[发明专利]混合氧化物燃料组件

说明书

技术领域

本发明一般地涉及加压水反应堆燃料组件，并且更具体地涉及这种利用混合氧化物燃料的燃料组件。

背景技术

用处于压力下的水冷却的核反应堆发电系统的初级侧包括闭合回路，所述闭合回路与用于产生有用能量的次级侧隔离且与其有热交换关系。初级侧包括：封装堆芯内部结构的反应堆容器，所述堆芯内部结构支承多个包含可裂变材料的燃料组件；热交换蒸汽发生器中的初级回路；用于循环加压水的加压器、泵以及管道的内体积，这些管道将各蒸汽发生器和各泵独立地连接至反应堆容器。包括连接至容器的管道系统、蒸汽发生器和泵在内的初级侧各部件形成初级侧的环路。

为了说明目的，图1示出简化的核反应堆初级系统，其包括大致柱形反应堆压力容器10，该容器具有封装核堆芯14的外壳封头12。诸如水的液体反应堆冷却剂由泵16泵送通过堆芯14而进入容器10中，在所述堆芯14处热能被吸收并且被排放到热交换器18(典型地称为蒸汽发生器)，在所述热交换器中热转移到利用回路(未示出)，例如蒸汽驱动涡轮发电机。反应堆冷却剂然后回到泵16，完成初级环路。典型地，多个上述的环路通过反应堆冷却剂管道系统20连接至单个反应堆容器10。

图2中更详细地示出示例性反应堆设计。除了包括多个平行、竖直、协同延伸的燃料组件22的堆芯14以外，为了本说明的目的，其它的容器内部结构可以分成下内部结构24和上内部结构26。在传统的设计中，下内部结构的功能是支承、排列并导引堆芯部件和仪器以及指引容器内的流动。上内部结构约束燃料组件22(为简单起见，在该图中仅示出所述燃料组件22中的两个)或对其提供辅助约束，并且支承且导引诸如控制棒28的仪器和部件。在图2中所示的示例性反应堆中，冷却剂通过一个或多个进口喷嘴30进入反应堆容器10，向下流动通过容器和堆芯筒32之间的环形空间，在下增压部34中转过180°，向上通过下支承板37和下堆芯板36，而绕组件通过，其中燃料组件22位于下堆芯板36上。在某些设计中，下支承板37和下堆芯板36由与下支承板37处于同一高度的单个结构(即，下堆芯支承板)代替。通过堆芯和围绕区域38的冷却剂流量通常很大，在大约6.1米每秒的速度下每分钟1.19×10⁶升的量级。所产生的压降和摩擦力趋向于使燃料组件升起，该运动受到包括圆形上堆芯板40在内的上内部结构限制。离开堆芯14的冷却剂沿着上堆芯板40的下侧流动并向上通过多个穿孔42。冷却剂然后向上径向地流到一个或多个出口喷嘴44。

上内部结构26可以从容器或容器封头支承，并且包括上支承组件46。载荷主要通过多个支承柱48在上支承组件46和上堆芯板40之间传递。支承柱排列在选择的燃料组件22和上堆芯板40中的穿孔42上方。

可直线运动的控制棒28典型地包括中子毒物棒的多脚架组件52和驱动轴50，所述中子毒物棒由控制棒导管54导引通过上内部结构26并进入对准的燃料组件22中。导管固定地结合到上支承组件46并且由压配合到上堆芯板40的顶部中的开口销56连接。销结构用于方便导管组装和更换(如果有必要)，并且确保尤其在地震或其它高负荷意外条件下主要由支承柱48而不是导管54承担堆芯负荷。该支承柱布置有助于在可能有害地影响控制棒插入能力的意外条件下延迟导管变形。

图3是以竖向缩短形式表示的总体以附图标记22指示的燃料组件的正视图。燃料组件22是用在加压水反应堆中的类型并且具有结构骨架，所述结构骨架在其下端处包括底部喷嘴58。底部喷嘴58将燃料组件22支承在核反应堆的堆芯区域14中的下堆芯支承板36上。除了底部喷嘴58以外，燃料组件22的结构骨架还包括在其上端处的顶部喷嘴62、以及在底部喷嘴58和顶部喷嘴62之间纵向延伸且在相对两端处刚性附装至这两个喷嘴的多个导管或套管55。