[發明專利]核燃料組件

有效

• 申請號: 201580049591.4
• 申請日: 2015-09-16
• 公開（公告）號: CN106716546B
• 公開（公告）日: 2019-04-02
• 發明（設計）人: A·托特邁爾;S·M·巴什基特塞夫;A·G·莫羅佐夫
• 申請（專利權）人: 光橋公司
• 主分類號: G21C3/328
• 分類號: G21C3/328;G21C3/32
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 李輝;黃海鳴

一種用于在核動力反應堆的堆芯中使用的燃料組件。該組件包括被成形并配置成裝配在核反應堆內部堆芯結構內的框架和由框架支撐在燃料棒束中的多個螺旋形扭絞的燃料元件。燃料元件中的每一個包括可裂變材料。當在垂直于燃料組件的軸向方向的橫截面中觀察時，燃料棒束的最外側燃料元件限定大致圓形的周邊。還描述了其他特征和核反應堆。

交叉引用

本申請是2014年9月16日提交的美國申請號62/050,985的非臨時申請。本申請還是2013年11月15日提交的申請人的共同未決的美國申請號14/081,056的部分連續申請案，該申請要求2013年5月10日提交的美國臨時申請號61/821,918的優先權。本申請還是2013年6月3日提交的申請人的共同未決的美國申請號13/695,792的部分連續申請案，該申請是2011年5月11日提交的PCT/US2011/036034的美國國家階段，該PCT/US2011/036034進而要求2011年2月21日提交的美國申請號61/444,990、2010年10月15日提交的美國申請號61/393,499和2010年5月11日提交的美國申請號61/333,467的優先權。所有前述申請的全部內容在此都通過引用明確地并入本文。

背景技術

技術領域

本發明大體涉及核反應堆和核反應堆的堆芯中使用的核燃料組件。更具體地，本發明涉及加拿大氘-鈾(CANDU)重水反應堆，和在其中使用的燃料組件。

相關技術

圖1A和圖1B描繪了傳統燃料組件10的示例的簡化橫截面圖。圖1A描繪了PWR類型的燃料組件10，并且圖1B描繪了水冷卻水慢化動力反應堆(VVER)類型的燃料組件10。在圖1A中，燃料棒組件10包括組裝到正方形柵格內的燃料棒。圖1A的PWR燃料組件10具有可被描述為具有正方形橫截面形狀的燃料棒束自間隔。在圖1B中，燃料組件10包括布置成三角形柵格的燃料棒。圖1B的VVER燃料組件10具有可被描述為具有正六邊形橫截面形狀的燃料棒束自間隔。

當這些組件裝配到管12中時，形成了未被燃料棒組件使用的空的區段，如圖1A中位于管12與正方形14之間以及圖1B中位于管12與六邊形16之間的陰影區域14所示。根據實施例，正方形柵格中的組件占據外接圓(例如，管12)的面積的近似63.7％，而三角形柵格中的組件占據外接圓(例如，管12)的面積的近似82.7％。

已知使用空的空間來解決在燃耗期間燃料棒和組件膨脹的顧慮。還已知用可燃吸收器等等填充這些區域。

發明內容

根據實施例，一種用于在核動力反應堆的堆芯中使用的燃料組件可以包括：框架，被成形并配置成裝配在核反應堆內部堆芯結構內；和由框架支撐在燃料棒束中的多個螺旋形扭絞的燃料元件，其中燃料元件中的每一個包括可裂變材料。當在垂直于燃料組件的軸向方向的橫截面中觀察時，燃料棒束的最外側燃料元件可以限定大致圓形的周邊(例如，十二邊形)。根據實施例，框架可以被成形并配置成裝配在CANDU反應堆的壓力管內。

根據實施例，多個燃料元件中的每一個可以具有大致相同的外接直徑。多個燃料元件可以以同心圓布置。另外地或可替代地，多個燃料元件可以被布置成包括第一矩形柵格圖案和第二三角形柵格圖案的混合柵格圖案。

根據實施例，第一矩形柵格圖案和第二三角形柵格圖案可以至少部分相互交替。多個燃料元件中的一些可以與相鄰燃料元件分離公共的中心線到中心線距離，且多個燃料元件中的一些的外接直徑可以等于中心線到中心線距離。

根據實施例，燃料元件中的每一個可以具有包括肋、例如盤旋肋的多葉形輪廓。相鄰燃料元件的肋可以在燃料元件的軸向長度上周期性地相互接觸以至少部分地維持燃料元件相對于彼此的間隔。根據實施例，燃料元件可以包括擠出的燃料元件。

根據實施例，多個燃料元件可以由61個燃料元件構成。