CN112331368A - 反应堆堆芯 - Google Patents

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徐刚
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Abstract

本发明公开一种反应堆堆芯，涉及核反应堆技术领域，以解决现有的堆芯水池内由于部分装载燃料组件而导致水体流量分布不均因而导致反应堆燃料释放热量不均匀的技术问题。本发明所述的反应堆堆芯包括：实体燃料，该实体燃料的外围设有虚拟燃料；并且，实体燃料和虚拟燃料构成的反应堆堆芯大小与堆芯下部结构的大小匹配。由于实体燃料和虚拟燃料构成的反应堆堆芯的大小与堆芯下部结构的大小匹配，因此堆芯下部结构不存在空闲的地方(均被实体燃料和虚拟燃料覆盖)，从而堆芯水池内的水体流量分布均匀，进而反应堆燃料释放的热量均匀，能够有利于展平堆芯功率。

Description

反应堆堆芯
技术领域
本发明涉及核反应堆技术领域，特别涉及一种反应堆堆芯。
背景技术
核能供热(utilization of nuclear energy in district heat supply)，以核裂变产生的能量为热源的城市集中供热方式。它是解决城市能源供应，减轻运输压力和消除烧煤造成的环境污染的一种新途径。
其中，核反应堆，又称为原子能反应堆或反应堆，是能维持可控自持链式核裂变反应，以实现核能利用的装置。核反应堆通过合理布置核燃料，使得在无需补加中子源的条件下能在其中发生自持链式核裂变过程。严格来说，反应堆这一术语应覆盖裂变堆、聚变堆、裂变聚变混合堆，但一般情况下仅指裂变堆。
具体地，反应堆堆芯，即燃料棒，在高温时将会融化，即堆芯熔化。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。
然而，本申请发明人发现现有的反应堆堆芯均为实体燃料，堆芯的大小不变，同时放置反应堆堆芯的堆芯下部结构大小也不变，而在不同的工况下，需要放置不同数量的燃料组件，从而有时会发生燃料组件无法填满整个堆芯下部结构的情况，当堆芯下部结构有空闲的地方时，又会导致堆芯水池内的水体流量分布不均，进而影响反应堆燃料，使其释放的热量不均匀。
因此，如何提供一种反应堆堆芯的下部结构及反应堆堆芯，能够在不同工况下均保证堆芯水池内的水体流量分布均匀，已成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种反应堆堆芯，以解决现有的堆芯水池内因部分装载燃料组件而导致的水体流量分布不均因而导致反应堆燃料释放热量不均匀的技术问题。
本发明提供一种反应堆堆芯，包括：实体燃料，所述实体燃料的外围设有虚拟燃料；所述实体燃料和所述虚拟燃料构成的所述反应堆堆芯的下部结构大小与堆芯下部结构的大小匹配。
实际应用时，本发明所述的反应堆堆芯中，所述虚拟燃料与所述实体燃料的流动阻力一致。
其中，本发明所述的反应堆堆芯中，所述虚拟燃料采用阻力塞。
可选地，本发明所述的反应堆堆芯中，所述虚拟燃料采用生产同位素的燃料。
具体地，本发明所述的反应堆堆芯还包括：格架，所述格架的大小与所述堆芯下部结构的大小匹配；所述实体燃料和所述虚拟燃料均放置在所述格架内，并通过所述格架固定连接。
进一步地，本发明所述的反应堆堆芯中，所述虚拟燃料的外围设有反射层。
相对于现有技术，本发明所述的反应堆堆芯具有以下优势：
本发明提供的反应堆堆芯包括：实体燃料，该实体燃料的外围设有虚拟燃料；并且，实体燃料和虚拟燃料构成的反应堆堆芯的大小与堆芯下部结构的大小匹配。由此分析可知，本发明提供的反应堆堆芯中，由于实体燃料和虚拟燃料构成的反应堆堆芯的大小与堆芯下部结构的大小匹配，因此堆芯下部结构不存在空闲的地方(均被实体燃料和虚拟燃料覆盖)，从而堆芯水池内的水体流量分布均匀，进而反应堆燃料释放的热量均匀，能够有利于展平堆芯功率。
本发明还提供一种反应堆堆芯，包括：格架，所述格架的大小与堆芯下部结构的大小匹配；所述格架内交替放置有实体燃料和虚拟燃料，所述实体燃料和所述虚拟燃料通过所述格架固定连接。
其中，本发明所述的反应堆堆芯中，所述实体燃料和所述虚拟燃料交替内外层布置，且由内至外所述虚拟燃料的占比依次减少。
可选地，所述实体燃料和所述虚拟燃料分区布置，所述实体燃料在内层布置，所述虚拟燃料在外层布置。
或者，在另一种可选实施方式中，所述实体燃料和所述虚拟燃料按环形分区布置，所述环形分区由外向内分别为外区、中间区和中心区，所述虚拟燃料在中心区和外区布置，所述实体燃料在中间区布置。
具体地，本发明所述的反应堆堆芯中，最外层的所述实体燃料或所述虚拟燃料的外围设有反射层。
实际应用时，本发明所述的反应堆堆芯中，所述虚拟燃料与所述实体燃料的流动阻力一致。
其中，本发明所述的反应堆堆芯中，所述虚拟燃料采用阻力塞。
可选地，本发明所述的反应堆堆芯中，所述虚拟燃料采用生产同位素的燃料。
相对于现有技术，本发明所述的反应堆堆芯具有以下优势：
本发明提供的反应堆堆芯中，包括：格架，该格架的大小与堆芯下部结构的大小匹配；其中，格架内交替放置有实体燃料和虚拟燃料，且实体燃料和虚拟燃料通过上述格架固定连接。由此分析可知，本发明提供的反应堆堆芯的下部结构中，由于格架内交替放置有实体燃料和虚拟燃料，且格架的大小与堆芯下部结构的大小匹配，因此堆芯下部结构不存在空闲的地方(均被实体燃料和虚拟燃料覆盖)，从而堆芯水池内的水体流量分布均匀，进而反应堆燃料释放的热量均匀，能够有利于展平堆芯功率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的第一种反应堆堆芯的俯视结构示意图；
图2为本发明实施例提供的第二种反应堆堆芯的俯视结构示意图；
图3为本发明实施例提供的第三种反应堆堆芯的俯视结构示意图；
图4为本发明实施例提供的第四种反应堆堆芯的俯视结构示意图。
图中：1-实体燃料；2-虚拟燃料；3-堆芯下部结构。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电气连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
图1为本发明实施例提供的第一种反应堆堆芯的俯视结构示意图；图2为本发明实施例提供的第二种反应堆堆芯的俯视结构示意图；图3为本发明实施例提供的第三种反应堆堆芯的俯视结构示意图。
如图1-图3所示，本发明实施例提供一种反应堆堆芯，包括：实体燃料1，实体燃料1的外围设有虚拟燃料2；实体燃料1和虚拟燃料2构成的反应堆堆芯的大小与堆芯下部结构3的大小匹配。
相对于现有技术，本发明实施例所述的反应堆堆芯具有以下优势：
本发明实施例提供的反应堆堆芯中，如图1-图3所示，包括：实体燃料1，该实体燃料1的外围设有虚拟燃料2；并且，实体燃料1和虚拟燃料2构成的反应堆堆芯的大小与堆芯下部结构3的大小匹配。由此分析可知，本发明实施例提供的反应堆堆芯中，由于实体燃料1和虚拟燃料2构成的反应堆堆芯的大小与堆芯下部结构3的大小匹配，因此堆芯下部结构3不存在空闲的地方(均被实体燃料1和虚拟燃料2覆盖)，从而堆芯水池内的水体流量分布均匀，进而反应堆燃料释放的热量均匀，能够有利于展平堆芯功率。
实际应用时，本发明实施例提供的反应堆堆芯中，上述虚拟燃料2与实体燃料1的流动阻力一致，从而能够良好地保证堆芯水池内的水体流量分布均匀，进而反应堆燃料释放的热量均匀，能够有利于展平堆芯功率。
其中，本发明实施例提供的反应堆堆芯中，上述虚拟燃料2可以采用阻力塞。
可选地，本发明实施例提供的反应堆堆芯中，上述虚拟燃料2可以采用生产同位素的燃料。
具体地，本发明实施例提供的反应堆堆芯还可以包括：格架，该格架的大小与堆芯下部结构3的大小匹配，从而实体燃料1和虚拟燃料2可以均放置在格架内，并通过该格架固定连接。
进一步地，本发明实施例提供的反应堆堆芯中，上述虚拟燃料2的外围可以设有反射层。
图4为本发明实施例提供的第四种反应堆堆芯的俯视结构示意图。
如图4所示，本发明实施例还提供一种反应堆堆芯，包括：格架，该格架的大小与堆芯下部结构3的大小匹配；并且，格架内交替放置有实体燃料1和虚拟燃料2，实体燃料1和虚拟燃料2可以通过该格架固定连接。
相对于现有技术，本发明实施例所述的反应堆堆芯具有以下优势：
如图4所示，本发明实施例提供的反应堆堆芯包括：格架，该格架的大小与堆芯下部结构3的大小匹配；其中，格架内交替放置有实体燃料1和虚拟燃料2，且实体燃料1和虚拟燃料2通过上述格架固定连接。由此分析可知，本发明实施例提供的反应堆堆芯中，由于格架内交替放置有实体燃料1和虚拟燃料2，且格架的大小与堆芯下部结构3的大小匹配，因此堆芯下部结构3不存在空闲的地方(均被实体燃料1和虚拟燃料2覆盖)，从而堆芯水池内的水体流量分布均匀，进而反应堆燃料释放的热量均匀，能够有利于展平堆芯功率。
在一种具体实施方式中，本发明实施例提供的反应堆堆芯中，上述实体燃料1和虚拟燃料2分区布置，具体分内层和外层，实体燃料1在内层不知，虚拟燃料在外层布置。
或者，在另一种具体实施方式中，反应堆堆芯按照环形分区布置，环形分区由外向内分别为外区、中间区和中心区，外区和中心区布置有实体燃料1，中间区布置有虚拟燃料2。
具体地，本发明实施例提供的反应堆堆芯中，最外层的实体燃料1或虚拟燃料2的外围可以设有反射层。
实际应用时，本发明实施例提供的反应堆堆芯中，上述虚拟燃料2与实体燃料1的流动阻力一致，从而能够良好地保证堆芯水池内的水体流量分布均匀，进而反应堆燃料释放的热量均匀，能够有利于展平堆芯功率。
其中，本发明实施例提供的反应堆堆芯中，上述虚拟燃料2可以采用阻力塞。
可选地，本发明实施例提供的反应堆堆芯中，上述虚拟燃料2可以采用生产同位素的燃料。
具体实施例一：
如图1所示，本发明实施例提供的反应堆堆芯中，实体燃料1可以为十字形，十字形的实体燃料1的四角处可以设有矩形的虚拟燃料2。
具体实施例二：
如图2所示，本发明实施例提供的反应堆堆芯中，实体燃料1可以为圆形，圆形的实体燃料1的外围可以设有圆环形的虚拟燃料2。
具体实施例三：
如图3所示，本发明实施例提供的反应堆堆芯中，实体燃料1可以为矩形，矩形的实体燃料1的外围可以设有矩形环状的虚拟燃料2。
具体实施例四：
如图4所示，本发明实施例提供的反应堆堆芯中，实体燃料1可以为圆形，圆形的实体燃料1的外围可以设有圆环形的虚拟燃料2，圆环形的虚拟燃料2的外围可以再设有圆环形的实体燃料1，以此类推。
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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种反应堆堆芯，其特征在于，包括：实体燃料，所述实体燃料的外围设有虚拟燃料；
所述实体燃料和所述虚拟燃料构成的所述反应堆堆芯的大小与堆芯下部结构的大小匹配。
2.根据权利要求1所述的反应堆堆芯，其特征在于，所述虚拟燃料与所述实体燃料的流动阻力一致。
3.根据权利要求1或2所述的反应堆堆芯，其特征在于，所述虚拟燃料采用阻力塞。
4.根据权利要求1或2所述的反应堆堆芯，其特征在于，所述虚拟燃料采用生产同位素的燃料。
5.根据权利要求1或2所述的反应堆堆芯，其特征在于，还包括：格架，所述格架的大小与所述堆芯下部结构的大小匹配；
所述实体燃料和所述虚拟燃料均放置在所述格架内，并通过所述格架固定连接。
6.根据权利要求5所述的反应堆堆芯，其特征在于，所述虚拟燃料的外围设有反射层。
7.一种反应堆堆芯，其特征在于，包括：格架，所述格架的大小与堆芯下部结构的大小匹配；
所述格架内交替放置有实体燃料和虚拟燃料，所述实体燃料和所述虚拟燃料通过所述格架固定连接。
8.根据权利要求7所述的反应堆堆芯，其特征在于，所述实体燃料和所述虚拟燃料分区布置，所述实体燃料在内层布置，所述虚拟燃料在外层布置。
9.根据权利要求7所述的反应堆堆芯，其特征在于，所述实体燃料和所述虚拟燃料按环形分区布置，所述环形分区由外向内分别为外区、中间区和中心区，所述虚拟燃料在中心区和外区布置，所述实体燃料在中间区布置。
10.根据权利要求7-9任一项所述的反应堆堆芯，其特征在于，最外层的所述实体燃料或所述虚拟燃料的外围设有反射层。
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