[實(shí)用新型]一種內(nèi)外同時(shí)加熱的環(huán)形燃料包殼試驗(yàn)件

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202020892821.1
• 申請(qǐng)日: 2020-05-25
• 公開（公告）號(hào): CN212675929U
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 刁均輝;何曉軍;季松濤;史寶磊;鄒遠(yuǎn)方;李凱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)原子能科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): G21C17/06
• 分類號(hào): G21C17/06;G21C17/00
• 代理公司: 核工業(yè)專利中心 11007
• 代理人: 張雅丁

本實(shí)用新型屬于核燃料組件試驗(yàn)裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種內(nèi)外同時(shí)加熱的環(huán)形燃料包殼試驗(yàn)件，包括電加熱芯體組件、內(nèi)外包殼組合試驗(yàn)件、進(jìn)氣接管組件和定位組件。通過(guò)上述結(jié)構(gòu)的設(shè)置及其中各部件的連接，可以達(dá)到環(huán)形燃料棒內(nèi)包殼各種試驗(yàn)時(shí)對(duì)內(nèi)部承壓的要求；并且其中的氣腔容積可調(diào)，可以更好的模擬各種試驗(yàn)環(huán)境。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于核燃料組件試驗(yàn)裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種內(nèi)外同時(shí)加熱的環(huán)形燃料包殼試驗(yàn)件。

背景技術(shù)

核電站反應(yīng)堆運(yùn)行過(guò)程中，核燃料的性能是影響反應(yīng)堆安全性和經(jīng)濟(jì)性的重要因素。因此國(guó)際上一直將燃料元件的研究放在十分突出的地位，通過(guò)優(yōu)化燃料元件設(shè)計(jì)、采用先進(jìn)結(jié)構(gòu)材料、改進(jìn)元件制造工藝等方法，不斷提高核燃料元件的各種性能，促使核電向更安全和更經(jīng)濟(jì)的方向發(fā)展。

全性和經(jīng)濟(jì)性是核電發(fā)展的基礎(chǔ)，幾乎所有的核電技術(shù)發(fā)展都以增加核電安全性和經(jīng)濟(jì)性為目標(biāo)。燃料元件作為核電廠反應(yīng)堆核心部件，其性能是核電安全性和經(jīng)濟(jì)性最主要影響因素之一，因此國(guó)際上一直將燃料元件的研究放在十分突出的地位，通過(guò)優(yōu)化燃料元件設(shè)計(jì)、采用先進(jìn)結(jié)構(gòu)材料、改進(jìn)元件制造工藝等方法，不斷提高核燃料元件的各種性能，促使核電向更安全和更經(jīng)濟(jì)的方向發(fā)展。

目前壓水堆核電廠普遍采用棒狀燃料，可通過(guò)加深組件卸料燃耗、延長(zhǎng)換料周期，降低電廠運(yùn)營(yíng)成本，提高核電經(jīng)濟(jì)性。壓水堆燃料組件的平均設(shè)計(jì)燃耗從早期的10～15GWd/tU逐步提高，至今已達(dá)到60～70GWd/tU，換料周期也相應(yīng)地從12個(gè)月延長(zhǎng)至現(xiàn)在的18或24個(gè)月。燃料組件燃耗加深也帶來(lái)諸如裂變氣體釋放量增大、包殼腐蝕和吸氫增加、燃料芯塊腫脹、燃料元件和組件輻照生長(zhǎng)加劇等一系列問(wèn)題。如何解決這些問(wèn)題，一直是國(guó)際壓水堆燃料元件研究的重要任務(wù)，例如，研發(fā)抗腐蝕性能好的先進(jìn)包殼，采用低裂變氣體釋放率的芯塊。此外，通過(guò)改進(jìn)定位格架設(shè)計(jì)，增加組件臨界熱流密度等途徑，也提升了反應(yīng)堆堆芯的整體安全性。總的來(lái)說(shuō)，棒狀燃料組件結(jié)構(gòu)和參數(shù)是近50年發(fā)展不斷優(yōu)化的結(jié)果，以棒狀燃料為基礎(chǔ)的技術(shù)改進(jìn)對(duì)于提升核電經(jīng)濟(jì)性和安全性的潛力已非常有限，因此，近些年來(lái)，采用其他幾何結(jié)構(gòu)的燃料元件成為一種新的發(fā)展思路。

對(duì)于新型幾何結(jié)構(gòu)的燃料元件至少滿足以下五個(gè)基本要求：1)能提高燃料的“表面積/體積”比；2)能減小芯塊厚度；3)有足夠的剛度；4)能降低堆芯壓降；5)組件要有開式柵格設(shè)計(jì)。美國(guó)麻省理工學(xué)院最早提出的輕水堆用環(huán)形燃料元件的概念，很好地滿足了上述5個(gè)要求。所謂環(huán)形燃料是將燃料芯塊制成環(huán)狀，在芯塊內(nèi)、外表面加裝包殼管，使得冷卻劑可以從內(nèi)、外兩個(gè)流道同時(shí)對(duì)元件進(jìn)行冷卻與傳統(tǒng)的實(shí)心圓柱狀燃料相比，環(huán)形燃料的好處是在很高的線性密度下，燃料中心的溫度仍然很低，燃料內(nèi)的儲(chǔ)能較少，裂變氣體釋放較少。可預(yù)期正常運(yùn)行和瞬態(tài)條件下燃料性能較好。

環(huán)形燃料作為一種結(jié)構(gòu)上完全革新的先進(jìn)燃料元件，可大幅度提高燃料元件的傳熱效率，降低燃料芯塊溫度，能顯著提升反應(yīng)堆的安全性和經(jīng)濟(jì)性，已成為壓水堆先進(jìn)燃料組件的重要發(fā)展趨勢(shì)之一，受到國(guó)際上業(yè)界的重點(diǎn)關(guān)注。美、韓等國(guó)相繼進(jìn)行了環(huán)形燃料的研發(fā)，研究表明環(huán)形燃料具有很好的應(yīng)用前景。

環(huán)形燃料組件設(shè)計(jì)過(guò)程中，亟需開展爆破試驗(yàn)性能測(cè)試研究，目前有沒有類似的技術(shù)，新的結(jié)構(gòu)也面臨著新的問(wèn)題，首先，外包殼這種大直徑的薄壁包殼在核電站從未有過(guò)使用經(jīng)驗(yàn)，因此對(duì)于外包殼的外壓失穩(wěn)問(wèn)題，需要重新計(jì)算；其次，根據(jù)以往壓水堆的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，即使在相同組件中，不同的燃料棒也會(huì)有不同的軸向生長(zhǎng)。所以，可以推斷，雙包殼的環(huán)形燃料，也可能發(fā)生的不同的軸向生長(zhǎng)。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于研制設(shè)計(jì)一種內(nèi)外同時(shí)加熱的環(huán)形燃料包殼試驗(yàn)件，解決環(huán)形燃料內(nèi)外包殼整體堆外性能實(shí)驗(yàn)研究的問(wèn)題。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下所述：

一種內(nèi)外同時(shí)加熱的環(huán)形燃料包殼試驗(yàn)件，包括電加熱芯體組件、內(nèi)外包殼組合試驗(yàn)件、進(jìn)氣接管組件和定位組件；

一、電加熱芯體組件