[发明专利]一种可拆卸的分段式双面冷却环形燃料棒

说明书

本发明提供一种可拆卸的分段式双面冷却环形燃料棒。其包括若干个串联连接的环形燃料棒；所述的每个环形燃料棒均包括上端塞、下端塞、内包壳、外包壳、环形燃料芯块；其中，内包壳和外包壳嵌套形成的空腔用来容纳环形燃料芯块，内包壳和外包壳上方连接上端塞、下方连接下端塞；所述的每个环形燃料棒的下端塞带有对称设置的2～6个下端塞侧开孔；单个环形燃料棒的上端塞与其上方的环形燃料棒的下端塞连接，该环形燃料棒的下端塞与其下方的环形燃料棒的上端塞连接。本发明环形燃料棒的上下端塞可通过螺纹等结构进行连接，可随意更改燃料棒棒长度，进而改变组件的高度。本发明环形燃料棒能双面冷却，即内外均可以有冷却剂流通，对燃料棒进行冷却。

技术领域

本发明涉及核电技术领域，具体涉及一种燃料棒，进一步涉及一种可拆卸的分段式双面冷却环形燃料棒。

背景技术

核电站反应堆运行过程中，核燃料的性能是影响反应堆安全性和经济性的重要因素。因此国际上一直将燃料元件的研究放在十分突出的地位，通过优化燃料元件设计、采用先进结构材料、改进元件制造工艺等方法，不断提高核燃料元件的各种性能，促使核电向更安全和更经济的方向发展。

通常核燃料都设计成实心圆柱状的，由上下端塞、芯块、压紧弹簧和包壳组成，冷却剂从包壳外流过，对燃料棒进行冷却。

在现有压水堆燃料组件设计中，燃料棒一般采用定位格架夹持悬空的方式。下管座通过控制棒导向管支撑整个燃料组件。这种设计对定位格架的要求比较高。在反应堆运行的期末，由于辐照的作用夹持燃料棒的弹簧的夹持力会急剧减小，燃料棒一般会落在下管座上，在冷却剂的流动作用下，燃料棒可能会上下窜动，这会导致燃料棒破损的风险。

与传统的实心圆柱状燃料相比，环形燃料的好处是在很高的线性密度下，燃料中心的温度仍然很低，燃料内的储能较少，裂变气体释放较少。可预期正常运行和瞬态条件下燃料性能较好。

目前，国内外现有文献的环形燃料棒结构均为整体的一段式结构，没有关于分段式结构的报道。

一体式环形燃料棒通过封闭式的内、外冷却剂流道对燃料棒进行冷却，内、外冷却剂流道的畅通是保证燃料棒安全的基础，是保证环形燃料棒安全的重要手段。由于燃料棒内部流道直径较小，随着反应堆运行，主系统中很容易出现微小杂质，例如，压力容器堆内部件制造过程中或主回路管道中残留的废弃物，或者反应堆运行过程中形成的腐蚀产物等等，很容易造成燃料棒内部流道的堵塞，影响冷却剂在内管的流动，造成燃料棒冷却条件恶化，威胁环形燃料棒的安全。

一体化环形燃料棒长度固定，只能满足一种堆芯设计要求，如果改变堆芯高度则需重新进行燃料设计、制造，增加反应堆建造成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可拆卸的分段式双面冷却环形燃料棒，其可随意更改燃料棒棒长度，进而改变燃料组件的高度。

实现本发明目的的技术方案：一种可拆卸的分段式双面冷却环形燃料棒，该分段式双面冷却环形燃料棒包括若干个串联连接的环形燃料棒；所述的每个环形燃料棒均包括上端塞、下端塞、内包壳、外包壳、环形燃料芯块；其中，内包壳和外包壳嵌套形成的空腔用来容纳环形燃料芯块，内包壳和外包壳上方连接上端塞、下方连接下端塞；所述的每个环形燃料棒的下端塞带有对称设置的2～6个下端塞侧开孔；单个环形燃料棒的上端塞与其上方的环形燃料棒的下端塞连接，该环形燃料棒的下端塞与其下方的环形燃料棒的上端塞连接。

如上所述的一种可拆卸的分段式双面冷却环形燃料棒，其所述的环形燃料棒的上端塞与其上方的环形燃料棒的下端塞螺纹连接，该环形燃料棒的下端塞与其下方的环形燃料棒的上端塞螺纹连接。

如上所述的一种可拆卸的分段式双面冷却环形燃料棒，其所述的每个环形燃料棒长度与内包壳内径比为(400～600)：1，所述的每个环形燃料棒长度与外包壳外径比为(200～350)：1。