[其他]核反應堆用萬能燃料組件結構

無效

• 申請號: 86101339
• 申請日: 1986-03-03
• 公開（公告）號: CN86101339A
• 公開（公告）日: 1986-09-03
• 發明（設計）人: 杰弗里·羅伯特·塞克
• 申請（專利權）人: 西屋電氣公司
• 主分類號: G21C3/34
• 分類號: G21C3/34
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 王申,王憲模

本發明一般地涉及核反應堆，特別是堆用的燃料組件。

典型的壓水堆堆芯中含有大量的燃料組件。除燃料濃度外，各燃料組件彼此之間基本上是一樣的。為了選擇最佳燃耗並展平整個堆芯中徑向的中子通量分布，通常采用一種分區的濃度分布，即：堆芯邊緣區的組件中的燃料濃度要比堆芯中心區組件中的燃料濃度高一些。在給定的一次堆芯循環（例如一年）以后，在較高濃度堆芯區中的燃料組件要倒換到較低濃度區中，同時把新的燃料組件裝到最高濃度區，把耗盡的或燒完的組件從最低濃度區卸出。

除了燃料濃度有所不同之外，堆芯內燃料組件都有相同的結構，每個燃料組件基本上是由一個下管座、一個上管座、一根儀表管以及許多根控制棒導向套管、燃料棒和格架組成。例如，在一個典型的燃料組件中，燃料棒可以排成一個正方形的點陣，各條邊有17個棒的位置。每個燃料組件總共有289個棒的位置，其中264個放燃料棒，24個放導向套管，一個放儀表管。

燃料組件的結構骨架由其下管座、上管座和導向套管組成，導向套管縱向延伸在下管座和上管座之間，並對它們起剛性連接作用。這些部件除了共同配合以組成剛性骨架以外，每個部件還有其自己的其他功能。下管座引導堆冷卻劑向上流入燃料組件，導向套管為控制棒插入和穿過燃料組件提供通道，而上管座為支撐控制棒的星形組件提供臺座。上管座還有一個開孔，供冷卻劑從中流過，同時下管座和上管座一起防止燃料棒從燃料組件中向上和向下頂出。

在傳統的燃料組件中，格架和燃料棒不是燃料組件骨架的結構性部件，它們分別直接地和間接地由導向套管來支承。格架連接到導向套管上，格架之間在軸向位置上彼此間隔開。而燃料棒由橫向格架以一定的排列方式在側向支承，這在技術上是熟知的。

燃料組件的導向套管的直徑比燃料棒的直徑大，而且，如上所述導向套管提供的通道可接受各種類型的用來控制核燃料反應性的控制棒。然而，當燃料組件裝到沒有控制棒的那些堆芯位置上時，組件中的導向套管一般是不能用來裝燃料棒的，因為插在這些導向套管內的燃料棒周圍余下的空間太小，從其中流過的冷卻劑不足以防止燃料棒的過熱。

因此，傳統的燃料組件中有相當數量的棒的位置（在上述的例子中約為10%）不裝燃料。此外，由于并非堆芯內所有的燃料組件都需要控制棒（在典型的堆芯中大約三分之二的燃料組件不需要），在堆芯許多區域中不裝燃料的棒的位置閑置無用，這就降低了功率輸出，增加了燃料循環價格，縮短了燃料組件壽命，并使燃料裝載方式次優化。傳統的燃料組件靠導向套管與上、下管座連結在一起而形成一個有高度結構完整性的剛性骨架。這種燃料組件還有一個不利因素，即：當需要重新組裝燃料組件時，對大量的組件來說，要拆卸和重新安裝上管座就顯得相當困難。

本發明的基本目的是提供一種改進的燃料組件的設計，這可使上述問題得到緩和而又不會影響結構的完整性，而且，它具有較大的靈活性，使燃料組件中燃料含量滿足燃料組件所在的堆芯內特定位置的需要。

因此，本發明屬于一種核燃料組件，它包括一個上端部構件，一個下端部構件以及把上、下端部構件聯在一起并與它們共同組成一個剛性結構骨架的相互聯結機構，組件還包括許多個橫向格架和許多根燃料棒，格架支承在上述骨架上，以一定的縱向間距放置在上、下端部構件之間，燃料棒從格架中穿過并由格架支承，燃料棒之間相互平行并彼此隔開，該組件的特征在于：

a）上述相互聯結機構包括若干個細長部件，它們延伸在上述上、下端部構件之間，其兩個端頭部分與上、下端部構件相連;

b）布置上述燃料棒時，要留出一定數量的縱向通道，這些通道在兩個端部構件之間延伸并且以一定形式分布在燃料棒中間;以及

c）該燃料組件包括由一個支承件和許多個細長元件組成的一個簇形組件，每個細長元件的一端聯結到上述支承件上并由此延伸，細長元件相互平行并彼此隔開，它們的橫截面尺寸與相應的縱向通道相適應，其排列方式也與上述縱向通道的排列形式相一致，上述支承件與上述上端部構件的一部分配合，以便從那里可拆卸地支承該簇形組件，支承時，上述各細長元件伸到上述各通道內并在那里向上述下端部構件縱向延伸。

如果燃料組件放在堆芯內使用控制棒的部位，則簇形組件的細長元件至少有一部分是控制棒導向套管，其數量相當于需要裝的控制棒的數目。另一方面，如果燃料組件放在堆芯內不含控制棒的部件，則簇形組件的細長元件可以是燃料棒，這些燃料裝在因為不裝控制棒而空出來的那些通道中。