CN109256222A - 钠冷快中子核反应堆系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种钠冷快中子核反应堆系统，包括压力容器、设置在压力容器内的堆芯、一回路驱动单元、中间换热单元，以及设置在压力容器外的二回路换热单元、二回路驱动单元。中间换热单元包括一次侧通道、二次侧通道，一次侧通道与一回路驱动单元、堆芯组成一次侧回路，让钠沿一次侧通道、一回路驱动单元、堆芯循环流动。二回路换热单元包括热通道、冷通道，热通道、二回路驱动单元、二次侧通道组成二次侧回路，让钠沿热通道、二回路驱动单元、二次侧通道循环流动，冷通道内循环流动二氧化碳。利用冷却剂钠具优异的传热性能，提升冷却效率和反应堆的热效率。一次侧回路中包含有放射性物质的钠流与外界隔离开，消除由于冷却剂钠泄漏而导致的放射性大量外泄。

Description

钠冷快中子核反应堆系统

技术领域

本发明涉及核电领域，更具体地说，涉及一种钠冷快中子核反应堆系统。

背景技术

随着世界范围内的能源供应日趋紧张，以及人们对全球气候变暖和可持续发展等问题的日益关注，核能必将在未来世界的发展中发挥举足轻重的作用。

快中子反应堆是当今唯一实现增殖的反应堆，这样就可以将压水堆产生的工业钚给快堆核电站装料，运行时一边发电、消耗工业钚，一边生产出新的钚，且生产大于消耗。在匹配发展压水堆到快堆和闭式燃料循环的情况下，考虑损耗，可将铀资源的利用率提高到60％～70％。

由于利用率的提高，富集度较低的铀矿也值得开采，在全球范围内，可采铀矿资源将扩大千倍。此外，快堆还有一个很重要的优点是它具有裂变锕系元素的能力，包括那些可从普通反应堆乏燃料中回收的锕系元素。快中子环境使锕系元素的中子俘获反应最小化，并使其裂变反应最大化。这意味着高放废物中的长寿命核素将减少。

钠具有极其优异的传热性能，并且在安全方面，钠的冷却和自然对流特性允许其仅仅通过自然对流的方式来除去衰变热。目前，世界各国对于新型钠冷快堆都是集中在改善热效率以及防止钠-水反应方面的研究，没有设计出在严重工况下依旧保持反应堆安全的钠冷快中子反应堆方案。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种钠冷快中子核反应堆系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种钠冷快中子核反应堆系统，包括压力容器、设置在所述压力容器内的堆芯、一回路驱动单元、中间换热单元，以及设置在所述压力容器外的二回路换热单元、二回路驱动单元；

所述中间换热单元包括一次侧通道、二次侧通道，所述一次侧通道与所述一回路驱动单元、堆芯组成一次侧回路，让钠沿所述一次侧通道、一回路驱动单元、堆芯循环流动；

所述二回路换热单元包括热通道、冷通道，所述热通道、二回路驱动单元、二次侧通道组成二次侧回路，让钠沿所述热通道、二回路驱动单元、二次侧通道循环流动，所述冷通道内循环流动二氧化碳。

优选地，所述钠冷快中子核反应堆系统还包括存放有钠的钠池，所述一回路驱动单元设置在所述钠池内，让所述钠池内的钠沿所述一次侧通道、一回路驱动单元、堆芯之间循环流动。

优选地，所述中间换热单元为扭曲管式换热器，所述扭曲管式换热器的换热管的截面为椭圆形。

优选地，所述二回路换热单元包括层叠间隔设置的若干换热板，所述换热板的一侧上分布有若干条贯穿至两相对边的导槽，所述换热板的导槽与相邻的所述换热板之间形成所述热通道或所述冷通道。

优选地，所述一回路驱动单元、二回路驱动单元为电磁泵。

优选地，所述一回路驱动单元、二回路驱动单元分别包括并联布置的若干环形直线电磁感应泵。

优选地，所述钠冷快中子核反应堆系统包括多组一回路驱动单元、中间换热单元、二回路换热单元、二回路驱动单元，每组一回路驱动单元、中间换热单元与所述堆芯连通形成一组一次侧回路，每组二回路换热单元、二回路驱动单元与其中一组所述一次侧回路的中间换热单元的二次侧通道连通形成一组二次侧回路。

优选地，各所述一次侧回路和各所述二次侧回路分别沿所述堆芯的周向分布。

优选地，所述堆芯的下侧还设有对进入所述堆芯的钠的流量进行分配的流量分配机构。

优选地，还包括余热排除系统，所述余热排除系统包括余热换热单元、空气冷系统，所述余热换热单元设置在所述压力容器内，所述空气冷系统设置在所述压力容器外，所述余热换热单元与所述空气冷系统连通，将所述压力容器内的热量带出。

优选地，还包括设置在所述压力容器外表面对所述压力容器侧壁进行冷却的水冷壁冷却系统。

优选地，所述堆芯包括燃料组件、控制棒组件、屏蔽层组件、反射层组件、乏燃料组件燃料组件，断面均呈六边形；

若干组所述燃料组件呈圆形排布布置；

一组所述控制棒组件设置在所述燃料组件的中心，若干组所述控制棒组件呈环形间隔分布，且相对所述堆芯的中心对称，若干组所述控制棒组件呈环形间隔分布，且相对所述堆芯的中心对称，将圆形排布的所述燃料组件划分成内圈、中圈、外圈三个区域；

若干组所述反射层组件沿所述燃料组件的外圈排布，

若干组所述屏蔽层组件沿所述反射层组件的外圈排布，另外若干组所述屏蔽层组件呈环形分布在所述堆芯的外圈；

若干组所述乏燃料组件燃料组件呈环形排布在所述屏蔽层组件的内外两圈之间。

优选地，所述燃料组件包括未烧过的新燃料组件、烧过一个循环的一燃料组件、烧过两个循环的二燃料组件、以及烧过三个循环的三燃料组件；

六个所述三燃料组件分别拼接在位于中心的所述控制棒组件的六个面；

所述二燃料组件呈环形分布在所述燃料组件外圈；

所述新燃料组件、一燃料组件排布在位于所述二燃料组件形成的环形圈内；

部分所述三燃料组件穿插设置在新燃料组件、一燃料组件之间，部分所述三燃料组件分布在所述二燃料组件形成的环形圈的外侧。

实施本发明的钠冷快中子核反应堆系统，具有以下有益效果：由于冷却剂钠是良好的导体，利用钠具有极其优异的传热性能的特点，提升了冷却效率，也让反应堆的热效率提高。中间换热单元的两个通道可以将一次侧回路中包含的有放射性物质的钠流与外界隔离开来，从而消除由于冷却剂钠泄漏而导致的放射性大量外泄，也可以有效的防止钠-水反应。在满足第四代核反应堆相关要求外，达到即使发生严重事故工况下，依旧能够保持反应堆的安全特性。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例中的钠冷快中子核反应堆系统的结构示意图；

图2是图1中钠冷快中子核反应堆系统的排布示意图；

图3是图1中一回路驱动单元的6个环形直线电磁感应泵并联排布示意图；

图4是图1中二回路换热单元的换热板层叠时的断面示意图；

图5是图1中二回路驱动单元的4个环形直线电磁感应泵并联排布示意图；

图6是图1中堆芯的排布示意图；

图7是图6中堆芯的燃料组件的排布示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1、图2所示，本发明一个优选实施例中的钠冷快中子核反应堆系统包括压力容器1、设置在压力容器1内的堆芯2、一回路驱动单元3、中间换热单元4，以及设置在压力容器1外的二回路换热单元5、二回路驱动单元6。

中间换热单元4包括一次侧通道、二次侧通道，一次侧通道与一回路驱动单元3、堆芯2组成一次侧回路，让钠沿一次侧通道、一回路驱动单元3、堆芯2循环流动。

二回路换热单元5包括热通道、冷通道，热通道、二回路驱动单元6、二次侧通道组成二次侧回路，让钠沿热通道、二回路驱动单元6、二次侧通道循环流动，冷通道内循环流动二氧化碳。

在一些实施例中，堆芯2的下侧还设有对进入堆芯2的钠的流量进行分配的流量分配机构7。一回路驱动单元3将冷钠泵入堆芯2的入口腔室中，入口腔室将钠导入位于堆芯2下部的流量分配机构7及堆芯2支撑结构，准备进入堆芯2并将其热量导出。被堆芯2加热的钠汇集到堆芯2出口腔室，并经过管路被引入到中间换热单元4的一次侧通道入口处。该过程中，堆芯2入口钠温为390℃，出口钠温度为545℃。进入中间换热单元4的一次侧通道的热钠流与中间换热单元4中二次侧通道的冷钠流进行对流换热，其中一次侧通道热钠入口温度为545℃，出口温度为390℃，被加热的二次侧通道钠流以532℃的温度流出中间换热单元4。

钠冷快中子核反应堆系统还包括存放有钠的钠池，一回路驱动单元3设置在钠池内，让钠池内的钠沿一次侧通道、一回路驱动单元3、堆芯2之间循环流动。冷却后的一次侧通道钠直接排出至钠池中，与钠池中的钠混合，准备下一次循环。

由于冷却剂钠是良好的导体，利用钠具有极其优异的传热性能的特点，提升了冷却效率，也让反应堆的热效率提高。通常，反应堆设计热功率为800-1500MW，其电功率达到320-600MW，热效率可达40％，具有较高的经济性。

中间换热单元4的两个通道可以将一次侧回路中包含的有放射性物质的钠流与外界隔离开来，从而消除由于冷却剂钠泄漏而导致的放射性大量外泄，也可以有效的防止钠-水反应。在满足第四代核反应堆相关要求外，达到即使发生严重事故工况下，依旧能够保持反应堆的安全特性。

在本实施例中，钠冷快中子核反应堆系统包括四组一回路驱动单元3、中间换热单元4、二回路换热单元5、二回路驱动单元6，每组一回路驱动单元3、中间换热单元4与堆芯2连通形成一组一次侧回路，每组二回路换热单元5、二回路驱动单元6与其中一组一次侧回路的中间换热单元4的二次侧通道连通形成一组二次侧回路，即反应堆设有四组一次侧回路、二次侧回路，每组一次侧回路、二次侧回路对应交换热量，将堆芯2内的热量带到压力容器1外。

如图3所示，一回路驱动单元3、二回路驱动单元6为电磁泵，由于冷却剂钠是良好的导体，反应堆使用的电磁泵为先进的环形直线电磁感应泵31(ALLP)，这样可以很好的利用电磁泵的电磁力进行循环。

一回路驱动单元3采用集合单元式电磁泵，每个集合单元由6个ALIP并联形成，这样就能够安全达到需要的流量。所使用的电磁泵线圈为能够在600℃高温下连续使用100年的高温绝缘线圈；此外，主泵将会浸入到钠池中，可以很好地被钠池中的钠冷却。将电磁泵作为主泵应用于大型快堆中，能够很好地提高电厂的可靠性和经济性。但是由于单个电磁泵的功率偏低，针对热功率高达1500MW的情况，采用并联集合单元式电磁泵。

电磁泵具有如下优点：(1)由于电磁泵不需要预留自由水平面，使得安装自由度大，因此可以很好的与中间换热器模块化结合，达到降低设备制造成本的目的；(2)使用电磁泵能够消除泵的相关辅助设备，如减速机、机械密封、滑油系统等；(3)电磁泵只有较少的更换部件或消耗部件，因此电磁泵的使用可以很好地提高可靠性和可维护性。

中间换热单元4为扭曲管式换热器，扭曲管式换热器的换热管的截面为椭圆形。扭曲管式换热器的管束中不设折流板，通过螺旋扭曲的换热管外缘保持螺旋线紧密接触，换热管相互支撑并在管间也形成螺旋形流道。由于扭曲换热管的多点自支撑结构，与传统圆管换热器相比，扭曲管换热器具有压降小、传热系数高、无振动、少结垢、易清洗、换热器体积小等一系列优点。

另外，扭曲管式换热器的结构更加紧凑，换热效果更加优良。由于螺旋状的换热管使得长度变长，从而缩短了换热器的外壳尺寸，使得传热效率提高。

如图4所示，二回路换热单元5包括层叠间隔设置的若干换热板51，换热板51的一侧上分布有若干条贯穿至两相对边的导槽511，导槽511通常采用光电化学刻蚀工艺形成，换热板51的导槽511与相邻的换热板51之间形成热通道或冷通道。

如图5所示，二回路驱动单元6选用与一回路驱动单元3相同的电磁泵，为解决流量问题，二回路驱动单元6电磁泵采用与一回路驱动单元3电磁泵类似的集合单元并联的方式，每个集合单元布置4个ALIP。

在其他实施例中，一回路驱动单元3、二回路驱动单元6也可分别并联设置其他数量的环形直线电磁感应泵31。

二次侧回路的冷通道中采用超临界二氧化碳(S-CO2)的再压缩布雷顿循环，超临界二氧化碳气体具有临界压力适中、稳定性好、偏惰性、无毒、储量丰富、成奉低等优点。

考虑到二次侧回路系统的工质为S-CO2，采用先进的印刷电路板式换热器进行换热。与传统水蒸气郎肯循环相比具有如下优点：(1)循环结构简单；(2)可以降低压缩机工作量，从而提高循环效率；(3)使用高压高密度的气体，减少了汽轮机组设计体积，提高了反应堆的经济性能；(4)不存在Na-水反应的可能性。

钠冷快中子核反应堆系统还包括反应堆衰变热排出系统，反应堆衰变热排出系统由余热排出系统8和水冷壁冷却系统9组成，使得整个反应堆具有较高的安全性。

余热排除系统包括余热换热单元81、空气冷系统82，余热换热单元81设置在压力容器1内，优选地，余热换热单元81浸入在钠池中，吸收钠池中的热量。空气冷系统82设置在压力容器1外，余热换热单元81与空气冷系统82连通，实现钠-空气之间的换热，将压力容器1内的热量带出。

水冷壁冷却系统9设置在反应堆压力容器1外表面对压力容器1侧壁进行冷却，当出现事故使钠池温度过高时，来自钠池的热量通过导热、对流、辐射传到余热换热单元81和水冷壁冷却系统9，在重力的的作用下循环将热量散失出去，实现非能动余热排出，保证反应堆安全。

如图6所示，堆芯2包括燃料组件21、控制棒组件22、屏蔽层组件23、反射层组件24、乏燃料组件燃料组件25，断面均呈六边形，燃料组件21、控制棒组件22、屏蔽层组件23、反射层组件24、乏燃料组件燃料组件25的数量可以不做限定。

在本实施例中，燃料组件21包括312组，呈圆形排布布置；

控制棒组件22包括37组，其中一组设置在燃料组件21的中心，12组以堆芯2为中心呈环形间隔分布，且相对堆芯2的中心对称，24组以堆芯2为中心呈环形间隔分布，且相对堆芯2的中心对称，控制棒组件22将圆形排布的燃料组件21划分成内圈、中圈、外圈三个区域；

控制棒组件22对称分布，以实现功率展平，其中设有B₄C吸收体棒束，¹⁰B的质量分数为90％。

反射层组件24包括72组，沿燃料组件21的外圈排布，

屏蔽层组件23包括276组，其中78组沿反射层组件24的外圈排布，另外198组呈环形分布在堆芯2的外圈；

乏燃料组件燃料组件25包括120组，乏燃料组件燃料组件25呈环形排布在屏蔽层组件23的内外两圈之间。

具体地排布如图6所示，数量和排布方式也可进行适当的位置调整。本实施例中，组件中心距为15.74cm，本堆芯2没有像普通的堆芯2一样设置转换区，而是在活性区的下方设置了长为15cm的石墨慢化区，活性区和慢化区长度分别为85cm、15cm，石墨慢化区具有减少泄漏的作用。这些设置会在一定程度上影响钠的空泡反应性。在反应堆正常运行期间，反应堆启动，停堆和功率发生变化时反应性的控制依靠控制棒驱动机构调节控制棒在燃料区的位置来完成。

反应堆燃料原件足够细长，提高堆芯2内冷却剂自然循环能力，有利于反应堆通过自身将余热导出。经过使用相关软件模拟，可以保证在反应堆发生反应性引入事故、失流事故、无保护超功率瞬态和无保护失流事故的情况下，能通过自然对流，辐射和热传导，将热量由堆芯2带入钠池，再通过衰变热排出系统将热量导出，均能使燃料包壳最高温度小于包壳温度限制700℃，燃料中心最高温度小于限制温度即燃料的熔点1800℃，燃料包壳的气密性没有被破坏。

整个反应堆一次侧回路冷却剂的平均温升为155℃。反应堆的热功率是1500MW，冷却剂进出口温度分别为390℃、545℃。反应堆选用具有良好的抗高温和抗蠕变能力的HT9铁素体作为结构材料。

如图7所示，进一步地，燃料组件21包括未烧过的新燃料组件211、烧过一个循环的一燃料组件212、烧过两个循环的二燃料组件213、以及烧过三个循环的三燃料组件214。

六个三燃料组件214分别拼接在位于中心的控制棒组件22的六个面；二燃料组件213呈环形分布在燃料组件21外圈；新燃料组件211、一燃料组件212排布在位于二燃料组件213形成的环形圈内；部分三燃料组件214穿插设置在新燃料组件211、一燃料组件212之间，部分三燃料组件214分布在二燃料组件213形成的环形圈的外侧。

采用烧过三个循环的燃料组件21布置，减少每区燃料组件21数的同时增加循环次数，可以有效的提高燃耗深度。反应堆堆芯2采用低泄漏装料的装料方式，将堆芯2组件分为4区，每区78个燃料组件21。其优越之处在于将新组件布置在靠近堆芯2内区的位置，而最外区是燃耗深度较大的组件，因而堆芯2边缘中子通量密度较低，减少了中子的泄漏，提高了中子的利用率以及堆芯2的有效增殖系数，延长了堆芯2的寿期，使堆芯2寿期可达到18个月。

在其他实施例中，新燃料组件211、一燃料组件212、二燃料组件213、三燃料组件214的排布方式和数量也可适当调整。

本发明的优点：

1、反应堆设计热功率为800-1500MW，其电功率达到320-600MW，热效率可达40％，具有较高的经济性。

2、采用低泄漏换料方案，减少了中子的泄漏，提高了中子的利用率以及堆芯2的有效增殖系数，延长了堆芯2的寿期，使堆芯2寿期可达到18个月。

3、反应堆具有极高的负反应性，使得反应堆的固有安全性较以往反应堆有了很大的提升。

4、余热排出系统8和水冷壁冷却系统9均为非能动系统，即使在失去场外电源的情况下也能对钠池进行冷却，保证反应堆安全，且系统更简单、更方便。

5、反应堆具有更好的安全性，保证在任何事故下都不会发生包壳破损、堆芯2熔毁、放射性外泄、危害公众和环境安全、必须场外应急的严重事故。

6、中间换热单元4采用先进的扭曲管换热器，该换热器具有体积小、易维修的特点，使得反应堆具有较高体积利用率和维护性。

7、反应堆的二回路系统采用超临界二氧化碳再压缩布雷顿循环的形式，完全消除了发生钠-水事故的可能性。同时，采用先进的印刷电路板式换热器，在保证安全性的同时，大大提高了换热效率。

可以理解地，上述各技术特征可以任意组合使用而不受限制。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (13)

1.一种钠冷快中子核反应堆系统，其特征在于，包括压力容器（1）、设置在所述压力容器（1）内的堆芯（2）、一回路驱动单元（3）、中间换热单元（4），以及设置在所述压力容器（1）外的二回路换热单元（5）、二回路驱动单元（6）；

所述中间换热单元（4）包括一次侧通道、二次侧通道，所述一次侧通道与所述一回路驱动单元（3）、堆芯（2）连通形成一次侧回路，让钠沿所述一次侧通道、一回路驱动单元（3）、堆芯（2）循环流动；

所述二回路换热单元（5）包括热通道、冷通道，所述热通道、二回路驱动单元（6）、二次侧通道连通形成二次侧回路，让钠沿所述热通道、二回路驱动单元（6）、二次侧通道循环流动，所述冷通道内循环流动二氧化碳。

2.根据权利要求1所述的钠冷快中子核反应堆系统，其特征在于，所述钠冷快中子核反应堆系统还包括存放有钠的钠池，所述一回路驱动单元（3）设置在所述钠池内，让所述钠池内的钠沿所述一次侧通道、一回路驱动单元（3）、堆芯（2）之间循环流动。

3.根据权利要求1所述的钠冷快中子核反应堆系统，其特征在于，所述中间换热单元（4）为扭曲管式换热器，所述扭曲管式换热器的换热管的截面为椭圆形。

4.根据权利要求1所述的钠冷快中子核反应堆系统，其特征在于，所述二回路换热单元（5）包括层叠间隔设置的若干换热板（51），所述换热板（51）的一侧上分布有若干条贯穿至两相对边的导槽（511），所述换热板（51）的导槽（511）与相邻的所述换热板（51）之间形成所述热通道或所述冷通道。

5.根据权利要求1所述的钠冷快中子核反应堆系统，其特征在于，所述一回路驱动单元（3）、二回路驱动单元（6）为电磁泵。

6.根据权利要求5所述的钠冷快中子核反应堆系统，其特征在于，所述一回路驱动单元（3）、二回路驱动单元（6）分别包括并联布置的若干环形直线电磁感应泵（31）。

7.根据权利要求1所述的钠冷快中子核反应堆系统，其特征在于，所述钠冷快中子核反应堆系统包括多组一回路驱动单元（3）、中间换热单元（4）、二回路换热单元（5）、二回路驱动单元（6），每组一回路驱动单元（3）、中间换热单元（4）与所述堆芯（2）连通形成一组一次侧回路，每组二回路换热单元（5）、二回路驱动单元（6）与其中一组所述一次侧回路的中间换热单元（4）的二次侧通道连通形成一组二次侧回路。

8.根据权利要求7所述的钠冷快中子核反应堆系统，其特征在于，各所述一次侧回路和各所述二次侧回路分别沿所述堆芯的周向分布。

9.根据权利要求1所述的钠冷快中子核反应堆系统，其特征在于，所述堆芯（2）的下侧还设有对进入所述堆芯（2）的钠的流量进行分配的流量分配机构（7）。

10.根据权利要求1至9任一项所述的钠冷快中子核反应堆系统，其特征在于，还包括余热排除系统，所述余热排除系统包括余热换热单元（81）、空气冷系统（82），所述余热换热单元（81）设置在所述压力容器（1）内，所述空气冷系统（82）设置在所述压力容器（1）外，所述余热换热单元（81）与所述空气冷系统（82）连通，将所述压力容器（1）内的热量带出。

11.根据权利要求1至9任一项所述的钠冷快中子核反应堆系统，其特征在于，还包括设置在所述压力容器（1）外表面对所述压力容器（1）侧壁进行冷却的水冷壁冷却系统（9）。

12.根据权利要求1至9任一项所述的钠冷快中子核反应堆系统，其特征在于，所述堆芯（2）包括燃料组件（21）、控制棒组件（22）、屏蔽层组件（23）、反射层组件（24）、乏燃料组件燃料组件（25），断面均呈六边形；

若干组所述燃料组件（21）呈圆形排布布置；

一组所述控制棒组件（22）设置在所述燃料组件（21）的中心，若干组所述控制棒组件（22）呈环形间隔分布，且相对所述堆芯（2）的中心对称，若干组所述控制棒组件（22）呈环形间隔分布，且相对所述堆芯（2）的中心对称，将圆形排布的所述燃料组件（21）划分成内圈、中圈、外圈三个区域；

若干组所述反射层组件（24）沿所述燃料组件（21）的外圈排布，

若干组所述屏蔽层组件（23）沿所述反射层组件（24）的外圈排布，另外若干组所述屏蔽层组件（23）呈环形分布在所述堆芯（2）的外圈；

若干组所述乏燃料组件燃料组件（25）呈环形排布在所述屏蔽层组件（23）的内外两圈之间。

13.根据权利要求12所述的钠冷快中子核反应堆系统，其特征在于，所述燃料组件（21）包括未烧过的新燃料组件（211）、烧过一个循环的一燃料组件（212）、烧过两个循环的二燃料组件（213）、以及烧过三个循环的三燃料组件（214）；

六个所述三燃料组件（214）分别拼接在位于中心的所述控制棒组件（22）的六个面；

所述二燃料组件（213）呈环形分布在所述燃料组件（21）外圈；

所述新燃料组件（211）、一燃料组件（212）排布在位于所述二燃料组件（213）形成的环形圈内；

部分所述三燃料组件（214）穿插设置在新燃料组件（211）、一燃料组件（212）之间，部分所述三燃料组件（214）分布在所述二燃料组件（213）形成的环形圈的外侧。