專利名稱:一種反應(yīng)堆分層燃料組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及核工業(yè)領(lǐng)域，具體涉及一種反應(yīng)堆燃料組件。
背景技術(shù)：
長期以來，反應(yīng)堆的中子經(jīng)濟性一直是核能行業(yè)重點關(guān)注的問題。提高反應(yīng)堆中子經(jīng)濟性的根本在于減少中子的泄漏和無益吸收。對燃料組件來說，其結(jié)構(gòu)材料和包殼材料需要盡量選用中子吸收較少的合金。
在超臨界水冷堆中，燃料組件為單層結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部的冷卻水流道前后一致，冷卻水從燃料組件的入口進入，經(jīng)燃料棒加熱后，再由燃料組件的出口排出。在這種結(jié)構(gòu)下，燃料棒會將冷卻水的溫度前后加熱成一致。
由于超臨界水冷堆運行壓力和溫度都很高，燃料組件結(jié)構(gòu)材料不能采用吸收中子較少的鋯合金，而往往選擇不銹鋼或鎳基合金等中子吸收較多的耐高溫材料。例如:歐盟開發(fā)的超臨界燃料組件結(jié)構(gòu)材料為不銹鋼，包殼材料為鎳基合金；日本開發(fā)的超臨界燃料組件包殼及結(jié)構(gòu)材料均使用鎳基合金。燃料組件結(jié)構(gòu)越復雜，所使用的不銹鋼或鎳基合金越多，中子無益吸收就越多，反應(yīng)堆的中子經(jīng)濟性就越差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的即在于提供一種反應(yīng)堆燃料組件，以克服現(xiàn)有的超臨界燃料組件只能使用銹鋼或鎳基合金等中子吸收較多的耐高溫材料，導致反應(yīng)堆的中子經(jīng)濟性差的缺陷。
本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):
一種反應(yīng)堆分層燃料組件，包括燃料棒盒，燃料棒盒的內(nèi)部空間構(gòu)成冷卻劑流道，所述燃料棒盒包括相互連通的高溫盒和低溫盒，高溫盒中冷卻劑流道的體積大于低溫盒中冷卻劑流道的體積，高溫盒由耐熱合金構(gòu)成，低溫盒由錯合金或鈹合金構(gòu)成。
發(fā)明人經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，冷卻水在現(xiàn)有的超臨界燃料組件中會被加熱至較高的溫度(通常為500°C以上)，這種溫度對于中子吸收量較少的材料(如鋯合金或鈹合金)是無法承受的，因此，現(xiàn)有的超臨界燃料組件只能使用銹鋼或鎳基合金等中子吸收較多的耐高溫材料，導致反應(yīng)堆的中子經(jīng)濟性差。為了得到中子經(jīng)濟性高的燃料組件，發(fā)明人希望能將鋯合金或鈹合金最大程度的應(yīng)用到超臨界燃料組件中，而面臨的問題在于如何降低冷卻水溫。最終，發(fā)明人發(fā)明的技術(shù)方案是采用分層設(shè)計，將燃料組件分成兩部分，通過控制兩部分中冷卻水流道的體積來控制冷卻水通過燃料棒的速度。在低溫盒中，由于冷卻水流道的體積較小，冷卻水通過低溫盒的速度較快，冷卻水以較短的時間通過燃料棒，燃料棒對冷卻水的加熱時間短，使得低溫盒中冷卻水的溫度較低。經(jīng)過加熱的冷卻水從低溫盒進入高溫盒，由于高溫盒中冷卻水流道的體積較大，冷卻水流通過高溫盒的速度慢，冷卻水與燃料棒接觸的時間長，燃料棒能夠充分對冷卻水加熱，使冷卻水的溫度達到預定溫度。采用上述結(jié)構(gòu)，在滿足出口冷卻水溫度達到預定值的情況下，使低溫盒中的冷卻水溫低于高溫盒中的冷卻水溫，從而能夠用中子吸收較少但不耐高溫的鋯合金或鈹合金制造低溫盒，提高了反應(yīng)堆的中子經(jīng)濟性。
作為本發(fā)明的第一個優(yōu)化方案，所述高溫盒和低溫盒為多個。通過調(diào)整高溫盒與低溫盒的數(shù)量，進一步調(diào)整冷卻水的加熱時間，使本發(fā)明更具可控性和適用性。
作為本發(fā)明的第二種優(yōu)化方案，還包括燃料棒，燃料棒分別設(shè)置于所述高溫盒和低溫盒內(nèi)。在高溫盒與低溫盒內(nèi)分別設(shè)置燃料棒，對低溫盒與高溫盒中的冷卻水分開加熱。
作為第二種優(yōu)化方案的進一步改進，所述高溫盒內(nèi)燃料棒的數(shù)量少于所述低溫盒內(nèi)所述燃料棒的數(shù)量。要使高溫盒中冷卻劑流道的體積大于低溫盒中冷卻劑流道的體積，可以采用多種方法實現(xiàn)，比如:在長度相同，壁厚相同的情況下，將高溫盒的橫截面積設(shè)計得大于低溫盒的橫截面積；長度相同，橫截面積相同的情況下，將高溫盒的壁厚設(shè)計得小于低溫盒的壁厚；在壁厚和橫截面積相同的情況下，將高溫盒的長度設(shè)計得大于低溫盒的長度。但是，上述三種方式都存在不足:在反應(yīng)堆內(nèi)，燃料組件的安裝較為緊密，將高溫盒的橫截面積設(shè)計得大于低溫盒的橫截面積必然導致燃料組件安裝困難；將高溫盒的壁厚設(shè)計得小于低溫盒的壁厚，不但增加了材料成本，還使得燃料組件的穩(wěn)定性變差；將高溫盒的長度設(shè)計得大于低溫盒的長度，增加了燃料組件的軸向長度，使燃料組件占用空間更大。將上述三種方式任意結(jié)合也存在上述問題。需要說明的是，上述三種方式或者三者的結(jié)合雖然存在一定不足，但是是能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)明目的的，在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
最終，發(fā)明人通過控制高溫盒與低溫盒中燃料棒數(shù)量的方式來控制冷卻劑流道的橫截面積，從而控制冷卻劑流道的大小。在長度、橫截面積和壁厚都相同的情況下，低溫盒中燃料棒的數(shù)量多，燃料棒占用的空間大，低溫盒中冷卻劑流道的橫截面積自然較小，反之高溫盒中冷卻劑流道的橫截面積較大。采用這種方式不影響燃料組件的安裝，不增加材料成本，也不影響燃料組件的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
作為本發(fā)明的第三種優(yōu)化方案，還包括由耐熱合金構(gòu)成的高溫管座、高溫慢化劑盒和高溫慢化劑管，還包括由鋯合金或鈹合金構(gòu)成的低溫管座、低溫慢化劑盒和低溫慢化劑管，高溫慢化劑盒設(shè)置于所述高溫盒中，低溫慢化劑盒設(shè)置于所述低溫盒中，高溫管座與所述高溫盒連通，低溫管座與所述低溫盒連通，高溫慢化劑盒與低溫慢化劑盒連通，高溫慢化劑管貫穿高溫管座，高溫慢化劑管與高溫慢化劑盒連接，低溫慢化劑管貫穿低溫管座，低溫慢化劑管與低溫慢化劑盒連接，高溫管座上開設(shè)有冷卻水出口，低溫管座上開設(shè)有冷卻水進口。
高溫管座與低溫管座用于與反應(yīng)堆的其它裝置相連接，并為冷卻水與慢化劑提供出口和進口。慢化劑盒和慢化劑管用于為慢化劑提供一個完整的流通管道。冷卻劑從低溫管座上的冷卻劑進口進入，然后依次通過低溫盒、高溫盒、高溫管座流出。慢化劑從低溫慢化劑管進入，然后依次通過低溫慢化劑盒、高溫慢化劑盒、高溫慢化劑管流出。上述結(jié)構(gòu)能夠使慢化劑與冷卻劑分流，并讓慢化劑與冷卻劑的流量一致，縮短了流程，使慢化均勻，提高了堆芯安全性。另外，為了進一步加強反應(yīng)堆的中子經(jīng)濟性，配合高溫盒與低溫盒中冷卻水的不同溫度，采用耐熱合金制成高溫管座、高溫慢化劑盒和高溫慢化劑管，采用鋯合金或鈹合金制成低溫管座、低溫慢化劑盒和低溫慢化劑管。
作為本發(fā)明第三種優(yōu)化方案的進一步優(yōu)化，還包括由耐熱合金構(gòu)成的連接盒和連接管，所述高溫盒和低溫盒通過連接盒連通，連接管設(shè)置于連接盒內(nèi)，連接管連通所述高溫慢化劑盒和低溫慢化劑盒。
如果從低溫盒中流出的冷卻水立即進入高溫盒中加熱，高溫盒中冷卻水的部分熱量會直接傳導至低溫盒中的冷卻水，使低溫盒中冷卻水溫度升高。為了解決新出現(xiàn)的問題，增設(shè)連接盒，連接盒為低溫盒內(nèi)的冷卻水和高溫盒內(nèi)的冷卻水提供過渡空間，防止高溫盒內(nèi)的冷卻水直接將熱量傳導至低溫盒內(nèi)的冷卻水中。連接管使連接盒中的慢化劑與冷卻水分流。連接盒中冷卻水的溫度會高于低溫盒中冷卻水的溫度，因此，采用耐熱合金構(gòu)成連接盒和連接管。
作為本發(fā)明第三種優(yōu)化方案的進一步優(yōu)化，所述冷卻水出口為設(shè)置于高溫管座側(cè)面的蒸汽窗。高溫管座與反應(yīng)堆蒸汽腔連接，蒸汽窗位于反應(yīng)堆蒸汽腔中，蒸汽窗用于排放被加熱成蒸汽的冷卻水，使蒸汽能夠通過反應(yīng)堆蒸汽腔被導出。
作為本發(fā)明第三種優(yōu)化方案的進一步優(yōu)化，還包括由耐熱合金構(gòu)成的高溫管座連接件、由鋯合金或鈹合金構(gòu)成的低溫管座連接件，所述高溫管座通過高溫管座連接件與所述高溫盒連通，所述低溫管座通過低溫管座連接件與所述低溫盒連通。
作為本發(fā)明第三種優(yōu)化方案的進一步優(yōu)化，還包括由耐熱合金構(gòu)成的分流板，分流板設(shè)置于所述高溫管座中將高溫管座內(nèi)部分成不相通的兩個腔室，所述兩個腔室分別與兩個所述高溫盒連通，兩個所述高溫慢化劑管分別貫穿兩個腔室，高溫慢化劑管與對應(yīng)的高溫盒中的高溫慢化劑盒連接。
為了使本發(fā)明的結(jié)構(gòu)更加緊湊，用一個高溫管座同時連接兩個高溫盒，為了使兩個高溫盒中出的冷卻水分流，在高溫管座中增設(shè)分流板，將高溫管座內(nèi)部分成兩個獨立的腔室。為了對應(yīng)兩個高溫盒中的高溫慢化劑盒，自然也設(shè)置了兩個高溫慢化劑管。為了使分流板能夠承受高溫冷卻水的溫度，采用耐熱合金制成分流板。
作為本發(fā)明第三種優(yōu)化方案的進一步優(yōu)化，所述低溫管座與兩個所述低溫盒連通，兩個低溫慢化劑管貫穿低溫管座，兩個所述低溫慢化劑管分別與兩個所述低溫慢化劑
盒連接。
為了使本發(fā)明的結(jié)構(gòu)更加緊湊，用一個低溫管座同時連接兩個低溫盒，為了對應(yīng)兩個低溫盒中的低溫慢化劑盒，自然也設(shè)置了兩個低溫慢化劑管。
需要說明的是，上述耐熱合金是指使用溫度在600°C以上，具有良好熱穩(wěn)定性和熱強性的合金，在本領(lǐng)域中使用最為廣泛的是不銹鋼或鎳基合金，其它耐熱合金也能用于本發(fā)明。
綜上所述，本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果在于:
1.采用分層結(jié)構(gòu)，設(shè)置冷卻劑流道的橫截面積不同的高溫盒和低溫盒，讓低溫盒中的冷卻劑溫度較低，使得低溫盒及其與之連接的部件可以采用吸收中子較少的鋯合金或鈹合金，相對于現(xiàn)有的燃料組件，大大提高了反應(yīng)堆的中子經(jīng)濟性；
2.冷卻劑與慢化劑分流，冷卻劑與慢化劑流向一致，縮短了流程，使慢化均勻，提高了堆芯安全性；
3.設(shè)置有連接盒，為低溫盒內(nèi)的冷卻水和高溫盒內(nèi)的冷卻水提供過渡空間，防止高溫盒內(nèi)的冷卻水直接將熱量傳導至低溫盒內(nèi)的冷卻水中，保證本發(fā)明的效果；
4.結(jié)構(gòu)緊湊。


為了更清楚地說明本發(fā)明的實施例，下面將對描述本發(fā)明實施例中所需要用到的附圖作簡單的說明。顯而易見的，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明中記載的一些實施例，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的情況下，還可以根據(jù)下面的附圖，得到其它附圖。
圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
其中，附圖標記對應(yīng)的零部件名稱如下:
1-高溫盒，2-低溫盒，3-燃料棒，41-高溫管座，42-低溫管座，51-高溫慢化劑盒，52-低溫慢化劑盒，61-高溫慢化劑管，62-低溫慢化劑管，7-連接盒，8-連接管，9-蒸汽窗，10-高溫管座連接件，11-低溫管座連接件，12-分流板，131-高溫基板，132-低溫基板，141-高溫上連接板，142-低溫上連接板，151-高溫下連接板，152-低溫下連接板。
具體實施方式
為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整的描述。顯而易見的，下面所述的實施例僅僅是本發(fā)明實施例中的一部分，而不是全部。基于本發(fā)明記載的實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動的情況下得到的其它所有實施例，均在本發(fā)明保護的范圍內(nèi)。
實施例1:
如圖1所示，一種反應(yīng)堆分層燃料組件，包括燃料棒盒，燃料棒盒的內(nèi)部空間構(gòu)成冷卻劑流道，所述燃料棒盒包括相互連通的高溫盒I和低溫盒2，高溫盒I中冷卻劑流道的體積大于低溫盒2中冷卻劑流道的體積。
在低溫盒2中，由于冷卻水流道的體積較小，冷卻水通過低溫盒2的速度較快，冷卻水以較短的時間通過燃料棒，燃料棒對冷卻水的加熱時間短，使得低溫盒2中冷卻水的溫度較低。經(jīng)過加熱的冷卻水從低溫盒2進入高溫盒1，由于高溫盒I中冷卻水流道的體積較大，冷卻水流通過高溫盒I的速度慢，冷卻水與燃料棒接觸的時間長，燃料棒能夠充分對冷卻水加熱，使冷卻水的溫度達到預定溫度。
由于低溫盒2中的溫度低，低溫盒2采用中子吸收量較少的鋯合金構(gòu)成，以提高反應(yīng)堆的中子經(jīng)濟性。由于高溫盒I中的溫度高，高溫盒I采用不銹鋼或鎳基合金構(gòu)成，以提聞耐熱性能。
本實施例的目的在于提供一種分層結(jié)構(gòu)的燃料棒盒，燃料組件中的其它部分可以采用現(xiàn)有技術(shù)實現(xiàn)。
實施例2:
如圖1所述，在實施例1的基礎(chǔ)上，將高溫盒I和低溫盒3設(shè)置為多個。通過調(diào)整高溫盒I與低溫盒2的數(shù)量，進一步調(diào)整冷卻水的加熱時間，使低溫盒中的冷卻水溫度控制在低溫盒結(jié)構(gòu)材料強度范圍內(nèi)，使高溫盒的冷卻水出口溫度達到預定值。本實施例使本發(fā)明更具可控性和適用性。
實施例3:
如圖1所示，在實施例1的基礎(chǔ)上，對燃料棒3的布置作出限定，燃料棒3分別設(shè)置于所述高溫盒I和低溫盒2內(nèi)，對低溫盒2與高溫盒I中的冷卻水分開加熱。[0033]實施例4:
如圖1所示，在實施例3的基礎(chǔ)上，對燃料棒3的數(shù)量進行限定。在高溫盒I與低溫盒2的橫截面積與壁厚相同的情況下，高溫盒I內(nèi)燃料棒3的數(shù)量少于所述低溫盒2內(nèi)所述燃料棒3的數(shù)量。在低溫盒2中，燃料棒3的數(shù)量較多，燃料棒3占據(jù)低溫盒2內(nèi)空間較大，使得低溫盒2內(nèi)的冷卻劑流道的橫截面積小于高溫盒I內(nèi)冷卻劑流道的橫截面積。
需要說明的是，要使高溫盒I中冷卻劑流道的橫截面積大于低溫盒2中冷卻劑流道的橫截面積，可以采用多種方法實現(xiàn)，比如:在壁厚相同的情況下，將高溫盒I的橫截面積設(shè)計得大于低溫盒2的橫截面積；橫截面積相同的情況下，將高溫盒I的壁厚設(shè)計得小于低溫盒2的壁厚。但是，上述兩種方式都存在不足:在反應(yīng)堆內(nèi)，燃料組件的安裝較為緊密，將高溫盒I的橫截面積設(shè)計得大于低溫盒2的橫截面積必然導致燃料組件安裝困難；將高溫盒I的壁厚設(shè)計得小于低溫盒2的壁厚，不但增加了材料成本，還使得燃料組件的穩(wěn)定性變差。將上述兩種方式相結(jié)合也存在上述問題。上述兩種方式或者兩者的結(jié)合雖然存在一定不足，但是是能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)明目的的，在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。另外在上述兩種方式或者兩者的結(jié)合的基礎(chǔ)上控制燃料棒3的數(shù)量也能實現(xiàn)本發(fā)明的目的，在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
本實施例是在保證燃料組件安裝工藝性、穩(wěn)定性和低成本前提下的一種優(yōu)選方案。
實施例5:
如圖1所示，在實施例廣4中任意一種方案的基礎(chǔ)上,還包括由不銹鋼或鎳基合金構(gòu)成的高溫管座41、高溫慢化劑盒51和高溫慢化劑管61，還包括由鋯合金構(gòu)成的低溫管座42、低溫慢化劑盒52和低溫慢化劑管62，高溫慢化劑盒51設(shè)置于所述高溫盒I中，低溫慢化劑盒52設(shè)置于所述低溫盒2中，高溫管座41與所述高溫盒I連通，低溫管座42與所述低溫盒2連通，高溫慢化劑盒51與低溫慢化劑盒52連通，高溫慢化劑管61貫穿高溫管座41，高溫慢化劑管61與高溫慢化劑盒51連接，低溫慢化劑管62貫穿低溫管座42，低溫慢化劑管62與低溫慢化劑盒52連接，高溫管座41上開設(shè)有冷卻水出口，低溫管座42上開設(shè)有冷卻水進口。
高溫管座41與低溫管座42用于與反應(yīng)堆的固定裝置相連接，并為冷卻水與慢化劑提供出口和進口。慢化劑盒和慢化劑管用于為慢化劑提供一個完整的流通管道。冷卻劑從低溫管座42上的冷卻劑進口進入，然后依次通過低溫盒2、高溫盒1、高溫管座41流出。慢化劑從低溫慢化劑管62進入，然后依次通過低溫慢化劑盒52、高溫慢化劑盒51、高溫慢化劑管61流出。上述結(jié)構(gòu)能夠使慢化劑與冷卻劑分流，并讓慢化劑與冷卻劑的流量一致。另外，為了進一步加強反應(yīng)堆的中子經(jīng)濟性，配合高溫盒I與低溫盒2中冷卻水的不同溫度，采用不銹鋼或鎳基合金制成高溫管座41、高溫慢化劑盒51和高溫慢化劑管61，采用鋯合金制成低溫管座42、低溫慢化劑盒52和低溫慢化劑管62。
實施例6:
如果從低溫盒2中流出的冷卻水立即進入高溫盒I中加熱,高溫盒I中冷卻水的部分熱量會直接傳導至低溫盒2中的冷卻水，使低溫盒2中冷卻水溫度升高。為了解決新出現(xiàn)的問題，如圖1所示，本實施例在實施例5的基礎(chǔ)上，增設(shè)不銹鋼或鎳基合金構(gòu)成的連接盒7和連接管8，所述高溫盒I和低溫盒2通過連接盒7連通，連接管8設(shè)置于連接盒7內(nèi)，連接管8連通所述高溫慢化劑盒51和低溫慢化劑盒52。
連接盒7為低溫盒2內(nèi)的冷卻水和高溫盒I內(nèi)的冷卻水提供過渡空間，防止高溫盒I內(nèi)的冷卻水直接將熱量傳導至低溫盒2內(nèi)的冷卻水中。連接管8使連接盒7中的慢化劑與冷卻水分流。連接盒7中冷卻水的溫度會高于低溫盒2中冷卻水的溫度，因此，采用不銹鋼或鎳基合金構(gòu)成連接盒7和連接管8。
實施例7:
如圖1所示，在實施例5的基礎(chǔ)上，將所述冷卻水出口限定為設(shè)置于高溫管座41側(cè)面的蒸汽窗9。高溫管座41與反應(yīng)堆蒸汽腔連接，蒸汽窗9位于反應(yīng)堆蒸汽腔中，蒸汽窗9用于排放被加熱成蒸汽的冷卻水，使蒸汽能夠通過反應(yīng)堆蒸汽腔被導出。
實施例8:
如圖1所示，在實施例5的基礎(chǔ)上，增設(shè)由不銹鋼或鎳基合金構(gòu)成的高溫管座連接件
10、由鋯合金構(gòu)成的低溫管座連接件11，所述高溫管座41通過高溫管座連接件10與所述高溫盒I連通，所述低溫管座42通過低溫管座連接件11與所述低溫盒2連通。
實施例9:
為了使本發(fā)明的結(jié)構(gòu)更加緊湊，如圖1所示，在實施例5的基礎(chǔ)上，增設(shè)分流板12，為了使兩個高溫盒I中出的冷卻水分流，分流板12設(shè)置于所述高溫管座41中將高溫管座41內(nèi)部分成不相通的兩個腔室，所述兩個腔室分別與兩個所述高溫盒I連通。為了對應(yīng)兩個高溫盒I中的高溫慢化劑盒51，自然也設(shè)置了兩個高溫慢化劑管61，兩個所述高溫慢化劑管61分別貫穿兩個腔室，高溫慢化劑管61與對應(yīng)的高溫盒I中的高溫慢化劑盒51連接。為了使分流板12能夠承受高溫冷卻水的溫度，采用不銹鋼或鎳基合金制成分流板12。
實施例10:
為了使本發(fā)明的結(jié)構(gòu)更加緊湊，如圖1所示，在實施例5的基礎(chǔ)上，所述低溫管座42與兩個所述低溫盒2連通，兩個低溫慢化劑管62貫穿低溫管座42，兩個所述低溫慢化劑管62分別與兩個所述低溫慢化劑盒52連接。
明顯的，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)實施例f實施例9中的描述，可以將實施例f實施例9中任意方案相結(jié)合以實現(xiàn)本發(fā)明的目的。
為了本便于理解，下面還公布了實施例10，實施例10為實施例f實施例9中方案的結(jié)合。
實施例11:
如圖1所示，一種反應(yīng)堆分層燃料組件，包括燃料棒盒，燃料棒盒的內(nèi)部空間構(gòu)成冷卻劑流道，所述燃料棒盒包括相互連通的高溫盒I和低溫盒2，高溫盒I與低溫盒2的橫截面積與壁厚相同，還包括燃料棒3，燃料棒3分別設(shè)置于所述高溫盒I和低溫盒2內(nèi)，所述高溫盒I內(nèi)燃料棒3的數(shù)量少于所述低溫盒2內(nèi)所述燃料棒3的數(shù)量，使高溫盒I中冷卻劑流道的橫截面積大于低溫盒2中冷卻劑流道的橫截面積，高溫盒I由不銹鋼或鎳基合金構(gòu)成，低溫盒2由錯合金構(gòu)成。
還包括由不銹鋼或鎳基合金構(gòu)成的高溫管座41、高溫慢化劑盒51和高溫慢化劑管61，還包括由鋯合金構(gòu)成的低溫管座42、低溫慢化劑盒52和低溫慢化劑管62，高溫慢化劑盒51設(shè)置于所述高溫盒I中，低溫慢化劑盒52設(shè)置于所述低溫盒2中，高溫管座41與所述高溫盒I連通，低溫管座42與所述低溫盒2連通，高溫慢化劑盒51與低溫慢化劑盒52連通，高溫慢化劑管61貫穿高溫管座41，高溫慢化劑管61與高溫慢化劑盒51連接，低溫慢化劑管62貫穿低溫管座42，低溫慢化劑管62與低溫慢化劑盒52連接，高溫管座41上開設(shè)有冷卻水出口，低溫管座42上開設(shè)有冷卻水進口。所述冷卻水出口為設(shè)置于高溫管座41側(cè)面的蒸汽窗9。還包括由不銹鋼或鎳基合金構(gòu)成的分流板12，分流板12設(shè)置于所述高溫管座41中將高溫管座41內(nèi)部分成不相通的兩個腔室，每個腔室包括一個蒸汽窗9。所述兩個腔室分別與兩個所述高溫盒I連通，兩個所述高溫慢化劑管61分別貫穿兩個腔室，高溫慢化劑管61與對應(yīng)的高溫盒I中的高溫慢化劑盒51連接。還包括由不銹鋼或鎳基合金構(gòu)成的連接盒7和連接管8，所述高溫盒I和低溫盒2通過連接盒7連通，連接管8設(shè)置于連接盒7內(nèi)，連接管8連通所述高溫慢化劑盒51和低溫慢化劑盒52。還包括由不銹鋼或鎳基合金構(gòu)成的高溫管座連接件10、由鋯合金構(gòu)成的低溫管座連接件11，所述高溫管座41通過高溫管座連接件10與所述高溫盒I連通，所述低溫管座42通過低溫管座連接件11與所述低溫盒2連通。所述低溫管座42與兩個所述低溫盒2連通，兩個低溫慢化劑管62貫穿低溫管座42，兩個所述低溫慢 化劑管62與分別與兩個所述低溫慢化劑盒52連接。
實施例12:
本實施例在實施例10的基礎(chǔ)上，對各部件之間的連接關(guān)系作出進一步說明。
如圖1所示，高溫管座41通過高溫基板131與高溫管座連接件10連接，高溫管座連接件10通過高溫上連接板141與高溫盒I連接,高溫盒I通過高溫下連接板151與連接盒 連接，連接盒7通過低溫上連接板142與低溫盒2連接，低溫盒2通過低溫下連接板152與低溫管座連接件11連接，低溫管座連接件11通過低溫基板132與低溫管座42連接。其中，高溫基板131、低溫基板132、高溫上連接板141、低溫上連接板142、高溫下連接板151和低溫下連接板152上均開設(shè)有供冷卻水通過的孔。為了配合高溫盒I和低溫盒2中冷卻水的不同溫度，高溫基板131、高溫上連接板141、高溫下連接板151都由不銹鋼或鎳基合金制成，低溫基板132、低溫上連接板142、低溫下連接板152都由鋯合金制成。
需要說明的是，在上述實施例中，均采用不銹鋼或鎳基合金來說明與高溫冷卻水接觸的部件由耐高溫材料制成。但是，并不表示與高溫冷卻水接觸的部件只能由不銹鋼或鎳基合金構(gòu)成，其它耐熱金屬也能用于本發(fā)明。在上述實施例中，均采用鋯合金來說明與低溫冷卻水接觸的部件由中子吸收量少的材料制成。但是，并不表示與與低溫冷卻水接觸的部件只能由鋯合金制成，其它中子吸收量低的材料如鈹合金也能用于本發(fā)明。
如上所述，便可較好的實現(xiàn)本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種反應(yīng)堆分層燃料組件，包括燃料棒盒，燃料棒盒的內(nèi)部空間構(gòu)成冷卻劑流道，其特征在于:所述燃料棒盒包括相互連通的高溫盒(I)和低溫盒(2)，高溫盒(I)中冷卻劑流道的體積大于低溫盒(2)中冷卻劑流道的體積，高溫盒(I)由耐熱合金構(gòu)成，低溫盒(2)由錯合金或鈹合金構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的一種反應(yīng)堆分層燃料組件，其特征在于:所述高溫盒(I)和低溫盒(2)為多個。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的一種反應(yīng)堆分層燃料組件，其特征在于:還包括燃料棒(3)，燃料棒(3 )分別設(shè)置于所述高溫盒(I)和低溫盒(2 )內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的一種反應(yīng)堆分層燃料組件，其特征在于:所述高溫盒(I)內(nèi)燃料棒(3)的數(shù)量少于所述低溫盒(2)內(nèi)所述燃料棒(3)的數(shù)量。
5.根據(jù)權(quán)利要求
廣4中任意一項所述的一種反應(yīng)堆分層燃料組件，其特征在于:還包括由耐熱合金構(gòu)成的高溫管座(41)、高溫慢化劑盒(51)和高溫慢化劑管(61)，還包括由鋯合金或鈹合金構(gòu)成的低溫管座(42 )、低溫慢化劑盒(52 )和低溫慢化劑管(62 )，高溫慢化劑盒(51)設(shè)置于所述高溫盒(I)中，低溫慢化劑盒(52)設(shè)置于所述低溫盒(2)中，高溫管座(41)與所述高溫盒(I)連通，低溫管座(42)與所述低溫盒(2)連通，高溫慢化劑盒(51)與低溫慢化劑盒(52 )連通，高溫慢化劑管(61)貫穿高溫管座(41)，高溫慢化劑管(61)與高溫慢化劑盒(51)連接，低溫慢化劑管(62)貫穿低溫管座(42)，低溫慢化劑管(62)與低溫慢化劑盒(52)連接，高溫管座(41)上開設(shè)有冷卻水出口，低溫管座(42)上開設(shè)有冷卻水進口。
6.根據(jù)權(quán)利要求
5所述的一種反應(yīng)堆分層燃料組件，其特征在于:還包括由耐熱合金構(gòu)成的連接盒(7 )和連接管(8 )，所述高溫盒(I)和低溫盒(2 )通過連接盒(7 )連通，連接管(8 )設(shè)置于連接盒(7 )內(nèi)，連接管(8 )連通所述高溫慢化劑盒(51)和低溫慢化劑盒(52 )。
7.根據(jù)權(quán)利要求
5所述的一種反應(yīng)堆分層燃料組件，其特征在于:所述冷卻水出口為設(shè)置于高溫管座(41)側(cè)面的蒸汽窗(9)。
8.根據(jù)權(quán)利要求
5所述的一種反應(yīng)堆分層燃料組件，其特征在于:還包括由耐熱合金構(gòu)成的高溫管座連接件(10)、由鋯合金或鈹合金構(gòu)成的低溫管座連接件(11)，所述高溫管座(41)通過高溫管座連接件(10)與所述高溫盒(I)連通，所述低溫管座(42)通過低溫管座連接件(11)與所述低溫盒(2 )連通。
9.根據(jù)權(quán)利要求
5所述的一種反應(yīng)堆分層燃料組件，其特征在于:包括兩個所述高溫管座(41)，還包括由耐熱合金構(gòu)成的分流板(12)，分流板(12)設(shè)置于所述高溫管座(41)中將高溫管座(41)內(nèi)部分成不相通的兩個腔室，所述兩個腔室分別與兩個所述高溫盒(I)連通，兩個所述高溫慢化劑管(61)分別貫穿兩個腔室，高溫慢化劑管(61)與對應(yīng)的高溫盒(I)中的高溫慢化劑盒(51)連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求
5所述的一種反應(yīng)堆分層燃料組件，其特征在于:包括兩個所述低溫管座(42 )，低溫管座(42 )與兩個所述低溫盒(2 )連通，兩個低溫慢化劑管(62 )貫穿低溫管座(42)，兩個所述低溫慢化劑管(62)分別與兩個所述低溫慢化劑盒(52)連接。
專利摘要
本發(fā)明公開了一種反應(yīng)堆分層燃料組件，包括燃料棒盒，燃料棒盒的內(nèi)部空間構(gòu)成冷卻劑流道，所述燃料棒盒包括相互連通的高溫盒(1)和低溫盒(2)，高溫盒(1)中冷卻劑流道的橫截面積大于低溫盒(2)中冷卻劑流道的橫截面積，高溫盒(1)由耐熱合金構(gòu)成，低溫盒(2)由鋯合金或鈹合金構(gòu)成。本發(fā)明采用分層結(jié)構(gòu)，讓低溫盒(2)中的冷卻劑溫度較低，使得低溫盒(2)及其與之連接的部件可以采用吸收中子較少的鋯合金或鈹合金，相對于現(xiàn)有的燃料組件，大大提高了反應(yīng)堆的中子經(jīng)濟性。
文檔編號G21C3/322GKCN103137219SQ201310043081
公開日2013年6月5日 申請日期2013年2月4日
發(fā)明者李慶, 朱發(fā)文, 程華旸, 雷濤, 龐華, 田盛, 李翔 申請人:中國核動力研究設(shè)計院導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan