[精品]研究堆燃料组件设计综述.doc

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1、研究堆燃料组件设计综述研究堆燃料组件设计综述【摘耍】研究堆是核反应堆的一种类型，其主耍功能是为研究或其它用途提供中子源，是一种工具堆。燃料组件是研究堆中的重耍部件，由于其用途与商用堆存在较大的不同，因此其燃料组件在结构设计上与商用堆组件存在较大差异。本文从燃料组件的整体结构、连接结构以及流道结构等方而对研究堆燃料组件结构设计进行了分析。在此基础上，提出了研究堆燃料组件设计方面的建议，以供类似组件设计参考。【关键词】研究堆；燃料组件；结构设计TheDesignSummaryofResearchReact

2、orFuelAssemblyLETTaoSUMinHUANGChun-Ian(ScienceandTechnologyonReactorSystemDesignTechnologyLaboratory,NuclearPowerInstituteofChina,ChengduSichun610041,China)[Abstract]Researchreactorisonetypeofmultitudinousnuclearreactors・Ttismainlyusedtoresearchorprovid

3、eneutronsforothers,andisatoolreactor・Fuelassemblyisanimportantcomponentofresearchreactor,thestructureofwhichisquitedifferentfromtheoneofcommercialreactorbecauseoftheirdifferentuses・Thewholestructure,theconnectionandthef1owchanneloftheresearchreactorarea

4、nalyzedinthispaper・Basedonthis,thefuelassemblydesignoftheresearchreactorisproposedinthispaper,andithassomereferencevalueforotherdesign.[Keywords]ResearchReactor；FuelAssembly；StructureDesign反应堆从用途上大致分为动力堆和研究堆，动力堆常用于大型的商用电站或核动力装置，其目的是输出能量，燃料组件的运行于高温高压环境之屮

5、，其燃料材料的选择及结构设计均要考虑高温高压环境的要求。研究堆的主要目的是为材料研究、中子照射或者其他用途提供中子源，而非输出能量，因此研究堆燃料组件在材料选择、结构设计等方面与动力堆有较大的差异，本文调研了目前研究堆燃料组件的结构类型，分析了其整体结构设计，提出了研究堆燃料组件设计方面的建议，以供参考。1研究堆燃料组件结构研究堆燃料组件通常由燃料元件、与堆芯部件接11的上下连接件（或称上下管座）以及燃料元件之间的连接结构组成。1.1燃料元件结构研究堆燃料元件结构形式有板型、管型和棒形，占主要地位的还

6、是板型或管型。图1燃料板分解示意图FigiFuelPlateDisassemble弥散型燃料元件（燃料板或燃料管）结构类似夹心饼干结构，燃料弥散在基体材料中构成燃料芯体，在芯体的上下两侧包覆包壳材料,包壳材料通常与基体材料相同，通过轧板或挤压的方式是芯体与包壳结合。燃料板通常釆用轧板的方式制造，而燃料管通常釆用共挤压方式一次成型，对于燃料元件，每个燃料板以及每个燃料组件中铀的均匀性都应得到严格控制，［1］铀密度若比正常值高出1%就意味着该位置的局部功率高1%。因此不论采用燃料板还是燃料管结构，芯体的铀

7、密度控制是燃料元件中的重要指标0对于U3Si2弥散燃料，由于芯体硬度较高，较高的铀密度会对制造中铀均匀性的控制造成难度，例如控制铀密度4.8g/cm3的U3Si2燃料板的铀均匀性要比控制铀密度为1.2g/cm3的UAlx燃料板的铀均匀性要困难的多。从实际制造中这一点出发，采用U3Si2为燃料的研究堆燃料元件，从制造角度出发，在可保证元件铀装料的条件下，适当降低铀密度将有利于改善燃料元件的铀均匀性，这一点对于元件的制造质量以及未来堆内运行的安全都具有很大的益处。1.2燃料组件结构常见的研究堆燃料组件有套

8、管型、弧板拼接套管型、弧板楔形及板型方盒形等儿种。图2弧板拼接组件横截面结构Fig2CrossSectionofArcPlateFuelAssembly典型的套管型燃料组件分为圆形、正方形和六边形儿种，一般都包含儿层结构尺寸不同的同心或同轴燃料管，燃料管通常釆用共挤压工艺加T制造。在最里层燃料管内还装有不含燃料的同心或同轴内套管，可用于插入辐照装置或控制棒，同时也起到保护内层燃料管的作用。在最外层燃料外面装有不含燃料的外套管，兼有保护外层燃料管和组件骨架