[發明專利]一種適用于壓水堆的包覆顆粒燃料組件

在審

• 申請號: 202211311920.6
• 申請日: 2022-10-25
• 公開（公告）號: CN115565700A
• 公開（公告）日: 2023-01-03
• 發明（設計）人: 于淼;劉國明;李想;肖會文;姚紅;張成龍
• 申請（專利權）人: 中國核電工程有限公司
• 主分類號: G21C3/07
• 分類號: G21C3/07;G21C3/18;G21C3/32;G21C3/34;G21C3/58
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 羅建民;張萍

本發明公開了一種適用于壓水堆的包覆顆粒燃料組件，所述燃料組件采用13×13的陣列排列形式，其中，160根燃料棒、8根導向管、1根儀表管放置于13×13的陣列分布的柵元中；燃料組件處于冷卻劑中，燃料棒的燃料區包括包覆顆粒燃料，燃料區外包裹包殼，燃料區和包殼之間存在氣隙。本發明提出了一種適用于壓水堆的包覆顆粒的燃料組件，為整體方形設計，燃料組件能夠滿足壓水堆的使用需求，通過減少氫氣釋放提升核電廠安全性，擴展了壓水堆的應用前景。燃料棒采用包覆顆粒燃料，增加基體屏障，可消除氫氣爆炸事故，大幅降低嚴重事故下大規模釋放可能性和廠外應急的需要，具有很好的應用前景。

技術領域

本發明屬于核電設計技術領域，具體涉及一種適用于壓水堆的包覆顆粒燃料組件。

背景技術

現有技術中的燃料組件，氫氣釋放多，大大增加了核電廠的危險性。包覆顆粒燃料由于其特殊的安全性，近年來成為國際上的研究熱點，結合現有壓水堆的成熟技術，在較短的時間內實現工程應用，因此成為世界各國目前優先開發的目標。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術中存在的上述不足，提供一種適用于壓水堆的包覆顆粒燃料組件，通過減少氫氣釋放提升核電廠安全性，擴展壓水堆的應用前景。

解決本發明技術問題所采用的技術方案是提供一種適用于壓水堆的包覆顆粒燃料組件，所述燃料組件采用13×13的陣列排列形式，其中，160根燃料棒、8根導向管、1根儀表管放置于13×13的陣列分布的柵元中；燃料組件處于冷卻劑中，燃料棒的燃料區包括包覆顆粒燃料，燃料區外包裹包殼，燃料區和包殼之間存在氣隙。

優選的是，燃料棒的燃料區還包括基體，包覆顆粒燃料彌散在基體中，包覆顆粒燃料的體積占比為30％～50％，包覆顆粒燃料的半徑為425～708μm。

優選的是，基體材料為SiC、ZrC、TiC、AlN、TiN、ZrN、純石墨中的任意一種。

優選的是，燃料棒中的含有可燃毒物的燃料棒的數量為4n，n為自然數，4n≤160。

優選的是，包覆顆粒燃料的燃料核材料為UN、UC、UO₂中的任意一種。

優選的是，包覆顆粒燃料的燃料核材料的²³⁵U富集度為8～20％。

優選的是，所述燃料區半徑為0.55～0.65cm。

優選的是，所述包殼材料為鋯合金、鈮合金、SiC中的任意一種，厚度為0.04～0.08cm。

優選的是，可燃毒物棒的基體材料中軸向分段彌散可燃毒物Er₂O₃、Gd₂O₃、Eu₂O₃中的任意一種。

優選的是，所述包殼與燃料區間的氣隙由氦氣或二氧化碳填充。

優選的是，所述冷卻劑為水。

優選的是，所述燃料組件的棒柵距為1.6～1.9cm。

優選的是，所述燃料組件活性段高度為200～300cm。

本發明提出了一種適用于壓水堆的包覆顆粒的燃料組件，為整體方形設計，燃料組件能夠滿足壓水堆的使用需求，通過減少氫氣釋放提升核電廠安全性，擴展了壓水堆的應用前景。燃料棒采用包覆顆粒燃料，增加基體屏障，可消除氫氣爆炸事故，大幅降低嚴重事故下大規模釋放可能性和廠外應急的需要，具有很好的應用前景。

附圖說明

圖1是實施例2中的燃料棒的結構示意圖；

圖2是實施例2中的燃料組件的結構示意圖。

圖3為實施例2中不含可燃毒物棒的燃料組件示意圖。