一种可用于一体化换料的燃料组件制造技术

本发明专利技术公开了一种可用于一体化换料的燃料组件，通过燃料组件与顶盖的固定，实现燃料组件的轴向固定，解决了液态铅基反应堆高密度冷却剂带来的燃料组件固定问题，并实现了燃料组件的一体化换料；通过采用燃料元件上端固定、下端自由的固定方式，利用冷却剂浮力和轴向冲刷力对燃料元件进行加固，提高了反应堆运行时燃料元件的稳定性；利用固定棒内部填充的慢化剂，可以快速慢化裂变中子，提高堆芯的反应性，减小堆芯体积。本发明专利技术的燃料组件具有固有安全性好、结构简单、堆芯体积小等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于核反应堆领域，特别涉及一种可用于一体化换料的燃料组件。
技术介绍
液态铅基合金冷却反应堆燃料组件在服役过程中，由于铅基合金冷却剂密度大，导致组件无法依靠自身的重力安装和固定。目前国际上液态铅基合金冷却反应堆的固定装置设计区别较大，主要为配重、机械锁紧等方式。配重的具体方法是在组件内部加入密度更大的配重材料，从而将组件的综合密度提高至超过冷却剂，使组件能够依靠自身的重力固定；机械锁紧的具体方法是通过将组件中间的燃料棒替换成锁紧杆，通过与组件下管脚的锁紧装置进行配合，从而固定组件。配重方式存在问题是，当发生地震等非正常运行工况时，可能会发生组件的振动或位移，存在发生运行事故的可能性。机械锁紧方式存在的问题是，组件密度比冷却剂小，无法完成安装，并且由于反应堆堆内服役环境恶劣，机械固定的方式可能存在不稳定、易损坏等情况。
技术实现思路
本专利技术技术解决问题：为克服现有技术的不足，提供一种可用于一体化换料的燃料组件。本专利技术解决技术问题采用如下技术方案：一种可用于一体化换料的燃料组件，包括燃料元件，所述燃料元件上端固定、下端自由，所述燃料元件上端塞固定在燃料组件的上管座上，所述燃料组件内分布有固定棒，所述固定棒上端固定在反应堆顶盖上。本专利技术还存在以下特征：所述燃料元件的下端塞伸入至所述下管座的格栅孔中。所述固定棒下端插入到所述堆芯支撑栅板中。所述固定棒在堆芯活性段高度内中空结构，内部填充金属铍慢化剂。所述金属铍慢化剂为金属铍、氢化锆慢化剂，所述慢化剂高度与堆芯活性区一致。与已有技术相比，本专利技术的有益效果体现在：(1)采用燃料组件顶盖固定的方式，解决了高密度冷却剂带来的固定问题，并实现了燃料组件的一体化换料。(2)燃料元件采用上端固定的方式，有效利用了冷却剂的浮力和轴向冲刷力，减少了燃料元件的流致震动，提高了燃料元件的服役安全性。(3)固定棒中心的慢化剂，有效慢化了中子，提高了堆芯的反应性，减小了堆芯装料量和堆芯体积。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术的燃料组件结构示意。其中，1为燃料元件；2为上管座2；3为下管座；4为固定棒；5为反应堆顶盖；6为堆芯支撑栅板；7为慢化剂。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。参照图1，对本专利技术的结构特征详述如下：一种可用于一体化换料的燃料组件，由一定数量的燃料元件1、上管座2、下管座3、固定棒4组装形成整体结构；一体化换料燃料组件采用顶盖固定，燃料元件1采用上端固定，下端自由的固定方式；燃料组件内部分布有数根固定棒4，固定棒4上端直接固定在反应堆顶盖5上，固定棒1下端插入到反应堆堆芯支撑栅板6中；燃料组件固定棒4内部填充金属铍、氢化锆等慢化剂7，慢化剂7的高度与堆芯活性区高度一致；燃料元件1采用上端固定，下端自由的方式，燃料元件1上端塞与燃料组件上管座2固定，燃料元件1下端塞插入燃料组件下管座2的栅格孔中，但不固定，以保证燃料棒在服役过程中的轴向伸缩。燃料组件采用固定棒1固定与反应堆顶盖5，可以解决由于高密度冷却剂引发的燃料组件无法固定的问题，保证燃料组件在运行过程中的安全性，并可以在停堆换料时，通过打开反应堆顶盖5的方式实现一体化换料。在液态铅基反应堆运行时，燃料元件1受到铅基冷却剂的浮力以及轴向冲刷力，采用燃料元件1固定于上管座2可以利用冷却剂的浮力和轴向冲刷力对燃料元件1进行固定，减少燃料元件1在运行过程中的流致震动现象，保证燃料元件1的服役安全。利用固定棒4中心的慢化剂，可以有效慢化裂变中子，提高热中子的数量，增加反应性，从而有效减小堆芯装料量和堆芯体积。设计的一体化换料燃料组件，燃料组件在换料时，可以通过打开反应堆顶盖5一次性将组件提出，实现一体化换料；与反应堆顶盖5固定的方式解决了燃料组件在反应堆运行过程中的固定问题，提高了燃料组件的安全性；同时固定棒4内部的金属铍可以有效慢化中子，提高反应堆的反应性，降低燃料装料量和堆芯体积。本专利技术未详细阐述部分属于本领域公知技术。对于本领域技术人员而言，显然本专利技术不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本专利技术的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本专利技术。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本专利技术的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本专利技术内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可用于一体化换料的燃料组件，其特征在于：包括燃料元件(1)，所述燃料元件(1)上端固定、下端自由，所述燃料元件(1)上端塞固定在燃料组件的上管座(2)上，所述燃料组件内分布有固定棒(4)，所述固定棒(4)上端固定在反应堆顶盖(5)上。

【技术特征摘要】
1.一种可用于一体化换料的燃料组件，其特征在于：包括燃料元件(1)，所述燃料元件(1)上端固定、下端自由，所述燃料元件(1)上端塞固定在燃料组件的上管座(2)上，所述燃料组件内分布有固定棒(4)，所述固定棒(4)上端固定在反应堆顶盖(5)上。2.根据权利要求1所述的可用于一体化换料的燃料组件，其特征在于：所述燃料元件(1)的下端塞伸入至所述下管座(3)的格栅孔中。3....

【专利技术属性】
技术研发人员：赵柱民，陈建伟，吴庆生，李春京，
申请(专利权)人：中科瑞华原子能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34