[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

核反应堆是通过铀-235等核燃料中的一个裂变原子的原子核吸收一个自由中子发生核链式反应（例如核裂变）而产生能量。当自由中子被吸收后，裂变原子分裂成多个较轻的原子，并释放出多个自由中子，这些自由中子被其他裂变原子吸收，从而形成核链式反应，这在业界是被熟知的。核链式反应产生的热能可通过很多方式转化为电能，这在业界也是被熟知的。

现有适合燃烧具有低裂变物含量水平（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其它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的裂变物含量。

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。

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的元件布置。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）。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。

同样地，本发明这里所描述的各种燃料可以任何形式放置在核反应堆中用以燃烧。仅举例来说，所述燃料可被装入管内或者可被包含在其它纵长物内(每个通常可称作“细棒”或“元件”)。如果燃料容纳在管内，所述管可由下列材料制成或包含锆、锆合金，或者在某些情况具有低中子吸收特点的其它适合的材料或材料的组合。

在核反应堆中，多个元件可共同形成一个燃料棒束。每一燃料棒束的这些元件在棒束中可彼此平行地延伸。如果反应堆包括多个燃料棒束，这些燃料棒束可被端对端地放置在一压力管中。在其他类型的反应堆中，燃料棒束可以其他希望的方式被排布。

当反应堆正在运转中，重水冷却剂流过燃料棒束去冷却燃料元件并带走裂变过程的热量。本发明的核燃料也可用在其热传输和慢化剂系统中具有不同液体/气体组合的压力管反应堆中。无论如何，冷却剂从核燃料吸收热量并将这些热量传递到用以产生能量（例如，电能）的下游设备。

于1996年4月25日申请的加拿大第2,174,983号专利申请描述了用于核反应堆的燃料棒束的几种实例，这些燃料棒束可包括本文所述的任一核燃料。加拿大第2,174,983号专利申请的内容以引用的方式结合于本专利中。

本发明的各种核燃料可以和一种或多种其他材料结合使用（例如，混合）。无论单独使用或与其他材料结合使用，所述核燃料可以为颗粒形、粉体形、其他合适形状或者形状的组合。在一些实施例中，本发明的燃料采取棒状形式，比如棒状燃料压成希望的形状、棒状燃料包含在其他材料基质中等。另外，根据本发明的燃料组成的燃料元件可包括管、棒和/或其他类型元件的组合。