[发明专利]一种用于超临界水冷堆的双层水棒组件结构

权利要求书

1.一种用于超临界水冷堆的双层水棒组件结构，其特征在于，所述双层水棒组件结构是在基本结构为四边形或六边形的组件中增加一层水棒壁；具体是在吊篮(4)与组件外壁(12)间的通道(2)两端分别连通上腔室(1)和下腔室(9)，工质入口(3)连接在通道(2)上部，双层水棒的水棒内管壁(13)下端与下腔室(9)连通，水棒外管壁(14)上端与上腔室(1)连通，水棒外管壁(14)与组件外壁(12)及燃料棒(11)表面之间形成燃料通道(7)，燃料棒(11)竖着排列在燃料通道(7)内；水棒外管(5)下端与下联箱(8)连通；水棒内管(6)与上腔室(1)相通；工质出口管(10)穿过通道(2)分别与组件外壁(12)上部和燃料通道(7)上部密封连接。

2.根据权利要求1所述用于超临界水冷堆的双层水棒组件结构，其特征在于，所述四边形组件基本结构包含1根水棒和16根燃料棒即每边包含5根燃料棒；组件每边包含4根或6根燃料棒的基本结构根据上述每边包含5根燃料棒的结构扩展改变得到。2×2四边形组件包含4根水棒和45根燃料棒；根据2×2四边形组件的扩展方式得到3×3、4×4、5×5或6×6的四边形组件。

3.根据权利要求1所述用于超临界水冷堆的双层水棒组件结构，其特征在于，所述六边形组件基本结构是仿照四边形组件基本结构得到，六边形组件基本结构包含1根水棒和12根燃料棒，六边形组件基本结构经过与四边形组件相同的扩展方式得到其他形式的六边形组件。

4.根据权利要求1所述用于超临界水冷堆的双层水棒组件结构，其特征在于，双层水棒燃料组件中水棒内管壁(13)采用热导率较大的不锈钢材料；水棒外管壁(14)采用热导率较小的二氧化锆材料，组件外壁(12)用来固定整个组件的结构；燃料棒(11)用来产生热量。

5.一种双层水棒组件结构改善堆芯轴向功率分布的方法，其特征在于，在双层水棒结构中，工质在堆芯中折返的流动三次，即分别通过水棒内管(6)、水棒外管(5)和燃料通道(7)，使工质在水棒中沿着相反的方向流动，然后进入冷却剂通道；具体流动方式为：工质通过工质入口(3)进入堆芯内，分为两部分从吊篮(4)与组件外壁(12)间通道(2)中流过，一部分向上流动进入上腔室(1)，另一部分向下流动进入下腔室(9)，进入下腔室(9)的工质通过水棒内管(6)向上流动进入上腔室(1)，与上腔室(1)中的工质混合后经过水棒外管(5)向下流动进入下联箱(8)，然后从下向上通过燃料通道(7)，接收由燃料棒(11)产生的热量；接收由燃料棒热量的工质最终通过工质出口管(10)流出堆芯，从而得到比采用单层水棒更加均匀的轴向温度分布，进而使组件轴向功率分布更加均匀；由此降低相同平均热流密度条件下的最大燃料包壳温度，堆芯有足够的余量来增大平均热流密度，同时增加提升反应堆总功率的空间；该结构提高反应堆的安全性。