載釓燃料棒及具有載釓燃料棒的燃料組件及壓水堆堆芯的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及核反應堆技術領域，具體地，設及一種載亂燃料椿及具有載亂燃料椿 的燃料組件及壓水堆堆巧。
【背景技術】
[0002] 壓水堆核電站反應性控制是通過可溶棚溶液、固體可燃毒物和控制椿束來實現 的?？扇芘餄舛瘸^一定數值時，慢化劑溫度系數將變?yōu)檎?。為了使反應堆具有負的慢?劑溫度系數，必須限制可溶棚濃度，用固體可燃毒物補償部分剩余反應性，使堆巧臨界棚濃 度降低，并且通過燃料的分區(qū)裝載和可燃毒物椿的合理布置來展平堆巧的徑向功率分布。
[0003] 采用長循環(huán)換料策略的壓水堆核電站首循環(huán)堆巧可燃毒物椿通常采用棚娃玻璃， 自第二循環(huán)堆巧開始使用載亂燃料椿（U〇2-Gd2〇3)。載亂燃料椿的燃料富集度通常明顯低于 不載亂燃料椿的燃料富集度，W防其成為熱椿。載亂燃料椿中Gd2〇3可燃毒物質量分數通常 不超過10%，如8〇/〇。
[0004] 為補償堆巧部分剩余反應性，中國專利CN103871528A《一種壓水堆堆巧的長 周期燃料管理方法》公開了一種壓水堆堆巧的長周期燃料管理方法，堆巧后續(xù)循環(huán)使用由 U〇2-Gd2化均勻混合在巧塊中形成的載亂燃料椿作為固體可燃毒物?，F有技術中，載亂燃料 椿中燃料的235u富集度為2. 5%，仍需使用富集軸。
[0005] 另一方面，軸資源是一種不可再生資源，乏燃料后處理后有大量的回收軸（RU)和 回收壞產生和積累?；厥蛰S內235u富集度較低(一般不超過1. 5%)，現有技術難W實現回收 軸燃料在壓水堆核電站中的直接應用，長期、安全地存放回收軸需要花費不菲的維護費用。

【發(fā)明內容】

[0006] 本發(fā)明的目的就在于克服上述現有技術的缺點和不足，提供一種直接采用回收軸 作燃料的載亂燃料椿，節(jié)約軸資源；本發(fā)明還提供了該種具有回收軸載亂燃料椿的燃料組 件結構及壓水堆核電站堆巧結構，堆巧應用回收軸載亂燃料椿替代目前壓水堆中常用的低 富集度載亂燃料椿，在滿足堆巧反應性控制對固體可燃毒物需求的前提下，節(jié)約軸資源并 減少回收軸的長期儲存費用。
[0007] 本發(fā)明解決上述問題所采用的技術方案是： 載亂燃料椿，包括燃料巧體，所述燃料巧體由回收軸氧化物和Gd2〇3構成，所述Gd2〇3的 質量分數為39(^5%，回收軸氧化物的質量分數為959(^97%。本方案中，載亂燃料椿僅采用回 收軸氧化物和Gd2〇3構成燃料巧體，完全不使用現有技術中的天然軸、貧化軸等材料，燃料 成分僅為回收軸一種，輔WGd2化，本方案直接利用回收軸，不僅可W有效節(jié)約軸資源，還能 減少回收軸的長期儲存費用；本發(fā)明的載亂燃料椿中Gd,化的質量分數大大降低，在保證堆 巧要求的前提下有效節(jié)約了可燃毒物的使用和成本。
[000引進一步，所述回收軸氧化物中的235U的富集度不超過1. 5%，所述Gd203的質量分數 為4%。本方案中，載亂燃料椿中235U富集度不超過1. 5%，相對不含亂燃料椿明顯更低，保證 載亂燃料椿不會成為熱椿，此外，235u富集度較低，燃料椿中Gd203可燃毒物質量分數可相應 降低至3°/c^5%。相對于壓水堆常用載亂燃料椿明顯減少了可燃毒物裝量，節(jié)約了可燃毒物 的使用和成本。
[0009] 進一步，所述回收軸氧化物中的235u富集度為1. 3%，1. 3%的回收軸富集度與4%的 Gd2〇3可燃毒物質量分數匹配，能夠更好地滿足燃料組件內功率分布展平及反應性控制要 求。
[0010] 具有載亂燃料椿的燃料組件，包括燃料椿、導向管、儀表管，燃料椿、導向管、儀表 管W柵格形式排列成方形結構，所述儀表管排布在燃料組件中屯、；其特征在于，所述燃料椿 包括不含亂燃料椿和回收軸載亂燃料椿，所述回收軸載亂燃料椿為上述任一方案中的載亂 燃料椿；導向管W儀表管為中屯、排列成至少1圈導向管環(huán)，回收軸載亂燃料椿也W儀表管 為中屯、排列成至少1圈回收軸載亂燃料椿環(huán)，導向管環(huán)與回收軸載亂燃料椿環(huán)間隔排布， 方形結構中的其他柵格位置設置不含亂燃料椿。本方案中的燃料組件能夠獲得均勻的組件 內徑向功率分布。
[0011] 進一步，所述導向管W儀表管為中屯、排布成至少兩圈導向管環(huán)，每圈導向管環(huán)中 相鄰兩個導向管被不含亂燃料椿隔開；所述回收軸載亂燃料椿W儀表管為中屯、排布成1至 3圈回收軸載亂燃料椿環(huán)，每圈回收軸載亂燃料椿環(huán)中，相鄰兩根回收軸載亂燃料椿也被不 含亂燃料椿隔開；所述導向管環(huán)與儀表管之間被不含亂燃料椿隔開，相鄰兩圈導向管環(huán)之 間設置有一圈回收軸載亂燃料椿環(huán)。
[0012] 進一步，相鄰兩圈導向管環(huán)之間還設置有不含亂燃料椿。
[0013] 優(yōu)選的，所述導向管W儀表管為中屯、排布成兩圈導向管環(huán)，所述回收軸載亂燃料 椿的數量為8根、12根、16根、20根或24根。
[0014] 壓水堆堆巧，包括凈燃料組件和可燃毒物燃料組件，所述可燃毒物組件為上述方 案中的具有載亂燃料椿的燃料組件中的任一種，可燃毒物燃料組件穿插布置于凈燃料組件 之間。
[0015] 進一步，所述可燃毒物燃料組件包括第一可燃毒物燃料組件、第二可燃毒物燃料 組件、第=可燃毒物燃料組件，其中第一可燃毒物燃料組件具有8根回收軸載亂燃料椿，第 二可燃毒物燃料組件具有12根回收軸載亂燃料椿，第=可燃毒物燃料組件具有16根回收 軸載亂燃料椿；其中第一可燃毒物燃料組件和第二可燃毒物燃料組件W堆巧中屯、為中屯、排 布成一圈燃料組件環(huán)，第=可燃毒物燃料組件位于第一可燃毒物燃料組件和第二可燃毒物 燃料組件形成的燃料組件環(huán)內。本方案中，壓水堆堆巧的核洽升因子可有效控制在1. 60W 內，滿足堆巧安全要求，同時滿足堆巧剩余反應性控制對固體可燃毒物的需求。
[0016] 進一步，所述第一可燃毒物燃料組件的數量為20組、第二可燃毒物燃料組件的數 量為16組、第=可燃毒物燃料組件的數量為32組；所述凈燃料組件的數量為109組。本方 案中的壓水堆堆巧采用上述采用回收軸的載亂燃料椿，相較于現有技術中采用 235U富集度 為2. 5%的載亂燃料椿的壓水堆堆巧，每循環(huán)可節(jié)省864根235U富集度為2. 5%的燃料椿中 的富集軸資源，有效節(jié)約了軸資源并減少了回收軸儲存費用。
[0017] 綜上，本發(fā)明的有益效果是： 1、本發(fā)明的載亂燃料椿僅采用回收軸氧化物和Gd2〇3構成燃料巧體，完全不使用現有 技術中的天然軸、貧化軸等材料，燃料成分僅為回收軸一種，不僅能有效節(jié)約軸資源，還能 降低儲存回收軸所需的維護費用。
[001引2、本發(fā)明的載亂燃料椿中235U富集度較低，保證其不會成為熱椿，且燃料椿中Gd2化可燃毒物質量分數可相應降低，減少了可燃毒物裝量，節(jié)約了可燃毒物費用。
[0019] 3、本發(fā)明的燃料組件結構能夠獲得均勻的組件內功率分布。
[0020] 4、本發(fā)明的載亂燃料椿制作成燃料組件及應用于壓水堆核反應堆堆巧，滿足堆巧 后備反應性補償要求和功率分布展平要求。
[0021] 5、本發(fā)明的堆巧結構能夠將堆巧核洽升因子可有效控制在1.60W內，滿足堆巧 安全要求，同時滿足堆巧剩余反應性控制對固體可燃毒物的需求。
[0022] 6、本發(fā)明實現了回收軸在壓水堆核電站中的直接應用，在節(jié)省軸資源的同時降低 回收軸儲存費用，而且提供了一種回收軸的處理途徑，具有顯