[发明专利]含回收铀和贫化铀的核燃料以及包含该核燃料的核燃料棒束和核反应堆

说明书

背景技术

核反应堆是通过核链式反应（例如核裂变）而产生能量的，在这个核链式反应中，一个自由中子被核燃料（例如，铀-235(²³⁵U)）中的裂变原子吸收。当自由中子被吸收后，裂变原子分裂成多个较轻的原子，并释放出更多的自由中子，这些自由中子被其他裂变原子吸收，从而形成核链式反应，这在业界是熟知的。核链式反应产生的热能通过很多方式转化为电能，这在业界也是熟知的。

现有适合燃烧具有低裂变物质含量水平（例如，裂变含量水平相当于天然铀）的核电反应堆已经产生出很多新的可燃核燃料来源。这些新来源包括来自反应堆的废弃铀或回收铀。无论是基于节约成本的立场，还是基于可将乏铀回收到燃料循环中的立场，这些新来源都是有吸引力的。但是，回收乏核燃料的立场与在宝贵且有限的核废料容器设施中处理乏核燃料形成鲜明的对照。

由于这些或其他原因，核燃料以及支持回收核燃料和在核反应堆中燃烧这些燃料的核燃料处理技术继续成为受欢迎的核技术补充。

发明内容

在本发明的一些实施例中，提供一种用于核反应堆的燃料。所述燃料包括第一燃料组分和第二燃料组分。第一燃料组分是回收铀。第二燃料组分是贫化铀且与第一燃料组分混合。所述混合的第一和第二燃料组分具有小于1.2wt%的²³⁵U的裂变物质含量。

本发明一些实施例提供了一种用于核反应堆的燃料。所述燃料包括第一燃料组分和第二燃料组分。第一燃料组分是回收铀。第二燃料组分是天然铀且与第一燃料组分混合。所述混合的第一和第二燃料组分具有小于1.2wt%的²³⁵U的裂变物质含量。

在本发明的一些实施例中，提供了核反应堆的燃料棒束，其包括多个燃料元件，每个燃料元件包括第一燃料组分，其中第一燃料组分是回收铀；以及第二燃料组分，其中第二燃料组分是贫化铀和天然铀至少其中之一。所述第一燃料组分与所述第二燃料组分混合。其中，所述混合的第一和第二燃料组分具有的低于1.2wt%的²³⁵U的第一裂变物质含量。

本发明的一些实施例提供了核反应堆的燃料棒束，其中所述燃料棒束包括含回收铀的第一燃料元件，所述第一燃料元件具有不低于0.72wt%的²³⁵U的第一裂变物质含量；以及第二燃料元件，所述第二燃料元件包含贫化铀和天然铀至少其中之一。所述第二燃料元件具有不高于0.71wt%的²³⁵U的第二裂变物质含量。

在一些实施例中，在此描述的任何一种燃料棒束和方法使用于加压重水反应堆中。其中，所述燃料棒束位于一根或多根容纳有加压流体的管内，所述加压流体流过所述燃料棒束，吸收所述燃料棒束的热量并在所述燃料棒束下游做工。

通过考虑下面的详细说明和相关附图，本发明的其他方面将变得更为明显。

附图说明

图1是根据本发明第一实施例的核燃料棒束的横截面示意图，示出了核燃料棒束内的多个可能的燃料结构。

图2是根据本发明第二实施例的核燃料棒束的横截面示意图，也示出了核燃料棒束内的多个可能的燃料结构。

图3是根据本发明第三实施例的核燃料棒束的横截面示意图，也示出了核燃料棒束内的多个可能的燃料结构。

图4是根据本发明第四实施例的核燃料棒束的横截面示意图，也示出了核燃料棒束内的多个可能的燃料结构。

图5是应用图1-4的任何一个燃料棒束的核反应堆的示意图。

具体实施方式

对本发明实施例进行描述之前，应当理解，本发明不限于以下描述所阐述的或以下附图所例示的实施例细节和元件布置。本发明可采取其他实施例并可通过不同方式被实施。

多种核燃料按照本发明多个实施例的形式公开于此。这些核燃料可用于各种不同的核反应堆，这里参考加压重水反应堆进行描述。这些反应堆可具有，例如，放置燃料的加压水平或竖直管。这样的反应堆的一个例子就是加拿大氘铀核反应堆（Canadian Deuterium Uranium,CANDU），图5示意性地显示出其中一部分。其他类型的反应堆可具有带孔的非加压水平或竖直管。

加压重水核反应堆仅是可燃烧本发明各种核燃料的反应堆的一种。因此，这种反应堆仅以实例进行描述，可以理解，本发明的各种核燃料可以在其他核反应堆中燃烧。