[发明专利]一种采用弹簧限定芯块轴向窜动的环形燃料棒

说明书

本发明属于核燃料技术领域，具体涉及一种采用弹簧限定芯块轴向窜动的环形燃料棒。包括下端塞，上端塞，内包壳、外包壳、压紧弹簧、环形燃料芯块；所述上端塞、下端塞与内包壳、外包壳组成空腔用来容纳环形燃料芯块，上端塞与环形燃料芯块之间形成气腔；气腔内设置有压紧弹簧，压紧弹簧一端顶在环形燃料芯块上，另一端顶在上端塞上，在压紧弹簧的推力作用下，环形燃料芯块压紧在下端塞上。本发明避免环形燃料棒在运输、装配以及更换的时候，出现轴向窜动，从而防止发生环形燃料元件破损的意外事故，并且提高了压紧结构的稳定性并避免了环形燃料芯块在压力下发生碎裂的可能性。

技术领域

本发明属于核燃料技术领域，具体涉及一种采用弹簧限定芯块轴向窜动的环形燃料棒。

背景技术

压水堆核电站的堆芯由多个燃料组件组成，现有的燃料组件中，燃料棒的芯块多为实心设计。对于实心芯块，热中字进入燃料棒后，首先被芯块外层的裂变材料所吸收，造成芯块内部的热中子通量密度比外层的要低，导致芯块内层的裂变材料不能充分有效的吸收热中子。也就是说，外层裂变材料对里层裂变材料起了屏蔽作用，即为自屏效应，该自屏效应会导致芯块在径向越往内部，残留的可裂变材料越多，容易造成裂变资源的浪费，降低反应堆堆芯的经济性。

如果核反应堆发生类似RIA(反应性引入事故)等事故时，实心芯块因为具有较大的径向厚度，会产生较大的芯块径向热膨胀量，从而使燃料棒更容易发生PCMI(芯块与包壳机械相互作用)失效。另外，较大的芯块半径会导致芯块中心温度过高，容易发生芯块熔化。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种采用弹簧限定芯块轴向窜动的环形燃料棒。

本发明的技术方案如下：

一种采用弹簧限定芯块轴向窜动的环形燃料棒，包括下端塞，上端塞，内包壳、外包壳、压紧弹簧、环形燃料芯块；

所述上端塞、下端塞与内包壳、外包壳组成空腔用来容纳环形燃料芯块，上端塞与环形燃料芯块之间形成气腔；

气腔内设置有压紧弹簧，压紧弹簧一端顶在环形燃料芯块上，另一端顶在上端塞上，在压紧弹簧的推力作用下，环形燃料芯块压紧在下端塞上。

一种采用弹簧限定芯块轴向窜动的环形燃料棒，所述气腔内充入氦气用来导热。

一种采用弹簧限定芯块轴向窜动的环形燃料棒，上端塞设置有和内包壳、外包壳连接的结构，使其与内包壳和外包壳紧密配合。

一种采用弹簧限定芯块轴向窜动的环形燃料棒，上端塞上设置有充气孔，用于给环形燃料棒充入氦气。

一种采用弹簧限定芯块轴向窜动的环形燃料棒，所述压紧弹簧的上下两端都做削平处理，增大了压紧弹簧与环形燃料芯块和上端塞的接触面积；

一种采用弹簧限定芯块轴向窜动的环形燃料棒，所述压紧弹簧的两端均设置有4-5圈的并圈。

一种采用弹簧限定芯块轴向窜动的环形燃料棒，所述压紧弹簧的丝径形状可以为圆形、椭圆形、方形。

一种燃料组件，包括所述的采用弹簧限定芯块轴向窜动的环形燃料棒。

一种核反应堆，包括所述的采用弹簧限定芯块轴向窜动的环形燃料棒。

一种核电站，包括所述的采用弹簧限定芯块轴向窜动的环形燃料棒。

本发明的有益效果在于：