一种钠冷快堆燃料棒及反应堆堆芯的制作方法

本发明涉及核反应堆制造，尤其涉及一种钠冷快堆燃料棒及反应堆堆芯。

背景技术：

1、钠冷快堆是以液体金属钠为冷却剂，由快中子引起核裂变反应并维持链式反应进行的反应堆。钠冷快堆是第四代核能系统国际论坛gif公布的6种第四代先进反应堆之一，可以实现铀资源的有效利用和嬗变长寿命放射性废物。同时，金属钠熔点低、沸点高且密度较低，不容易因沸腾产生气泡，对中子具有一定的屏蔽作用，因此钠冷快堆具有较高的安全性。

2、

3、燃料组件堵流事故是钠冷快堆需要重点关注的事故之一。由于冷却剂流道细长狭窄，极易因为异物沉积等造成流道局部堵塞，严重时整盒燃料组件堵塞，最终引起钠局部沸腾，燃料棒包壳传热恶化，导致包壳无法保持结构完整性直至熔化，燃料棒内裂变产物泄漏，后果十分严重。

技术实现思路

1、针对现有技术的上述问题，本发明提出了一种钠冷快堆燃料棒及反应堆堆芯，能够有效降低燃料棒表面温度，提高反应堆堆芯的安全性。

2、具体地，本发明提出了一种钠冷快堆燃料棒，包括：

3、外包壳和内包壳，均为管状结构，所述内包壳设置在所述外包壳内；

4、下端塞和上端塞，分别与所述外包壳和内包壳的底部及顶部结构密封配合，以使所述外包壳和内包壳之间形成一个环形密闭空腔；

5、燃料芯块，设置在所述环形密闭空腔内；

6、在所述外包壳表面上形成吸液芯结构，以提供从所述下端塞侧向上端塞侧的冷却流道，钠冷却剂经过所述冷却流道以冷却所述外包壳表面。

7、根据本发明的一个实施例，所述钠冷快堆燃料棒还包括支撑杆和压紧弹簧，设置在所述环形密闭空腔内，所述支撑杆设置在所述下端塞和燃料芯块之间，所述压紧弹簧设置在所述燃料芯块和上端塞之间。

8、根据本发明的一个实施例，所述吸液芯结构包括覆盖所述外包壳表面的丝网层。

9、根据本发明的一个实施例，所述吸液芯结构包括同轴的两层或多层内外嵌套的丝网层，位于外层的丝网层的丝网密度高于位于内层的丝网层的丝网密度。

10、根据本发明的一个实施例，在所述丝网的外部形成若干支流干道，所述支流干道沿所述下端塞侧向上端塞侧延伸，所述支流干道为中空结构，由丝网卷绕制成。

11、根据本发明的一个实施例，所述支流干道为直线形或螺旋形。

12、根据本发明的一个实施例，在所述外包壳表面形成沟槽，所述沟槽沿所述下端塞侧向上端塞侧延伸。

13、根据本发明的一个实施例，所述沟槽为直线形或螺旋形。

14、根据本发明的一个实施例，所述沟槽的截面为v形或矩形。

15、本发明还提供了一种反应堆堆芯，包括充满钠冷却剂的容器，在所述容器中竖直设置多根如前所述的钠冷快堆燃料棒，在相邻所述钠冷快堆燃料棒之间形成所述钠冷却剂的上升流道。

16、本发明提供的一种钠冷快堆燃料棒及反应堆堆芯，通过外包壳和内包壳的双包壳结构设计，使燃料芯块的热量通过外包壳被吸液芯结构快速带走，从而能够显著降低燃料芯块的温度，提高反应堆堆芯的安全性。

17、应当理解，本发明以上的一般性描述和以下的详细描述都是示例性和说明性的，并且旨在为如权利要求所述的本发明提供进一步的解释。

技术特征：

1.一种钠冷快堆燃料棒，包括：

2.如权利要求1所述的钠冷快堆燃料棒，其特征在于，还包括支撑杆和压紧弹簧，设置在所述环形密闭空腔内，所述支撑杆设置在所述下端塞和燃料芯块之间，所述压紧弹簧设置在所述燃料芯块和上端塞之间。

3.如权利要求1所述的钠冷快堆燃料棒，其特征在于，所述吸液芯结构包括覆盖所述外包壳表面的丝网层。

4.如权利要求3所述的钠冷快堆燃料棒，其特征在于，所述吸液芯结构包括同轴的两层或多层内外嵌套的丝网层，位于外层的丝网层的丝网密度高于位于内层的丝网层的丝网密度。

5.如权利要求3所述的钠冷快堆燃料棒，其特征在于，在所述丝网的外部形成若干支流干道，所述支流干道沿所述下端塞侧向上端塞侧延伸，所述支流干道为中空结构，由丝网卷绕制成。

6.如权利要求5所述的钠冷快堆燃料棒，其特征在于，所述支流干道为直线形或螺旋形。

7.如权利要求1所述的钠冷快堆燃料棒，其特征在于，在所述外包壳表面形成沟槽，所述沟槽沿所述下端塞侧向上端塞侧延伸。

8.如权利要求7所述的钠冷快堆燃料棒，其特征在于，所述沟槽为直线形或螺旋形。

9.如权利要求7所述的钠冷快堆燃料棒，其特征在于，所述沟槽的截面为v形或矩形。

10.一种反应堆堆芯，其特征在于，包括充满钠冷却剂的容器，在所述容器中竖直设置多根如权利要求1至9任一所述的钠冷快堆燃料棒，在相邻所述钠冷快堆燃料棒之间形成所述钠冷却剂的上升流道。

技术总结本发明涉及一种钠冷快堆燃料棒及反应堆堆芯。该钠冷快堆燃料棒包括外包壳和内包壳，均为管状结构，内包壳设置在外包壳内；下端塞和上端塞，分别与外包壳和内包壳的底部及顶部结构密封配合，以使外包壳和内包壳之间形成一个环形密闭空腔；燃料芯块，设置在环形密闭空腔内；在外包壳表面上形成吸液芯结构，以提供从下端塞侧向上端塞侧的冷却流道，钠冷却剂经过冷却流道以冷却外包壳表面。本发明能够有效降低燃料棒表面温度，充分利用吸液芯的非能动特性，事故工况下能够保障燃料棒的热量导出，提高反应堆堆芯的安全性。技术研发人员：张得良,陈其昌,袁春田,汤春桃,夏栓,翁娜,陈康,李锦明受保护的技术使用者：上海核工程研究设计院股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/12/2