[发明专利]包括具有两种钆含量的棒的压水式核反应堆用组件

说明书

本发明涉及用于压水式核反应堆的燃料组件，该组件包括具有第一 钆质量含量的第一核燃料棒和具有第二钆质量含量的第二核燃料棒，该 第二含量大于该第一含量。

钆是一种中子毒物，当它在核燃料组件中使用时起到两个作用。

首先，由于它吸收中子，因此它可以降低堆芯在全部或部分换装 新燃烧组件之后的初始反应性。钆的逐渐消失补偿燃料的逐渐消耗。

其次，通过在核反应堆堆芯中使用适当分布的含钆燃料组件，可 以使功率的径向分布更加规律，并且这贯穿于换料之前的堆芯的整个 运行周期中。

最初，人们使用其中毒物棒均具有相同的氧化钆(Gd₂O₃)质量含 量(通常为5％-12％)的核燃料组件。

不过已经发现，对于长持续时间的使用周期来说，尤其是对于大 于18个月或24个月的使用周期来说，这种组件无法实现对堆芯的令 人满意的管理。

文献EP-0799484则提出了一种具有两种不同氧化钆质量含量的 组件。该文献利用了下面的事实，也即一旦含量超过大约1％，由钆提 供的初始抗反应性并不与其含量成比例，而是随着含量非常缓慢地增 加。

这个文献因而教导了使用具有0.5％-2％的第一氧化钆质量含量的 第一种棒和具有5％-12％的第二质量含量的第二种棒。第一种棒可以令 人满意地降低初始反应性。而且，由于其低含量，其抗反应性从反应 堆周期开始起非常快速地下降，使得第一种棒在该周期余下的时间内 并不妨碍功率的径向分布，而该分布由第二毒物棒控制。

不过已经发现，这种燃料组件在特别长的使用周期中无法使得堆 芯得到完全令人满意的管理。

尤其是，这种组件导致绝对值非常小的慢化剂的负温度系数。

需要回顾的是，这个系数衡量慢化剂(也即在反应堆的一回路中 循环的冷却水)在堆芯中温度升高时吸收中子的能力的提高。可以说 这个系数衡量堆芯自身停堆的能力。

另外，已经发现，径向功率峰值因数Fxy可以在该周期的过程中 升高至高于其初始值(也即其在该周期开始时的值)。

需要回顾的是，该径向功率峰值因数Fxy是由堆芯中的棒发出的 最大功率与堆芯中的棒发出的平均功率之间的比值。这个因数衡量在 堆芯中的棒之间存在的功率的不平衡。

这种因数Fxy提高至高于其初始值的情况使得对反应堆操作者的 管理约束复杂化，为了更加舒适，反应堆操作者希望在该周期开始时 达到该最大不平衡。

本发明的目的是通过更安全更简单地管理压水式核反应堆的堆芯 来解决这些问题。

为此，本发明提供一种用于压水式核反应堆的燃料组件，该组件 包括具有第一钆质量含量的第一核燃料棒和具有第二钆质量含量的第二 核燃料棒，该第二含量大于该第一含量，该组件的特征在于该第一质量 含量严格地大于2％。

根据具体的实施方案，该组件可包括下述特征中的一种或多种特征， 这些特征是单独的，或者是任何可能的技术特征组合：

-该第一质量含量大于或等于2.1％，

-该第一质量含量大于或等于2.2％，

-该第一质量含量大于或等于2.5％，

-该第一质量含量大于或等于3％，

-该第一质量含量大于或等于4％，

-该第一质量含量大于或等于5％，和

-该第一质量含量大于或等于8％。

通过阅读仅仅作为实例给出并且参考了附图的以下描述可以更好 地理解本发明。

-图1是表示根据本发明的第一类组件中的燃烧棒的分布的平面 图，

-图2所示为在分别具有富集4.50％铀235(实线所示曲线)和 3.90％铀235(虚线所示曲线)的氧化物燃料的两种组件中棒的 抗反应性随着其钆含量的变化，

-图3与图1类似，表示根据本发明的第二类组件，

-图4表示在核反应堆的四分之一堆芯中的图1和3的组件的可 能的分布。

图1示出了用于压水式核反应堆(PWR)的第一类组件1。

这种组件1的通用结构是常规结构，因此并未对其进行详细描述。 需要简单回顾的是，组件1包括核燃料棒和支撑架，该支撑架用于在 通常具有正方形底部的规则排列的节点处固定这些核燃料棒。

该支撑架包括下接头、上接头和用于连接两个接头的导管5，该导 管5用于容纳控制核反应堆堆芯运行的棒束的棒。