[发明专利]板式燃料组件及反应堆堆芯

说明书

本发明公开了一种板式燃料组件及反应堆堆芯，板式燃料组件包括金属筒体、设置在所述金属筒体内的多组燃料结构；多组所述燃料结构在所述金属筒体内依次叠设并且分别沿着所述金属筒体的长度方向延伸；每一组所述燃料结构包括燃料层、叠置在所述燃料层至少一侧的冷却层；所述冷却层上设有多个间隔排布的冷却剂通道，所述冷却剂通道贯穿所述冷却层的相对两端面并分别与所述金属筒体的两个开放端相连通。本发明的板式燃料组件，用于组成反应堆堆芯，通过燃料层和冷却层在金属筒体内叠置形成，结构强度高，通过冷却层多个冷却剂通道的设置，增大传热面积，提高传热面积与体积的比值，能够提高堆芯传热系数和传热密度，适用于构建小型堆芯、高温反应堆。

技术领域

本发明涉及核燃料技术领域，尤其涉及一种板式燃料组件及反应堆堆芯。

背景技术

传统的燃料组件基本是由燃料棒、导向管、定位格架、上管座和下管座等装配形成。

现有技术公开了两种不同堆芯燃料组件形式，区别于传统燃料组件。第一种采用12％富集度的UC嵌入泡状石墨中，压制成横截面为六角形的长条块状元件，使用SiC密封所有表面；第二种仅采用12％富集度的UC，形状、大小以及密封表面均与第一种相同。堆芯反射层材料仅含天然铀，所有燃料组件的表面均贴有50μm厚度的SiC层，用于滞留放射性产物。上述的燃料组件形成的堆芯没有任何金属材料，导热性能受限。

另一现有技术公开了一种燃料为包覆颗粒形式的燃料组件，燃料组件横截面为六边形，燃料组件基体为SiC，其中弥散包覆燃料颗粒，基体中设置多个冷却流道。对于上述的燃料组件，单位体积内的冷却剂传热面积低，传热能力较弱。为增强传热能力，需要设置较多的冷却流道，然而，在基体上设置过多的冷却流道，会使得基体呈现蜂窝煤状，使得基体容易松散，大大降低燃料组件的结构强度。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种结构强度及导热性能高的板式燃料组件及具有该板式燃料组件的反应堆堆芯。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种板式燃料组件，包括两端开放的金属筒体、设置在所述金属筒体内的多组燃料结构；多组所述燃料结构在所述金属筒体内依次叠设并且分别沿着所述金属筒体的长度方向延伸；

每一组所述燃料结构包括燃料层、叠置在所述燃料层至少一侧的冷却层；所述冷却层上设有多个间隔排布的冷却剂通道，所述冷却剂通道贯穿所述冷却层的相对两端面并分别与所述金属筒体的两个开放端相连通。

优选地，所述燃料层包括沿着所述金属筒体的长度方向延伸的合金板、多个间隔分布嵌设在所述合金板内并沿着所述合金板的长度方向延伸的燃料柱。

优选地，所述燃料柱包括石墨柱、弥散在所述石墨柱内的包覆燃料颗粒。

优选地，所述合金板为Alloy 800H、Alloy HX、Alloy 230或Alloy 617。

优选地，所述燃料层包括沿着所述金属筒体的长度方向延伸的合金板、弥散在所述合金板内的包覆燃料颗粒。

优选地，所述合金板为Alloy 800H、Alloy HX、Alloy 230或Alloy 617。

优选地，所述冷却剂通道通过化学蚀刻方式形成。

优选地，所述冷却剂通道的直径、宽度或者深度为0.5mm～3mm。

优选地，所述冷却层由耐高温的合金板材制成。

优选地，所述合金板材为Alloy 800H、Alloy HX、Alloy 230或Alloy 617。

优选地，所述冷却层和燃料层之间通过真空扩散焊连接。

优选地，每一组所述燃料结构包括两个所述冷却层；两个所述冷却层分别叠置在所述燃料层的相对两侧。