CN105390167A - 一种超临界水堆燃料组件及堆芯 - Google Patents

一种超临界水堆燃料组件及堆芯 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种超临界水堆燃料组件，所述燃料组件内采用径向3区富集度布置，所述燃料组件包括：慢化剂水棒、4根5.6%富集度的燃料棒、20根7.5%富集度的燃料棒、32根8.26%富集度的燃料棒，所述4根5.6%富集度的燃料棒分别分布在四个角点的栅元位置处，每根5.6%富集度的燃料棒侧面均匀分布有2根7.5%富集度的燃料棒，慢化剂水棒均匀分布12根7.5%富集度的燃料棒，余下的每个栅元位置分别布置1根8.26%富集度的燃料棒。

Description

一种超临界水堆燃料组件及堆芯
技术领域
本发明涉及核反应堆设计技术领域，尤其涉及一种超临界水堆燃料组件及堆芯。
背景技术
超临界水冷堆（SCWR）是近年来发展较为迅速的第四代核能系统，具有机组热效率高、系统简化等突出优点。其热效率高达44%左右，在经济性上，相比其他反应堆具有很大的优势。
背景文件1（《超临界水冷堆CSR1000堆芯初步概念设计》，核动力工程，2013,34(1):9-14）提出了具有中国自主知识产权的百万千瓦级超临界水堆设计概念CSR1000，超临界水堆CSR1000采用单水棒、组合式方形燃料组件，在保证燃料棒均匀慢化的同时简化组件结构；堆芯冷却剂流动方案为双流程，以提高堆芯流动稳定性及平均出口温度；堆芯采用157盒燃料组件、高泄漏换料模式。
背景文件1提出的CSR1000燃料组件及堆芯方案，采用结构设计较为简单的单水棒、组合式方形燃料组件，慢化剂和冷却剂分流简单；采用157盒组件、3批次高泄漏换料模式、新组件富集度为5.6%、平衡循环堆芯寿期为350EFPD、平均卸料燃耗32709MWd/tU，该方案满足CSR1000堆芯设计的基本要求，但仍存在以下不足：
1.燃料组件内功率分布不够均匀，组件功率峰值因子PPF寿期内最大值为1.11；
2.燃料组件可达到的理论卸料燃耗较低，仅约40000MWd/tU，不能满足更长堆芯换料周期（如至少18个月换料）的要求；
3.堆芯平均卸料燃耗较低，堆芯寿期较短，仅为350EFPD。
综上所述，本申请发明人在实现本申请实施例中发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：
在现有技术中，现有超临界水堆堆芯设计存在燃料组件内功率分布不够均匀、燃料组件理论卸料燃耗低、堆芯寿期短的技术问题。
发明内容
本发明提供了一种超临界水堆燃料组件及堆芯，解决了现有超临界水堆堆芯设计存在燃料组件内功率分布不够均匀、燃料组件理论卸料燃耗低、堆芯寿期短的技术问题，实现了延长堆芯寿期，提高反应堆的经济性，同时降低组件功率峰因子，提高反应堆的安全性的技术效果。
为解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种超临界水堆燃料组件，所述燃料组件内采用径向3区富集度布置，所述燃料组件包括：
慢化剂水棒、4根5.6%富集度的燃料棒、20根7.5%富集度的燃料棒、32根8.26%富集度的燃料棒，其中，所述燃料组件的横截面为长方形状，在所述燃料组件的横截面第一长方形中，所述第一长方形内除慢化剂水棒外的区域均匀分布有56个栅元位置，每个栅元位置处设有1燃料棒，其中，所述4根5.6%富集度的燃料棒分别分布在所述第一长方形的四个角点的栅元位置处，所述慢化剂水棒的中心与所述第一长方形的中心重合，每根5.6%富集度的燃料棒侧面均匀分布有2根7.5%富集度的燃料棒，所述慢化剂水棒的四周均匀分布12根7.5%富集度的燃料棒，余下的每个栅元位置分别布置1根8.26%富集度的燃料棒。
其中，所述燃料组件的组件功率峰值因子PPF寿期内最大值为1.04，且PPF维持在1.03至1.04之间。
其中，所述燃料组件内燃料棒平均富集度为7.8%，所有燃料棒中布置含量1.4%的Er2O3可燃毒物。
其中，所述燃料组件的卸料燃耗大于60000MWd/tU。
另一方面，本申请还提供了一种超临界水堆堆芯，所述堆芯装载157组权利要求1-4中任一权项所述的燃料组件，所述堆芯采用17组共124束控制棒，轴向2区含有Er2O3可燃毒物。
其中，所述堆芯采用了Er2O3可燃毒物轴向分区设计，即可燃毒物Er2O3含量在轴向上分为上下两区，上区1/5活性区高度Er2O3含量为1.0%，下区4/5活性区高度Er2O3含量为1.5%，全堆芯燃料中初始Er2O3平均含量为1.4%，全堆芯共布置124束控制棒，分为17组，其中安全棒共28束。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
由于采用了将超临界水堆燃料组件，所述燃料组件内采用径向3区富集度布置，设计为包括：慢化剂水棒、4根5.6%富集度的燃料棒、20根7.5%富集度的燃料棒、32根8.26%富集度的燃料棒，其中，所述燃料组件的横截面为长方形状，在所述燃料组件的横截面第一长方形中，所述第一长方形内除慢化剂水棒外的区域均匀分布有56个栅元位置，每个栅元位置处设有1燃料棒，其中，所述4根5.6%富集度的燃料棒分别分布在所述第一长方形的四个角点的栅元位置处，所述慢化剂水棒的中心与所述第一长方形的中心重合，每根5.6%富集度的燃料棒侧面均匀分布有2根7.5%富集度的燃料棒，所述慢化剂水棒的四周均匀分布12根7.5%富集度的燃料棒，余下的每个栅元位置分别布置1根8.26%富集度的燃料棒的技术方案，本设计方案解决了超临界水堆组件由于慢化不均匀导致的组件内功率分布不均匀的问题，通过在慢化最充分的所述第一长方形的四个角点栅元位置布置富集度最低的5.6%富集度燃料棒，在慢化较为充分的5.6%富集度燃料棒侧面以及慢化剂水棒四周布置富集度较低的7.5%富集度燃料棒，在慢化最不充分的余下栅元位置布置富集度最高的8.26%富集度燃料棒，有效地降低了慢化充分的栅元位置功率并提高了慢化不充分的栅元位置功率，从而使燃料组件内功率分布均匀且随燃耗变化平缓，有效提高了反应堆的安全性，可获得较深的卸料燃耗，满足更长堆芯换料周期的要求，堆芯平均卸料燃耗深，燃耗寿期长，显著提高了反应堆的经济性，所以，有效解决了现有超临界水堆堆芯设计存在燃料组件内功率分布不够均匀、燃料组件理论卸料燃耗低、堆芯寿期短的技术问题，进而实现了延长堆芯寿期，提高反应堆的经济性，同时降低组件功率峰因子，提高反应堆的安全性的技术效果。
附图说明
图1为背景文件中2区富集度燃料组件组成示意图；
图2为本申请实施例中3区富集度燃料组件组成示意图；
图3为2种富集度与3种富集度的组件功率峰值因子比较示意图；
图4为2种富集度与3种富集度的组件无限增殖因子比较示意图；
图5为本申请实施例中堆芯径向布置示意图；
图6为本申请实施例中堆芯控制棒布置示意图；
图7为本申请实施例中全提棒工况堆芯Keff随燃耗变化示意图
图8为本申请实施例中堆芯寿期末燃耗分布示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种超临界水堆燃料组件及堆芯，解决了现有超临界水堆堆芯设计存在燃料组件内功率分布不够均匀、燃料组件理论卸料燃耗低、堆芯寿期短的技术问题，实现了延长堆芯寿期，提高反应堆的经济性，同时降低组件功率峰因子，提高反应堆的安全性的技术效果。
本申请实施中的技术方案为解决上述技术问题。总体思路如下：
采用了将超临界水堆燃料组件，所述燃料组件内采用径向3区富集度布置，设计为包括：慢化剂水棒、4根5.6%富集度的燃料棒、20根7.5%富集度的燃料棒、32根8.26%富集度的燃料棒，其中，所述燃料组件的横截面为长方形状，在所述燃料组件的横截面第一长方形中，所述第一长方形内除慢化剂水棒外的区域均匀分布有56个栅元位置，每个栅元位置处设有1燃料棒，其中，所述4根5.6%富集度的燃料棒分别分布在所述第一长方形的四个角点的栅元位置处，所述慢化剂水棒的中心与所述第一长方形的中心重合，每根5.6%富集度的燃料棒侧面均匀分布有2根7.5%富集度的燃料棒，所述慢化剂水棒的四周均匀分布12根7.5%富集度的燃料棒，余下的每个栅元位置分别布置1根8.26%富集度的燃料棒的技术方案，本设计方案解决了超临界水堆组件由于慢化不均匀导致的组件内功率分布不均匀的问题，通过在慢化最充分的所述第一长方形的四个角点栅元位置布置富集度最低的5.6%富集度燃料棒，在慢化较为充分的5.6%富集度燃料棒侧面以及慢化剂水棒四周布置富集度较低的7.5%富集度燃料棒，在慢化最不充分的余下栅元位置布置富集度最高的8.26%富集度燃料棒，有效地降低了慢化充分的栅元位置功率并提高了慢化不充分的栅元位置功率，从而使燃料组件内功率分布均匀且随燃耗变化平缓，有效提高了反应堆的安全性，可获得较深的卸料燃耗，满足更长堆芯换料周期的要求，堆芯平均卸料燃耗深，燃耗寿期长，显著提高了反应堆的经济性，所以，有效解决了现有超临界水堆堆芯设计存在燃料组件内功率分布不够均匀、燃料组件理论卸料燃耗低、堆芯寿期短的技术问题，进而实现了延长堆芯寿期，提高反应堆的经济性，同时降低组件功率峰因子，提高反应堆的安全性的技术效果。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
实施例一：
在实施例一中，提供了一种超临界水堆燃料组件，请参考图1-图8，所述燃料组件内采用径向3区富集度布置，所述燃料组件包括：
慢化剂水棒、4根5.6%富集度的燃料棒、20根7.5%富集度的燃料棒、32根8.26%富集度的燃料棒，其中，所述燃料组件的横截面为长方形状，在所述燃料组件的横截面第一长方形中，所述第一长方形内除慢化剂水棒外的区域均匀分布有56个栅元位置，每个栅元位置处设有1燃料棒，其中，所述4根5.6%富集度的燃料棒分别分布在所述第一长方形的四个角点的栅元位置处，所述慢化剂水棒的中心与所述第一长方形的中心重合，每根5.6%富集度的燃料棒侧面均匀分布有2根7.5%富集度的燃料棒，所述慢化剂水棒的四周均匀分布12根7.5%富集度的燃料棒，余下的每个栅元位置分别布置1根8.26%富集度的燃料棒。
其中，在本申请实施例中，所述燃料组件的组件功率峰值因子PPF寿期内最大值为1.04，且PPF维持在1.03至1.04之间。组件功率峰值因子定义为组件内最大燃料棒功率除以组件内燃料棒的平均功率，组件功率峰值因子越小，组件及堆芯越安全，越容易获得更高的冷却剂出口温度和系统热效率。
其中，在本申请实施例中，所述燃料组件内5.6%富集度燃料棒数目为16根，7.5%富集度燃料棒数目为80根，8.26%富集度燃料棒数目为128根，计算得到燃料棒平均富集度：
（1）
即燃料平均富集度为7.8%，所有燃料棒中布置含量1.4%的Er2O3可燃毒物。可燃毒物含量越多，越有利于堆芯剩余反应性控制，但过量的可燃毒物在堆芯寿期末将有较大的毒物残留，导致堆芯寿期变短，即堆芯寿期末反应性惩罚较大。研究发现，对于本实施例，添加1.4%含量的Er2O3可燃毒物，既能够有效控制堆芯剩余反应性，又能够避免过大的寿期末反应性惩罚。
卸料燃耗是指新燃料组件从进入堆芯开始，经过若干个循环，最后卸出堆芯时所达到的燃耗深度，在本申请实施例中，卸出堆芯的组件Kinf（无限增殖因子）为0.9左右，所述燃料组件对应的卸料燃耗大于60000MWd/tU。
另一方面，本申请实施例还提供了一种超临界水堆堆芯，所述堆芯装载157组上述方案中所述的燃料组件，所述堆芯采用17组共124束控制棒，轴向2区含有Er2O3可燃毒物。
所述堆芯的控制棒管理策略考虑了以下约束：堆芯拥有足够的反应性控制能力，且各控制棒束价值分配合理；尽量展平堆芯空间功率分布和冷却剂出口温度分布，降低最大功率峰因子和MCST；尽量减小因控制棒动作引起的空间功率分布扰动，保证堆芯物理-热工耦合稳定性。在考虑了以上约束的前提下，尽量减少控制棒的数目。所述堆芯所有的组件中有124盒组件内插有控制棒，轴向2区含有Er2O3可燃毒物。控制棒一共分为17组，标记为A~Q，其中，Q组为安全棒，一共28束，划分为4组，标记为Q1~Q4。以堆芯剖面左下角为坐标点(01,01)，中心组件为坐标点(08,08),A组控制棒所在组件共4个，位置坐标为(08,07)、(08,09)、(07,08)、(09,08)；B组控制棒所在组件共4个，位置坐标为(08,06)、(08,10)、(06,08)、(10,08)；C组控制棒所在组件共8个，位置坐标为(06,07)、(06,09)、(07,06)、(07,10)、(09,06)、(09,10)、(10,07)、(10,09)；D组控制棒所在组件共4个，位置坐标为(06,06)、(06,10)、(10,06)、(10,10)；E组控制棒所在组件共4个，位置坐标为(05,08)、(08,11)、(08,05)、(11,08)；F组控制棒所在组件共8个，位置坐标为(05,07)、(05,09)、(07,05)、(07,11)、(09,05)、(09,11)、(11,07)、(11,09)；G组控制棒所在组件共4个，位置坐标为(05,05)、(05,11)、(11,11)、(11,05)；H组控制棒所在组件共4个，位置坐标为(04,08)、(08，04)、(08,12)、(12,08)；I组控制棒所在组件共8个，位置坐标为(04,07)、(04,09)、(07,04)、(07，12)、(09,04)、(09,12)、(12,07)、(12,09)；J组控制棒所在组件共8个，位置坐标为(04，06)、(04,10)、(06,04)、(06,12)、(10,04)、(10,12)、(12,06)、(12,10)；K组控制棒所在组件共8个，位置坐标为(04,05)、(04,11)、(05,04)、(05,12)、(11,04)、(11,12)、(12,05)、(12.11)；L组控制棒所在组件共4个，位置坐标为(04,04)、(04,12)、(12,04)、(12,12)；M组控制棒所在组件共8个，位置坐标为(03,06)、(03,10)、(06,03)、(06,13)、(10,03)、(10,13)、(13,06)、(13,10)；N组控制棒所在组件共4个，位置坐标为(02,08)、(08,02)、(08,14)、(14,08)；O组控制棒所在组件共8个，位置坐标为(02,06)、(02,10)、(06,02)、(06,14)、(10,02)、(10,14)、(14,06)、(14,10)；P组控制棒所在组件共8个，位置坐标为(03,07)、(03,09)、(07,03)、(07,13)、(09,03)、(09,13)、(13,07)、(13,09)；Q1组控制棒所在组件共4个，位置坐标为(07,07)、(07,09)、(09,07)、(09,09)；Q2组控制棒所在组件共8个，位置坐标为(05,06)、(05,10)、(06,05)、(06,11)、(10,05)、(10,11)、(11,06)、(11,10)；Q3组控制棒所在组件共8个，位置坐标为(02,07)、(02,09)、(07,02)、(07,14)、(09,02)、(09,14)、(14,07)、(14,09)；Q4组控制棒所在组件共8个，位置坐标为(03,05)、(03,11)、(05,03)、(05,13)、(11,03)、(11,13)、(13,05)、(13,11)；剩余33个组件为无控制棒组件。
其中，在本申请实施例中，所述堆芯采用了Er2O3可燃毒物轴向分区设计，即可燃毒物Er2O3含量在轴向上分为上下两区，上区1/5活性区高度Er2O3含量为1.0%，下区4/5活性区高度Er2O3含量为1.5%，全堆芯燃料中初始Er2O3平均含量为1.4%。由于本方案中，寿期内仅依靠控制棒和弥散在燃料中的可燃毒物进行堆芯后备反应性控制，寿期初多束控制棒插入至堆芯底部，随着燃耗的加深，控制棒不断向上提出，导致堆芯底部功率不断增大。在堆芯下区布置含有较高可燃毒物的燃料，降低寿期初至寿期中堆芯底部功率，达到展平堆芯轴向功率分布的目的。全堆芯共布置124束控制棒，分为17组，其中安全棒共28束。
燃料组件内采用径向3区富集度布置，以获得更均匀的组件内功率分布，尽可能降低堆芯功率不均匀性。
燃料组件采用了3种燃料富集度：在每个子组件内，4个角点处布置共4根5.6%富集度的燃料棒，4个方向紧挨角点的2个栅元位置和靠近慢化剂水棒中心的3个栅元位置布置共20根7.5%富集度的燃料棒，在余下栅元位置布置共32根8.26%富集度的燃料棒。
所述燃料组件的组件功率峰值因子PPF寿期内最大值仅为1.04，显著低于对比文件中采用2区富集度布置时的最大值1.11，且PPF随着燃耗的加深维持在1.03至1.04之间，变化更为平缓，较低且变化平缓的组件功率峰值因子将有效提高反应堆的安全性。
燃料组件内燃料棒采用稍高燃料平均富集度，并装载适量Er2O3可燃毒物。
燃料组件内平均富集度为7.8%，所有燃料棒中布置含量1.4%的Er2O3以抑制寿期初剩余反应性。
所述燃料组件的卸料燃耗超过60000MWd/tU（指物理设计可达到的理论燃耗），远超过对比文件中采用5.8%富集度的燃料组件可达到的约40000MWd/tU，满足20个月甚至更长换料周期对燃料组件反应性的要求，同时，由于添加了适量的Er2O3可燃毒物，其反应性变化曲线较对比文件中方案更为平缓。
堆芯装载157组本发明提出的燃料组件，采用17组共124束控制棒、轴向2区Er2O3可燃毒物含量的反应性控制策略。
堆芯采用本发明提出的燃料组件方案，组件内平均富集度为7.8%，为展平堆芯功率分布，采用了毒物轴向分区设计，即毒物Er2O3含量在轴向上分为上下两区，上区1/5活性区高度Er2O3含量为1.0%，下区4/5活性区高度Er2O3含量为1.5%，全堆芯燃料中初始Er2O3平均含量为1.4%。在此基础上，为满足反应性控制要求，全堆芯共布置124束控制棒，分为17组，其中安全棒共28束。
所述堆芯平均卸料燃耗59124MWd/tU，燃耗寿期可达580EFPD，显著提高了反应堆的经济性。
本发明提供了一种超临界水堆燃料组件及堆芯，本发明所述的3区富集度燃料组件方案如图2所示，本发明所述的堆芯控制棒布置方案如图6所示，图2、图6仅仅给出了本发明提出概念的一种实施例，图1给出了背景文件中作为对比的2区富集度燃料组件方案，图3给出了组件功率峰值因子比较，图4给出了组件无限增殖因子比较，图5给出了堆芯径向布置方案，图7给出了全提棒工况堆芯Keff随燃耗变化，图8给出了堆芯寿期末燃耗分布，下面结合图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8和具体实施方式对本发明作进一步说明。
如图2所示，本发明所述燃料组件采用了3种燃料富集度：在每个子组件内，4个角点处布置共4根5.6%富集度的燃料棒，4个方向紧挨角点的2个栅元位置和靠近慢化剂水棒中心的3个栅元位置布置共20根7.5%富集度的燃料棒，在余下栅元位置布置共32根8.26%富集度的燃料棒，图1给出了背景文件中燃料组件设计方案，采用的是2区富集度布置，图3给出了上述两种组件方案的组件功率峰值因子比较，可以看出，采用本文提出的3区富集度燃料组件方案，可进一步降低组件内功率不均匀性，组件功率峰值因子PPF寿期内最大值仅为1.04，显著低于2区富集度燃料组件方案的最大值1.11，且PPF随着燃耗的加深维持在1.03至1.04之间，变化更为平缓，较低且变化平缓的组件功率峰值因子将有效提高反应堆的安全性，并为提高堆芯性能奠定良好的基础。
如图2所示，本发明所述燃料组件内平均富集度为7.8%，所有燃料棒中布置含量1.4%的Er2O3以抑制寿期初剩余反应性，图1给出了对比文件中燃料组件设计方案，采用的平均富集度为5.6%，图4给出了上述两种组件方案的组件无限增殖因子比较，可以看出，采用本文提出的3区富集度燃料组件方案，组件卸料燃耗超过60000MWd/tU（指物理设计可达到的理论燃耗），远超过对比文件中采用5.8%富集度的燃料组件可达到的约40000MWd/tU，满足20个月甚至更长换料周期对燃料组件反应性的要求。同时，由于添加了适量的Er2O3可燃毒物，其反应性变化曲线较对比文件中方案更为平缓。
如图5、图6所示，本发明所述堆芯装载157组本发明提出的燃料组件，采用17组共124束控制棒、轴向2区Er2O3可燃毒物含量的反应性控制策略，堆芯采用3区富集度燃料组件方案，组件内平均富集度为7.8%，为展平堆芯功率分布，采用了毒物轴向分区设计，即毒物Er2O3含量在轴向上分为上下两区，上区1/5活性区高度Er2O3含量为1.0%，下区4/5活性区高度Er2O3含量为1.5%，全堆芯燃料中初始Er2O3平均含量为1.4%，在此基础上，为满足反应性控制要求，全堆芯共布置124束控制棒，分为17组，其中Q棒组为安全棒，共28束，这种控制棒布置方式可保证：堆芯拥有足够的反应性控制能力，且各控制棒束价值分配合理；尽量展平堆芯空间功率分布和冷却剂出口温度分布，降低最大功率峰因子和最大包壳壁面温度；尽量减小因控制棒动作引起的空间功率分布扰动，保证堆芯物理-热工耦合稳定性，图7给出了全提棒工况堆芯Keff随燃耗变化，可以看出，采用本文提出的堆芯方案，堆芯燃耗寿期为580EFPD，相比对比文件中的350EFPD提高了约66%，显著提高了反应堆的经济性。图8给出了堆芯寿期末燃耗分布，可以看出，采用本文提出的堆芯方案，堆芯组件平均卸料燃耗为59124MWd/tU，显著高于对比文件中的32709MWd/tU。
上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：
由于采用了将超临界水堆燃料组件，所述燃料组件内采用径向3区富集度布置，设计为包括：慢化剂水棒、4根5.6%富集度的燃料棒、20根7.5%富集度的燃料棒、32根8.26%富集度的燃料棒，其中，所述燃料组件的横截面为长方形状，在所述燃料组件的横截面第一长方形中，所述第一长方形内除慢化剂水棒外的区域均匀分布有56个栅元位置，每个栅元位置处设有1燃料棒，其中，所述4根5.6%富集度的燃料棒分别分布在所述第一长方形的四个角点的栅元位置处，所述慢化剂水棒的中心与所述第一长方形的中心重合，每根5.6%富集度的燃料棒侧面均匀分布有2根7.5%富集度的燃料棒，所述慢化剂水棒的四周均匀分布12根7.5%富集度的燃料棒，余下的每个栅元位置分别布置1根8.26%富集度的燃料棒的技术方案，本设计方案解决了超临界水堆组件由于慢化不均匀导致的组件内功率分布不均匀的问题，通过在慢化最充分的所述第一长方形的四个角点栅元位置布置富集度最低的5.6%富集度燃料棒，在慢化较为充分的5.6%富集度燃料棒侧面以及慢化剂水棒四周布置富集度较低的7.5%富集度燃料棒，在慢化最不充分的余下栅元位置布置富集度最高的8.26%富集度燃料棒，有效地降低了慢化充分的栅元位置功率并提高了慢化不充分的栅元位置功率，从而使燃料组件内功率分布均匀且随燃耗变化平缓，有效提高了反应堆的安全性，可获得较深的卸料燃耗，满足更长堆芯换料周期的要求，堆芯平均卸料燃耗深，燃耗寿期长，显著提高了反应堆的经济性，所以，有效解决了现有超临界水堆堆芯设计存在燃料组件内功率分布不够均匀、燃料组件理论卸料燃耗低、堆芯寿期短的技术问题，进而实现了延长堆芯寿期，提高反应堆的经济性，同时降低组件功率峰因子，提高反应堆的安全性的技术效果。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种超临界水堆燃料组件，其特征在于，所述燃料组件内采用径向3区富集度布置，所述燃料组件包括：
慢化剂水棒、4根5.6%富集度的燃料棒、20根7.5%富集度的燃料棒、32根8.26%富集度的燃料棒，其中，所述燃料组件的横截面为长方形状，在所述燃料组件的横截面第一长方形中，所述第一长方形内除慢化剂水棒外的区域均匀分布有56个栅元位置，每个栅元位置处设有1燃料棒，其中，所述4根5.6%富集度的燃料棒分别分布在所述第一长方形的四个角点的栅元位置处，所述慢化剂水棒的中心与所述第一长方形的中心重合，每根5.6%富集度的燃料棒侧面均匀分布有2根7.5%富集度的燃料棒，所述慢化剂水棒的四周均匀分布12根7.5%富集度的燃料棒，余下的每个栅元位置分别布置1根8.26%富集度的燃料棒。
2.根据权利要求1所述的燃料组件，其特征在于，所述燃料组件的组件功率峰值因子PPF寿期内最大值为1.04，且PPF维持在1.03至1.04之间。
3.根据权利要求1所述的燃料组件，其特征在于，所述燃料组件内燃料棒平均富集度为7.8%，所有燃料棒中布置含量1.4%的Er2O3可燃毒物。
4.根据权利要求1所述的燃料组件，其特征在于，所述燃料组件的卸料燃耗大于60000MWd/tU。
5.一种超临界水堆堆芯，其特征在于，所述堆芯装载157组权利要求1-4中任一权项所述的燃料组件，所述堆芯采用17组共124束控制棒，轴向2区含有Er2O3可燃毒物。
6.根据权利要求5所述的堆芯，其特征在于，所述堆芯采用了Er2O3可燃毒物轴向分区设计，即可燃毒物Er2O3含量在轴向上分为上下两区，上区1/5活性区高度Er2O3含量为1.0%，下区4/5活性区高度Er2O3含量为1.5%，全堆芯燃料中初始Er2O3平均含量为1.4%，全堆芯共布置124束控制棒，分为17组，其中安全棒共28束。
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