【技术实现步骤摘要】
热管式燃料元件、堆芯和其运行方法及其应用
[0001]本专利技术涉及一种热管式燃料元件、堆芯和其运行方法及其应用。
技术介绍
[0002]热管是依靠内部工质相变和连续循环实现热量传递的非能动换热元件，具有传热效率高、热流方向可逆、结构紧凑和有效隔离一二次侧流体等优点。自上世纪90年代开始就产生了诸多热管堆方案，近几年，随着美国千瓦级热管堆Kilopower地面原型堆KRUSTY取得成功，热管堆成为新型反应堆研究热点。在热管堆设计中，热管直接插入堆芯导出核热，系统简化体积适中，具有很好的可操控性以及最优的热瞬态反馈性能，同时具有高可靠性与最低保养要求，可灵活适用于深海深空、陆基核电站等应用场景，对我国的科技和能源发展意义深远。
[0003]现有技术中，大多是将热管插入堆芯中。例如，以下三种形式的堆芯燃料和热管的设计：(1)燃料棒和热管组成一个燃料模块，模块内由金属块增强燃料和热管导热，多个模块插入堆芯中，如HOMER火星/月球探测反应堆、HP
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STMCs空间堆；(2)金属基体：燃料棒或者燃料块和热管...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.热管式燃料元件，其特征在于，所述热管式燃料元件自下而上包括同轴固接的第一基体和第二基体，所述第一基体和所述第二基体均呈中空的管状结构，且相互连通；所述第一基体和所述第二基体的结构为方式一或方式二：方式一：所述第一基体的管状结构、所述第二基体的管状结构的内侧壁分别开设有呈轴向分布的第一沟槽、第二沟槽，所述第一沟槽和所述第二沟槽的连接处连续、无断层；其中，所述第一基体为金属材质或慢化剂材质，且所述第一基体的内部弥散分布有燃料颗粒，所述燃料颗粒具有包覆层；所述第二基体为不含燃料颗粒的金属基体；方式二：所述第一基体的管状结构、所述第二基体的管状结构的内侧壁分别贴设有呈轴向分布的第一丝网、第二丝网，所述第一丝网和第二丝网的连接处连续、无断层；其中，所述第一基体为金属材质或慢化剂材质，且所述第一基体的内部弥散分布有燃料颗粒，所述燃料颗粒具有包覆层；所述第二基体为不含燃料颗粒的金属材质。2.如权利要求1所述的热管式燃料元件，其特征在于，所述第一基体的管状结构的内径与所述第二基体的管状结构的内径相同；和/或，所述第一沟槽与所述第二沟槽的形状相同；和/或，所述第一沟槽或所述第二沟槽均匀环设在所述管状结构的内侧壁上；和/或，所述第一沟槽或所述第二沟槽为方形凹槽、矩形凹槽、圆形凹槽和异型槽中的一种或多种，较佳地为Ω型槽；和/或，所述第一沟槽或所述第二沟槽独立地在与所述热管式燃料元件的轴线最接近的边缘处还贴设有至少一层丝网，所述第一沟槽或所述第二沟槽与所述丝网形成复合吸液芯结构；和/或，所述第一丝网或所述第二丝网为单层丝网或复合型丝网，较佳地为复合型丝网；更佳地，所述复合型丝网为具有大小不同孔径的双层丝网。3.如权利要求1所述的热管式燃料元件，其特征在于，所述第一基体为圆柱形或多棱柱形；较佳地，当所述第一基体为金属材质时，所述第一基体为圆柱形；较佳地，当所述第一基体为慢化剂材质时，所述第一基体为正六棱柱形；和/或，所述第一基体的长度与所述第二基体的长度相同；和/或，所述第一基体的外径大于等于所述第二基体的外径。4.如权利要求1所述的热管式燃料元件，其特征在于，所述第二基体为圆柱形或多棱柱形，较佳地为圆柱形；和/或，所述金属材质为无中子吸收能力、耐高温耐辐照的材料，较佳地为316ss不锈钢；和/或，所述慢化剂材质为碳化硅、石墨和氢化钇中的一种或多种，较佳地为氢化钇或碳化硅。5.如权利要求1所述的热管式燃料元件，其特征在于，所述第一基体的外围还包覆有一管壳；较佳地，所述管壳的厚度为1～3mm；较佳地，所述管壳为金属材质或慢化剂材质。6.如权利要求1所述的热管式燃料元件，其特征在于，所述燃料颗粒在所述第一基体的内部填充率为10～64％，较佳...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈兴伟，邹杨，戴叶，崔德阳，蔡翔舟，
申请(专利权)人：中国科学院上海应用物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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