本发明专利技术公开了一种超临界水冷堆流量调节结构，包括分配筒，分配筒上端面上开设有主分流孔和多个副分流孔，副分流孔均匀分布于主分流孔周围。该调节结构结构简单，适用于超临界水冷堆燃料组件。本发明专利技术还公开了一种超临界水冷堆燃料组件，包括燃料棒盒和上述超临界水冷堆流量调节结构，燃料棒盒包括相互连通的高温盒和低温盒，高温盒中冷却剂流道的横截面积大于低温盒中冷却剂流道的横截面积，高温盒由不锈钢或镍基合金构成，低温盒由锆合金构成。本发明专利技术的优点在于，相对于现有的燃料组件，大大提高了反应堆的中子经济性，并且能够实现冷却剂和慢化剂的准确分配。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及反应堆堆内构件，具体涉及超临界水冷堆流量调节结构和燃料组件。
技术介绍
长期以来，反应堆的中子经济性一直是核能行业重点关注的问题。提高反应堆中子经济性的根本在于减少中子的泄漏和无益吸收。对燃料组件来说，其结构材料和包壳材料需要尽量选用中子吸收较少的合金。在超临界水冷堆中，燃料组件为单层结构，其内部的冷却水流道前后一致，冷却水从燃料组件的入口进入，经燃料棒加热后，再由燃料组件的出口排出。在这种结构下，燃料棒会将冷却水的温度前后加热成一致。由于超临界水冷堆运行压力和温度都很高，燃料组件结构材料不能采用吸收中子较少的锆合金，而往往选择不锈钢或镍基合金等中子吸收较多的耐高温材料。例如:欧盟开发的超临界燃料组件结构材料为不锈钢，包壳材料为镍基合金；日本开发的超临界燃料组件包壳及结构材料均使用镍基合金。燃料组件结构越复杂，所使用的不锈钢或镍基合金越多，中子无益吸收就越多，反应堆的中子经济性就越差。在本领域中，急需一种中子经济性高的燃料组件。专利技术人经过研究，设计出一种采用分层结构的燃料组件，通过控制冷却水流道横截面积的大小来控制冷却水在燃料组件中不同位置的流量，让冷却水在燃料组件中不同位置的温度不同，从而使燃料组件在低温区能够采用中子吸收量少的材料。申请人:还发现，目前普通压水型反应堆和超临界水冷堆均未设置专用的流量调节结构，无法实现冷却剂和慢化剂的准确流量分配，无法改变冷却剂和慢化剂的流量。而控制冷却剂和慢化剂的流量能使上述采用分层结构的燃料组件能够更加有效的实现控制冷却水温度的目的。流量调节结构首先应用于沸水堆中。沸水堆堆芯流量分配要求很高，因此在堆芯下板流水孔处设置了可更换的节流件，以方便调节进入每组燃料组件的冷却剂流量。沸水堆节流件结构非常复杂，且由于沸水堆燃料组件与超临界水冷堆燃料组件结构形式差异，其节流件并不适用于超临界水冷堆燃料组件。超临界水冷堆双流程结构决定了堆芯冷却剂分配远远复杂于普通电站压水堆及沸水堆，因此，设计一种结构更为简单，且适用于超临界水冷堆双流程堆芯结构的流量调节结构是非常必要的。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的即在于提供一种超临界水冷堆流量调节结构，该流量调节结构适用于超临界水冷堆双流程结构，而且结构简单。本专利技术的第一个目的通过以下技术方案实现:超临界水冷堆流量调节结构，包括分配筒，分配筒上端面上开设有主分流孔和多个副分流孔，副分流孔均匀分布于主分流孔周围。冷却水通过主分流孔流经燃料组件，慢化剂通过副分流孔流出燃料组件，实现冷却水和慢化剂的分配。其中，副分流孔的数量可以根据燃料组件中慢化剂管的数量自由设定。主分流孔和副分流孔的孔径可以根据燃料组件的工作状态进行设定，功率越高，孔径越大，流量越大，反之越小。通过更换不同孔径的本专利技术，实现冷却水和慢化剂流量的调节和分配，适用面广，自适应性强。本专利技术定位精度要求不高，与堆芯下板流水孔之间允许存在一定间隙，有利于流量调节结构的安装与更换。作为本专利技术的第一种优化方案，将主分流孔设计成为上细下粗的台阶孔，所述主分流孔的台阶面上设置有定位槽。该定位槽用于实现远距离操作。通过长杆插入该定位槽，即可远距离进行本专利技术的安装、拆卸或调节，使本专利技术更具易用性。尤其是在温度较高时，避免人员近距离安装、拆卸或调节本专利技术，安全性高。作为本专利技术的第二种优化方案，还包括定位键，所述分配筒上端的直径大于所述分配筒下端的直径，定位键设置于所述分配筒下端外圆面上。本专利技术安装于堆芯下板流水孔内，通过分配筒直径的变化得到一个台阶面，台阶面能够方便本专利技术安装，提高定位精度，并实现本专利技术的轴向压紧。定位键用于限制本专利技术的周向转动。定位键采用变形量小的冷装方式安装。作为本专利技术的第三种优化方案，所述分配筒下端的外圆面上设置有圆锥过渡面。该圆锥过渡面可以使本专利技术在没完全对准堆芯下板流水孔时，也能顺利安装。本专利技术的第二个目的即在于提供一种反应堆燃料组件，以克服现有的超临界燃料组件没有流量调节结构，只能使用锈钢或镍基合金等中子吸收较多的耐高温材料，导致反应堆的中子经济性差的缺陷。本专利技术的第二个目的通过以下技术方案实现: 超临界水冷堆燃料组件，包括燃料棒盒，燃料棒盒的内部空间构成冷却剂流道，还包括上述任意一种超临界水冷堆流量调节结构，所述燃料棒盒包括相互连通的高温盒和低温盒，高温盒中冷却剂流道的横截面积大于低温盒中冷却剂流道的横截面积，高温盒由不锈钢或镍基合金构成，低温盒由锆合金构成； 还包括由不锈钢或镍基合金构成的高温管座、高温慢化剂盒和高温慢化剂管，还包括由锆合金构成的低温管座、低温慢化剂盒和低温慢化剂管，高温慢化剂盒设置于所述高温盒中，低温慢化剂盒设置于所述低温盒中，高温管座与所述高温盒连通，低温管座与所述低温盒连通，高温慢化剂盒与低温慢化剂盒连通，高温慢化剂管贯穿高温管座，高温慢化剂管与高温慢化剂盒连接，低温慢化剂管贯穿低温管座，低温慢化剂管与低温慢化剂盒连接，高温管座上开设有冷却水出口，低温管座上开设有冷却水进口 ； 所述分配筒的上端紧靠低温管座，所述主分流孔与冷却水进口对应，所述副分流孔与低温慢化剂管对应。专利技术人经过研究发现，冷却水在现有的超临界燃料组件中会被加热至较高的温度(通常为500°C以上)，这种温度对于中子吸收量较少的材料(如锆合金)是无法承受的，因此，现有的超临界燃料组件只能使用锈钢或镍基合金等中子吸收较多的耐高温材料，导致反应堆的中子经济性差。为了得到中子经济性高的燃料组件，专利技术人希望能将锆合金最大程度的应用到超临界燃料组件中，而面临的问题在于如何降低冷却水温。最终，专利技术人专利技术的技术方案是采用分层设计，将燃料组件分成两部分，通过控制两部分中冷却水流道的横截面积来控制冷却水的流速。在低温盒中，由于冷却水流道的横截面积较小，冷却水流速快，冷却水以较短的时间通过燃料棒，燃料棒对冷却水的加热时间短，使得低温盒中冷却水的温度较低。经过加热的冷却水从低温盒进入高温盒，由于高温盒中冷却水流道的横截面积较大，冷却水流速慢，冷却水与燃料棒接触的时间长，燃料棒能够充分对冷却水加热，使冷却水的温度达到预定温度。采用上述结构，在满足出口冷却水温度达到预定值的情况下，使低温盒中的冷却水温低于高温盒中的冷却水温，从而能够用中子吸收较少但不耐高温的锆合金制造低温盒，提高了反应堆的中子经济性。专利技术人还增加了超临界水冷堆流量调节结构，用于分配每组燃料组件的冷却剂流量，能使超临界水冷堆燃料组件能够更加有效的实现控制冷却水温度的目的。高温管座与低温管座用于与反应堆的其它装置相连接，并为冷却水与慢化剂提供出口和进口。慢化剂盒和慢化剂管用于为慢化剂提供一个完整的流通管道。冷却剂通过超临界水冷堆流量调节结构从低温管座上的冷却剂进口进入，然后依次通过低温盒、高温盒、高温管座流出。慢化剂从低温慢化剂管进入，然后依次通过低温慢化剂盒、高温慢化剂盒、高温慢化剂管流出。上述结构能够使慢化剂与冷却剂分流，并让慢化剂与冷却剂的流量一致，缩短了流程，使慢化均匀，提高了堆芯安全性。另外，为了进一步加强反应堆的中子经济性，配合高温盒与低温盒中冷却水的不同温度，采用不锈钢或镍基合金制成高温管座、高温慢化剂盒和高温慢化剂管，采用锆合金制成低温管座、低温慢化剂盒和低温慢化剂管。作为本专利技术的第一种优化方案，还本文档来自技高网...
【技术保护点】
超临界水冷堆流量调节结构，其特征在于：包括分配筒（16），分配筒（16）上端面上开设有主分流孔（161）和多个副分流孔（162），副分流孔（162）均匀分布于主分流孔（161）周围。
【技术特征摘要】
1.超临界水冷堆流量调节结构，其特征在于:包括分配筒(16)，分配筒(16)上端面上开设有主分流孔(161)和多个副分流孔(162)，副分流孔(162)均匀分布于主分流孔(161)周围。2.根据权利要求1所述的超临界水冷堆流量调节结构，其特征在于:所述主分流孔(161)为上细下粗的台阶孔，所述主分流孔(161)的台阶面上设置有定位槽(163)。3.根据权利要求1所述的超临界水冷堆流量调节结构，其特征在于:还包括定位键(17)，所述分配筒(16)上端的直径大于所述分配筒(16)下端的直径，定位键(17)设置于所述分配筒(16)下端外圆面上。4.根据权利要求广3所述的超临界水冷堆流量调节结构，其特征在于:所述分配筒(16)下端的外圆面上设置有圆锥过渡面(164)。5.超临界水冷堆燃料组件，包括燃料棒盒，燃料棒盒的内部空间构成冷却剂流道，其特征在于:还包括权利要求广4中任意一项所述的超临界水冷堆流量调节结构，所述燃料棒盒包括相互连通的高温盒(I)和低温盒(2)，高温盒(I)中冷却剂流道的横截面积大于低温盒(2)中冷却剂流道的横截面积，高温盒(I)由不锈钢或镍基合金构成，低温盒(2)由锆合金构成； 还包括由不锈钢或镍基合金构成的高温管座(41)、高温慢化剂盒(51)和高温慢化剂管(61)，还包括由锆合金构成的低温管座(42)、低温慢化剂盒(52)和低温慢化剂管(62)，高温慢化剂盒(51)设置于所述高温盒(I)中，低温慢化剂盒(52 )设置于所述低温盒(2 )中，高温管座(41)与所述高温盒(I)连通，低温管座(42 )与所述低温盒(2 )连通，高温慢化剂盒(51)与低温慢化剂盒(52)连通，高温慢化剂管(61)贯穿高温管座(41)，高温慢化剂管(61)与高温慢化剂盒(51)连接，`低温慢化剂管(62 )贯穿低温管座(42 )，低温慢化剂管(62 )与低温慢化剂盒(52)连接，高温管座(41)上开设有冷却水出口，低温管座(4...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓，张宏亮，卢川，周禹，王留兵，李浩，王尚武，张翼，
申请(专利权)人：中国核动力研究设计院，
类型：发明
国别省市：四川;51
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