板式燃料组件及反应堆堆芯制造技术

本发明专利技术公开了一种板式燃料组件及反应堆堆芯，板式燃料组件包括金属筒体、设置在所述金属筒体内的多组燃料结构；多组所述燃料结构在所述金属筒体内依次叠设并且分别沿着所述金属筒体的长度方向延伸；每一组所述燃料结构包括燃料层、叠置在所述燃料层至少一侧的冷却层；所述冷却层上设有多个间隔排布的冷却剂通道，所述冷却剂通道贯穿所述冷却层的相对两端面并分别与所述金属筒体的两个开放端相连通。本发明专利技术的板式燃料组件，用于组成反应堆堆芯，通过燃料层和冷却层在金属筒体内叠置形成，结构强度高，通过冷却层多个冷却剂通道的设置，增大传热面积，提高传热面积与体积的比值，能够提高堆芯传热系数和传热密度，适用于构建小型堆芯、高温反应堆。高温反应堆。高温反应堆。

【技术实现步骤摘要】
板式燃料组件及反应堆堆芯


[0001]本专利技术涉及核燃料
，尤其涉及一种板式燃料组件及反应堆堆芯。

技术介绍

[0002]传统的燃料组件基本是由燃料棒、导向管、定位格架、上管座和下管座等装配形成。
[0003]现有技术公开了两种不同堆芯燃料组件形式，区别于传统燃料组件。第一种采用12％富集度的UC嵌入泡状石墨中，压制成横截面为六角形的长条块状元件，使用SiC密封所有表面；第二种仅采用12％富集度的UC，形状、大小以及密封表面均与第一种相同。堆芯反射层材料仅含天然铀，所有燃料组件的表面均贴有50μm厚度的SiC层，用于滞留放射性产物。上述的燃料组件形成的堆芯没有任何金属材料，导热性能受限。
[0004]另一现有技术公开了一种燃料为包覆颗粒形式的燃料组件，燃料组件横截面为六边形，燃料组件基体为SiC，其中弥散包覆燃料颗粒，基体中设置多个冷却流道。对于上述的燃料组件，单位体积内的冷却剂传热面积低，传热能力较弱。为增强传热能力，需要设置较多的冷却流道，然而，在基体上设置过多的冷却流道，会使得基体呈现蜂窝煤状，使得基体容易松散，大大降低燃料组件的结构强度。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题在于，提供一种结构强度及导热性能高的板式燃料组件及具有该板式燃料组件的反应堆堆芯。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种板式燃料组件，包括两端开放的金属筒体、设置在所述金属筒体内的多组燃料结构；多组所述燃料结构在所述金属筒体内依次叠设并且分别沿着所述金属筒体的长度方向延伸；
[0007]每一组所述燃料结构包括燃料层、叠置在所述燃料层至少一侧的冷却层；所述冷却层上设有多个间隔排布的冷却剂通道，所述冷却剂通道贯穿所述冷却层的相对两端面并分别与所述金属筒体的两个开放端相连通。
[0008]优选地，所述燃料层包括沿着所述金属筒体的长度方向延伸的合金板、多个间隔分布嵌设在所述合金板内并沿着所述合金板的长度方向延伸的燃料柱。
[0009]优选地，所述燃料柱包括石墨柱、弥散在所述石墨柱内的包覆燃料颗粒。
[0010]优选地，所述合金板为Alloy 800H、Alloy HX、Alloy 230或Alloy 617。
[0011]优选地，所述燃料层包括沿着所述金属筒体的长度方向延伸的合金板、弥散在所述合金板内的包覆燃料颗粒。
[0012]优选地，所述合金板为Alloy 800H、Alloy HX、Alloy 230或Alloy 617。
[0013]优选地，所述冷却剂通道通过化学蚀刻方式形成。
[0014]优选地，所述冷却剂通道的直径、宽度或者深度为0.5mm～3mm。
[0015]优选地，所述冷却层由耐高温的合金板材制成。
[0016]优选地，所述合金板材为Alloy 800H、Alloy HX、Alloy 230或Alloy 617。
[0017]优选地，所述冷却层和燃料层之间通过真空扩散焊连接。
[0018]优选地，每一组所述燃料结构包括两个所述冷却层；两个所述冷却层分别叠置在所述燃料层的相对两侧。
[0019]本专利技术提供另一种板式燃料组件，包括两端开放的金属筒体、设置在所述金属筒体内的多组燃料结构；多组所述燃料结构在所述金属筒体内依次叠设并且分别沿着所述金属筒体的长度方向延伸；
[0020]每一组所述燃料结构包括燃料层、设置在所述燃料层至少一侧的冷却层；所述冷却层包括多个间隔排布的冷却剂通道，所述冷却剂通道沿着所述金属筒体的长度方向延伸并与所述金属筒体的两个开放端相连通。
[0021]优选地，所述燃料层包括沿着所述金属筒体的长度方向延伸的金属基板、至少一个嵌设在所述金属基板内的导热合金体。
[0022]优选地，所述导热合金体包括铀钼合金。
[0023]优选地，所述冷却剂通道通过化学蚀刻方式形成。
[0024]优选地，所述冷却剂通道的直径、宽度或者深度为0.5mm～3mm。
[0025]优选地，所述冷却层设置在所述金属基板相对两个表面的至少一个表面上。
[0026]优选地，所述冷却层还包括叠置在所述金属基板至少一侧的合金板；所述冷却剂通道设置在所述合金板上。
[0027]优选地，所述合金板通过真空扩散焊连接所述金属基板。
[0028]本专利技术还提供一种反应堆堆芯，包括以上任一项所述的板式燃料组件。
[0029]本专利技术的板式燃料组件，用于组成反应堆堆芯，通过燃料层和冷却层在金属筒体内叠置形成，结构强度高；通过冷却层多个冷却剂通道的设置，增大传热面积，进而提高传热面积与体积的比值，能够提高堆芯传热系数和传热密度，利于堆芯小型化设计，适用于构建小型堆芯、高温反应堆等。
[0030]本专利技术的板式燃料组件具有模块化制造、一体化集成度高、换热面积大、换热效率高等特点。
附图说明
[0031]下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：
[0032]图1是本专利技术第一实施例的板式燃料组件的横截面结构示意图；
[0033]图2是本专利技术第一实施例的板式燃料组件在长度方向的截面结构示意图
[0034]图3是本专利技术第二实施例的板式燃料组件的横截面结构示意图；
[0035]图4是本专利技术第三实施例的板式燃料组件的横截面结构示意图。
具体实施方式
[0036]为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本专利技术的具体实施方式。
[0037]如图1、2所示，本专利技术第一实施例的板式燃料组件，包括金属筒体10、设置在金属筒体10内的多组燃料结构。
[0038]其中，金属筒体10为两端开放的筒体结构，开放的两端分别形成开放端。金属筒体10的外周可以是多边形、圆形等形状。
[0039]在金属筒体10内，多组燃料结构沿着金属筒体10的宽度方向依次叠设，使得金属筒体10封装在叠加的多组燃料结构的外周；多组燃料结构之间的叠设使得其之间也导热连接。每一组燃料结构均沿着金属筒体10的长度方向延伸，使得燃料结构的长度与金属筒体10的长度相当。燃料结构的长度也可以小于金属筒体10的长度，这样燃料结构的两端分别位于金属筒体10两各开放端的内侧。
[0040]每一组燃料结构包括燃料层11、叠置在燃料层11至少一侧的冷却层12。冷却层12和燃料层11之间导热相接。其中，冷却层12上设有多个间隔排布的冷却剂通道121，冷却剂通道121沿着金属筒体10的长度方向延伸，贯穿冷却层12的相对两端面并分别与金属筒体10的两个开放端相连通。冷却剂从金属筒体10的一开放端进入冷却剂通道121，沿着冷却剂通道121流动并从金属筒体10的另一开放端流出，如图2中箭头所示流向，以此带走燃料层11的热量。
[0041]冷却剂为化学效应弱、传热系统高、流动阻力小的介质，例如超临界CO2、氦气等。
[0042]本实施例中，燃料层11包括合金板111以及多个间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种板式燃料组件，其特征在于，包括两端开放的金属筒体、设置在所述金属筒体内的多组燃料结构；多组所述燃料结构在所述金属筒体内依次叠设并且分别沿着所述金属筒体的长度方向延伸；每一组所述燃料结构包括燃料层、叠置在所述燃料层至少一侧的冷却层；所述冷却层上设有多个间隔排布的冷却剂通道，所述冷却剂通道贯穿所述冷却层的相对两端面并分别与所述金属筒体的两个开放端相连通。2.根据权利要求1所述的板式燃料组件，其特征在于，所述燃料层包括沿着所述金属筒体的长度方向延伸的合金板、多个间隔分布嵌设在所述合金板内并沿着所述合金板的长度方向延伸的燃料柱。3.根据权利要求2所述的板式燃料组件，其特征在于，所述燃料柱包括石墨柱、弥散在所述石墨柱内的包覆燃料颗粒。4.根据权利要求2所述的板式燃料组件，其特征在于，所述合金板为Alloy 800H、Alloy HX、Alloy 230或Alloy 617。5.根据权利要求1所述的板式燃料组件，其特征在于，所述燃料层包括沿着所述金属筒体的长度方向延伸的合金板、弥散在所述合金板内的包覆燃料颗粒。6.根据权利要求5所述的板式燃料组件，其特征在于，所述合金板为Alloy 800H、Alloy HX、Alloy 230或Alloy 617。7.根据权利要求1所述的板式燃料组件，其特征在于，所述冷却剂通道通过化学蚀刻方式形成。8.根据权利要求1所述的板式燃料组件，其特征在于，所述冷却剂通道的直径、宽度或者深度为0.5mm～3mm。9.根据权利要求1所述的板式燃料组件，其特征在于，所述冷却层由耐高温的合金板材制成。10.根据权利要求9所述的板式燃料组件，其特征在于，所述合金板材为Alloy 800H、Alloy HX、Alloy 230或Alloy 617。11.根据权利要求1
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10任一项所述的板式燃料组件，其特征在于，所述冷却层和燃料层之间通过真空扩散焊...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨江，石秀安，苏耿华，郭子豪，邹尧磊，王广，王超正，李贤，周桐，张颖，
申请(专利权)人：中国广核集团有限公司中国广核电力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：