[发明专利]复合件及使用此复合件的燃料组件

说明书

本发明涉及新合金、该合金的复合件，使用此复合件的，用于核设备的燃料组件，特别是涉及一种旨在抑制功率的急速增长，以减少核热能方面的限制，从而改善该核燃料的经济性的复合件，本发明还涉及该复合件的应用。

核反应堆是这样设计的：堆芯预先具有过剩反应性，以便使反应堆在特定的期限内运行。为抑制这种过剩反应性，一般采用掺有以Gd为代表的可燃的中子抑制剂(BP)的燃料棒。即使对于采用MOX(混合氧化物)燃料的堆芯而言，也采用多个，其中每个中有与燃料相混的可燃的中子抑制剂的燃料棒来抑制此堆芯的过剩反应性。

中子吸收截面一般取决于中子能量(Ⅴ)的倒数。换言之，中子能量越小，则中子被吸收得越多。因此，当将可燃的中子抑制剂置于具有较软的中子能谱的燃料系统。即含量较大的热中子的燃料系统中时，可燃的中子吸收剂吸收中子的剂量就变得较大。因此，当将可燃的中子抑制剂置于采用MOX燃料的堆芯中时，该可燃的中子抑制剂抑制反应性的效果就变小，因而，若希望在MOX型堆芯中取得与铀-型堆芯中相当的抑制反应性的效果，则用于MOX型堆芯中的燃料棒的数目(其中每个都混有可燃的中子抑制剂)必须增加。在这方面，公开于日本专利公开昭60-146185中的技术是建立在这样事实的基础上的：靠近水的间隙的燃料组件的外周部位有大量的热中子及有软的中子能谱，而且它是这样构成的：含氧化钆的燃料棒被置于上部区域，以提高氧化钆的反应性的效能，从而减少所用的含氧化钆燃料棒的数目。这对于增加燃料组件中的Pu的存在量及减少所用的燃料球的种类是有效的。但这种技术不能从燃料组件中的燃料内完全消除可燃的中子抑制剂，因而，这种技术不足以达到增加Pu存在量的目的。

公开于日本专利公开昭59-72087中的技术旨在消除在燃料球中添加可燃的中子抑制剂，及用可拆卸地装在烯料组件的燃料管状箱外周上的反应性控制件来调节铀的富化度的必要性。按此技术，反应性控制件以用中子吸收材料，如不锈钢或锆合金制成的零件；以其中分散着单质元素或其化合物形态的可燃中子抑制剂，如钆、银、铟、硼、镉或铪的不锈钢制成的零件，或以上述的可燃中子抑制剂或其化合物制成的零件，其外部覆有不锈钢件；或以用反射性材料，如外覆不锈钢件的铍制成的件；或以夹在不锈钢件之间，然后经共挤压处理，如轧制的由上述中子抑制剂、反射性材料、天然铀或贫化铀制成的零件为代表。

但上述技术的问题是：形成于管状箱和反应性控制件间的缝隙倾向于引起裂隙腐蚀及电流腐蚀以及直接与堆芯水直接接触的反应性控制件易被腐蚀。

为解决上述难题，日本专利公开平-6-342091公布了一种方法，按此法，设置在燃料组件中心的减速剂棒(水棒)是一种具有内、外管的双管结构的棒，其中可燃的中子抑制剂填充在两管之间。

如上所述，核反应堆所用的燃料混有可燃的中子抑制剂，以便在核反应堆运行初期抑制堆芯的过剩反应性。

图2中的曲线展示了与铀的中子吸收截面对比的，中子能量与钚的中子吸收截面间的依存关系。如图2所示，钚的中子吸收剂量大于铀的该吸收剂量。因此。对于用钚的轻水堆而言，控制棒材料或抑制反应性的材料如可燃的中子抑制剂的热中子吸收剂量就变得较小，从而降低了控制棒的效用，及降低了加有MOX型燃料组件的堆芯中的可燃的中子抑制剂控制反应性的效用。因此，这种加有MOX型燃料组件的堆芯就需要增加含可燃的中子抑制剂的燃料棒的数目。这意味着：减少了每一个燃料组件中的钚存有量，对于以同样的量消耗钚而言燃料组件的制备数目增加了，结果增加了生产费用和燃料运输费用。如上所述，公开于上述文献(日本专利公开昭59-72087)中的这种技术的问题在于，形成于管状箱和反应性控制件之间的缝隙倾向于引起裂隙腐蚀或电流腐蚀，并且直接与堆芯水接触的反应性控制件也易被腐蚀。