套管式低浓铀核燃料组件

摘要

本发明公开一种套管式低浓铀核燃料组件，由同心的内套管，外套管，内外套管间的多层核燃料套管，与多层核燃料套管上端固连、装于外套管顶部的上部定位齿块，固定在上部定位齿块上端口的上接头；套装在外套管下端口上的下接头，以及置于外套管内与多层核燃料套管下端固连的下部定位齿块所组成；每一层核燃料套管，均为由铝合金的内外包壳，装于该内外包壳间与铝合金包壳形成冶金结合的U

说明书

技术领域

本发明属于一种核燃料组件，具体涉及一种低浓铀核燃料组件。

背景技术

为了降低研究试验堆燃料的富集度，目前大多数试验研究堆的核燃料都采用低浓铀核燃料组件而实现了低浓化。目前研究堆采用的平板型或弧板型低浓铀核燃料组件，以U₃Si₂-Al为燃料芯体，采用轧制工艺，先将燃料板加工为平板或弧板，然后再镶嵌到边板上，拼装形成方形或圆形的燃料组件，这种核燃料组件的制造工艺复杂；由于组件为平板或弧板组成，组件的抗弯刚度不好。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种抗腐蚀性能好、结构强度高、使用安全可靠的套管式低浓铀核燃料组件。

本发明的技术方案如下：

一种套管式低浓铀核燃料组件，采用U₃Si₂-Al作为核燃料组件的燃料芯体，其特征在于：该核燃料组件由同心的内套管，外套管，置于内套管与外套管之间的多层核燃料套管，与多层核燃料套管上端固连、装于外套管顶部的上部定位齿块，固定在上部定位齿块上端口的上接头；套装在外套管下端口上的下接头，以及置于外套管内与多层核燃料套管下端固连的下部定位齿块所组成；每一层核燃料套管，均为由铝合金的内外包壳，装于该内外包壳间与铝合金内外包壳形成冶金结合的U₃Si₂-Al核燃料芯体所组成。

附加技术特征是：

1、所述每一层核燃料套管，装于其内外包壳间的U₃Si₂-Al核燃料芯体，为铀密度为4.8g/cm³、²³⁵U富集度为20％的U₃Si₂-Al核燃料芯体。

2、所述每一层核燃料套管和内套管的外表面，在横向截面上具有呈中心对称120°的三条有凸头的纵向脊肋。

3、所述多层核燃料套管，为六层具有同心轴的核燃料套管。

4、所述上部定位齿块，具有三块在横向截面上呈中心对称120°定位每层核燃料套管的纵向齿板，在该齿板下端具有间隔排列的装插各层核燃料套管的纵向齿槽及横向贯穿该齿板齿槽的固定螺钉的孔；

5、所述装于外套管顶部的上部定位齿块与多层核燃料套管上端固连，是将每层核燃料套管的上端，分别对应插入上部定位齿块的三块纵向齿板下端的齿槽中，通过横向贯穿的螺钉将上部定位齿块与多层核燃料套管固连，使核燃料套管顶部定位；

6、所述下部定位齿块与多层核燃料套管下端固连，是将每层核燃料套管的下端，分别对应插入下部定位齿块顶端的齿槽中，通过横向贯穿的埋头螺钉将下部定位齿块与多层核燃料套管固连，使核燃料套管的底部定位；

7、在所述上部定位齿块的中心腔及与其对接的内套管上部腔体内，装有节流塞。

本发明的效果在于：本发明的低浓铀核燃料组件采用共挤压工艺，整体制造，工艺简单；核燃料套管的包壳材料为铝合金，与核燃料芯体在共挤压使用中具有良好的匹配性；核燃料芯体与内外包壳挤压成外表面带有三条脊肋的燃料套管，使核燃料芯体与包壳之间形成冶金结合，具有结构强度高，堆内使用安全可靠的显著优点。

附图说明

图1为本发明套管式低浓铀核燃料组件纵剖结构示意图

图2为本发明单根核燃料套管横剖结构示意图

图3为本发明单根核燃料套管横剖的局部放大示意图

图4为本发明上部定位齿块的横剖结构示意图

图5为上部定位齿块横截面自中心向两齿板120°的纵剖结构示意图

图中标记：1.上接头；2.上部定位齿块；3.节流塞；4.螺钉；5.外套管；6.第六层核燃料套管；7.第五层核燃料套管；8.第四层核燃料套管；9.第三层核燃料套管；10.第二层核燃料套管；11.第一层核燃料套管；12.内套管；13.埋头螺钉；14.下部定位齿块；15.下接头；16.外包壳；17.核燃料芯体；18.内包壳；19.脊肋20.上部定位齿块上的齿板；21.齿板上的定位齿；22.齿板上的齿槽。

具体实施方式

如图1所示，本发明的套管式低浓铀核燃料组件，由同心的内套管12，外套管5，置于内套管12与外套管5之间的6层核燃料套管，与6层核燃料套管上端固连、装于外套管5顶部的上部定位齿块2，固定在上部定位齿块2上端口的上接头1；套装在外套管5下端口内的下接头15，以及置于外套管5中与6层核燃料套管下端固连的下部定位齿块14所组成；其中：

上部定位齿块2，具有三块在横向截面上呈中心对称120°定位每层核燃料套管6-11的纵向齿板20，在该齿板20下端具有间隔排列的装插各层核燃料套管的纵向齿槽22及横向贯穿该齿板齿槽的固定螺钉4的孔；反应堆冷却剂从上部定位齿块2向下流进核燃料组件；

上部定位齿块2与6层核燃料套管6-11上端固连，是将每层核燃料套管的上端，分别对应插入上部定位齿块三块纵向齿板20下端的齿槽22中，通过横向贯穿的螺钉4，将上部定位齿块2与6层核燃料套管6-11固连，使核燃料套管顶部定位；

下部定位齿块14与6层核燃料套管6-11下端固连，是将每层核燃料套管的下端，分别对应插入下部定位齿块14顶端的齿槽中，通过横向贯穿的埋头螺钉13，将下部定位齿块14与6层核燃料套管6-11固连，并可在外套管5内轴向滑动，使核燃料套管的底部定位以补偿轴向热膨胀；

上接头1与上部定位齿块2焊接，用于吊装燃料组件；

下接头15与外套管5焊接，坐在反应堆堆芯下栅格板上，支承整个燃料组件；

每一层核燃料套管6-11，均为由铝合金的内包壳18及外包壳16，装于该两包壳间与铝合金内外包壳形成冶金结合、具有铀密度为4.8g/cm³、²³⁵U富集度为20％的U₃Si₂-Al核燃料芯体所组成；

每一层核燃料套管6-11和内套管12的外表面，在横向截面上具有呈中心对称120°三条凸头为2mm的纵向脊肋19，作用是保证具有2mm的冷却剂流道间隙和增加组件的抗弯刚度；

内套管12起着形成冷却流道的作用，其内部可放置辐照试验件；当不放置辐照试验件时，其内部可装配节流塞3进行节流；

本发明套管式低浓铀核燃料组件，总长1510mm、外廓直径64mm，其中每根核燃料套管的长度为1100mm，而置于其中铀密度为4.8g/cm³、²³⁵U富集度为20％的U₃Si₂-Al核燃料芯体的长度为1000mm。