蜂窝煤型燃料组件及小型车载长寿命铅铋冷却快堆堆芯.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108648834A(43)申请公布日2018.10.12(21)申请号201810354479.7(22)申请日2018.04.19(71)申请人西安交通大学地址710049陕西省西安市碑林区咸宁西路28号(72)发明人曹良志雷驰吴宏春周生诚郑友琦李云召祖铁军刘宙宇(74)专利代理机构西安智大知识产权代理事务所61215代理人何会侠(51)Int.Cl.G21C3/04(2006.01)G21C3/30(2006.01)G21C7/06(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图5页(54)发明名称蜂窝煤型燃料组件及小型车载长寿命铅铋冷却快堆堆芯(57)摘要蜂窝煤型燃料组件及小型车载长寿命铅铋冷却快堆堆芯，堆芯设计功率20MW，寿期20年，可实现车载运行，作为偏远地区军事或民用供电；该蜂窝煤型燃料组件由上下贯通的冷却剂通道管、通道管外壁铅铋涂层、燃料区、上下反射层、燃料上部空腔、上下封头组成；共有冷却剂通道半径不同的三种蜂窝型燃料组件；反射层组件、屏蔽层组件均采用蜂窝型结构；控制组件以及安全组件采用创新型液体吸收材料控制；基于对堆芯参数的计算研究，优化堆芯，并对堆芯中子学和热工水力进行评价分析；设计目标堆芯18年满功率运行，负荷因子0.9，堆芯体积重量满足车载运输限制，在堆芯寿期运行过程满足堆芯热工设计限值以及安全性要求。CN108648834ACN108648834A权利要求书1/2页1.一种蜂窝煤型燃料组件，特征在于：所述燃料组件包括结构相同但冷却剂通道直径不同的三种组件，其截面呈六边形；结构包括组件壁(1)，组件壁(1)内沿轴向均匀排布的冷却剂通道(2)，组件壁(1)内、冷却剂通道外的区域沿轴向包括：中部的燃料区(3)，燃料区(3)上部的燃料上部气腔(4)，燃料上部气腔(4)上部的上反射层(5-1)，燃料区(3)下部的下反射层(5-2)，上反射层(5-1)上部的上封头(6-1)，下反射层(5-2)下部的下封头(6-2)。2.根据权利要求1所述的蜂窝煤型燃料组件，其特征在于：燃料区的冷却剂通道由燃料区冷却剂通道(7)、燃料区冷却剂通道壁(8)及燃料区冷却剂通道壁面与燃料区之间的LBE包层(9)组成，燃料区冷却剂通道上下贯通。3.根据权利要求1所述的蜂窝煤型燃料组件，其特征在于：所述冷却剂通道(2)的数量为37个。4.根据权利要求1所述的蜂窝煤型燃料组件，其特征在于：所述燃料区(3)材料采用富集度为19.75％的UO2；所述燃料上部气腔(4)内充有氦气；所述上反射层(5-1)和下反射层(5-2)材料为MgO；所述上封头(6-1)和下封头(6-2)材料为T91不锈钢。5.一种小型车载长寿命铅铋冷却快堆堆芯，其特征在于：堆芯布置了内燃料区燃料组件(10)、中间燃料区燃料组件(11)、外燃料区燃料组件(12)、控制组件(13)、安全组件(14)、反射层组件(15)以及屏蔽层组件(16)；其特征在于，所述内燃料区燃料组件(10)、中间燃料区燃料组件(11)和外燃料区燃料组件(12)即采用权利要求1所述的蜂窝煤型燃料组件，结构相同但冷却剂通道直径不同的三种燃料组件，内燃料区燃料组件(10)冷却剂通道最大、中间燃料区燃料组件(11)冷却剂通道次之、外燃料区燃料组件(12)冷却剂通道最小，分区布置，能够展平堆芯的组件功率；所述堆芯三角形布置各类组件，堆芯最中间第1圈与第2圈共布置7个内燃料区燃料组件(10)；第3圈均匀相间布置6个中间燃料区燃料组件(11)和6个控制组件(13)；第4圈布置18个中间燃料区燃料组件(11)；第5圈六角形的六个角的位置中，相间布置3个控制组件(13)和3个安全组件(14)，控制组件(13)与安全组件(14)位置呈两个正三角形分布；第5圈除六个角位置，其余均布置外燃料区燃料组件(12)；第6圈六个角位置布置6个反射层组件(15)，其余布置外燃料区燃料组件(12)；第7圈布置36个反射层组件(15)；第8圈六个角位置布置屏蔽层组件(16)，其余位置布置反射层组件(15)；第9圈六个角位置不布置组件，其余位置共布置42个屏蔽层组件(16)。6.根据权利要求5所述的小型车载长寿命铅铋冷却快堆堆芯，其特征在于：所述屏蔽层组件(16)与反射层组件(15)结构相同，截面呈六边形；结构包括屏蔽层或反射层组件壁(17)，屏蔽层或反射层冷却剂通道(18)，冷却剂通道外填充反射层(19)；轴向包括反射层(19)和位于反射层(19)上下部的上下封头(20)。7.根据权利要求5所述的小型车载长寿命铅铋冷却快堆堆芯，其特征在于：所述控制组件(13)为液体控制组件，结构包括控制组件壁(21)、滞留区(22)、填充区(23)、六角形环柱活塞(24)、压入/吸出