專利名稱:超臨界水堆組合式方形燃料組件、堆芯、雙流程流動方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種核反應(yīng)堆燃料組件、由該種燃料組件構(gòu)成的反應(yīng)堆堆芯及ー種慢化劑與冷卻劑 流動方法，具體是ー種適用于超臨界水堆的組合式方形燃料組件、反應(yīng)堆堆芯、慢化劑與冷卻劑雙流程流動方法。
背景技術(shù)：
超臨界水堆是最具發(fā)展前景的第IV代核能系統(tǒng)之一，具有機組熱效率高、系統(tǒng)簡化等突出優(yōu)點。為了進ー步提高熱效率，超臨界水堆采用了較高的堆芯出口溫度(500°C)以及較大的堆芯出入口溫差(500°C /280°C)，冷卻劑質(zhì)量流量約為壓水堆的1/10，導致超臨界水堆組件設(shè)計需要解決兩個非常突出的問題較高的燃料芯塊及燃料棒包殼溫度，以及因中子慢化嚴重不足導致的反應(yīng)性劇烈下降。為了解決上述問題，引入了水棒設(shè)計概念，水棒即布置在燃料組件內(nèi)、占用多個柵格位置的、帶隔熱層的管道，其內(nèi)部慢化劑密度較大，用于增強堆芯的中子慢化能力。但進行燃料組件設(shè)計時，依然需要解決如下關(guān)鍵問題1)使水棒在組件內(nèi)的分布盡可能均勻，從而燃料組件內(nèi)的每根燃料棒獲得充分且均勻的慢化；2)實現(xiàn)冷流體(慢化劑)和熱流體(冷卻剤)在反應(yīng)堆堆芯內(nèi)部有效分流；3)盡可能減少結(jié)構(gòu)材料、簡化結(jié)構(gòu)設(shè)計，使得燃料組件設(shè)計方案具有工程可實現(xiàn)性。
目前國內(nèi)外已提出的幾種超臨界水堆燃料組件設(shè)計方案，在實現(xiàn)燃料棒充分且均勻慢化、冷流體(慢化劑)與熱流體(冷卻劑)有效分流、減少結(jié)構(gòu)材料，以及提高結(jié)構(gòu)設(shè)計可行性等方面難以獲得較好平衡。從結(jié)構(gòu)設(shè)計的工程可實現(xiàn)性角度出發(fā)，歐盟HPLWR超臨界水堆采用了如下設(shè)計方案燃料組件由9個小尺寸子組件構(gòu)成，采用外徑為8. Omm的燃料元件，水棒及子組件之間的間隙均為冷流體通道。水棒內(nèi)設(shè)置導向管，中心子組件及與其相鄰的4個子組件的導向管內(nèi)插入控制棒，其余均不插入控制棒。該組件設(shè)計方案結(jié)構(gòu)簡單，利于制造，但其缺點也非常明顯(I)基于該方案的組件結(jié)構(gòu)，水棒內(nèi)慢化劑從堆芯上腔室經(jīng)組件上封頭直接進入水棒，然后從下管座側(cè)面流出作為子組件之間的慢化劑，再向上流至堆芯頂部，經(jīng)反射層頂部導流孔進入反射層，最后向下流入堆芯下腔室的中心區(qū)，流程比較長，水棒內(nèi)慢化劑與子組件間慢化劑溫度差別大，子組件之間的慢化劑分布不均勻，組件下封頭結(jié)構(gòu)設(shè)計也非常復雜。(2)為了實現(xiàn)堆芯冷流體(慢化劑)和熱流體(冷卻剤)的有效分流，堆芯必須采用三流程設(shè)計方案，即沿堆芯徑向自里向外依次劃分為3個區(qū)，中心區(qū)域為第I流程，中間區(qū)域為第2流程，外圍區(qū)域為第3流程，冷卻劑在第I流程向上流，在第2流程向下流，在第3流程向上流。冷卻劑流程較長，流動阻カ及堆芯壓降都比較大，對堆芯性能及安全性極為不利。(3)為分流第I和第2、3流程的冷卻剤，須在下腔室設(shè)置密閉隔熱腔室，導致不能在燃料組件底部設(shè)置流量分配器，降低了堆芯的安全裕量。
因此，超臨界水堆燃料組件設(shè)計的現(xiàn)有技術(shù)都面臨燃料棒充分且均勻慢化、冷流體(慢化劑)與熱流體(冷卻剤)有效分流、減少結(jié)構(gòu)材料，以及提高結(jié)構(gòu)設(shè)計工程制造可行性等方面獲得較好平衡等關(guān)鍵技術(shù)問題，尤其是組件內(nèi)冷流體(慢化劑)與熱流體(冷卻剤)分流、不同流程的冷卻劑之間的分流，是組件結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供了ー種在保證燃料棒獲得充分且均勻慢化的基礎(chǔ)上，能夠?qū)崿F(xiàn)組件及堆芯內(nèi)冷流體(慢化劑)與熱流體(冷卻剤)的有效分流、不同流程冷卻劑之間的分流，并且減少結(jié)構(gòu)材料，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計可行性及安全性的超臨界水堆組合式方形燃料組件、使用該種燃料組件的反應(yīng)堆堆芯，及堆芯慢化劑與冷卻劑雙流程流動方法。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的
超臨界水堆組合式方形燃料組件，主要由子組件、上管座、下管座、上封頭、下封頭構(gòu)成，上下封頭均開有側(cè)孔，其特征在于所述的燃料組件由4個相同的子組件以2X2方形排列構(gòu)成，子組件之間形成十字形區(qū)域，每個子組件由若干個燃料棒以正方形柵格形式排列構(gòu)成，每個子組件的中央?yún)^(qū)域設(shè)置水棒。所述的子組件在中央?yún)^(qū)域設(shè)置的水棒占用5X5柵格位置，圍繞水棒的燃料棒為兩排，每排以9X9柵格排列構(gòu)成。
在所述的子組件之間構(gòu)成的十字形區(qū)域上方設(shè)置有十字形控制棒導向筒，十字形控制棒從所述的導向筒插入燃料組件的十字形區(qū)域中。
在所述的水棒上設(shè)置了與水棒連接的水棒導管，位于水棒上部的水棒導管貫穿上管座及上封頭。
在所述的燃料組件下端設(shè)置有慢化劑導流管，慢化劑導流管位于燃料組件下封頭中心位置，貫穿下管座及下封頭；所述的水棒導管位于水棒下部的部分貫穿下管座及下封頭。
所述的燃料棒中填充環(huán)形燃料芯塊，環(huán)形燃料芯塊中央設(shè)有中心氣孔。
使用所述的超臨界水堆組合式方形燃料組件的反應(yīng)堆堆芯，在堆芯壓力容器蒸汽腔室中設(shè)置有隔熱圍筒，隔熱圍筒與蒸汽腔室上下板連接處為密封連接；隔熱圍筒內(nèi)是位于堆芯中心區(qū)域的第I流程燃料組件，包含若干個所述的超臨界水堆組合式方形燃料組件，隔熱圍筒外是堆芯第2流程燃料組件，包含除第I流程燃料組件以外的所述的超臨界水堆組合式方形燃料組件，在第I流程區(qū)域?qū)?yīng)的蒸汽腔室上板處開若干蒸汽腔室上板導流孔。在蒸汽腔室上板處對應(yīng)燃料組件水棒導管及十字形控制棒導向筒位置處開有供水棒導管及十字形控制棒導向筒伸出蒸汽腔室的孔。
在堆芯下柵格板上與每個所述的燃料組件對應(yīng)位置設(shè)置有流量分配器。
所述的子組件之間的間距與反應(yīng)堆堆芯中所述的燃料組件之間的間距一致。
堆芯包含所述的燃料組件157個，圍繞堆芯中心燃料組件外圍排列7圈，其中所述的第I流程燃料組件為57個，圍繞堆芯中心燃料組件外圍排列4圈，所述的第2流程燃料組件為100個，圍繞第I流程燃料組件外圍排列3圏。
一種超臨界水堆堆芯慢化劑與冷卻劑雙流程流動方法，包括以下步驟
(1)根據(jù)堆芯物理參數(shù)及核設(shè)計計算分析結(jié)果，將堆芯燃料組件分成第I流程燃料組件和第2流程燃料組件；
(2)慢化劑自上而下流進第I流程燃料組件和第2流程燃料組件的子組件中心水棒及子組件之間的通道；冷卻劑自上而下流進第I流程燃料組件的子組件燃料區(qū)，即燃料棒之間的區(qū)域；自上而下的慢化劑和冷卻劑在堆芯下部混合腔充分攪混后，自下而上流入第2流程燃料組件的子組件燃料區(qū)，向上流動至堆芯蒸汽腔室，不與第I流程冷卻劑發(fā)生混合，從堆芯出水ロ處流出堆芯。
基于以上技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下技術(shù)效果
1、水棒布置在每個子組件中心且子組件之間的區(qū)域為慢化劑通道，保證了每個燃料棒能夠獲得充分且均勻的慢化；子組件之間的間距與燃料組件之間的間距完全一致，進ー步保證堆芯內(nèi)燃料棒慢化均勻性；
2、由4個子組件構(gòu)成的十字形區(qū)域，可作為堆芯十字形控制棒通道，采用十字形控制棒，取消了活性區(qū)控制棒導向管，簡化了組件結(jié)構(gòu)設(shè)計，減少了結(jié)構(gòu)材料，提高了組件反應(yīng)性；
3、堆芯內(nèi)慢化劑和冷卻劑采用雙流程流動方法，以及燃料組件和堆芯結(jié)構(gòu)的設(shè)計，使得堆芯上腔室冷卻水作為慢化劑可直接向下經(jīng)過控制棒導向筒和水棒導管分別流入子組件間通道和水棒通道，且在上部蒸汽腔室中使用簡單結(jié)構(gòu)即可實現(xiàn)上部蒸汽腔室內(nèi)第I流程冷卻劑與第2流程冷卻劑的有效分流，流程短、分配均勻、結(jié)構(gòu)簡單，工程可實現(xiàn)性好，提 高了堆芯安全性。
4、燃料棒內(nèi)填充環(huán)形芯塊，降低了燃料芯塊溫度，可以容納更多的裂變氣體，縮短燃料棒兩端氣腔長度，減小了組件長度，提高了安全性。
圖I超臨界水堆組合式方形燃料組件橫向剖面圖；
圖2超臨界水堆組合式方形燃料組件縱向剖面圖；
圖3超臨界水堆組合式方形燃料組件堆芯雙流程區(qū)域劃分示意圖；
圖4超臨界水堆組合式方形燃料組件堆芯結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5環(huán)形燃料芯塊結(jié)構(gòu)示意圖。
在圖中，I-水棒，2-下柵格板，3-十字形控制棒，4-燃料棒，5-流量分配器，6_組件上封頭，7-十字形控制棒導向筒，8-上下封頭側(cè)孔，9-水棒導管，10-上管座，11-子組件，12-子組件間十字形區(qū)域，13-下管座，14-下封頭，15-慢化劑導流管，16-第I流程燃料組件，17-第2流程燃料組件，18-蒸汽腔室，19-隔熱圍筒，20-壓カ容器入水ロ，21-壓カ容器出水ロ，22-下部混合腔，23-燃料棒包殼，24-中心氣孔，25-燃料芯塊，26-蒸汽腔室上板導流孔。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明提出的ー種超臨界水堆組合式方形燃料組件、反應(yīng)堆堆芯及慢化劑冷卻劑雙流程流動方法，進行進一歩的介紹
如圖2所示的超臨界水堆組合式方形燃料組件，由子組件11、上管座10、下管座13、上封頭6、下封頭14構(gòu)成，子組件11上端安裝上管座10，上管座10上端安裝上封頭6，子組件11下端安裝下管座13，下管座13下端安裝下封頭14，上下封頭均開有側(cè)孔8 ;如圖I所示，所述的燃料組件由4個相同的子組件11以2X2排列成方形構(gòu)成，子組件11之間形成十字形區(qū)域12，每個子組件11由若干個燃料棒4以正方形柵格形式排列構(gòu)成，每個子組件11的中央?yún)^(qū)域設(shè)置水棒I。水棒I占用5X5柵格位置，圍繞水棒I設(shè)置兩排燃料棒4，每排燃料棒4以9X9柵格排列構(gòu)成。
所述的燃料棒4中填充環(huán)形燃料芯塊25，如圖5所示，環(huán)形燃料芯塊25中央有中心氣孔24，燃料棒4外徑為Φ9. 5mm，包殼厚度為O. 57mm，棒間距為1.0mm。燃料芯塊25外徑為8. 19mm,中心氣腔24直徑為I. 5mm。燃料組件中心距為239. 0mm。
反應(yīng)堆采用十字形控制棒3，在所述的子組件11之間構(gòu)成的十字形區(qū)域12上方設(shè)置有十字形控制棒導向筒7,十字形控制棒3從所述的導向筒7插入燃料組件的十字形區(qū)域12中。在水棒I兩端，位于燃料組件上封頭6和下封頭14位置設(shè)置了與水棒連接的水棒導管9，位于水棒I上部的導管貫穿上管座10及上封頭6，位于水棒I下部的部分貫穿下管座13及下封頭14。
在所述的燃料組件下端設(shè)置有慢化劑導流管15，慢化劑導流管15位于燃料組件下封頭14中心位置，貫穿下管座13及下封頭14。
燃料包殼23以及組件結(jié)構(gòu)材料為不銹鋼310S，其密度為7. 98g/cm3。
如圖2、圖4所示，由所述的超臨界水堆組合式方形燃料組件構(gòu)成的反應(yīng)堆堆芯，所述的燃料組件上封頭14被蒸汽腔室18上下板及側(cè)壁封閉在堆芯蒸汽腔室18中，蒸汽腔室18上部空間為上腔室，壓カ容器側(cè)壁上開有壓力容器入水ロ 20及壓カ容器出水ロ 21，壓カ容器出水ロ 21還貫穿蒸汽腔室18側(cè)壁，供冷卻劑從蒸汽腔室18中流出堆芯，在蒸汽腔室18中設(shè)置有隔熱圍筒19，隔熱圍筒19與蒸汽腔室18上下板連接處為密封連接；隔熱圍筒19內(nèi)是第I流程燃料組件16，是根據(jù)堆芯的具體物理參數(shù)以及核設(shè)計計算得出，該區(qū)域是由圍繞位于堆芯中心的燃料組件、沿堆芯徑向由內(nèi)向外在該中心燃料組件外圍排列的若干圈燃料組件構(gòu)成；圍筒19外是堆芯第2流程燃料組件17，是圍繞第I流程燃料組件16外圍排列的若干圈燃料組件構(gòu)成，在第I流程區(qū)域上部的蒸汽腔室18上板處開若干蒸汽腔室上板導流孔26。在蒸汽腔室18上板處對應(yīng)燃料組件水棒導管9及十字形控制棒導向筒7位置處開有供水棒導管9及十字形控制棒導向筒7伸出蒸汽腔室18的孔。
在所述的堆芯的下柵格板2上在與每個所述的燃料組件對應(yīng)位置設(shè)置有流量分配器5，使堆芯冷卻劑出ロ溫度更為均勻，熱エ安全裕量更高。流量分配器5通過控制燃料組件下封頭側(cè)孔8的流通面積，來實現(xiàn)堆芯冷卻劑的流量分配。
如圖3所示，堆芯包含所述的燃料組件157個，圍繞堆芯中心燃料組件外圍排列7圈，其中所述的第I流程燃料組件為57個，圍繞堆芯中心燃料組件外圍排列4圈，所述的第2流程燃料組件為100個，圍繞第I流程燃料組件外圍排列3圏。
為了保證堆芯中子慢化的均勻性，所述的子組件之間的間距與反應(yīng)堆堆芯中所述的燃料組件之間的間距一致。
一種超臨界水堆堆芯慢化劑與冷卻劑雙流程流動方法，包括以下步驟
(1)根據(jù)堆芯物理參數(shù)及核設(shè)計計算分析結(jié)果，將堆芯燃料組件分成第I流程燃料組件和第2流程燃料組件；
(2)慢化劑自上而下流進第I流程燃料組件和第2流程燃料組件的子組件中心水棒及子組件之間的通道；冷卻劑自上而下流進第I流程燃料組件的子組件燃料區(qū)，即燃料棒之間的區(qū)域；自上而下的慢化劑和冷卻劑在堆芯下部混合腔充分攪混后，自下而上流入第2流程燃料組件的子組件燃料區(qū)，向上流動至堆芯蒸汽腔室，不與第I流程冷卻劑發(fā)生混合，從堆芯出水ロ處流出堆芯；
具體工作過程如下冷卻水從壓カ容器入水ロ 20進入后，分為三部分第一部分沿壓力容器環(huán)腔向下流入下部混合腔22 ;第二部分在上腔室進入燃料組件上封頭6的水棒導管9以及十字形控制棒導向筒7，作為慢化劑分別流入位于子組件中心區(qū)域的水棒I以及子組件之間的區(qū)域12 ;第三部分則在堆芯上腔室通過蒸汽腔室18上板的蒸汽腔室上板導流孔26，作為冷卻劑進入隔熱圍筒19與蒸汽腔室18的上下板密封連接構(gòu)成的空間，即包含第I流程組件上封頭的圍筒區(qū)，由于蒸汽腔室18的上板除了所述的蒸汽腔室上板導流孔26可供冷卻劑流入、以及在對應(yīng)位置為水棒導管9和十字形導向筒7開的孔可供慢化劑從水棒導管9和十字形導向筒7流入外，其余部分為密閉，因此作為堆芯冷卻劑的冷卻水只流入隔熱圍筒19內(nèi)的第I流程區(qū)域燃料組件上封頭，不進入蒸汽腔室18的其它區(qū)域。進入隔熱圍筒19內(nèi)區(qū)域后，冷卻劑從第I流程區(qū)域燃料組件的上封頭側(cè)孔8進入組件的燃料區(qū)，向下流入下部混合腔22。所有冷卻劑和慢化劑在堆芯的下部混合腔22充分攪混后，向上作為堆芯第2流程冷卻剤，從第2流程燃料組件下封頭側(cè)孔流入，經(jīng)過組件燃料區(qū)，達到壓カ容 器出水ロ 21，由于隔熱圍筒19的阻隔作用，不會與第I流程冷卻劑混合，流出堆芯。
在子組件之間的十字形區(qū)域12還可以放置堆芯探測器及中子源組件。
本發(fā)明提出的技術(shù)方案具有以下技術(shù)效果將水棒布置在每個子組件中心，水棒和子組件之間的區(qū)域為慢化劑通道，保證每個燃料棒能夠獲得充分且均勻的慢化，子組件之間的間距與燃料組件之間的間距完全一致，進ー步保證了慢化均勻性；在本發(fā)明的組件、堆芯設(shè)計方案及慢化劑冷卻劑雙流程流動方法的基礎(chǔ)上，僅在上部蒸汽腔室中心區(qū)增加隔熱圍筒便能夠有效實現(xiàn)較為復雜的雙流程冷流體和熱流體之間的分流，在堆芯上、下腔室不需要再設(shè)置其它用于分流的構(gòu)件，簡化了堆芯結(jié)構(gòu)，減少了結(jié)構(gòu)材料的使用；堆芯活性區(qū)的堆內(nèi)構(gòu)件接觸面均為冷流體，有效降低了堆芯結(jié)構(gòu)設(shè)計對材料性能的要求，提高了其經(jīng)濟性和安全性；控制棒導向筒和水棒導管的設(shè)置，使得堆芯上腔室冷卻水作為慢化劑可直接向下經(jīng)過控制棒導向筒和水棒導管分別流入子組件間通道和水棒通道，流程短、分配均勻、結(jié)構(gòu)簡單、可實現(xiàn)性強；以子組件構(gòu)成的十字形區(qū)域作為堆芯十字形控制棒通道，采用十字形控制棒，取消了組件導向管，簡化了結(jié)構(gòu)設(shè)計，減少了結(jié)構(gòu)材料，提高了組件反應(yīng)性；燃料棒內(nèi)填充環(huán)形芯塊，降低燃料芯塊溫度，容納更多裂變氣體，縮短燃料棒兩端氣腔長度，減小了組件長度，有利于采用外徑較大的燃料棒，在相同棒間距條件下，冷卻劑流通面積小、流速高，強化傳熱，提高了堆芯熱エ安全裕量及安全性；堆芯內(nèi)冷卻劑和慢化劑雙流程流動方法，流程短，慢化均勻，實現(xiàn)了慢化劑與冷卻劑的分流、不同流程間冷卻劑的分流，提高了堆芯安全性，并且使上下封頭可以采用更簡單的結(jié)構(gòu)設(shè)計。
權(quán)利要求
1.超臨界水堆組合式方形燃料組件，主要由子組件(11)、上管座(10)、下管座(13)、上封頭(6)、下封頭(14)構(gòu)成，上下封頭均開有側(cè)孔(8)，其特征在于所述的燃料組件由4個相同的子組件(11)以2X2方形排列構(gòu)成，子組件(11)之間形成十字形區(qū)域(12)，每個子組件(11)由若干個燃料棒(4)以正方形柵格形式排列構(gòu)成，每個子組件(11)的中央?yún)^(qū)域設(shè)置水棒(I)。
2.如權(quán)利要求
I所述的超臨界水堆組合式方形燃料組件，其特征在于所述的子組件(11)在中央?yún)^(qū)域設(shè)置的水棒(I)占用5X5柵格位置，圍繞水棒(I)的燃料棒(4)為兩排，每排以9X9柵格排列構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求
I或2所述的超臨界水堆組合式方形燃料組件，其特征在于在所述的子組件(11)之間構(gòu)成的十字形區(qū)域(12)上方設(shè)置有十字形控制棒導向筒(7)，十字形控制棒(3)從所述的導向筒(7)插入燃料組件的十字形區(qū)域(12)中。
4.如權(quán)利要求
3所述的超臨界水堆組合式方形燃料組件，其特征在于在所述的水棒Cl)上設(shè)置了與水棒(I)連接的水棒導管(9)，位于水棒(I)上部的水棒導管貫穿上管座(10)、上封頭(6)。
5.如權(quán)利要求
4所述的超臨界水堆組合式方形燃料組件，其特征在于在所述的燃料組件下端設(shè)置有慢化劑導流管(15)，慢化劑導流管(15)位于燃料組件下封頭(14)中心位置，貫穿下管座(13)及下封頭(14);所述的水棒導管(9)位于水棒(I)下部的部分貫穿下管座(13)及下封頭(14)。
6.如權(quán)利要求
5所述的超臨界水堆組合式方形燃料組件，其特征在于所述的燃料棒(4)中填充環(huán)形燃料芯塊(25)，環(huán)形燃料芯塊(25)中央設(shè)有中心氣孔(24)。
7.使用如以上任ー權(quán)利要求
所述的超臨界水堆組合式方形燃料組件的反應(yīng)堆堆芯，其特征在于在堆芯壓力容器蒸汽腔室(18)中設(shè)置有隔熱圍筒(19)，隔熱圍筒(19)與蒸汽腔室(18)上下板連接處為密封連接；隔熱圍筒(19)內(nèi)是位于堆芯中心區(qū)域的第I流程燃料組件(16)，包含若干個所述的超臨界水堆組合式方形燃料組件，隔熱圍筒(19)外是堆芯第2流程燃料組件(17)，包含除第I流程燃料組件(16)以外的所述的超臨界水堆組合式方形燃料組件；在第I流程區(qū)域?qū)?yīng)的蒸汽腔室(18)上板處開若干蒸汽腔室上板導流孔(26)；在蒸汽腔室(18 )上板處對應(yīng)燃料組件水棒導管(9 )及十字形控制棒導向筒(7 )位置處開有供水棒導管(9)及十字形控制棒導向筒(7)伸出蒸汽腔室(18)的孔。
8.如權(quán)利要求
7所述的反應(yīng)堆堆芯，其特征在于在堆芯下柵格板(2)上與每個所述的燃料組件對應(yīng)位置設(shè)置有流量分配器(5 )。
9.如權(quán)利要求
7所述的反應(yīng)堆堆芯，其特征在于所述的子組件(11)之間的間距與反應(yīng)堆堆芯中所述的燃料組件之間的間距一致。
10.如權(quán)利要求
7所述的反應(yīng)堆堆芯，其特征在于堆芯包含所述的燃料組件157個，其中所述的第I流程燃料組件(16)為57個，圍繞堆芯中央燃料組件外圍排列4圈，所述的第2流程燃料組件(17)為100個，圍繞第I流程燃料組件(16)外圍排列3圏。
11.一種超臨界水堆堆芯慢化劑與冷卻劑雙流程流動方法，其特征在于包括以下步驟 (I)根據(jù)堆芯物理參數(shù)及核設(shè)計計算分析結(jié)果，將堆芯燃料組件分成第I流程燃料組件和第2流程燃料組件；(2)慢化劑自上而下流進第I流程燃料組件和第2流程燃料組件的子組件中心水棒及子組件之間的通道；冷卻劑自上而下流進第I流程燃料組件的子組件燃料區(qū)，即燃料棒之間的區(qū)域； 自上而下的慢化劑和冷卻劑在堆芯下部混合腔充分攪混后，自下而上流入第2流程燃料組件的子組件燃料區(qū)，向上流動至堆芯蒸汽腔室，不與第I流程冷卻劑發(fā)生混合，從堆芯出水ロ處流出堆芯。
專利摘要
本發(fā)明提供一種適用于超臨界水堆的組合式方形燃料組件、堆芯及慢化劑冷卻劑雙流程流動方法。所述燃料組件由4個相同子組件以2×2排列成方形構(gòu)成，每個子組件由若干燃料棒以正方形柵格形式排列構(gòu)成，中央?yún)^(qū)域設(shè)置水棒，組件上方設(shè)置十字形控制棒導向筒及水棒導管，下部設(shè)置水棒導管及慢化劑導流管；所述堆芯分成第1、2流程區(qū)；慢化劑在雙流程中均自上而下流進水棒及子組件間；冷卻劑自上而下流進第1流程燃料區(qū)；慢化劑和冷卻劑在堆芯下部攪混后，自下而上流入第2流程燃料區(qū)，流出堆芯。本發(fā)明保證燃料棒獲得充分且均勻慢化時，能實現(xiàn)組件及堆芯內(nèi)慢化劑與冷卻劑之間、不同流程冷卻劑之間有效分流，且減少結(jié)構(gòu)材料，可行性及安全性高。
文檔編號G21C3/34GKCN102737735SQ201210229411
公開日2012年10月17日 申請日期2012年7月4日
發(fā)明者夏榜樣, 李慶, 李翔, 楊平, 王連杰 申請人:中國核動力研究設(shè)計院導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan