【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于燃料组件，特别的是涉及压水反应堆内堆芯燃料组件的结构革新技术。
技术介绍
1、核电站压水反应堆运行过程中，堆芯燃料组件的换热性能是影响反应堆安全性和经济性的重要因素。因此国内外一直将堆芯燃料组件的研究放在十分突出的地位，通过优化堆芯燃料组件设计、选用先进结构材料以及改进燃料组件制造工艺等方法，不断提高堆芯燃料组件的换热性能并改善其阻力特性，促使压水反应堆向更安全和更经济的方向发展。
2、区别于压水堆中普遍装配的棒束燃料组件，扁平型燃料组件具有结构紧凑、传热性能优良、换热面积大的特点。燃料芯板是扁平型燃料组件的核心部件，由外部包壳与内部燃料芯体组成。燃料芯板之间平行布置，燃料组件中的空间被燃料芯板的外部包壳分割成互不连通的狭窄矩形通道。
3、堆芯正常运行时，高压过冷水从燃料组件的一端进入，由另一端流出，并在通过前述窄通道时主要以对流换热方式带走燃料芯板内部的裂变产热。然而，在低流量、高裂变热工况下，常规矩形扁平型燃料组件的换热能力不足以满足堆芯换热需求，表现为堆芯出口冷却剂温度升高，堆芯燃料组件内部热点温度升高，导致堆芯过热，堆芯燃料组件寿命降低，对核反应堆安全造成挑战。
4、包壳作为燃料芯体与冷却剂之间的隔离屏障，具有包容裂变产物、阻止裂变产物外泄、避免燃料芯体与冷却剂发生反应的重要作用，是核电站的第一道安全屏障。合理地设计包壳结构，可有效地导出核燃料裂变后产生的热量，提升堆芯燃料组件的换热性能。
5、因此，如何设计出一种用于堆芯燃料组件的可有效提升其换热性能的新型包
6、有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于探索一种以强化换热为目标的异形窄流道结构革新设计方案，提出一种用于堆芯燃料组件的具有纵向波纹形轮廓的新型包壳，一方面可进一步提高堆芯燃料组件的换热性能，提升反应堆的经济性；另一方面，可改善燃料组件内的温度分布，提高堆芯燃料组件的温度安全裕度，提升反应堆的堆芯安全性。
2、本专利技术是通过下述技术方案实现的：
3、一种用于堆芯燃料组件的具有纵向波纹形轮廓的新型包壳，所述新型包壳为专利技术主体；
4、所述新型包壳的内部包容有可产生裂变热的燃料芯体；
5、所述新型包壳通过平行方式排布，两新型包壳的间隙构成冷却剂(即高压过冷水)的通道，所述冷却剂通道为纵向波纹形窄流道。
6、进一步的，
7、所述新型包壳具有沿宽度方向与长度方向的双向正弦波纹曲线形外部轮廓，所述新型包壳的外部轮廓由横向正弦波纹曲线沿纵向正弦波纹曲线扫掠而形成；所述新型包壳的外侧与高压过冷水直接接触，内部为矩形中空结构，用于包容堆芯燃料芯体。
8、进一步的，
9、所述新型包壳在高度方向上呈现为非对称式结构，所述新型包壳的顶部轮廓与底部轮廓可通过平移实现完全拼接嵌合，上、下两新型包壳之间的间隙大小在任意位置恒为定值。
10、进一步的，
11、所述纵向波纹形窄流道由上、下两新型包壳外部轮廓之间的间隙构成，所述纵向波纹形窄流道内的流体介质为高压过冷水，且所述纵向波纹形窄流道的流道间隙不大于2mm。
12、进一步的，
13、所述燃料芯体为压水堆内堆芯燃料芯体，其包容于新型包壳，所述燃料芯体的尺寸参数应根据压水反应堆的实际换热需求确定。
14、进一步的，
15、所述新型包壳在宽度方向上呈现为非对称式结构，所述新型包壳的纵向波纹曲线形外部轮廓位于包壳主体的中心，也即所述纵向正弦波纹曲线外部轮廓的基线与包壳主体宽度方向上的中心线相重合。
16、进一步的，
17、所述新型包壳的厚度沿宽度方向与长度方向均呈周期性地增厚与减薄，为满足腐蚀与强度要求，所述新型包壳的厚度存在最小阈值；同时，所述新型包壳的厚度不应过大，以减弱由于厚度不均而产生的包壳内部热应力的影响。
18、进一步的，
19、所述新型包壳沿宽度方向的左右两端，也即与纵向波纹形外部轮廓相接的位置预设有水平段，以便于加工安装；所述水平段的尺寸沿长度方向亦服从正弦函数规律变化，所述水平段的尺寸不小于0.5mm。
20、进一步的，
21、所述具有纵向波纹形外部轮廓的新型包壳与外部流道内高压过冷水的接触面积不小于相同总体尺寸下的传统矩形包壳的1.4倍。
22、进一步的，
23、所述新型包壳的纵向波纹形外部轮廓严格服从正弦函数变化规律，所述正弦波纹曲线的波纹振幅、波纹周期数以及波纹波长等尺寸参数，应根据燃料芯体的长度方向跨度、宽度方向跨度以及压水反应堆的实际换热需求进行计算确定。
24、采用上述技术方案后，本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果。
25、1.新型包壳采用纵向正弦波纹形外部轮廓，通过增大包壳与冷却剂之间的传热面积，以增加换热量。
26、2.新型包壳采用纵向正弦波纹形外部轮廓，通过增强纵向波纹形窄流道内部的横向湍流交混效应，以强化换热效果，可实现压水反应堆低雷诺数运行工况下的换热强化，提升反应堆的经济性。
27、3.新型包壳可有效导出燃料芯体内部的裂变产热，满足压水反应堆内低流量、高裂变产热工况下的换热需求，提升反应堆的安全性。
28、4.新型包壳可改善燃料芯体及包壳内部的温度分布，降低燃料组件内部的热点温度，提高堆芯燃料组件的温度安全裕度，提升反应堆的安全性。
29、下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的描述。
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1.一种用于堆芯燃料组件的具有纵向波纹形轮廓的新型包壳，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的用于堆芯燃料组件的具有纵向波纹形轮廓的新型包壳，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的用于堆芯燃料组件的具有纵向波纹形轮廓的新型包壳，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的纵向波纹形窄流道，其特征在于：
5.根据权利要求1所述的燃料芯体，其特征在于：
6.根据权利要求2所述的用于堆芯燃料组件的具有纵向波纹形轮廓的新型包壳，其特征在于：
7.根据权利要求2所述的用于堆芯燃料组件的具有纵向波纹形轮廓的新型包壳，其特征在于：
8.根据权利要求2所述的用于堆芯燃料组件的具有纵向波纹形轮廓的新型包壳，其特征在于：
9.根据权利要求2所述的用于堆芯燃料组件的具有纵向波纹形轮廓的新型包壳，其特征在于：
10.根据权利要求9所述的用于堆芯燃料组件的具有纵向波纹形轮廓的新型包壳，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.一种用于堆芯燃料组件的具有纵向波纹形轮廓的新型包壳，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的用于堆芯燃料组件的具有纵向波纹形轮廓的新型包壳，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的用于堆芯燃料组件的具有纵向波纹形轮廓的新型包壳，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的纵向波纹形窄流道，其特征在于：
5.根据权利要求1所述的燃料芯体，其特征在于：
6.根据权利要求2所述的用于堆芯燃...
【专利技术属性】
技术研发人员：陆祺，郝睿智，卢涛，邓坚，
申请(专利权)人：中国核动力研究设计院，
类型：发明
国别省市：
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