少一部分变形期间在设置在端部和位置之间的所述多个弹簧上的位置处接合所述多个弹簧。本公开和要求保护的构思的另一个方面是提供一种构造用于核设施中的改进的弹簧装置。弹簧装置通常可以描述为包括：多个细长弹簧，所述多个细长弹簧上下堆叠并且在第一端部处固定到核设施的燃料组件的顶部喷嘴，当核设施处于低温状态时，所述多个弹簧处于压缩状态，并且每个弹簧在其上与第一端部间隔开的位置处与核设施的上部堆芯板压缩接合，并且当核设施处于高温状态时：由少于全部的所述多个弹簧组成的所述多个弹簧的子集处于另一压缩状态，并且每个弹簧与上部堆芯板压缩接合，并且所述多个弹簧中的一个弹簧处于自由状态，其中该弹簧的与第一端部相对的第二端部未被压缩并与上部堆芯板脱离。附图说明当结合附图阅读时，可以从以下描述中获得对本公开和要求保护的构思的进一步理解，其中：图1是核设施的压水核反应堆的示例性图示，并且其具有传统的弹簧组；图2是根据本公开和要求保护的第一实施例的改进的弹簧装置，其可与图1的反应堆一起使用，并且图2是当反应堆处于高温状态时弹簧装置的图示；图3是类似于图2的视图，除了描述了当反应堆处于高温状态和低温状态之间的状态时的弹簧装置以外；图4是类似于图2和图3的视图，除了描述了当反应堆处于低温状态时的弹簧装置以外；图5是描述图1的常规弹簧组和图2至图4的改进的弹簧装置的载荷/挠曲曲线的图；图6是可与图1的反应堆一起使用的另一常规压紧弹簧组；图7是根据本公开和要求保护的构思的第二实施例的改进的弹簧装置，其包括可与图1的反应堆一起使用的同样根据本公开和要求保护的构思的支撑装置，并且图7是当反应堆处于高温状态时的弹簧装置的图示；图8是类似于图7的视图，除了描述了当反应堆处于低温状态时的弹簧装置和支撑装置以外；图9是根据本公开和要求保护的构思的第三实施例的改进的弹簧装置，其包括可与图1的反应堆一起使用的同样根据本公开和要求保护的构思的另一支撑装置，并且图9是当反应堆处于高温状态时的弹簧装置的图示；图10是类似于图9的视图，除了描述了当反应堆处于低温状态时的弹簧装置以外；以及图11是描述图6的常规弹簧组、图7和图8的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种支撑装置(218)，所述支撑装置能与核设施的弹簧装置(204)一起使用，所述弹簧装置具有多个细长弹簧(208、212、216)，所述多个细长弹簧彼此上下堆叠在一起并且在其端部(220A、220B、220C)处固定至所述核设施的燃料组件(10)的顶部喷嘴(16)，所述多个弹簧在其上与所述第一端部间隔开的位置处与所述核设施的上部堆芯板(24)接合，当所述核设施在低温状态和高温状态之间运行时，接合在所述顶部喷嘴和所述上部堆芯板之间的所述多个弹簧在压缩状态和另一压缩状态之间变形，所述支撑装置包括：支撑件(222)，所述支撑件是板状的并且构造成代替已经从所述弹簧装置移除的所述多个弹簧中的一个弹簧，所述支撑件还构造成与所述多个弹簧的一些剩余弹簧堆叠在一起并且在所述支撑件的端部(220D)处固定到所述顶部喷嘴；以及抵接装置(224)，所述抵接装置包括缓冲器(226)，所述缓冲器固定到所述支撑件并且与所述端部间隔开第一距离(250)，所述缓冲器在大致朝向所述一些剩余弹簧的方向上远离所述支撑件的表面突出第二距离(254)，并且构造成在所述压缩状态与所述另一压缩状态之间的所述变形的至少一部分期间在设置在所述端部和所述多个弹簧的所述位置之间的所述一些剩余弹簧上的位置处接合所述一些剩余弹簧。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.02 US 15/013,0731.一种支撑装置(218)，所述支撑装置能与核设施的弹簧装置(204)一起使用，所述弹簧装置具有多个细长弹簧(208、212、216)，所述多个细长弹簧彼此上下堆叠在一起并且在其端部(220A、220B、220C)处固定至所述核设施的燃料组件(10)的顶部喷嘴(16)，所述多个弹簧在其上与所述第一端部间隔开的位置处与所述核设施的上部堆芯板(24)接合，当所述核设施在低温状态和高温状态之间运行时，接合在所述顶部喷嘴和所述上部堆芯板之间的所述多个弹簧在压缩状态和另一压缩状态之间变形，所述支撑装置包括：支撑件(222)，所述支撑件是板状的并且构造成代替已经从所述弹簧装置移除的所述多个弹簧中的一个弹簧，所述支撑件还构造成与所述多个弹簧的一些剩余弹簧堆叠在一起并且在所述支撑件的端部(220D)处固定到所述顶部喷嘴；以及抵接装置(224)，所述抵接装置包括缓冲器(226)，所述缓冲器固定到所述支撑件并且与所述端部间隔开第一距离(250)，所述缓冲器在大致朝向所述一些剩余弹簧的方向上远离所述支撑件的表面突出第二距离(254)，并且构造成在所述压缩状态与所述另一压缩状态之间的所述变形的至少一部分期间在设置在所述端部和所述多个弹簧的所述位置之间的所述一些剩余弹簧上的位置处接合所述一些剩余弹簧。2.根据权利要求1所述的支撑装置，其中，所述抵接装置还包括固定到所述支撑件并且与所述端部间隔开另一第一距离(362)的另一缓冲器(327)，所述另一缓冲器在大致朝向所述一些剩余弹簧的方向上远离所述支撑件的表面突出另一第二距离(366)，并且构造成在所述压缩状态与所述另一压缩状态之间的所述变形的另一部分期间在设置在所述端部和所述多个弹簧的所述位置之间的所述一些剩余弹簧上的另一位置处接合所述一些剩余弹簧。3.根据权利要求2所述的支撑装置，其中，满足以下中的至少一个：所述另一第一距离大于所述第一距离；以及所述另一第二距离大于所述第二距离。4.根据权利要求2所述的支撑装置，其中，所述另一第一距离大于所述第一距离，并且所述另一第二距离大于所述第二距离。5.根据权利要求2所述的支撑装置，其中：所述多个弹簧在所述低温状态下处于所述压缩状态，并且在所述高温状态下处于所述另一压缩状态；以及所述缓冲器和所述另一缓冲器构造成在所述压缩状态与中间压缩状态之间的所述变形期间同时接合所述一些剩余弹簧，所述中间压缩状态在所述压缩状态与所述另一压缩状态之间。6.根据权利要求5所述的支撑装置，其中，在所述中间压缩状态和所述另一压缩状态之间的所述变形期间，所述缓冲器构造成接合所述一些剩余弹簧，并且所述另一缓冲器构造成与所述一些剩余弹簧脱离。7.一种弹簧装置(204)，所述弹簧装...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔俊衡，Y·阿勒欣，
申请(专利权)人：西屋电气有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US