【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于核反应堆设计领域，特别是涉及一种环形十字螺旋燃料元件及其燃料组件。
技术介绍
1、目前，正在运行的商业反应堆类型主要包括压水堆、沸水堆以及重水堆等等。不同类型的反应堆燃料元件大体相同，即燃料元件呈圆棒状。对于圆棒燃料元件，由于其存在较大的长径比、有限的换热面积以及功率密度较小的特点，导致圆棒燃料元件在轴向上容易弯曲、单位时间内换热量较小以及由于单个燃料元件功率密度较小导致的整个堆芯体积较大。因此，圆棒燃料元件一般不适用于小型核动力装置。而另外一种板状燃料元件，由于各通道之间不存在横向的动量交换，因此无法通过横向搅浑的方式来降低燃料组件的热管因子和燃料元件的热点因子，这也限制了板状燃料元件堆芯的功率水平。
2、在现有的方案中，降低燃料元件最大的温度方法通常采用增大换热面积或者增强冷却剂搅浑能力从而提升换热能力来降低燃料元件最大温度。环形燃料元件虽然能增大50％的换热面积，但是没有充分利用冷却剂的搅浑作用来提高换热，螺旋燃料元件虽利用了换热面的螺旋结构增强了冷却剂的搅浑能力，但是由于燃料元件中心无法直接接触冷却剂导致中心处燃料温度成为提升堆芯功率水平的限制点。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术旨在提出一种环形十字螺旋燃料元件及其燃料组件，以解决现有技术中存在的问题的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种环形十字螺旋燃料元件，所述燃料元件截面呈环形十字状结构，所述燃料元件沿轴向呈螺旋状结构，所述燃料元件在径向上分别为内包壳
3、本专利技术还提供了一种基于环形十字螺旋燃料元件的燃料组件，它包括燃料元件、支撑定位架、上管座、下管座和导向管，所述燃料元件的两端均与支撑定位架相连，所述燃料元件数量为多个，所述上管座和下管座上均贯穿设置有若干个冷却剂流孔，所述上管座的下表面和下管座的上表面均设置有若干个定位销孔，所述上管座的中心开设有中子注量测量导向孔，下管座的中心开设有中子注量测量导向管排水孔，所述上管座沿周向设置有多个控制棒导向孔，下管座的沿周向设置有多个控制棒导向管排水孔，所述燃料元件两端的支撑定位架分别插入上管座和下管座上对应的定位销孔中，所述导向管包括结构相同的中子注量测量导向管和控制棒导向管，所述中子注量测量导向管的两端分别插入中子注量测量导向孔和中子注量测量导向管排水孔，所述控制棒导向管两端分别插入控制棒导向孔和控制棒导向管排水孔。
4、更进一步的，所述支撑定位架包括端塞、骨架和定位销，所述端塞中间为镂空结构，所述端塞一端与燃料元件相连，另一端与骨架一端相连，所述骨架另一端聚拢后与定位销相连，所述定位销插入定位销孔中。
5、更进一步的，所述上管座上端沿周向设置有多个压紧弹簧。
6、更进一步的，所述上管座和下管座之间设置有多个定位格架，所述定位格架上开设有若干个孔道，所述燃料元件和导向管均穿过孔道。
7、更进一步的，所述下管座下部设置有滤网。
8、更进一步的，所述上管座、下管座和定位格架均为六边形结构。
9、更进一步的，所述定位销孔设置在相邻冷却剂流孔之间。
10、更进一步的，所述导向管为环管结构。
11、更进一步的，所述中子注量测量导向管中插入中子探测器，所述控制棒导向管中插入控制棒。
12、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术提供了一种环形十字螺旋燃料元件及其燃料组件，可以同时兼具环形燃料元件和十字螺旋燃料元件的优点，在增加换热面积的同时还能增强冷却剂的搅浑作用同时大幅度降低燃料元件的最高温度。该环形十字螺旋燃料元件以及燃料组件能够大幅度提升燃料元件的临界热流密度，使堆芯具有更高的功率密度的同时减小堆芯尺寸。该环形十字螺旋燃料元件及其燃料组件的特点是利用燃料元件内外两侧扭转结构来增强冷却剂的换热能力，使得燃料组件内部的温度场分布更加均匀，从而减低了峰值因子的影响。
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1.一种环形十字螺旋燃料元件，其特征在于：所述燃料元件(7)截面呈环形十字状结构，所述燃料元件(7)沿轴向呈螺旋状结构，所述燃料元件(7)在径向上分别为内包壳(1)、燃料芯体(2)和外包壳(3)，所述内包壳(1)和外包壳(3)将中间的燃料芯体(2)包裹住并紧密贴合，所述内包壳(1)内侧为空腔结构。
2.一种基于权利要求1所述环形十字螺旋燃料元件的燃料组件，其特征在于：它包括燃料元件(7)、支撑定位架、上管座(11)、下管座(15)和导向管(14)，所述燃料元件(7)的两端均与支撑定位架相连，所述燃料元件(7)数量为多个，所述上管座(11)和下管座(15)上均贯穿设置有若干个冷却剂流孔(19)，所述上管座(11)的下表面和下管座(15)的上表面均设置有若干个定位销孔(18)，所述上管座(11)的中心开设有中子注量测量导向孔(10)，下管座(15)的中心开设有中子注量测量导向管排水孔(17)，所述上管座(11)沿周向设置有多个控制棒导向孔(9)，下管座(15)的沿周向设置有多个控制棒导向管排水孔(16)，所述燃料元件(7)两端的支撑定位架分别插入上管座(11)和下管座(1
3.根据权利要求2所述的一种基于环形十字螺旋燃料元件的燃料组件，其特征在于：所述支撑定位架包括端塞(4)、骨架(5)和定位销(6)，所述端塞(4)中间为镂空结构，所述端塞(4)一端与燃料元件(7)相连，另一端与骨架(5)一端相连，所述骨架(5)另一端聚拢后与定位销(6)相连，所述定位销(6)插入定位销孔(18)中。
4.根据权利要求2所述的一种基于环形十字螺旋燃料元件的燃料组件，其特征在于：所述上管座(11)上端沿周向设置有多个压紧弹簧(8)。
5.根据权利要求2所述的一种基于环形十字螺旋燃料元件的燃料组件，其特征在于：所述上管座(11)和下管座(15)之间设置有多个定位格架(12)，所述定位格架(12)上开设有若干个孔道(13)，所述燃料元件(7)和导向管(14)均穿过孔道(13)。
6.根据权利要求2所述的一种基于环形十字螺旋燃料元件的燃料组件，其特征在于：所述下管座(15)下部设置有滤网(20)。
7.根据权利要求5所述的一种基于环形十字螺旋燃料元件的燃料组件，其特征在于：所述上管座(11)、下管座(15)和定位格架(12)均为六边形结构。
8.根据权利要求2所述的一种基于环形十字螺旋燃料元件的燃料组件，其特征在于：所述定位销孔(18)设置在相邻冷却剂流孔(19)之间。
9.根据权利要求2所述的一种基于环形十字螺旋燃料元件的燃料组件，其特征在于：所述导向管(14)为环管结构。
10.根据权利要求2所述的一种基于环形十字螺旋燃料元件的燃料组件，其特征在于：所述中子注量测量导向管中插入中子探测器，所述控制棒导向管中插入控制棒。
...【技术特征摘要】
1.一种环形十字螺旋燃料元件，其特征在于：所述燃料元件(7)截面呈环形十字状结构，所述燃料元件(7)沿轴向呈螺旋状结构，所述燃料元件(7)在径向上分别为内包壳(1)、燃料芯体(2)和外包壳(3)，所述内包壳(1)和外包壳(3)将中间的燃料芯体(2)包裹住并紧密贴合，所述内包壳(1)内侧为空腔结构。
2.一种基于权利要求1所述环形十字螺旋燃料元件的燃料组件，其特征在于：它包括燃料元件(7)、支撑定位架、上管座(11)、下管座(15)和导向管(14)，所述燃料元件(7)的两端均与支撑定位架相连，所述燃料元件(7)数量为多个，所述上管座(11)和下管座(15)上均贯穿设置有若干个冷却剂流孔(19)，所述上管座(11)的下表面和下管座(15)的上表面均设置有若干个定位销孔(18)，所述上管座(11)的中心开设有中子注量测量导向孔(10)，下管座(15)的中心开设有中子注量测量导向管排水孔(17)，所述上管座(11)沿周向设置有多个控制棒导向孔(9)，下管座(15)的沿周向设置有多个控制棒导向管排水孔(16)，所述燃料元件(7)两端的支撑定位架分别插入上管座(11)和下管座(15)上对应的定位销孔(18)中，所述导向管(14)包括结构相同的中子注量测量导向管和控制棒导向管，所述中子注量测量导向管的两端分别插入中子注量测量导向孔(10)和中子注量测量导向管排水孔(17)，所述控制棒导向管两端分别插入控制棒导向孔(9)和控制棒导向管排水孔(16)。
3.根据权利要求2所述的一种基于环形十字螺旋燃料元件的燃料组件，其特征在于：所...
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