專利名稱:使用內部間隔器元件的燃料棒設計及其使用方法
技術領域：
示例性實施例大體上涉及用于核電站的燃料結構和用于使用燃料結構的方法。
背景技術：
通常，核電站包括在其中布置有燃料的反應堆芯，以通過核裂變來發(fā)電。根據(jù)特定核電站的運行條件，燃料元件可具有多種構造和/或特性。例如，尺寸、相對于堆芯的位置、相對于其它燃料的位置、濃縮、基本燃料類型以及燃料的形狀都會影響電站運行參數(shù)。在美國核電站中，一種普遍的設計是將燃料布置在多個包殼的燃料棒中，這些包殼的燃料棒束縛在一起作為置于反應堆芯中的燃料組件。
如圖1所示，核反應堆的常規(guī)的燃料棒束10(例如BWR)可包括圍繞上連接板14和下連接板16的外部通道12。多個全長燃料棒18和/或部分長度燃料棒19可以在燃料棒束10內布置成矩陣形式，并且穿過多個間隔器(也稱為間隔構架)20，該間隔器20沿豎直方向彼此隔開，并且使棒18，19保持在其給定的矩陣中。
燃料棒18和19通常從其基部至終端是連續(xù)的，在全長燃料棒18的情況下，是從下連接板16至上連接板14。因此，棒內的包殼和燃料元件通常也貫穿燃料棒18或19的長度是連續(xù)的。
如圖2所示，燃料元件21可成形為芯塊形式(pellet-form)，并且置于燃料棒18或19內。這些燃料芯塊21可以在燃料棒中連續(xù)地“堆疊”，以貫穿燃料棒18或19的長度來提供燃料。在反應堆芯的運行周期中，燃料芯塊21的堆疊可允許燃料芯塊21的膨脹或其它變形。此外，芯塊21和燃料棒18或19的內壁23之間的間隙22，可容納反應堆運行期間由燃料芯塊21所生成的氣體裂變產物。間隙22可以是真空的，或者是充有低壓非反應性氣體，例如氦氣。在燃料棒端部處可存在其它的間隙(未示出)和/或彈簧24，以進一步允許裂變產物積聚和芯塊變形。

發(fā)明內容
示例性實施例涉及使用內部燃料元件間隔器的燃料棒設計，特別是涉及特定的內部燃料元件間隔器，該燃料元件間隔器在燃料棒和/或燃料節(jié)段內間隔地放置，以便控制棒的運行特性和/或減少與燃料棒的磨損(fretting)相關的問題。示例性實施例的燃料元件間隔器可沿著棒高度按變化的間隔來放置，和/或聚集在棒端部處以便保護棒端部處的磨損區(qū)。示例性實施例還可包括:使用帶有內部間隔元件的燃料棒節(jié)段來代替單獨的連續(xù)的燃料棒。示例性方法可包括:通過調整間隔元件的距離來使用具有燃料元件間隔元件的燃料棒和/或燃料節(jié)段，以便影響燃料棒節(jié)段的機械特性、中子特性或熱特性。


通過參考附圖對示例性實施例進行詳細描述，示例性實施例將變得更加明顯，其中，相同的元件由相同的參考標號來表示，這些標號僅為了示意目的而給出，并且因此而不限制本申請的示例性實施例。
圖1是具有連續(xù)棒的相關技術燃料組件的示圖。
圖2是來自圖1的相關技術燃料棒的詳細示圖，顯示了燃料元件和其中相關的間隔。
圖3A是示例性實施例的燃料棒節(jié)段和間隔器的示圖。
圖3B是圖3A的間隔器和示例性實施例的分段棒的詳細視圖。
圖4是示例性實施例的燃料棒節(jié)段的局部剖視圖。
圖5是另一示例性實施例的燃料棒節(jié)段的局部剖視圖。
圖6是示例性燃料間隔元件的示圖。
圖7A、圖7B、圖7C和圖7D顯示了各個示例性燃料間隔元件。
圖8是顯示了使用燃料棒節(jié)段的示例性方法中的步驟流程圖。
具體實施方式
本申請公開了示例性實施例的詳細的示范性實施例。然而，本申請所公開的具體的結構性和功能性細節(jié)僅僅是為了描述示例性實施例的目的的代表性細節(jié)。然而，該示例性實施例可以以許多備選的方式予以實施，并且不應將其理解為僅限于本申請所述的示例性實施例。
將理解的是，雖然在本申請中可使用用語第一、第二等來描述各個元件，但這些元件不應由這些用語所限制。這些用語僅用于使元件彼此區(qū)別開來。例如，第一元件可以稱作第二元件，而且同樣地，第二元件也可以稱為第一元件而不脫離示例性實施例的范圍。如本申請所使用的，用語“和/或”包括相關的所列條目的一個或多個條目的任一和所有組合。
將理解的是，當提到一個元件“連接”、“聯(lián)接”、“配接”、“附接”或“固定”到另一元件上時，該元件可以直接連接或聯(lián)接到另一個元件上，或者也可存在中間元件。相反，當提到一個元件“直接連接”或“直接聯(lián)接”到另一個元件上時，則不存在中間元件。應該以類似的方式來理解用于描述元件之間的關系的其它詞語(例如，“在...之間”比對“直接在...之間”，“相鄰”比對“直接相鄰”等)。
本申請中所使用的術語僅用于描述特定實施例的目的，而非意圖限制示例性實施例。如本申請中所使用的，除非文字另有明確表示，單數(shù)形式“一”、“一個”、“該”也意圖包括其復數(shù)形式。還將理解的是，當本申請中使用用語“包括”時，其表明存在所述的特征、整體、步驟、操作、元件和/或構件，但是不排除存在或者添加一個或多個其它特征、整體、步驟、操作、元件、構件和/或其組合。
還應注意的是，在一些備選的實施方案中，提及的功能/作用可能不會按照圖中所示的順序出現(xiàn)。例如，根據(jù)所涉及的功能/作用，兩個連續(xù)顯示的附圖實際上可大致同時執(zhí)行，或者有時可按照相反的順序來執(zhí)行。
圖3A和圖3B顯示了示例性實施例的燃料棒節(jié)段。圖3A顯示了上端件120和下端件130之間的多個棒節(jié)段110。已知的是，上端件120和下端件130可包括螺紋或其它配接機構，以便與燃料棒束10(見圖1)的下連接板和上連接板(見圖1)相配接。相鄰棒節(jié)段可通過另一棒節(jié)段或轉接器組件而彼此互連，該轉接器組件大體顯示為圖3A的虛線環(huán)內的組件300。特別是圖3B詳細顯示了虛線環(huán)中所示的相鄰棒節(jié)段IlOa和IlOb的連接，以下將對此進行更詳細的描述。
圖3A中顯示了僅一個由示例性實施例棒節(jié)段110形成的棒組件100，可理解的是，可以將圖3A中所示的棒組件100和棒節(jié)段110中的一個或多個棒組件和棒節(jié)段插入到燃料棒束中。例如，棒組件100可代替圖1的燃料棒束10中的燃料棒18和19中的一個或多個燃料棒。
示例性實施例的棒節(jié)段110可附接在上端件120和/或下端件130之間并彼此附接，以便形成棒組件100的整個軸向長度。示例性實施例的棒節(jié)段110a、示例性實施例的棒節(jié)段IlOb以及上端件120和下端件130中的各一個可以直接地連接、或者通過位于連接點處的轉接器組件300而沿著棒組件100的軸向長度相連接。在圖3A和圖3B的實施例中，這些連接點沿軸向至少布置在棒組件接觸間隔器20的位置處。雖然圖3A中僅顯示了三個間隔器20和轉接器組件300，但是燃料棒束10可包括一個或多個棒組件100，各個棒組件100均具有彼此連接、或者通過處于任意數(shù)量的間隔器20位置上的轉接器組件300而連接的至少一個示例性實施例的棒節(jié)段IlOa和至少一個示例性實施例的棒節(jié)段110b。示例性實施例棒節(jié)段IlOa和IlOb可以是固定長度的節(jié)段，以有利于制造工藝。作為備選，示例性實施例棒節(jié)段可具有不同的長度，以便適應部分長度棒的設計和/或各種間隔器位置和尺寸。
示例性實施例的棒節(jié)段可由抗腐蝕的并且與其它反應堆構件相容的材料來構成。例如，可使用鋯合金來制造示例性實施例的棒節(jié)段。上文已對示例性實施例燃料棒節(jié)段進行了描述，將了解的是，對“棒節(jié)段”或“燃料棒節(jié)段”的任何參考都援引以上描述，而單獨使用的“燃料棒”或“棒”指的是背景技術部分中所描述的連續(xù)棒。
如圖3B所詳細示出的，間隔器20可在轉接器組件300處接觸棒組件100，以便大致覆蓋轉接器組件300。作為備選，缺少燃料元件的示例性實施例的棒節(jié)段110可在棒節(jié)段110之間的連接點115處連結其它示例性實施例的棒節(jié)段110。因此，可以消除或者減少在這些點115處由于間隔器20接觸棒節(jié)段而產生的磨損。雖然仍可發(fā)生磨損，但微動磨損可在轉接器組件300上或未裝燃料的棒節(jié)段上發(fā)生，而不是在裝有燃料的節(jié)段IlOa或IlOb上發(fā)生。因此，這便可消除或減少內含物(contents)潛在地從示例性實施例的棒節(jié)段110內釋放到反應堆冷卻劑中。
圖4是示例性實施例棒節(jié)段110的局部剖視圖，顯示了棒節(jié)段110中的內部結構。如圖4所示，中心殼體150存在于棒節(jié)段中，并且由外包殼151所圍繞。第一配接結構140a和第二配接結構140b分別布置在棒節(jié)段110的相應的第一端和第二端，并且密封中心殼體150。配接結構140a和140b可允許棒節(jié)段110可移除地配接到包括上述棒節(jié)段的其它結構上。
示例性棒節(jié)段110可在中心殼體150內包括一個或多個燃料元件160。各個燃料元件160可在適當?shù)奈锢斫橘|(例如陶瓷氧化物等)中包括一個或多個核燃料，例如鈾和/或钚。燃料元件160可形成為如圖4所示的“芯塊”;然而，也可使用其它物理形狀，例如球形、六面體等。元件160可在殼體150內沿軸向對齊，以便沿著棒節(jié)段110的縱向軸線堆疊。
示例性棒節(jié)段110還在中心殼體150內包括一個或多個內部間隔元件180，這些間隔元件180在殼體150內與任意燃料元件160同軸地放置。內部間隔元件180在示例性實施例的棒節(jié)段110內將燃料元件160剛性地限制到特定的軸向位置和/或間隔距離處。
內部間隔元件180可以在示例性棒節(jié)段110內以多種距離來放置。內部間隔元件180的位置可影響示例性棒節(jié)段的中子發(fā)生特性和發(fā)熱特性(如下文所述)，從而允許在保持發(fā)熱限制的同時有更多的發(fā)電量。
例如，如圖4所示，內部間隔元件可以在朝向第一配接結構140a的方向上，以比朝向第二配接結構140b時更大的頻度(frequency)來放置。這樣，間隔元件180可通過朝向第二配接結構140b (即朝向棒節(jié)段100的第二端)提高燃料濃度，來有效地改變燃料濃度、相關的中子通量和加熱特性。
作為另一個示例，在運行的核堆芯中，冷卻劑可沿著圖4中的示例性棒110而按照圖中所示的方向流動。如上所述，圖3B中所示的間隔器20可放置在第一配接結構140a和第二配接結構140b處，或放置在該第一和第二配接結構附近。間隔器20可使流經間隔器的冷卻劑混合，并且隨著冷卻劑沿著圖4中箭頭所示的方向流動，該冷卻劑可在沿著棒節(jié)段110的邊界層的位置處變得較少混合。隨著冷卻劑沿圖4所示的方向遠離第二配接結構140b附近的間隔器20而流動，冷卻劑可具有逐漸降低的對流傳熱特性。因此，在冷卻劑到達下一個間隔器20之前，熱傳遞不足和妨礙臨界功率比(critical power ratio)的最大風險可發(fā)生在第一配接結構140a附近，此處冷卻劑最少混合并且最熱。
圖4所示的相隔一定距離放置的內部間隔元件180，可有效地減少燃料量和第一配接結構140a附近處的發(fā)熱量，從而在當冷卻劑變得較少混合和/或對流熱傳遞的能力降低時，減少對冷卻劑的必需的傳熱量。因此，圖4所示的間隔可防止或減少棒節(jié)段110和冷卻劑之間的熱傳遞不足，并且從而提高使用示例性實施例的棒節(jié)段110的反應堆效率。
同樣地，如圖4所示，朝向示例性實施例的燃料節(jié)段端部而定位的燃料元件160a可具有不同的燃料濃度，例如較高的或者較低的鈾濃度，以進一步加強和補充對通過內部間隔元件180而獲得的軸向熱分布的影響。
作為備選，內部間隔元件180可以其它間隔來放置，該間隔影響示例性實施例的棒節(jié)段110的中子發(fā)生特性和/或發(fā)熱特性，并且具有不同間隔的節(jié)段可結合成用以產生總體更高效的堆芯。例如，放置在堆芯內的軸向位置處的具有極高中子通量水平的棒節(jié)段110可包括更多的內部間隔元件180，以有效地減少該特定軸向位置處的燃料含量和燃料流量。通過間隔器元件位置而改變的其它中子特性可包括，例如，示例性實施例的燃料棒節(jié)段的氫鈾比、中子吸收截面和中子散射截面。這樣，內部間隔元件180可提供精制的機構，通過該機構來影響包括示例性實施例的棒節(jié)段110的核堆芯內的中子通量。
內部間隔元件180還可提高示例性實施例的棒節(jié)段110的機械特性。如上所述，放置在第一配接結構140a和第二配接結構140b附近的間隔器20可磨損節(jié)段110。如圖5所示，如果在運行期間由于間隔器20交疊或滑動而使包括核燃料的棒節(jié)段110受到磨損，則連續(xù)地并且鄰近第一配接結構140a和/或第二配接結構140b地放置內部間隔元件180可防止或減少包括在節(jié)段110中的燃料元件160的釋放。也就是說，附加的間隔元件180可環(huán)繞間隔器20而提供更長的長度，在間隔器20處，可發(fā)生磨損，且燃料元件160或者其部件通過該磨損的溢漏減少或者沒有溢漏，即便間隔器20滑動或與包含燃料的棒節(jié)段110相互交疊時也是如此。這樣，內部間隔元件180可影響和/或提高示例性實施例的棒節(jié)段110的機械特性。[0037]內部間隔元件180可由多種材料形成并具有多種物理形狀，以便獲得上述功能。內部間隔元件180的尺寸通常設定成適于裝配在殼體150內，并且其形狀通常設定成用以在燃料元件160之間剛性地保持間隔距離。例如，球形、圓柱形、盤形，圓盤形、環(huán)形、管形、六面體和/或環(huán)面形都可以是實現(xiàn)上述間隔功能的間隔元件180的功能性形狀。內部間隔元件180沿著縱向軸線方向通常是剛性的，以便在燃料元件160之間保持恒定的間隔距離。內部間隔元件可隨燃料元件160而“漂移”，保持燃料元件之間的相對的軸向位移，但允許內部間隔元件和燃料元件相對于殼體和燃料棒節(jié)段移動。
如圖4所示，示例性實施例的燃料棒可包括對燃料元件160和/或間隔元件180提供壓縮力的彈簧或有阻力的元件185。這種有阻力的元件185可包括由在運行的核反應堆環(huán)境中保持其彈性和其它物理特性的材料而制成的線圈、片狀彈簧等。在整個運行的燃料周期中，由有阻力的元件185所提供的壓縮力可適應燃料元件160在腔150內形狀和定向的變化。
圖6顯示了具有環(huán)形形狀的示例性內部間隔元件280。環(huán)形形狀的內部間隔元件280可沿軸向剛性地隔開燃料元件，并且允許裂變氣體產物填充環(huán)狀部的中心。因此，圖6所示的示例性內部間隔元件280可提供帶有用以容納氣體、液體和/或固體裂變產物的額外空間的示例性實施例的燃料棒節(jié)段，并且該示例性實施例燃的料棒節(jié)段可要求較少的其它空間來容納這些產物。此外，可存在入口孔281，以便在燃料芯塊堵塞通向環(huán)狀部的入口時，允許裂變產物、特別是氣體和液體裂變產物遷移到環(huán)狀部中。這樣，裂變產物就可通過殼體中的間隙而遷移到環(huán)狀部中。
圖7A顯示了具有實心圓柱形狀的示例性內部間隔元件380。實心圓柱形的內部間隔元件380可沿軸向隔開燃料元件，并且因其是實心的而可進一步地隔開示例性實施例的棒節(jié)段。如上所述，內部間隔元件380可大致接合(meet)殼體150的內徑23 (圖2所示)，以便有助于間隔化。示例性間隔元件380可防止裂變產物貫穿示例性實施例的棒節(jié)段進行遷移，并且可在磨損的情況下由于遷移經過實心內部間隔元件380的裂變產物的減少而減少了裂變產物的移動。
圖7B至圖7D顯示了用于示例性實施例的內部間隔元件的不同的表面構造。如圖7B所示，示例性實施例的內部間隔元件381可在其至少一個表面中具有機加工的凹腔384，以容納裂變產物在其中積聚，而不允許裂變產物穿過示例性實施例的內部間隔元件381。圖7C顯示了示例性實施例的內部間隔元件382,其具有不穿過示例性實施例的內部間隔元件382整個軸向長度的多個部分鉆過的孔385?？?85可容納裂變產物累積而不允許裂變產物穿過示例性元件382。圖7D顯示了另一個示例性實施例的內部間隔元件383,其具有內凹的/凹陷的表面。該內凹的/凹陷的表面可允許裂變產物在該凹部中積聚，而不允許該產物穿過示例性間隔元件383。
內部間隔元件180可根據(jù)其將怎樣影響示例性實施例的燃料節(jié)段而由多種材料制成。例如，在將間隔元件設計成用以降低有效燃料濃度的情況下，間隔器可以由具有小于常規(guī)核燃料的熱中子吸收截面和/或散射截面如低于5靶的材料制成。這些示例性內部間隔元件180可以由鋯或具有低的總中子截面的另一剛性材料如因科鎳合金而制成。作為備選，間隔元件可用于吸收中子流，在這種情況下，內部間隔元件可以由具有更高的熱中子吸收截面的材料來形成，例如包括硼。[0043]內部間隔元件180還可由大致接合殼體150內壁23的材料制成。該材料可以是可膨脹的或有阻力的，以便提供剛性的軸向間隔和約束，從而隔開殼體150并防止或者減少裂變產物遷移。這種材料可用于使得磨損長度增加而不會從示例性實施例的棒節(jié)段中釋放燃料元件的間隔器元件。內部間隔元件180還可以由隔熱材料或導熱材料制成，以便進一步影響示例性實施例的棒節(jié)段的發(fā)熱特性。
圖8顯示了在燃料棒節(jié)段中使用間隔元件的示例性方法。如步驟SlOO所示，工程師、計算機程序和/或其它使用者根據(jù)節(jié)段在堆芯中的位置來確定該特定棒節(jié)段所需的中子特性、機械特性和熱力學特性。例如，工程師可能希望節(jié)段產生更大的底部峰值軸向通量，以改善朝向堆芯頂部的排放和钚的生成。在S200中，工程師、計算機程序或其它使用者根據(jù)核領域中的公知方法，來計算棒節(jié)段內所需的燃料濃度和位置，使得運行的核堆芯的特性和狀態(tài)開始生效。在步驟S300中，將間隔元件和燃料元件放置在燃料棒節(jié)段內，以獲得符合所計算的燃料濃度和位置的間距和相對位置。一旦完成了該示例性方法，便可將燃料棒節(jié)段放置在運行的核燃料堆芯中的指定位置，并且生成輸入到示例性方法中的所需特性。
因此，通過對示例性實施例和方法進行描述，本領域技術人員將了解的是，在常規(guī)的實踐中可改變示例性實施例和示例性方法而無須進一步的創(chuàng)造性活動。例如，雖然本公開內容提出了內部間隔元件可用于棒節(jié)段，但該內部間隔元件還可用于任何棒，例如圖1的單獨的連續(xù)棒18和19，并且可獲得燃料棒節(jié)段中的所述連續(xù)棒的相同功能。這些變型不認為是脫離了示范性實施例的精神和范圍，并且意圖使得所有這些對于本領域技術人員顯而易見的修改包含在所附權利要求
的范圍內。
權利要求
1.一種燃料棒(18/19)，包括: 殼體(150)，其沿著所述燃料棒(18/19)的縱向軸線限定了所述燃料棒(18/19)的至少一部分； 多個核燃料元件(160)，其布置在所述殼體(150)中；和 至少一個內部間隔元件(180)，其與所述多個核燃料元件(160) —起軸向地布置在所述殼體(150)中，所述至少一個內部間隔元件(180)， 其被構造成用以保持所述多個核燃料元件(160)之間的相對的軸向位置，和 其由這樣的材料構成以使得在包含所述燃料棒(18/19)的核堆芯運行期間，所述至少一個內部間隔元件(180)的物理特性和中子特性不受影響。
2.根據(jù)權利要求
1所述的燃料棒(18/19)，其特征在于，所述內部間隔元件(180)占據(jù)所述殼體內的位置，以使得在包含所述燃料棒(18/19)的所述核堆芯的運行期間，所述燃料棒(18/19)具有所需的熱特性、機械特性或中子特性。
3.根據(jù)權利要求
2所述的燃料棒(18/19)，其特征在于，所需的熱特性、機械特性或中子特性是所述燃料棒(18/19)的臨界功率比和所述燃料棒(18/19)的氫鈾比中的至少一個。
4.根據(jù)權利要求
3所述的燃料棒(18/19)，其特征在于，所述內部間隔元件(180)由具有小于約5.0靶的中子吸收和散射截面的剛性材料制成。
5.根據(jù)權利要求
1所述的燃料棒，其特征在于，所述內部間隔元件由鋯制成。
6.根據(jù)權利要求
1所述的燃料棒(18/19)，其特征在于，所述內部間隔元件(180)是環(huán)狀的，以便所述內部間隔元件(180)可`在所述環(huán)狀部內容納裂變產物積聚。
7.根據(jù)權利要求
6所述的燃料棒，其特征在于，所述內部間隔元件還包括沿徑向方向穿透所述環(huán)狀部的至少一個入口孔。
8.根據(jù)權利要求
1所述的燃料棒，其特征在于，所述內部間隔元件是實心的并且是圓柱形的。
9.根據(jù)權利要求
8所述的燃料棒，其特征在于，所述內部間隔元件具有與所述殼體的內徑大體上相等的外徑，以便將所述殼體間隔化。
10.根據(jù)權利要求
8所述的燃料棒，其特征在于，所述內部間隔元件具有機加工的凹腔、多個部分鉆過的孔和凹陷的表面的其中之一。
11.根據(jù)權利要求
1所述的燃料棒(18/19)，其特征在于，所述燃料棒(18/19)包括多個內部間隔元件(180)，所述多個內部間隔元件(180)位于所述殼體內，且在所述殼體的第一縱向位置處與所述殼體的第二縱向位置處相比具有增加的頻度、更小的間隔。
12.根據(jù)權利要求
11所述的燃料棒(18/19)，其特征在于，所述第二縱向位置與所述運行的核堆芯中的冷卻劑流從所述第一縱向位置向上游的方向相關聯(lián)，并且，其中，所述第二位置和所述第一位置都處于接觸所述燃料棒(18/19)的兩個相鄰間隔器(20)之間。
13.根據(jù)權利要求
1所述的燃料棒(18/19)，其特征在于，所述燃料棒(18/19)包括多個內部間隔元件(180)，并且所述多個內部間隔元件(180)的至少一部分連續(xù)地定位并且與接觸所述燃料棒(18/19)的至少一個間隔器(20)鄰近。
14.一種燃料棒,包括: 多個燃料棒節(jié)段，至少一個燃料棒節(jié)段包括，殼體，其位于所述燃料棒節(jié)段內； 多個核燃料元件(160)，其位于所述殼體中；和 至少一個內部間隔元件，其與所述多個核燃料元件一起沿軸向地布置在所述燃料棒節(jié)段中，所述至少一個內部間隔元件被構造成用以保持所述多個核燃料元件之間的相對的軸向位移。
15.根據(jù)權利要求
14所述的燃料棒節(jié)段，其特征在于，所述內部間隔元件占據(jù)所述殼體內的位置，以使得在包含所述燃料棒節(jié)段的所述核堆芯的運行期間，所述棒節(jié)段具有所需的熱特性、機械特性或中子特性。
16.根據(jù)權利要求
14所述的燃料棒節(jié)段，其特征在于，所述內部間隔元件是環(huán)狀的，以便所述內部間隔元件可在所述環(huán)狀部內容納裂變產物積聚。
17.根據(jù)權利要求
14所述的燃料棒節(jié)段，其特征在于，所述內部間隔元件是實心的并且是圓柱形的。
18.根據(jù)權利要求
14所述的燃料棒節(jié)段，其特征在于，所述燃料棒節(jié)段包括多個內部間隔元件，所述多個內部間隔元件位于所述殼體內，且在所述殼體的第一縱向位置處與所述殼體的第二縱向位置處相比具有增加的頻度和更小的間隔。
19.根據(jù)權利要求
18所述的燃料棒節(jié)段，其特征在于，所述第二縱向位置與所述運行的核堆芯中的冷卻劑流從所述第一縱向位置向上游的方向相關聯(lián)。
20.根據(jù)權利要求
14所述的燃料棒節(jié)段，其特征在于，所述燃料棒節(jié)段包括多個內部間隔元件，并且所述多個內部間隔元件的至少一部分連續(xù)地定位并且與接觸所述燃料棒節(jié)段的至少一個間隔器鄰近。
21.根據(jù)權利要求
14所述的燃料棒節(jié)段，其特征在于，所述內部間隔元件由這樣的材料制成，以使得在包含所述燃料棒節(jié)段的核堆芯運行期間，所述至少一個內部間隔元件的物理特性和中子特性不受影響。
22.根據(jù)權利要求
14所述的燃料棒，其特征在于，所述燃料棒還包括: 有阻力的元件，其位于所述殼體的末端并與所述核燃料元件和內部間隔元件一起沿軸向地定位，以便在所述核燃料元件和內部間隔元件上提供壓縮力。
23.根據(jù)權利要求
14所述的燃料棒，其特征在于，所述核燃料元件具有不同的濃度。
24.一種使用燃料棒的方法，所述方法包括: 確定所述燃料棒(18/19)的所需的中子特性、機械特性和熱力學特性中的至少一個特性； 計算燃料元件(160)在所述燃料棒(18/19)內的位置，所述位置在包括所述燃料棒(18/19)的運行的核堆芯中實現(xiàn)了所述至少一個所需的中子特性、機械特性和熱力學特性；和 根據(jù)所計算的位置，將至少一個內部間隔元件和至少一個燃料元件(160)放置到所述棒中。
25.根據(jù)權利要求
24所述的方法， 其特征在于，所述放置步驟將所述至少一個內部間隔元件和至少一個燃料元件放置到至少一個燃料棒節(jié)段中，從而形成所述燃料棒。
專利摘要
本發(fā)明涉及使用內部間隔器元件的燃料棒設計及其使用方法。具體而言，一種示例性實施例可包括使用燃料元件間隔器(20)的核燃料棒和/或節(jié)段設計。燃料元件間隔器(20)可以在該燃料棒和/或節(jié)段內間隔地放置，以便控制燃料棒(18/19)和/或燃料棒節(jié)段的運行特性，和/或減少該燃料棒(18/19)和/或節(jié)段的磨損的發(fā)生。示例性方法可包括通過調節(jié)燃料元件(160)間隔元件的距離來使用具有燃料元件(160)間隔元件的燃料棒和/或節(jié)段，以便影響燃料棒(18/19)和/或節(jié)段的機械特性、中子特性和/或熱特性。
文檔編號G21C3/02GKCN101447236 B發(fā)布類型授權 專利申請?zhí)朇N 200810179638
公開日2013年5月22日 申請日期2008年11月28日
發(fā)明者W·E·拉塞爾二世, C·J·莫內塔, D·G·史密斯 申請人:通用電氣-日立核能美國有限責任公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (4),