[发明专利]一种基于9×9棒栅燃料组件的小型反应堆堆芯

说明书

本发明公开了一种基于9×9棒栅燃料组件的小型反应堆堆芯，所述堆芯由37个正方形9×9棒栅燃料组件组成；所述燃料组件采用截短的核电站用棒型燃料元件。本发明的堆芯体积小，具有高度的灵活性与适应性，可满足特殊用电需求，布置于边远地区、长期科考基地、海岛和远海等领域，有着广阔的市场应用前景。

技术领域

本发明属于核反应堆堆芯技术领域，具体涉及一种基于9×9棒栅燃料组件的小型反应堆堆芯。

背景技术

小型反应堆作为一种先进的小型核能装置，由于其小型化、轻量化、模块化，可以全部在工厂制造、组装，然后用飞机、火车或重型汽车运输至现场并能短期组装发电，消除了大规模建设的困难，减少了资金成本，同时具有很强的可移动性。由于其高度的灵活性，小型反应堆可广泛应用于边远地区、长期科考基地、海岛和城市附近的专用电力、热能供应等领域，有着广阔的市场应用前景。

相比于常规电源，具有高度灵活性的小型反应堆具有以下优势：

1)不受燃油供给限制，可不依赖于江、河、湖、海等大型水源，可以为偏远地区、无人地区等地进行快速临时供电；

2)能实现长期稳定提供大功率电能、可实现机动性、安全性供电，可极大提高聚居点、基地及其它特殊场景的生存能力；

3)节省燃料运输的成本，相比于常规燃料，小型反应堆运输的总重量相对较低，体积小，较大节省了运输成本，提高了机动性。

现有一种堆芯采用高铀装载铀氢化锆燃料细棒元件，弥散铒可燃毒物。堆芯反应性温度为负，寿期可达1000EFPD(等效满功率天)以上，并满足堆芯设计准则和展平堆芯功率分布要求。但铀氢化锆燃料元件应用于运行温度较高的动力堆国际上尚无先例，技术上不够成熟；且公开的堆芯方案活性段高度80cm，不能够完全满足小型核电源应用场景对反应堆堆芯高度的限制。同时铀氢化锆存在高温释氢风险，在事故工况下可能加重事故后果，不适用于安全性需求较高的特殊需求供电。

现有另一种堆芯由三种不同富集度的燃料组件组成，燃料棒进行了轴向分区，有利于展平堆芯功率。但该堆芯有57个燃料组件，活性段高度2.15米，堆芯体积较大，燃料组件数较多，难以满足小型核电源高度的灵活性与适应性特性。需定期更换燃料，换料周期为1～2年，会增加特殊需求供电燃料和设备供应调试难度。

综上，现有堆芯均无法完全满足小型核电源对反应堆堆芯的需求。

发明内容

鉴于此，本发明提出一种基于9×9棒栅燃料组件的小型反应堆堆芯，以满足特殊需求供电高灵活性与适应性要求，同时实现全寿期不换料，提高供电稳定性与可靠性。

本发明通过下述技术方案实现：

一种基于9×9棒栅燃料组件的小型反应堆堆芯，所述堆芯由37个正方形9×9棒栅燃料组件组成；

所述燃料组件采用截短的核电站用棒型燃料元件。

优选的，本发明的燃料组件由72根燃料棒、8根导向管和1根中心测量管组成；

所述燃料棒装载UO₂芯块；

部分所述燃料组件的导向管内布置控制棒。

优选的，本发明的燃料棒外径为9.5mm；所述UO₂芯块直径为8.192mm；所述燃料棒中心距12.595mm。

优选的，本发明的燃料组件中心距为114.5mm。

优选的，本发明的37个所述燃料组件呈中心对称结构布置，总计七排七列。

优选的，本发明的堆芯不采用可溶硼和可燃毒物，仅部分燃料组件装载控制棒，进行反应性调节和控制。