[发明专利]燃料组件定位格架、燃料组件及堆芯

说明书

本发明涉及一种燃料组件定位格架、燃料组件及堆芯，该燃料组件定位格架，包括：燃料棒定位格栅；互锁组件，燃料棒定位格栅的外条带上设置有互锁组件，相邻燃料棒定位格栅能够通过互锁组件实现相互紧锁。本申请提供的上述方案，当燃料组件布置于堆芯内以后，由于每个燃料组件上的燃料组件定位格架上的凸起与相邻燃料组件上的燃料组件定位格架上的凹槽相配合，因此相邻的燃料组件可以通过该结构实现相互锁紧和定位，从而使得整个反应堆堆芯内的燃料组件互锁为一个整体，该整体结构的横向弯曲刚度将显著高于单个燃料组件，在此结构的基础上应用基于SiC复合材料包壳的燃料棒，将有效降低SiC复合材料包壳因弯曲而产生裂纹的可能性。

技术领域

本发明涉及核燃料技术领域，特别是涉及一种燃料组件定位格架、燃料组件及堆芯。

背景技术

传统的燃料组件由刚性骨架和燃料棒组成，刚性骨架包括搅混格架、上管座、下管座和导向管，其中，搅混格架由规则排列的用于容纳和夹持燃料棒的栅元组成；导向管比燃料棒长，其从燃料棒束的端部伸出来，并固定在上管座和下管座上；下管座位于燃料组件的下部，下管座具有一些支撑腿和一个匹配板，有一些用来固定导向管的孔道和冷却剂流道穿透该匹配板；燃料组件的另一端，即燃料组件上端的上管座，包括一个横向的匹配板，有一些容纳和固定导向管的孔道和流水孔贯穿该配板。其中燃料棒在刚性骨架中平行排列并被均匀分隔；燃料棒由包壳管、燃料芯块、气腔弹簧、上端塞和下端塞构成，包壳管内部装入燃料芯块和气腔弹簧后在上下端部分别焊接上端塞和下端塞后制成燃料棒。

为了提高燃料棒上包壳管的性能，相比锆合金而言，由于SiC复合材料在高温强度、辐照稳定性、抗蠕变、抗氧化、耐磨蚀等方面具有显著优势，在轻水堆事故工况下的容错潜力显著，因此，采用SiC复合材料包壳的核燃料成为目前国际上重点研究方向。

然而SiC复合材料虽有较好的强度、抗蠕变等特性，但是SiC复合材料属于陶瓷脆性材料，相比目前传统的UO₂-Zr燃料系统中采用的金属包壳，其延展性较低，当发生小量弯曲或应变后，就容易产生裂纹，这对于燃料棒是比较关键的问题，因为裂纹的产生可能会导致燃料棒密封的实效，影响反应堆的安全运行。

同时，由于燃料组件的设计高度较高，且横向截面尺寸较小，导致燃料组件本身的抗横向弯曲能力较弱。在反应堆内运行时，反应堆堆芯内存在一定强度的冷却剂横流，由于相邻燃料组件之间存在间隙，在反应堆冷却剂横流的冲击下，现有燃料组件很容易发生弯曲。那么，当基于现有技术的燃料组件应用SiC复合材料包壳时，当其随燃料组件发生整体横向弯曲时，很容易造成SiC复合材料包壳裂纹的生成，从而导致燃料棒密封实效及裂变产物释放。

发明内容

基于此，有必要针对采用SiC复合材料包壳的核燃料上的SiC复合材料包壳容易产生裂纹的问题，提供一种燃料组件定位格架、燃料组件及堆芯。

本发明提供了一种燃料组件定位格架，包括：

燃料棒定位格栅；

互锁组件，所述燃料棒定位格栅上的外条带上设置互锁组件，当多个所述燃料组件定位格架组合在一起时，相邻所述燃料棒定位格栅能够通过所述互锁组件实现相互紧锁。

在其中一个实施例中，所述互锁组件包括凸起和凹槽，所述凸起和所述凹槽间隔设置在所述燃料棒定位格栅上的外条带上；

当多个所述燃料组件定位格架组合在一起时，其中一个所述燃料组件定位格架上的凸起能够卡入到相邻另一个所述燃料组件定位格架上的凹槽中。

在其中一个实施例中，当相邻两个所述燃料组件定位格架组合在一起时，其中一个所述燃料组件定位格架上的燃料棒定位格栅上的凸起与相应的栅元的内条带对中，或者与导向翼对中；其中另一个所述燃料组件定位格架上的燃料棒定位格栅上的凸起位于对应栅元的中间位置。

在其中一个实施例中，所述凸起的两端设有导向结构。