一种含可燃毒物的多叶螺旋型微封装燃料元件及其结构制造技术

本发明专利技术属于核反应堆燃料元件领域，公开了一种含可燃毒物的多叶螺旋型微封装燃料元件及其结构，该燃料元件从径向看其周向为多叶型，从轴向看其外形呈螺旋型，且轴向的截面中心为可调节尺寸的空心区；其包括燃料芯体、与燃料芯体适配的包壳，燃料芯体装配在包壳内；其中，燃料芯体的中间为空心区，两侧为无燃料区的内外侧保护层，内外侧保护层之间为燃料区，燃料区填充有基体，基体弥散有燃料颗粒和可燃毒物颗粒。本发明专利技术具有放射性物质包容性好、热导率高、安全性能高等优点，可满足小型模块化反应堆高紧凑性的堆芯设计要求，并支撑小型模块化反应堆在特殊应用场景中长周期安全稳定运行的服役要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于核反应堆燃料元件，具体涉及一种含可燃毒物的多叶螺旋型微封装燃料元件及其结构。

技术介绍

1、小型模块化反应堆能够在深空、深远海和深地等特殊环境提供持续稳定的能源供应，具有持续高功率输出、高能量密度、低建造成本、部署灵活等优势。小型模块化反应堆需要以高安全水平提供不同的能源需求解决方案，这就对事故条件下放射性物质的包容能力提出更高的要求。传统uo2+zr燃料体系在事故条件下无法保证对放射性泄漏风险的有效规避；同时，燃料棒与可燃毒物棒的非均匀布置方式导致堆芯体积庞大，难以满足小型模块化反应堆的高紧凑性设计要求。

2、因此，考虑到小型模块化反应堆使用场景的特殊性，有必要综合燃料的热力学性能、放射性包容性能以及堆芯高紧凑性等多方面因素，提供一种可供选择的微封装燃料设计方案。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本专利技术提供了一种含可燃毒物的多叶螺旋型微封装燃料元件，该燃料元件具有放射性物质包容性好、热导率高、安全性能高的特点，满足小型模块化反应堆高紧凑性的堆芯设计要求，并且对燃料几何结构进本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种含可燃毒物的多叶螺旋型微封装燃料元件，其特征在于，其结构：从径向看其周向为多叶型，从轴向看其外形呈螺旋型，且轴向的截面中心为可调节尺寸的空心区；

2.根据权利要求1所述的多叶螺旋型微封装燃料元件，其特征在于，所述的基体的材料为碳化硅、钼、铝、锆合金或陶瓷，所述的无燃料区的内外侧保护层的材料与所述的基体相同。

3.根据权利要求1所述的多叶螺旋型微封装燃料元件，其特征在于，所述的燃料颗粒为三结构同向型或两结构同向型包覆颗粒燃料。

4.根据权利要求3所述的多叶螺旋型微封装燃料元件，其特征在于，所述的三结构同向型燃料颗粒包括燃料核芯和包覆在燃料核芯外的...

【技术特征摘要】

1.一种含可燃毒物的多叶螺旋型微封装燃料元件，其特征在于，其结构：从径向看其周向为多叶型，从轴向看其外形呈螺旋型，且轴向的截面中心为可调节尺寸的空心区；

2.根据权利要求1所述的多叶螺旋型微封装燃料元件，其特征在于，所述的基体的材料为碳化硅、钼、铝、锆合金或陶瓷，所述的无燃料区的内外侧保护层的材料与所述的基体相同。

3.根据权利要求1所述的多叶螺旋型微封装燃料元件，其特征在于，所述的燃料颗粒为三结构同向型或两结构同向型包覆颗粒燃料。

4.根据权利要求3所述的多叶螺旋型微封装燃料元件，其特征在于，所述的三结构同向型燃料颗粒包括燃料核芯和包覆在燃料核芯外的四层保护层，其中，燃料核芯材料为235u富集度为5-90％的uo2、uco、un、或u3si2，四层保护层由内向外分别为疏松热解碳层、内层致密热解碳层、碳化硅层和外层致密热解碳层；

5.根据权利要求3所述的多叶螺旋型微封装燃料元件，其特征在于，所述的两结构同向型燃料颗粒包括燃料核芯和包覆在燃料核芯外的两层保护层，其中，燃料核芯材料为235u富集度为5-90％的uo2、uco、un或u3si2，两层保护层由内向外分...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘彤，刘子豪，李懿，王蓓琪，温欣，王世杰，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：