[發明專利]燃料組件定位格架、燃料組件及堆芯

有效

• 申請號: 202110387899.7
• 申請日: 2021-04-12
• 公開（公告）號: CN113450931B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發明（設計）人: 盧志威;謝亦然;溫建
• 申請（專利權）人: 中廣核研究院有限公司;嶺東核電有限公司;中國廣核集團有限公司;中國廣核電力股份有限公司
• 主分類號: G21C3/34
• 分類號: G21C3/34;G21C3/332;G21C3/32
• 代理公司: 華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 何平

本發明涉及一種燃料組件定位格架、燃料組件及堆芯，該燃料組件定位格架，包括：燃料棒定位格柵；互鎖組件，燃料棒定位格柵的外條帶上設置有互鎖組件，相鄰燃料棒定位格柵能夠通過互鎖組件實現相互緊鎖。本申請提供的上述方案，當燃料組件布置于堆芯內以后，由于每個燃料組件上的燃料組件定位格架上的凸起與相鄰燃料組件上的燃料組件定位格架上的凹槽相配合，因此相鄰的燃料組件可以通過該結構實現相互鎖緊和定位，從而使得整個反應堆堆芯內的燃料組件互鎖為一個整體，該整體結構的橫向彎曲剛度將顯著高于單個燃料組件，在此結構的基礎上應用基于SiC復合材料包殼的燃料棒，將有效降低SiC復合材料包殼因彎曲而產生裂紋的可能性。

技術領域

本發明涉及核燃料技術領域，特別是涉及一種燃料組件定位格架、燃料組件及堆芯。

背景技術

傳統的燃料組件由剛性骨架和燃料棒組成，剛性骨架包括攪混格架、上管座、下管座和導向管，其中，攪混格架由規則排列的用于容納和夾持燃料棒的柵元組成；導向管比燃料棒長，其從燃料棒束的端部伸出來，并固定在上管座和下管座上；下管座位于燃料組件的下部，下管座具有一些支撐腿和一個匹配板，有一些用來固定導向管的孔道和冷卻劑流道穿透該匹配板；燃料組件的另一端，即燃料組件上端的上管座，包括一個橫向的匹配板，有一些容納和固定導向管的孔道和流水孔貫穿該配板。其中燃料棒在剛性骨架中平行排列并被均勻分隔；燃料棒由包殼管、燃料芯塊、氣腔彈簧、上端塞和下端塞構成，包殼管內部裝入燃料芯塊和氣腔彈簧后在上下端部分別焊接上端塞和下端塞后制成燃料棒。

為了提高燃料棒上包殼管的性能，相比鋯合金而言，由于SiC復合材料在高溫強度、輻照穩定性、抗蠕變、抗氧化、耐磨蝕等方面具有顯著優勢，在輕水堆事故工況下的容錯潛力顯著，因此，采用SiC復合材料包殼的核燃料成為目前國際上重點研究方向。

然而SiC復合材料雖有較好的強度、抗蠕變等特性，但是SiC復合材料屬于陶瓷脆性材料，相比目前傳統的UO₂-Zr燃料系統中采用的金屬包殼，其延展性較低，當發生小量彎曲或應變后，就容易產生裂紋，這對于燃料棒是比較關鍵的問題，因為裂紋的產生可能會導致燃料棒密封的實效，影響反應堆的安全運行。

同時，由于燃料組件的設計高度較高，且橫向截面尺寸較小，導致燃料組件本身的抗橫向彎曲能力較弱。在反應堆內運行時，反應堆堆芯內存在一定強度的冷卻劑橫流，由于相鄰燃料組件之間存在間隙，在反應堆冷卻劑橫流的沖擊下，現有燃料組件很容易發生彎曲。那么，當基于現有技術的燃料組件應用SiC復合材料包殼時，當其隨燃料組件發生整體橫向彎曲時，很容易造成SiC復合材料包殼裂紋的生成，從而導致燃料棒密封實效及裂變產物釋放。

發明內容

基于此，有必要針對采用SiC復合材料包殼的核燃料上的SiC復合材料包殼容易產生裂紋的問題，提供一種燃料組件定位格架、燃料組件及堆芯。

本發明提供了一種燃料組件定位格架，包括：

燃料棒定位格柵；

互鎖組件，所述燃料棒定位格柵上的外條帶上設置互鎖組件，當多個所述燃料組件定位格架組合在一起時，相鄰所述燃料棒定位格柵能夠通過所述互鎖組件實現相互緊鎖。

在其中一個實施例中，所述互鎖組件包括凸起和凹槽，所述凸起和所述凹槽間隔設置在所述燃料棒定位格柵上的外條帶上；

當多個所述燃料組件定位格架組合在一起時，其中一個所述燃料組件定位格架上的凸起能夠卡入到相鄰另一個所述燃料組件定位格架上的凹槽中。

在其中一個實施例中，當相鄰兩個所述燃料組件定位格架組合在一起時，其中一個所述燃料組件定位格架上的燃料棒定位格柵上的凸起與相應的柵元的內條帶對中，或者與導向翼對中；其中另一個所述燃料組件定位格架上的燃料棒定位格柵上的凸起位于對應柵元的中間位置。

在其中一個實施例中，所述凸起的兩端設有導向結構。