本發(fā)明涉及核反應(yīng)，具體而言，涉及一種模塊化燃料元件連接結(jié)構(gòu)和裝配系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、轉(zhuǎn)型挑戰(zhàn)反應(yīng)堆tcr是核反應(yīng)堆技術(shù)和制造進(jìn)一大步的技術(shù)，具有提高安全性、模塊化和改善熱效率等優(yōu)點(diǎn)。然而，目前的tcr技術(shù)仍然存在組裝復(fù)雜性和需要高效冷卻機(jī)制等挑戰(zhàn)。其中，tcr的核心采用微封裝固體燃料，該種燃料提供了更有效的裂變產(chǎn)物包容性和更好的結(jié)構(gòu)完整性。雖然，tcr反應(yīng)堆有這些優(yōu)點(diǎn)，但目前的核燃料的安裝較為復(fù)雜，同時(shí)冷卻性能難以滿(mǎn)足要求，因此，優(yōu)化核燃料的安裝和冷卻對(duì)于最大化反應(yīng)堆性能仍然至關(guān)重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的包括，例如，提供了一種模塊化燃料元件連接結(jié)構(gòu)和裝配系統(tǒng)，其能夠采用模塊化設(shè)計(jì)，組裝方便且靈活拓展，并且優(yōu)化了冷卻結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)雙流道冷卻，有助于實(shí)現(xiàn)更均勻的溫度分布，提高熱效率和tcr反應(yīng)堆的安全性。

2、本發(fā)明的實(shí)施例可以這樣實(shí)現(xiàn)：

3、第一方面，本發(fā)明提供一種模塊化燃料元件連接結(jié)構(gòu)，包括：

4、多個(gè)核燃料元件，多個(gè)所述核燃料元件相互拼接形成裝配模塊，每個(gè)所述核燃料元件的中部貫通設(shè)置有第一冷卻通道，每個(gè)所述核燃料元件的外側(cè)壁設(shè)置有冷卻槽，相鄰的所述冷卻槽相互拼接形成貫通所述裝配模塊的第二冷卻通道；

5、第一端蓋，所述第一端蓋設(shè)置在所述裝配模塊的頂端，并同時(shí)扣合在多個(gè)所述核燃料元件的端部，且所述第一端蓋上設(shè)置有多個(gè)第一冷卻口和多個(gè)第二冷卻口，多個(gè)所述第一冷卻口與多個(gè)所述第一冷卻通道的頂端分別對(duì)應(yīng)連通，多個(gè)所述第二冷卻口與多個(gè)所述第二冷卻通道的頂端分別對(duì)應(yīng)連通；

6、第二端蓋，所述第二端蓋設(shè)置在所述裝配模塊的底端，并同時(shí)扣合在多個(gè)所述核燃料元件的端部，且所述第二端蓋上設(shè)置有多個(gè)第三冷卻口和多個(gè)第四冷卻口，多個(gè)所述第三冷卻口與多個(gè)所述第一冷卻通道的底端分別對(duì)應(yīng)連通，多個(gè)所述第四冷卻口與多個(gè)所述第二冷卻通道的底端分別對(duì)應(yīng)連通；

7、多個(gè)中心管，多個(gè)所述中心管分別對(duì)應(yīng)裝配在第二冷卻通道中，并與相鄰的所述核燃料元件連接，且每個(gè)所述中心管的兩端分別延伸至所述第二冷卻口和所述第四冷卻口。

8、在可選的實(shí)施方式中，所述第一冷卻通道呈十字形，且所述第一冷卻口和所述第三冷卻口的形狀與所述第一冷卻通道的形狀相適配。

9、在可選的實(shí)施方式中，所述第二冷卻通道呈圓形，所述中心管適配于所述第二冷卻通道，且所述第二冷卻口和所述第四冷卻口的形狀與所述第二冷卻通道的形狀相適配。

10、在可選的實(shí)施方式中，每個(gè)所述冷卻槽均呈1/4圓弧形，每4個(gè)所述核燃料元件拼接形成一個(gè)所述第二冷卻通道。

11、在可選的實(shí)施方式中，所述第一端蓋的內(nèi)側(cè)表面設(shè)置有第一凹槽，每個(gè)所述核燃料元件的頂側(cè)設(shè)置有第一凸塊，所述第一凸塊對(duì)應(yīng)裝配在所述第一凹槽中；

12、所述第二端蓋的內(nèi)側(cè)表面設(shè)置有第二凸塊，每個(gè)所述核燃料元件的底側(cè)設(shè)置有第二凹槽，所述第二凸塊對(duì)應(yīng)裝配在所述第二凹槽中。

13、在可選的實(shí)施方式中，所述第一凸塊設(shè)置在所述核燃料元件的頂側(cè)邊緣，相鄰兩個(gè)所述核燃料元件上的所述第一凸塊相互拼接，并同時(shí)裝配在對(duì)應(yīng)的所述第一凹槽中；

14、所述第二凹槽設(shè)置在所述核燃料元件的底側(cè)邊緣，相鄰兩個(gè)所述核燃料元件上的所述第二凹槽相互拼接，所述第二凸塊同時(shí)裝配在相鄰兩個(gè)所述第二凹槽中。

15、在可選的實(shí)施方式中，每個(gè)所述中心管的周緣設(shè)置有卡持凸條，每個(gè)所述第二冷卻通道的內(nèi)側(cè)壁還設(shè)置有卡持凹槽，所述卡持凸條對(duì)應(yīng)裝配在所述卡持凹槽中，以使所述中心管和所述核燃料元件在周向相互固定。

16、在可選的實(shí)施方式中，每個(gè)所述中心管的頂端和所述第一端蓋中的一個(gè)設(shè)置有第一環(huán)形凹槽，另一個(gè)設(shè)置有第一環(huán)形凸板，所述第一環(huán)形凸板對(duì)應(yīng)裝配在所述第一環(huán)形凹槽中，所述第一環(huán)形凸板和所述第一環(huán)形凹槽均圍設(shè)在所述第二冷卻口的周?chē)?/p>

17、每個(gè)所述中心管的底端和所述第二端蓋中的一個(gè)設(shè)置有第二環(huán)形凹槽，另一個(gè)設(shè)置有第二環(huán)形凸板，所述第二環(huán)形凸板對(duì)應(yīng)裝配在所述第二環(huán)形凹槽中，所述第二環(huán)形凸板和所述第二環(huán)形凹槽均圍設(shè)在所述第四冷卻口的周?chē)?/p>

18、在可選的實(shí)施方式中，所述第一環(huán)形凸板的周?chē)O(shè)置有第一定位塊，所述第一環(huán)形凹槽的周緣設(shè)置有第一定位槽，所述第一定位塊對(duì)應(yīng)裝配在所述第一定位槽中，且所述第一定位槽和所述第一定位塊均與所述卡持凸條的頂端對(duì)應(yīng)；

19、所述第二環(huán)形凸板的周?chē)O(shè)置有第二定位塊，所述第二環(huán)形凹槽的周緣設(shè)置有第二定位槽，所述第二定位塊對(duì)應(yīng)裝配在所述第二定位槽中，且所述第二定位槽和所述第二定位塊均與所述卡持凸條的底端對(duì)應(yīng)。

20、第二方面，本發(fā)明提供一種裝配系統(tǒng)，包括如前述實(shí)施方式任一項(xiàng)所述的模塊化燃料元件連接結(jié)構(gòu)。

21、本發(fā)明實(shí)施例的有益效果包括，例如：

22、本發(fā)明實(shí)施例提供的模塊化燃料元件連接結(jié)構(gòu)和裝配系統(tǒng)，將多個(gè)核燃料元件拼接形成裝配模塊，并且每個(gè)核燃料元件的中部貫通設(shè)置有第一冷卻通道，而每個(gè)核燃料元件的外側(cè)壁設(shè)置有冷卻槽，相鄰的冷卻槽能夠相互拼接形成貫通裝配模塊的第二冷卻通道，第一端蓋設(shè)置在裝配模塊的頂端，并同時(shí)扣合在多個(gè)核燃料元件的端部，從而能夠提升多個(gè)核燃料元件的裝配結(jié)合性，且第一端蓋上設(shè)置有與第一冷卻通道對(duì)應(yīng)連通的第一冷卻口和與第二冷卻通道對(duì)應(yīng)連通的第二冷卻口；第二端蓋設(shè)置在裝配模塊的底端，并同時(shí)扣合在多個(gè)核燃料元件的端部，從而能夠進(jìn)一步提升多個(gè)核燃料元件的裝配結(jié)合性，且第二端蓋上設(shè)置有與第一冷卻通道對(duì)應(yīng)連通的第三冷卻口和與第二冷卻通道對(duì)應(yīng)連通的第二冷卻口。同時(shí)，在多個(gè)第二冷卻通道中還對(duì)應(yīng)裝配有中心管，每個(gè)中心管與相鄰的核燃料元件連接，從而進(jìn)一步提升多個(gè)核燃料元件的裝配結(jié)合性。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明采用模塊化設(shè)計(jì)，利用多個(gè)核燃料元件拼接形成模塊，并利用第一端蓋、第二端蓋和中心管實(shí)現(xiàn)組裝配合，組裝方便且靈活拓展，同時(shí)通過(guò)設(shè)計(jì)第一冷卻通道和第二冷卻通道，實(shí)現(xiàn)了雙通道冷卻，單個(gè)的核燃料元件能夠通過(guò)第一冷卻通道實(shí)現(xiàn)冷卻，整個(gè)裝配模塊能夠通過(guò)第二冷卻通道實(shí)現(xiàn)冷卻，有助于實(shí)現(xiàn)更均勻的溫度分布和更低的應(yīng)力，提高熱效率和tcr反應(yīng)堆的安全性。

技術(shù)特征：

1.一種模塊化燃料元件連接結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化燃料元件連接結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一冷卻通道呈十字形，且所述第一冷卻口和所述第三冷卻口的形狀與所述第一冷卻通道的形狀相適配。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的模塊化燃料元件連接結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二冷卻通道呈圓形，所述中心管適配于所述第二冷卻通道，且所述第二冷卻口和所述第四冷卻口的形狀與所述第二冷卻通道的形狀相適配。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的模塊化燃料元件連接結(jié)構(gòu)，其特征在于，每個(gè)所述冷卻槽均呈1/4圓弧形，每4個(gè)所述核燃料元件拼接形成一個(gè)所述第二冷卻通道。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化燃料元件連接結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一端蓋的內(nèi)側(cè)表面設(shè)置有第一凹槽，每個(gè)所述核燃料元件的頂側(cè)設(shè)置有第一凸塊，所述第一凸塊對(duì)應(yīng)裝配在所述第一凹槽中；

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的模塊化燃料元件連接結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一凸塊設(shè)置在所述核燃料元件的頂側(cè)邊緣，相鄰兩個(gè)所述核燃料元件上的所述第一凸塊相互拼接，并同時(shí)裝配在對(duì)應(yīng)的所述第一凹槽中；

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化燃料元件連接結(jié)構(gòu)，其特征在于，每個(gè)所述中心管的周緣設(shè)置有卡持凸條，每個(gè)所述第二冷卻通道的內(nèi)側(cè)壁還設(shè)置有卡持凹槽，所述卡持凸條對(duì)應(yīng)裝配在所述卡持凹槽中，以使所述中心管和所述核燃料元件在周向相互固定。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的模塊化燃料元件連接結(jié)構(gòu)，其特征在于，每個(gè)所述中心管的頂端和所述第一端蓋中的一個(gè)設(shè)置有第一環(huán)形凹槽，另一個(gè)設(shè)置有第一環(huán)形凸板，所述第一環(huán)形凸板對(duì)應(yīng)裝配在所述第一環(huán)形凹槽中，所述第一環(huán)形凸板和所述第一環(huán)形凹槽均圍設(shè)在所述第二冷卻口的周?chē)?/p>

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的模塊化燃料元件連接結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一環(huán)形凸板的周?chē)O(shè)置有第一定位塊，所述第一環(huán)形凹槽的周緣設(shè)置有第一定位槽，所述第一定位塊對(duì)應(yīng)裝配在所述第一定位槽中，且所述第一定位槽和所述第一定位塊均與所述卡持凸條的頂端對(duì)應(yīng)；

10.一種裝配系統(tǒng)，其特征在于，包括如權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的模塊化燃料元件連接結(jié)構(gòu)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種模塊化燃料元件連接結(jié)構(gòu)和裝配系統(tǒng)，涉及核反應(yīng)技術(shù)領(lǐng)域，該模塊化燃料元件連接結(jié)構(gòu)包括第一端蓋、第二端蓋、多個(gè)核燃料元件和多個(gè)中心管，每個(gè)核燃料元件設(shè)置有第一冷卻通道，每個(gè)核燃料元件的冷卻槽相互拼接形成第二冷卻通道；第一端蓋設(shè)置在裝配模塊的頂端；第二端蓋設(shè)置在裝配模塊的底端；多個(gè)中心管分別對(duì)應(yīng)裝配在第二冷卻通道中。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明采用模塊化設(shè)計(jì)，組裝方便且靈活拓展，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了雙通道冷卻，單個(gè)的核燃料元件能夠通過(guò)第一冷卻通道實(shí)現(xiàn)冷卻，整個(gè)裝配模塊能夠通過(guò)第二冷卻通道實(shí)現(xiàn)冷卻，有助于實(shí)現(xiàn)更均勻的溫度分布和更低的應(yīng)力，提高熱效率和TCR反應(yīng)堆的安全性。

技術(shù)研發(fā)人員：李文強(qiáng),胡賽尼,朱軍,魏川富
受保護(hù)的技術(shù)使用者：四川大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/5