理论教育 燃料组件设计方案对核反应堆的影响

燃料组件设计方案对核反应堆的影响

时间:2023-06-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:核反应堆的燃料棒束组成的基本特性是栅阵,以及燃料元件间的分隔和支撑方法。目前已针对这样的结构提出了各种定位格架的设计方案,这也是目前燃料设计的重点。重水堆和先进气冷堆设计成在线换料的形式,燃料组件布置在断面为圆形的压力管内。液态金属冷却快堆不需要慢化剂,有较高的功率密度,因此使用紧凑的六边形燃料组件结构。轻水堆、重水堆和液态金属冷却快堆使用冷却剂围绕燃料棒的栅阵形式。

燃料组件设计方案对核反应堆的影响

核反应堆的燃料棒束组成的基本特性是栅阵(几何结构和棒间距),以及燃料元件间的分隔和支撑方法。商业的轻水堆(沸水堆和压水堆)、加压重水堆和液态金属冷却快堆都使用燃料棒结构。高温气冷堆则使用石墨块或石墨球构成组件。

在轻水堆(LWR)中,冷却剂也充当慢化剂,有比较小的铀水比,从而使燃料棒之间的间距(通常称为棒间距,P)比较大。这样的慢化剂比率允许棒的栅阵采用较为简单的方形结构,使流体通过棒支撑结构(定位格架)的压降较低。目前已针对这样的结构提出了各种定位格架的设计方案,这也是目前燃料设计的重点。

重水堆和先进气冷堆设计成在线换料的形式,燃料组件布置在断面为圆形的压力管内。该圆形的边界使燃料棒以一个不规则的栅阵布置。在线换料的要求又使得燃料棒束较短,燃料棒依靠端部和中间支架支撑,而不是轻水堆的定位格架形式。(www.daowen.com)

液态金属冷却快堆不需要慢化剂,有较高的功率密度,因此使用紧凑的六边形燃料组件结构。使用定位绕丝实现紧密的棒间距,比格架型的定位压降更低。该定位绕丝有定位和促进棒束通道间混合等两个功能。有些液态金属冷却快堆也使用定位格架。

5种参考堆型燃料的基本特征总结见表1-3。

轻水堆、重水堆和液态金属冷却快堆使用冷却剂围绕燃料棒的栅阵形式。表1-3给出了各种几何结构的典型子通道结构。这些子通道定义为冷却剂区域,因此是“冷却剂中心”子通道。另外也可以采用“燃料棒中心”子通道的定义,冷却剂区域围绕燃料棒。两种定义都经常使用。

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