[發(fā)明專利]三冷式燃料棒及燃料組件

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611209308.2
• 申請(qǐng)日: 2016-12-23
• 公開（公告）號(hào): CN106782681B
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 盧志威;劉彤;任啟森;李雷;嚴(yán)巖;李云;張顯生;武海龍;肖玲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中廣核研究院有限公司;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(hào): G21C3/06
• 分類號(hào): G21C3/06
• 代理公司: 深圳市瑞方達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 44314
• 代理人: 林儉良;王少虹

本發(fā)明公開了一種三冷式燃料棒及燃料組件，三冷式燃料棒包括棒體，所述棒體包括內(nèi)層包殼、依次套設(shè)在所述內(nèi)層包殼外的中層包殼和外層包殼、設(shè)置在所述內(nèi)層包殼內(nèi)部的第一芯塊以及設(shè)置在所述中層包殼和外層包殼之間的第二芯塊；所述中層包殼和所述內(nèi)層包殼之間的環(huán)形間隔形成供冷卻劑通過的內(nèi)部冷卻通道。本發(fā)明相較于現(xiàn)有技術(shù)中的實(shí)心芯塊，多層包殼的設(shè)置及其內(nèi)芯塊的設(shè)置，在相同堆芯鈾裝量的前提下，可使芯塊徑向厚度大幅減小，從而顯著減小自屏效應(yīng)，進(jìn)而減小可裂變材料殘留量；芯塊徑向厚度大幅減小，芯塊的徑向熱膨脹量也會(huì)隨之減小，從而減小反應(yīng)堆特定事故工況下的PCMI載荷，進(jìn)而減小燃料棒發(fā)生PCMI失效的概率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種核燃料棒，尤其涉及一種三冷式燃料棒及使用該核燃料棒的燃料組件。

背景技術(shù)

壓水堆核電站的堆芯由多個(gè)燃料組件組成，現(xiàn)有的燃料組件中，燃料棒的芯塊多為實(shí)心設(shè)計(jì)。對(duì)于實(shí)心芯塊，熱中子進(jìn)入燃料棒后，首先被芯塊外層的裂變材料所吸收，造成芯塊內(nèi)部的熱中子通量密度比外層的要低，導(dǎo)致芯塊內(nèi)層的裂變材料不能充分有效地吸收熱中子。也就是說，外層裂變材料對(duì)里層裂變材料起了屏蔽作用，即為自屏效應(yīng)，該自屏效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致芯塊在徑向越往內(nèi)部，殘留的可裂變材料越多，容易造成裂變資源的浪費(fèi)，降低反應(yīng)堆堆芯的經(jīng)濟(jì)性。

如果核反應(yīng)堆發(fā)生類似RIA(反應(yīng)性引入事故)等事故時(shí)，實(shí)心芯塊因?yàn)榫哂休^大的徑向厚度，會(huì)產(chǎn)生較大的芯塊徑向熱膨脹量，從而使燃料棒更容易發(fā)生PCMI(芯塊與包殼機(jī)械相互作用)失效。另外，較大的芯塊半徑會(huì)導(dǎo)致芯塊中心溫度過高，容易發(fā)生芯塊熔化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，提供一種減小芯塊徑向厚度，提高反應(yīng)堆安全性和經(jīng)濟(jì)性的三冷式燃料棒及使用該核燃料棒的燃料組件。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：提供一種三冷式燃料棒，包括棒體，所述棒體包括內(nèi)層包殼、依次套設(shè)在所述內(nèi)層包殼外的中層包殼和外層包殼、設(shè)置在所述內(nèi)層包殼內(nèi)部的第一芯塊以及設(shè)置在所述中層包殼和外層包殼之間的第二芯塊；所述中層包殼和所述內(nèi)層包殼之間的環(huán)形間隔形成供冷卻劑通過的內(nèi)部冷卻通道。

優(yōu)選地，所述第一芯塊為柱體芯塊；所述第二芯塊為環(huán)形芯塊。

優(yōu)選地，所述棒體還包括設(shè)置在所述內(nèi)層包殼的外壁面和/或所述中層包殼內(nèi)壁面上的數(shù)個(gè)肋條。

優(yōu)選地，數(shù)個(gè)所述肋條相平行間隔，并沿所述內(nèi)層包殼和/或中層包殼的軸向延伸。

優(yōu)選地，數(shù)個(gè)所述肋條螺旋繞覆在所述內(nèi)層包殼的外壁面和/或所述中層包殼的內(nèi)壁面上。

優(yōu)選地，所述棒體還包括設(shè)置在所述內(nèi)部冷卻通道內(nèi)的彈性支撐結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述彈性支撐結(jié)構(gòu)沿所述內(nèi)部冷卻通道的軸向或徑向延伸，其相對(duì)兩側(cè)分別抵接所述內(nèi)層包殼的外壁面和中層包殼的內(nèi)壁面。

優(yōu)選地，所述彈性支撐結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)設(shè)置在所述內(nèi)部冷卻通道內(nèi)的支撐環(huán)，所述支撐環(huán)的周向呈波浪狀；或者，所述彈性支撐結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)沿所述內(nèi)部冷卻通道的軸向延伸的條狀體，其相對(duì)兩側(cè)面分別抵接所述內(nèi)層包殼的外壁面和中層包殼的內(nèi)壁面，另外相對(duì)兩側(cè)面上設(shè)有相向內(nèi)凹的凹部。

優(yōu)選地，所述三冷式燃料棒還包括分別安裝在所述棒體兩端部上的第一端塞和第二端塞。

本發(fā)明還提供一種燃料組件，包括以上任一項(xiàng)所述的三冷式燃料棒。

本發(fā)明的有益效果：相較于現(xiàn)有技術(shù)中的實(shí)心芯塊，本發(fā)明中多層包殼的設(shè)置及其內(nèi)芯塊的設(shè)置，在相同堆芯鈾裝量的前提下，可使芯塊徑向厚度大幅減小，從而顯著減小自屏效應(yīng)，進(jìn)而減小可裂變材料殘留量；芯塊徑向厚度大幅減小，芯塊的徑向熱膨脹量也會(huì)隨之減小，從而減小反應(yīng)堆特定事故工況下的PCMI載荷，進(jìn)而減小燃料棒發(fā)生PCMI失效的概率。此外，較小芯塊徑向厚度可以使芯塊的最高溫度顯著降低。