[发明专利]一种燃料棒及燃料组件

说明书

本申请实施方式提供一种燃料棒和燃料组件。燃料棒包括包壳，所述包壳内部设有燃料芯体；定位绕丝螺旋绕设在所述包壳的外壁上，所述定位绕丝具有沿其轴向方向的中空腔室，且所述定位绕丝的管壁上设置有用于供冷却剂出入所述中空腔室的流体入口和流体出口。本申请将定位绕丝设置为空心的、具有中空腔室的结构，并在定位绕丝的管壁上设置流体入口和流体出口，在满足定位绕丝的定位功能和促进冷却剂横流的前提下，使定位绕丝的中空腔室内部也存在冷却剂的流动。本申请提供的燃料棒能够提高冷却剂的载热能力以及与包壳之间的对流换热能力，降低包壳与定位绕丝接触的位置的最高温度，更好地保证燃料棒运行时的安全性。

技术领域

本申请涉及核燃料组件安全技术领域，更具体地，涉及一种燃料棒及燃料组件。

背景技术

核能作为一种高密度能量和低污染排放能源，具有大规模替代化石能源的能力，在目前的世界能源结构中占有重要地位。但由于核反应燃料泄露的危害不可逆转，国际上对于核反应堆的安全运行十分重视。目前有不少学者致力于燃料棒组件的优化研究，以提高燃料棒组件的换热性能，最大程度上保障核反应堆的稳定运行。

发明内容

本申请提供了一种可至少部分解决现有技术中存在的上述问题的燃料棒及燃料组件。

本申请一方面提供一种燃料棒，包括：包壳，所述包壳内部设有燃料芯体；定位绕丝，螺旋绕设在所述包壳的外壁上，所述定位绕丝具有沿其轴向方向的中空腔室，且所述定位绕丝的管壁上设置有用于供冷却剂出入所述中空腔室的流体入口和流体出口。

在一些实施方式中，所述定位绕丝的管壁的厚度与所述定位绕丝的内径之间的比例范围为0.1～0.5；所述流体入口的轴线方向与所述中空腔室的轴线方向之间具有第一夹角，所述第一夹角小于90°；所述流体出口的轴线方向与所述中空腔室的轴线方向之间具有第二夹角，所述第二夹角小于90°。

在一些实施方式中，所述流体入口和所述流体出口的轮廓线为椭圆形，所述椭圆形的短轴与所述定位绕丝的内径之间的比例范围为0.5～0.8；所述椭圆形的长轴与短轴比例范围为15～2。

在一些实施方式中，所述流体入口和所述流体出口的侧壁为圆柱面。

在一些实施方式中，若干所述流体入口和所述流体出口成对地设置在所述定位绕丝的管壁上。

在一些实施方式中，在所述包壳的径向方向上，每个所述流体入口的中心与所述包壳之间的尺寸均大于等于所述定位绕丝的中心与所述包壳之间的尺寸。

在一些实施方式中，在所述包壳的径向方向上，每个所述流体出口的中心与所述包壳之间的尺寸均大于等于所述定位绕丝的中心与所述包壳之间的尺寸。

在一些实施方式中，成对设置的所述流体入口和所述流体出口之间的距离沿所述冷却剂的流动方向逐渐减小。

本申请另一方面提供一种燃料组件，包括：堆芯筒体，具有容纳腔室；若干如上所述的燃料棒，容置在所述容纳腔室内；所述容纳腔室内除所述燃料棒外的其他空间用于容纳所述冷却剂，所述冷却剂用于带走所述燃料芯体产生的热量。

在一些实施方式中，若干所述燃料棒在所述容纳腔室内错位分布，且相邻的所述燃料棒的所述流体入口和所述流体出口错位分布。

本申请至少一个实施方式提供的燃料棒，将定位绕丝设置为空心的、具有中空腔室的结构，并在定位绕丝的管壁上设置流体入口和流体出口，在满足定位绕丝的定位功能和促进冷却剂横流的前提下，使定位绕丝的中空腔室内部也存在冷却剂的流动。相比于现有技术中的实心结构的绕丝，本申请提供的燃料棒能够提高冷却剂的载热能力以及与包壳之间的对流换热能力，降低包壳与定位绕丝接触的位置的最高温度，更好地保证燃料棒运行时的安全性。