CN101303905B - 一种燃料组件及使用该燃料组件的核反应堆堆芯 - Google Patents

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Abstract

本发明属于核燃料组件及核反应堆设计技术领域。提供一种用于核反应堆堆芯的燃料组件，它包括端部格架和至少两个搅混格架，所述的端部格架包括上端部格架和下端部格架，所述搅混格架上下间隔，依次设置在所述的上、下端部格架之间，在相邻的两个所述搅混格架之间设有两个跨间搅混格架。所述的搅混格架为六个，从下至上，第三个与第四个搅混格架之间、第四个与第五个搅混格架之间及第五个与第六个搅混格架之间均设有所述的两个跨间搅混格架。还提供一种使用上述燃料组件的核反应堆堆芯，该堆芯包括157组燃料组件，该157组燃料组件相互之间平行排列成15行、15列。与现有技术相比，可以显著提高正常和事故工况下堆芯的热工裕量，改善核电站的安全性。

Description

一种燃料组件及使用该燃料组件的核反应堆堆芯
技术领域
本发明属于核反应堆设计技术领域，尤其涉及一种核反应堆堆芯的燃料组件，还涉及一种使用该燃料组件的堆芯。
背景技术
核反应堆堆芯设计是核电站的关键设计内容之一，而燃料组件又是核反应堆堆芯的重要组成部分。核反应堆堆芯设计的主要任务是提供满足压水堆核电站物理、热工水力及安全设计要求的核反应堆堆芯，包括确定燃料组件的类型、数目、燃料组件在核反应堆的布置等。
以CPR1000压水堆核电站为例，其堆芯是由燃料组件组成的。目前CPR1000压水堆核电站燃料组件通常使用的为AFA-3G组件和全M5 AFA-3G组件(参见图1)。
AFA-3G组件和全M5 AFA-3G组件共有八个定位格架，其中位于上下端部的两个定位格架，不带搅混片，称之为端部格架11’、12’；中间的六个定位格架带搅混片，称之为搅混格架2’。为了增加堆芯的热工裕量，AFA-3G组件和全M5 AFA-3G组件还考虑这样的设计，即组件上部第三个与第四个(从下往上数)搅混格架之间、第四个与第五个搅混格架之间、第五个与第六个搅混格架之间都有一个跨间搅混格架3’。尽管这种设计在一定程度上提高了堆芯的热工裕量，但是提高程度仍较为有限。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种燃料组件，从而使得核反应堆堆芯具有较高的热工裕量。本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种具有较高热工裕量的核反应堆堆芯。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
提供一种用于核反应堆堆芯的燃料组件，它包括端部格架和至少两个搅混格架，所述的端部格架包括上端部格架和下端部格架，所述搅混格架上下间隔，依次设置在所述的上、下端部格架之间，在相邻的两个所述搅混格架之间设有两个跨间搅混格架；所述的搅混格架为六个，从下至上，第三个与第四个搅混格架之间、第四个与第五个搅混格架之间及第五个与第六个搅混格架之间均设有所述的两个跨间搅混格架。
还提供一种使用上述燃料组件的堆芯，该堆芯包括157组燃料组件，该157组燃料组件相互之间平行排列成15行、15列。
采用这样的结构以后，由于燃料组件的搅混格架间带有至少两个跨间搅混格架，进一步增强了堆芯上部流道之间流体的交混，有利于表面上可能存在的汽泡膜的清除，提高其壁面的冷却效果，从而使临界热流密度提高，此外，还因为堆芯上部的流体焓值较高，一般来说临界热流密度相对较小，这种结构还可以有效提高堆芯上部的临界热流密度。与现有技术相比，可以显著提高正常和事故工况下堆芯的热工裕量，改善核电站的安全性。
附图说明
图1是现有技术提供的核反应堆堆芯中燃料组件的结构示意图；
图2是本发明提供的一较佳实施例的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参见图2所示的一较佳实施例，它包括端部格架和至少两个搅混格架2，在相邻的两个所述搅混格架2之间设有至少两个跨间搅混格架3。作为一种优选方式，跨间搅混格架3的个数可以选择2个，这样能使跨间搅混格架3更好的发挥其积极效果。进一步的，搅混格架2和跨间搅混格架3均可采用现有技术提供的带有各种类型搅混片的搅混格架2和跨间搅混格架3，且均可采用现有技术将所述的两个跨间搅混格架3装入搅混格架2之间。
由于燃料组件的搅混格架2间带有两个跨间搅混格架3，进一步增强了堆芯上部流道之间流体的交混，有利于表面上可能存在的汽泡膜的清除，提高其壁面的冷却效果，从而使临界热流密度提高，此外，还因为堆芯上部的流体焓值较高，一般来说临界热流密度相对较小，这种结构还可以有效提高堆芯上部的临界热流密度。与现有技术相比，可以显著提高正常和事故工况下堆芯的热工裕量，改善核电站的安全性。
作为前述技术方案的进一步改进，所述的端部格架包括上端部格架11和下端部格架12，所述的搅混格架2为至少两个，在本实施例中，如图2所示，搅混格架2为六个，该六个搅混格架2上下间隔，依次设置在所述上、下端部格架11、12之间。从下至上，第三个搅混格架23与第四个搅混格架24之间、第四个搅混格架24与第五个搅混格架25之间及第五个搅混格架25与第六个搅混格架26之间均设有所述的两个跨间搅混格架3。这样，在压水堆燃料组件上部的搅混格架2间设置两个跨间搅混格架3，即可达到提高堆芯的热工裕量，改善核电站的安全性的目的。
为了更为有效的提高堆芯的热工裕量，就必须对两个跨间搅混格架3进行合理布置，作为前述技术方案的进一步改进，请参考图2所示。所述的两个跨间搅混格架31、32均上下间隔的平行设置在所述的搅混格架23、24之间，假设所述相邻的两个搅混格架23、24之间的距离为L(cm)，所述的设置在上方的跨间搅混格架32与其上方紧邻的所述搅混格架24之间的距离为Lb(cm)，所述的设置在下方的跨间搅混格架31与其下方紧邻的所述搅混格架23之间的距离为La(cm)。L、La和Lb应当同时满足以下条件：
L 5 ≤ La ≤ 3 L 5
L 5 ≤ Lb ≤ L 2
这样布置后，堆芯的热工裕量将进一步的得到增加。
作为一种使用上述燃料组件的堆芯的一较佳实施例，该堆芯可以包括157组燃料组件，这157组燃料组件相互之间可以平行排列成15行、15列。这样，堆芯将具有较高的热工裕量，有效的改善了核电站的安全性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种用于核反应堆堆芯的燃料组件，它包括端部格架和至少两个搅混格架，所述的端部格架包括上端部格架和下端部格架，所述搅混格架上下间隔，依次设置在所述的上、下端部格架之间，在相邻的两个所述搅混格架之间设有跨间搅混格架，其特征在于：所述的跨间搅混格架为两个；所述的搅混格架为六个，从下至上，第三个与第四个搅混格架之间、第四个与第五个搅混格架之间及第五个与第六个搅混格架之间均设有所述的两个跨间搅混格架。
2.根据权利要求1所述的核反应堆堆芯的燃料组件，其特征在于：所述的两个跨间搅混格架均上下间隔的平行设置在所述的搅混格架之间。
3.根据权利要求1所述的核反应堆堆芯的燃料组件，其特征在于：所述相邻的两个搅混格架之间的距离为L，设置在上方的所述跨间搅混格架与其上方紧邻的所述搅混格架之间的距离为La，且
Figure FSB00000676164200011
设置在下方的所述跨间搅混格架与其下方紧邻的所述搅混格架之间的距离为Lb，且
4.一种使用权利要求1至3任一项所述的燃料组件的核反应堆堆芯，该堆芯包括157组燃料组件，该157组燃料组件相互之间平行排列成15行、15列。
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