[发明专利]一种开放栅格式气冷空间核反应堆堆芯

权利要求书

1.一种开放栅格式气冷空间核反应堆堆芯，其特征在于：包括堆芯活性区(16)、包覆在堆芯活性区外围的堆芯筒体(4)、包覆在堆芯筒体(4)外侧的两层反射层即内反射层(7)和外反射层(5)；所述堆芯活性区(16)由多根燃料棒(2)和多根控制棒(3)组成，燃料棒(2)和控制棒(3)呈三角形或矩形栅格排列，构成冷却剂流动的开放空间；

所述燃料棒(2)从内向外依次包括燃料芯块(12)、燃料棒气体间隙(13-1)和燃料棒包壳(14-1)；燃料棒包壳(14-1)内、燃料芯块(12)的两端填充有轴向反射块(11)，燃料棒(2)两端为燃料棒端部连接件(10-1)；所述控制棒(3)从内向外依次包括中子吸收体(17)、控制棒气体间隙(13-2)和控制棒包壳(14-2)，控制棒(3)两端为控制棒端部连接件(10-2)；燃料棒气体间隙(13-1)和控制棒气体间隙(13-2)用以容纳裂变气体和材料的热膨胀；

所述燃料棒(2)和控制棒(3)的上端和下端分别由上栅格板(8)和下栅格板(9)以及缠绕在燃料棒包壳(14-1)上的燃料棒绕丝(15-1)和缠绕在控制棒包壳(14-2)上的控制棒绕丝(15-2)定位；

所述内反射层(7)和外反射层(5)主体结构的材质为氧化铍，内反射层(7)和外反射层(5)内分别开有多个反射层冷却剂入口通道(6)和反射层冷却剂出口通道(1)；反射层冷却剂由反射层冷却剂入口通道(6)下端进入，到达内反射层(7)上部后，折流由外反射层(5)中的反射层冷却剂出口通道(1)流出，起到冷却反射层的作用。

2.根据权利要求1所述的一种开放栅格式气冷空间核反应堆堆芯，其特征在于：所述堆芯活性区(16)的冷却剂为氦氙混合气体，由堆芯下部向堆芯上部流动，作为载热剂带走燃料棒(2)内燃料裂变产生的能量。

3.根据权利要求1所述的一种开放栅格式气冷空间核反应堆堆芯，其特征在于：所述燃料棒(2)内燃料芯块(12)的材料为二氧化铀，富集度不小于90％，为中空圆柱形结构。

4.根据权利要求1所述的一种开放栅格式气冷空间核反应堆堆芯，其特征在于：所述燃料棒绕丝(15-1)和控制棒绕丝(15-2)的材料为钨铼合金，燃料棒包壳(14-1)和控制棒包壳(14-2)的材料为钨铼合金。

5.根据权利要求1所述的一种开放栅格式气冷空间核反应堆堆芯，其特征在于：所述燃料棒气体间隙(13-1)和控制棒气体间隙(13-2)内填充气体为氦气。

6.根据权利要求1所述的一种开放栅格式气冷空间核反应堆堆芯，其特征在于：所述燃料棒(2)内部两端的轴向反射块(11)的材料为钨。

7.根据权利要求1所述的一种开放栅格式气冷空间核反应堆堆芯，其特征在于：所述控制棒(2)中填充的中子吸收体(17)的材料为碳化硼。

8.根据权利要求1所述的一种开放栅格式气冷空间核反应堆堆芯，其特征在于：所述内反射层(7)和外反射层(5)的材料为氧化铍，内反射层(7)和外反射层(5)内冷却剂采用氦氙混合气体，分子量为38～42g/mol。