核燃料芯块.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CN113874955A(43)申请公布日2021.12.31(21)申请号202080038892.8夫弗拉基(22)申请日2020.11.02米尔·伊万诺维奇·库兹涅佐夫(30)优先权数据亚历山大·弗拉基米罗维奇·利西20201161422020.04.27RU科夫(85)PCT国际申请进入国家阶段日阿纳托利·尼古拉耶维奇·萨莫赫2021.11.25瓦洛夫(86)PCT国际申请的申请数据尤里·列昂尼多维奇·亚罗波洛夫PCT/RU2020/0005792020.11.02伊万·罗曼诺维奇·谢尔金科(87)PCT国际申请的公布数据(74)专利代理机构北京市万慧达律师事务所WO2021/221533RU2021.11.0411111代理人王蕊杨倩(71)申请人TVEL股份公司地址俄罗斯莫斯科(51)Int.Cl.G21C3/62(2006.01)(72)发明人弗拉基米尔·弗拉基米罗维奇·诺维科夫叶夫根尼·尼古拉耶维奇·米赫耶权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称是核燃料芯块设计开发，应确保燃料元件在正常核燃料芯块操作模式，正常操作的中断和反应堆操作的机动(57)摘要模式下安全操作以及增加燃料燃烧。技术成果在本发明属于核技术，即轻水反应堆的燃料元于通过减小芯块外观中单向缺陷的尺寸来减小件燃料芯块结构，比如水‑水型动力反应堆，比如燃料元件包壳中的拉伸周向应力以及由于加上水‑水动力反应堆，可以使用长燃料循环的反应可增加粒度的添加剂而降低气态裂变产物的产堆的燃料元件以及反应堆功率的机动状态。开发率。外倒角和沿纵轴的中心孔圆柱体芯块，将侧圆柱表面与端面连接起来外倒角与端面面积平面成а角等于20‑30°，倒角宽度与芯块直径之比为0.02至0.15，同时芯块外观的单项缺陷尺寸在端面缺陷方面不大于芯块外表面面积的1.3％，侧圆柱面缺陷不大于芯块表面面积的1.0％，与倒角外缘相邻缺陷不大于芯块外表面面积的0.7％，二氧化铀的平均粒度为6至35μm。芯块可包含铝0.002至0.020质量％和硅‑从0.001到0.010质量％以氧化物在整个芯块体积中均匀分布。芯块可以额外包含氧化钆‑从0.3到10.0质量％，其以与二氧化铀的固溶体在整个芯块中均匀分布或氧化铒‑从0.3到2.5质量％以与二氧化铀的固溶CN113874955A体在整个芯块体积中均匀分布。申请的发明目标CN113874955A权利要求书1/1页1.一种用于水‑水动力反应堆型由二氧化铀制成的核燃料芯块，以外倒角和沿纵轴的中心孔圆柱体芯块，其特征在于，将侧圆柱表面与端面连接起来外倒角与端面面积平面成а角等于20‑30°，倒角宽度与芯块直径之比为l倒角/D＝0.02‑0.15，而芯块外观的单项缺陷尺寸在端面缺陷不大于芯块外表面面积的1.3％，侧圆柱面缺陷不大于芯块表面面积的1.0％，与倒角外缘相邻缺陷不大于芯块外表面面积的0.7％，二氧化铀的平均粒度为6至35μm。2.根据权利要求1所述的芯块，其特征在于，其含有铝–0.002至0.020质量％和硅–0.001至0.010质量％，以氧化物在整个芯块体积中均匀分布。3.根据权利要求1所述的芯块，其特征在于，包含0.3到10.0质量％的氧化钆，以与二氧化铀的固溶体在整个芯块体积中均匀分布。4.根据权利要求1所述的芯块，其特征在于，包含0.3到2.5质量％的氧化铒，以与二氧化铀的固溶体在整个芯块体积中均匀分布。2CN113874955A说明书1/4页核燃料芯块技术领域[0001]发明属于核技术，即轻水反应堆的燃料元件燃料芯块结构，比如水‑水型动力反应堆，可以使用长燃料循环的反应堆的燃料元件以及反应堆功率的机动状态。[0002]目前不断进行原子反应堆的核燃料要求限制。尤其燃料应保证在长燃料周期，反应堆功率的机动状态时反应堆的安全操作在高度烧毁的操作期间保持性能。背景技术[0003]已知芯块(RU2376665,IPCG21C3/62，2009年发布)包含均匀分布在整个芯块体积中的铝和硅的氧化物，相等于铀，铝含量为0.005至0.03质量％，硅含量‑0.003到0.02质量％，铝与硅的质量比为1.5至4，二氧化铀的粒度尺寸为20至45μm。[0004]已知芯块的缺点是较高粒度，使燃料的强度降低并增加芯块的可破碎性。[0005]已知燃料芯块(RU2193242，IPCG21C3/62，C01G43/025，2002年发布)由二氧化铀制成添加的铝添加剂0.03到0.10质量％和硅添加剂0.01到0.05％质量，铝和硅以氧化物分布在铀晶粒界上。在具体实施例中芯块还可以包含：氧化铁添加剂，其部分沿晶粒界分布，部分以固溶体分布在二氧化铀中；以及氧化铌添加剂，其以固溶体在二氧化铀中分布