[发明专利]用于空间推进的径向流动高温气冷堆燃料组件及工作方法

权利要求书

1.一种用于空间推进的径向流动高温气冷堆燃料组件，其特征在于：所述燃料组件是基于径向流动提高核燃料的换热面积和体积比以改善燃料与冷却剂流动换热能力的原理，包括位于整个燃料组件最底部的燃料组件底座(1)，对整个燃料组件起支撑作用，并有引导高温冷却剂流动的出口；位于燃料组件底座(1)外围上方的燃料组件包壳(2)，与燃料组件底座(1)使用熔焊方法连接，对整个燃料组件起保护作用，用于组件之间的固定和对接；位于燃料组件底座(1)外围上方并位于燃料组件包壳(2)内的慢化剂区(3)，用于对燃料工作时产生的快中子进行慢化，以便于链式裂变反应的延续；位于燃料组件底座(1)外围上方并位于慢化剂区(3)内的慢化剂区包壳(4)，与燃料组件底座(1)使用熔焊方法连接，用于将冷却剂外腔与慢化剂区隔绝开，防止高温的冷却剂对慢化剂区的腐蚀破坏；位于燃料组件底座(1)正上方的燃料环堆叠区(5)，由核燃料环堆叠而成，其中开有用于冷却剂流动的多个径向流道，用于链式反应的发生和冷却剂与高温核燃料的流动换热；位于燃料环堆叠区(5)外部，对燃料环堆叠区(5)起位置约束作用的燃料环堆叠区紧固件(6)，与燃料组件底座(1)使用熔焊方法连接；位于燃料环堆叠区(5)上方，用于固定燃料环堆叠区紧固件(6)的燃料环堆叠区顶盖(7)，与燃料环堆叠区紧固件(6)使用熔焊方法连接；位于燃料环堆叠区顶盖(7)上方的燃料组件顶盖(8)，与燃料组件包壳(2)、慢化剂区包壳(4)、燃料环堆叠区顶盖(7)均使用熔焊方法连接，用于整个燃料组件的固定，并有引导低温冷却剂流动的入口；所述燃料环堆叠区(5)和慢化剂区包壳(4)中间为外腔，燃料环堆叠区(5)中间的空腔为内腔。

2.根据权利要求1所述的一种用于空间推进的径向流动高温气冷堆燃料组件，其特征在于：燃料组件底座(1)和燃料组件顶盖(8)使用W-3Re合金制造。

3.根据权利要求1所述的一种用于空间推进的径向流动高温气冷堆燃料组件，其特征在于：燃料组件包壳(2)和慢化剂区包壳(4)使用W-25Re合金制造。

4.根据权利要求1所述的一种用于空间推进的径向流动高温气冷堆燃料组件，其特征在于：燃料环堆叠区(5)的燃料环是由碳化铀，碳化锆和碳化铌制成的固溶体陶瓷制造。

5.根据权利要求1所述的一种用于空间推进的径向流动高温气冷堆燃料组件，其特征在于：慢化剂区(3)采用的中子慢化剂为高纯石墨。

6.根据权利要求1所述的一种用于空间推进的径向流动高温气冷堆燃料组件，其特征在于：燃料环堆叠区(5)的燃料环上开有横截面为矩形的，用于冷却剂流动的径向流道。

7.根据权利要求1所述的一种用于空间推进的径向流动高温气冷堆燃料组件，其特征在于：燃料环堆叠区(5)由使用熔焊方法连接在燃料组件底座(1)和燃料环堆叠区顶盖(7)上的燃料环堆叠区紧固件(6)固定。

8.权利要求1至7任一项所述用于空间推进的径向流动高温气冷堆燃料组件的工作方法，其特征在于：工作时，低温冷却剂由燃料组件顶盖(8)上的入口进入燃料组件，流入位于燃料环堆叠区(5)和慢化剂区包壳(4)中间的外腔进行流量分配，在通过燃料环堆叠区(5)上的径向流道时被发生裂变反应的燃料块加热，温度升高，速度增加；冷却剂从燃料环堆叠区(5)上的径向流道流出之后在燃料环堆叠区(5)中间的内腔汇合搅混，最后从燃料组件底座(1)的出口去往冷却剂喷射系统。

9.根据权利要求8所述的工作方法，其特征在于：冷却剂采用氢气。