[發(fā)明專利]燃料組件

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201780052881.3
• 申請(qǐng)日: 2017-02-20
• 公開（公告）號(hào): CN109863565B
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: H·索德伯格;S·佩特森;A·索德隆德
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西屋電器瑞典股份有限公司
• 主分類號(hào): G21C3/32
• 分類號(hào): G21C3/32;G21C3/33;G21C19/307
• 代理公司: 北京林達(dá)劉知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;張會(huì)華

用于核水反應(yīng)堆的燃料組件(1)包括：上游端(1a)；下游端(1b)；以及在上游端和下游端之間的流動(dòng)間隙(2)。燃料棒(3)設(shè)置在上游端和下游端之間的流動(dòng)間隙中。流動(dòng)間隙允許冷卻劑流沿著從上游端向下游端的流動(dòng)方向(F)通過燃料組件。設(shè)置過濾裝置(19)用于捕獲冷卻劑流中的碎屑顆粒。過濾裝置包括用于冷卻劑流的大部分的第一過濾區(qū)域(20)和用于冷卻劑流的小部分的第二過濾區(qū)域(30)。第一過濾區(qū)域具有第一過濾效率，第二過濾區(qū)域具有第二過濾效率。第二過濾效率高于第一過濾效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種燃料組件，其被構(gòu)造成位于核電站的核水反應(yīng)堆中，特別是重水反應(yīng)堆或輕水反應(yīng)堆(LWR)，諸如沸水反應(yīng)堆(BWR)或壓水反應(yīng)堆(PWR)。

更準(zhǔn)確地，本發(fā)明涉及一種被構(gòu)造成位于核水反應(yīng)堆中的燃料組件，其中燃料組件包括：上游端；下游端；多個(gè)燃料棒，燃料棒設(shè)置在上游端和下游端之間；在燃料組件的燃料棒之間并且在上游端和下游端之間的流動(dòng)間隙(flow?interspace)，該流動(dòng)間隙被構(gòu)造成允許冷卻劑流與燃料棒相接觸地沿著從上游端向下游端的流動(dòng)方向通過燃料組件；以及過濾裝置，其設(shè)置在上游端和燃料棒之間的冷卻劑流中并且構(gòu)造成捕獲冷卻劑流中的碎屑顆粒。

背景技術(shù)

從WO98/28752中已知這種燃料組件。已知的燃料組件包括過濾裝置，該過濾裝置設(shè)置在上游端和燃料棒之間的冷卻劑流中，并且被構(gòu)造成捕獲冷卻劑流中的碎屑顆粒。該過濾裝置包括多個(gè)用于冷卻劑的通孔和用于冷卻劑的大的旁通孔。在WO98/28752中示出的一個(gè)示例中，第二過濾構(gòu)件設(shè)置在多個(gè)通孔和旁通孔的下游。

水反應(yīng)堆中的冷卻劑的目的是在核電站的核水反應(yīng)堆中起到冷卻液和慢化劑的作用。重要的是確保冷卻劑流通過燃料組件，以確保燃料的適當(dāng)冷卻和中子的適當(dāng)慢化。

過濾裝置的一般目的是捕獲冷卻劑中的碎屑顆粒，從而防止碎屑顆粒在燃料組件中的較高位置處被捕獲，特別是在碎屑顆粒可能導(dǎo)致燃料棒的包層上的微振磨損(fretting)的間隔件中被捕獲。微振磨損會(huì)導(dǎo)致初級(jí)缺陷、穿過包層的小孔，以及在后期導(dǎo)致二次缺陷，即燃料棒的斷裂，這會(huì)導(dǎo)致鈾泄漏到冷卻劑中。在二次缺陷的情況下，必須中斷反應(yīng)堆的運(yùn)行并更換發(fā)生故障的燃料棒。這種更換是耗時(shí)且昂貴的。冷卻劑中的碎屑顆粒當(dāng)然也會(huì)導(dǎo)致核電站中其它部件(例如泵)的缺陷。

安裝在如今市售的燃料組件中的過濾裝置的尺寸被設(shè)計(jì)成捕獲具有確定的最小尺寸的碎屑顆粒。該最小尺寸被認(rèn)為是碎屑顆粒可能具有的最小尺寸，以便被間隔件捕獲并且構(gòu)成導(dǎo)致微振磨損的重大風(fēng)險(xiǎn)。

較小的碎屑顆粒被認(rèn)為不會(huì)被間隔件捕獲。這可能會(huì)出現(xiàn)問題。盡管被間隔件捕獲的可能性非常低，但在反應(yīng)堆初級(jí)系統(tǒng)中沒有用于碎屑顆粒的可靠的天然槽，因此它將無限循環(huán)。各個(gè)通道的時(shí)移大約為1分鐘，并且在各個(gè)通道中其通過大約10個(gè)間隔件。這在燃料的使用壽命期間構(gòu)成了數(shù)百萬次機(jī)會(huì)。由于發(fā)生的機(jī)會(huì)很多，因此不完全為零的低概率可能仍然帶來風(fēng)險(xiǎn)。

存在不同種類的碎屑顆粒，特別是規(guī)則形狀的顆粒，諸如球形或近似球形的顆粒，以及不規(guī)則形狀的顆粒，諸如細(xì)長(zhǎng)顆粒，包括線、細(xì)絲、片和碎片。

具有直徑大于約1mm的確定的最小尺寸的較小的球形或近似球形的顆粒不允許通過過濾裝置。在燃料組件中、例如在間隔件中不太勉強(qiáng)捕獲小于確定的最小尺寸的球形顆粒。另外，如果這種小的球形顆粒在間隔件中被捕獲，則很可能將其固定在間隔件中的位置中，因此顆粒將不會(huì)振動(dòng)。結(jié)果，對(duì)于球形或近似球形的顆粒，微振磨損的風(fēng)險(xiǎn)低。

不規(guī)則形狀的顆粒更成問題，諸如細(xì)長(zhǎng)的顆粒，包括線、細(xì)絲、片和碎片。它們傾向于被燃料組件中的間隔件捕獲。由于它們的形狀，在被捕獲時(shí)它們可能在冷卻劑流中振動(dòng)，這會(huì)導(dǎo)致相鄰燃料棒的包層的微振磨損。目前使用的過濾裝置應(yīng)滿足如下要求：捕獲大于確定的最小尺寸的這種不規(guī)則形狀的顆粒，例如長(zhǎng)度大于10mm且厚度大于幾十分之一毫米的細(xì)長(zhǎng)顆粒。可以允許具有較短長(zhǎng)度和較薄厚度的細(xì)長(zhǎng)顆粒通過過濾裝置。