[发明专利]一种中空的十字扭转型耐高温燃料棒

说明书

本发明属于反应堆燃料技术领域，具体公开了一种中空的十字扭转型耐高温燃料棒，包括燃料棒本体，燃料棒本体活性区底部截面为扭转“十”字形状，且燃料棒本体内部为圆形中空结构；所述燃料棒本体活性区域的外部由底部截面沿中轴线向上延伸并绕中轴线旋转，所述燃料棒本体的上下端均设有同心圆管；本发明通过燃料棒自身扭转达到搅混冷却剂作用，减少了堆芯复杂的搅混装置(如格架、绕丝等)；同时燃料棒本体内部设计为中空结构，能够使冷却剂在燃料棒本体内部流动，进而可有效冷却燃料棒，保证了高功率密度反应堆以及事故期间的燃料棒安全性；燃料棒两端采用同心圆管结构，方便对燃料棒进行安装定位。

技术领域

本发明涉及反应堆燃料技术领域，具体为一种中空的十字扭转型耐高温燃料棒。

背景技术

目前反应堆堆芯一般采取分区布置方案，不同堆芯位置核燃料富集度不同，从而造成反应堆堆芯径向功率非均匀分布。由于堆芯不均匀径向功率分布，同时考虑到堆芯入口流量分配不均等因素，必然造成堆芯冷却剂通道内积分功率不同，因此总存在一个积分功率输出最大的热通道或热管。同时，堆芯内必然存在燃料元件表面热流密度最大的热点。由于燃料的表面和中心的最高温度不能超过一定的限值，因此热管和热点对确定堆芯功率的输出量起着决定作用。

为了充分展平堆芯冷却剂温度分布，反应堆燃料组件设计过程中，通常采用一定的搅混结构如搅混格架、绕丝等，对堆芯冷却剂进行充分搅混，以达到均匀冷却剂温度、避免燃料元件表面局部过热的目的。搅混格架、绕丝等结构复杂，且与燃料棒直接接触，在堆芯高流速冷却剂的冲刷下容易出现流致振动现象，燃料棒表面与搅混部件的接触点长期受到机械应力作用，燃料棒可能会发生加速失效，此外，搅混部件增加了反应堆的流动阻力，对反应堆冷却剂泵的扬程提出了更高要求。

当前反应堆通常采用实心圆柱燃料棒结构，将引起较高的燃料棒中心温度，为了确保反应堆堆芯安全性，需要确保燃料中心温度低于其材料融化温度，一定程度限制了反应堆的功率密度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种中空的十字扭转型耐高温燃料棒，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种中空的十字扭转型耐高温燃料棒，包括燃料棒本体，燃料棒本体活性区底部截面为扭转“十”字形状，且燃料棒本体内部为圆形中空结构；所述燃料棒本体活性区域的外部由底部截面沿中轴线向上延伸并绕中轴线旋转，所述燃料棒本体的上下端均设有同心圆管。

作为本发明一种优选的技术方案，所述燃料棒本体外部为十字扭转结构，且扭转角度为任意角度。

作为本发明一种优选的技术方案，上下所述同心圆管的轴线与燃料棒本体活性区域中心圆孔轴线一致

作为本发明一种优选的技术方案，所述燃料棒本体与同心圆管为一体成型结构。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明中燃料棒本体外部为十字扭转结构，可有效搅混冷却剂使得堆芯冷却剂温度更加均匀，同时减少了额外的搅混结构设计和降低了反应堆堆芯区域的阻力，有效增加反应堆安全性及经济性。

2.本发明中燃料棒本体内部为中空设计，允许冷却剂通过，可有效冷却燃料棒，降低燃料峰值温度，增加高功率密度反应堆以及事故期间的燃料棒安全性。

3.本发明中燃料棒本体得上下端均设有同心圆管，便于对燃料棒本体进行安装定位。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构示意图；

图2为本发明实施例2的结构示意图；

图3为本发明实施例3的结构示意图；

图4为本发明实施例4的结构示意图。

图中：1、燃料棒本体；2、同心圆管。

具体实施方式