[實(shí)用新型]高安全性燃料棒

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520743892.4
• 申請日: 2015-09-23
• 公開（公告）號: CN205122200U
• 公開（公告）日: 2016-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉彤;盧志威;李銳;任啟森;孫茂州;陳蒙騰;王占偉;李雷;武海龍;黃恒;汪洋;許多挺
• 申請（專利權(quán)）人: 中科華核電技術(shù)研究院有限公司;中國廣核集團(tuán)有限公司;中國廣核電力股份有限公司
• 主分類號: G21C3/07
• 分類號: G21C3/07;G21C21/02
• 代理公司: 深圳市瑞方達(dá)知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 44314
• 代理人: 張約宗;張秋紅

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及核電技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種高安全性燃料棒。

背景技術(shù)

核反應(yīng)堆包括一個(gè)由燃料組件組成的堆芯，而每組燃料組件本身是由多束燃料棒構(gòu)成的，多束燃料棒束保持軸向豎直排列在燃料組件的骨架之中，以使呈圓柱形的形狀的燃料棒的軸線相互平行。

非一體的燃料棒主要由包殼管、上端塞、下端塞以及容置在包殼管內(nèi)部堆芯的構(gòu)成，上端塞和下端塞設(shè)置于包殼管兩端。每根燃料棒的包殼管的軸向長度遠(yuǎn)大于其橫截面的直徑。一般說來，燃料棒具有大于4米的長度，而其直徑約為10毫米。

如圖5所示，核電相關(guān)技術(shù)中的一種一體化燃料棒，包括基體、上端塞、下端塞和彌散于基體中的覆層燃料顆粒，上端塞、下端塞設(shè)置于基體的兩端。基體為鋯合金基體，覆層燃料顆粒彌散于鋯合金基體中，覆層燃料顆粒結(jié)構(gòu)類似與本專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員熟知的用于高溫氣冷堆中的TRISO燃料顆粒。該一體化燃料棒無包殼，可直接制造成4米左右的長度，并用于壓水堆燃料組件中。

以上一體化燃料棒存在以下技術(shù)缺陷：

1、對于上述結(jié)構(gòu)方案，如果在反應(yīng)堆運(yùn)行狀態(tài)或其他非運(yùn)行狀態(tài)(如制造、運(yùn)輸?shù)?時(shí)，如果燃料棒所受外力較大，外力則很容易通過鋯合金基體傳遞到覆層燃料顆粒，如果該外力達(dá)到一定限值，即會(huì)造成燃料顆粒的破碎，從而影響反應(yīng)堆的安全運(yùn)行；

2、上述結(jié)構(gòu)方案的基體材料為鋯合金，在反應(yīng)堆發(fā)生嚴(yán)重事故的情況下，鋯合金基體會(huì)在高溫下與水發(fā)生鋯水反應(yīng)，并釋放大量氫氣，嚴(yán)重影響反應(yīng)堆的安全性；

3、在上述結(jié)構(gòu)方案的加工過程中，考慮到保持燃料顆粒的完成性，必然不能使用鍛造等大壓力加工方式，勢必會(huì)造成基體松軟，從而造成整個(gè)一體化燃料棒的剛度偏小，那么在反應(yīng)堆內(nèi)運(yùn)行時(shí)就很容易造成一體化燃料棒的彎曲，從而影響反應(yīng)堆運(yùn)行安全性；

4、考慮到上述結(jié)構(gòu)方案外圍也分布有燃料顆粒，造成其可加工性較差，不能精確控制一體化燃料棒尺寸。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題在于，提供一種高安全性燃料棒。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：構(gòu)造一種高安全性燃料棒，包括棒體，所述棒體包括棒狀金屬基體和彌散于所述金屬基體中的燃料顆粒；

所述棒體還包括包覆在所述金屬基體外圈的無燃料層，且所述無燃料層的硬度高于所述金屬基體的硬度。

優(yōu)選地，所述金屬基體為由鋯合金形成的柱狀結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述無燃料層為由FeCrAl合金或Mo合金或不銹鋼形成的包覆在所述金屬基體外圈的筒狀結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述燃料棒還包括設(shè)置在所述棒體縱向兩端的兩個(gè)端塞，所述端塞與所述棒體固定連接。

優(yōu)選地，所述端蓋將所述棒體的端面包覆。

優(yōu)選地，所述無燃料層的外表面形成有強(qiáng)化層。

優(yōu)選地，所述無燃料層的厚度為0.1-2.0mm。

實(shí)施本實(shí)用新型的高安全性燃料棒，具有以下有益效果：本實(shí)用新型的一體化燃料棒通過在外圍設(shè)置的硬度較高的無燃料區(qū)，有效緩減外部作用力傳遞到燃料顆粒，減小燃料顆粒破碎的可能性；另外，有效提高整個(gè)一體化燃料棒的剛度，緩減燃料棒在運(yùn)行時(shí)發(fā)生彎曲；進(jìn)一步地，可對一體化燃料棒外圍進(jìn)行適當(dāng)?shù)臋C(jī)械加工，在保證不破碎燃料顆粒的情況，精確控制燃料棒尺寸。同時(shí)，無燃料區(qū)材料為高防腐蝕性材料，有效緩減腐蝕反應(yīng)，并有效減小氫氣的釋放，提高反應(yīng)堆安全性。

附圖說明

下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明，附圖中：

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例中的高安全性燃料棒的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1中的棒體的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是其他實(shí)施例中的棒體的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例中燃料顆粒的剖面示意圖；

圖5背景技術(shù)中的棒體的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了對本實(shí)用新型的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照附圖詳細(xì)說明本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式。

如圖1及圖2所示，本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中的高安全性燃料棒包括棒體1和設(shè)置在棒體1縱向兩端的兩個(gè)端塞2，端塞2與棒體1固定連接，端蓋2將棒體1的端面包覆。端塞2可以方便燃料棒后期的組裝、維修等操作。端塞2也可換成其他部件供組裝等操作使用。

棒體1包括棒狀金屬基體11和彌散于金屬基體11中的燃料顆粒12。進(jìn)一步地，棒體1還包括包覆在金屬基體11外圈的無燃料層13，且無燃料層13的硬度高于金屬基體11的硬度。