【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于核电领域，具体涉及一种耐事故燃料棒。
技术介绍
1、目前运营中的核电站以轻水堆核电站为主，采用封闭在燃料棒包壳内的浓缩铀芯块作为燃料进行发电，通常芯块由氧化铀制造。包壳将芯块与外部的冷却水隔绝开，同时避免芯块裂变产生的放射性产物与冷却水接触。考虑到包壳对化学稳定性和中子辐照耐性的需求，现有包壳通常由锆合金制造。由于正常状态下燃料棒包壳处于密封状态，在裂变及放射性同位素衰变产生的气体会聚集在包壳内，这些气体容纳于燃料芯块与包壳之间的空隙中。然而，当反应堆发生事故时，燃料棒承受超过限值的温度与压力影响，包壳内部的气压异常升高，有可能导致包壳肿胀变形，一方面阻塞流道导致燃料棒冷却进一步恶化，另一方面可能导致后续事故应急处置动作无法完成，进而有使事故继续升级的风险。因此，提供一种安全性更高的燃料棒对于提高核电站安全性有很高的实用价值。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种耐事故燃料棒，能够避免发生事故时燃料棒包壳肿胀变形。
2、根据本专利技术的实施例，提供一种耐事故燃料棒，该燃料棒包括包壳和燃料芯块，其中所述包壳两端设置有端塞，所述端塞中至少一个配置有单向排气结构，以容许所述包壳内气体压力超过安全限值时气体经所述单向排气结构排出；所述包壳内设置有液态金属传热介质，所述液态金属传热介质浸没所述燃料芯块。
3、由于燃料芯块本身导热性能有限，当燃料芯块与包壳之间为气体间隙时，导热效率不足，一旦发生事故冷却效率下降，燃料芯块很容易发生过热乃至熔毁。在
4、进一步地，在部分实施例中，所述液态金属传热介质配熔点范围在100-340℃。
5、进一步地，在部分实施例中，所述传热介质配置为铅合金和/或铋合金。铅合金、铋合金化学性质稳定，熔点低，与燃料芯块相容性好且不与冷却水发生剧烈反应。
6、进一步地，在部分实施例中，所述传热介质与所述端塞之间设置有气腔以容纳所述包壳内产生的气体。
7、进一步地，在部分实施例中，所述燃料芯块采用un或u3si2。un或u3si2芯块具有比氧化铀芯块更好的导热性能，紧急停堆后能够以较快速率冷却，进一步提高燃料棒的安全性。
8、进一步地，在部分实施例中，所述包壳采用fecral合金或sic制造。fecral或sic与zr合金相比具有更好的高温力学性能与化学稳定性，在高温条件下耐水腐蚀能力强，在冷却事故发生时不易破裂。
9、进一步地，在部分实施例中，所述燃料芯块表面设置有保护涂层，所述保护涂层在所述包壳破裂时避免所述燃料芯块与冷却水直接接触。一旦包壳破裂，燃料芯块与冷却水直接接触会导致较为严重的放射性污染，部分化学性质较为活泼的燃料芯块材料还会直接与冷却水反应，保护涂层能够降低放射性污染进一步恶化的风险。
10、进一步地，在部分实施例中，所述保护涂层包括fecral合金、zr合金、sic或crn中的一种或多种组合。保护涂层需要在高温下具有良好的耐腐蚀性能特别是耐水腐蚀性能，同时本身具有良好的辐照耐性。
11、进一步地，在部分实施例中，所述耐事故燃料棒应用于压水堆。
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1.一种耐事故燃料棒，包括包壳和燃料芯块，其特征在于，所述包壳两端设置有端塞，所述端塞中至少一个配置有单向排气结构，以容许所述包壳内气体压力超过安全限值时气体经所述单向排气结构排出；所述包壳内设置有液态金属传热介质，所述液态金属传热介质浸没所述燃料芯块。
2.根据权利要求1所述的耐事故燃料棒，其特征在于，所述液态金属传热介质的熔点范围在100-340℃。
3.根据权利要求2所述的耐事故燃料棒，其特征在于，所述传热介质配置为铅合金和/或铋合金。
4.根据权利要求1或2或3所述的耐事故燃料棒，其特征在于，所述传热介质与所述端塞之间设置有气腔以容纳所述包壳内产生的气体。
5.根据权利要求1至3中任一所述的耐事故燃料棒，其特征在于，所述燃料芯块采用UN或U3Si2。
6.根据权利要求1至3中任一所述的耐事故燃料棒，其特征在于，所述包壳采用FeCrAl合金或SiC制造。
7.根据权利要求1至3中任一所述的耐事故燃料棒，其特征在于，所述燃料芯块表面设置有保护涂层，所述保护涂层在所述包壳破裂时避免所述燃料芯块与冷却水直接接
8.根据权利要求7所述的耐事故燃料棒，其特征在于，所述保护涂层包括FeCrAl合金、Zr合金、SiC或CrN中的一种或多种组合。
9.根据权利要求1至3中任一所述的耐事故燃料棒，其特征在于，所述耐事故燃料棒应用于压水堆。
...【技术特征摘要】
1.一种耐事故燃料棒，包括包壳和燃料芯块，其特征在于，所述包壳两端设置有端塞，所述端塞中至少一个配置有单向排气结构，以容许所述包壳内气体压力超过安全限值时气体经所述单向排气结构排出；所述包壳内设置有液态金属传热介质，所述液态金属传热介质浸没所述燃料芯块。
2.根据权利要求1所述的耐事故燃料棒，其特征在于，所述液态金属传热介质的熔点范围在100-340℃。
3.根据权利要求2所述的耐事故燃料棒，其特征在于，所述传热介质配置为铅合金和/或铋合金。
4.根据权利要求1或2或3所述的耐事故燃料棒，其特征在于，所述传热介质与所述端塞之间设置有气腔以容纳所述包壳内产生的气体。
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【专利技术属性】
技术研发人员：尤䶮，叶臣，陆辉，胡彪，丁阳，丁捷，金大力，刘曦，
申请(专利权)人：上海核工程研究设计院股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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