圍筒7內(nèi)，內(nèi)流區(qū)I由燃料棒及導(dǎo)向管6構(gòu)成，冷卻劑在內(nèi)流區(qū)I內(nèi)自上而下流動(dòng)，即冷卻劑在內(nèi)流區(qū)I內(nèi)從組件上端進(jìn)入，從格架5下端流出?？蛇x的，所述的內(nèi)流區(qū)I內(nèi)的燃料棒及導(dǎo)向管6按正方形或六角形傳統(tǒng)柵格排列，并采用格架5進(jìn)行徑向和軸向定位，導(dǎo)向管6中插入控制棒18。
[0026]隔熱圍筒7與強(qiáng)隔熱組件盒8之間設(shè)置有燃料棒，燃料棒通過繞絲定位安裝于隔熱圍筒7與強(qiáng)隔熱組件盒8之間。中間流區(qū)2全部由燃料棒構(gòu)成，冷卻劑在中間流區(qū)2內(nèi)自下而上流動(dòng)，即冷卻劑在中間流區(qū)2內(nèi)從中間流區(qū)2下端進(jìn)入，從中間流區(qū)2上端流出?？蛇x的，所述的中間流區(qū)2內(nèi)的燃料棒按正方形或六角形柵格排列，稠密柵格布置，利用繞絲進(jìn)行自定位，再利用隔熱圍筒7和強(qiáng)隔熱組件盒8維持徑向形狀。
[0027]組件格架9與強(qiáng)隔熱組件盒8之間僅通過格架5連接，格架5上不設(shè)置燃料棒或?qū)蚬?，即外流區(qū)3無燃料棒或?qū)蚬?，為冷卻劑通道，組件格架9與強(qiáng)隔熱組件盒8之間沿軸向設(shè)置有多層格架5，冷卻劑在外流區(qū)3內(nèi)自上向下流，即冷卻劑在外流區(qū)3內(nèi)從上端進(jìn)入，從下端流出?？蛇x的，組件格架9與強(qiáng)隔熱組件盒8之間的間距和中間流區(qū)2內(nèi)的棒柵距接近或相同。
[0028]如圖4、圖5所示，一種超臨界水冷堆，其堆芯采用上述的熱中子譜混合定位多流區(qū)燃料組件構(gòu)造而成。
[0029]如圖3所示，低溫冷卻劑自壓力容器冷端14進(jìn)入壓力容器10后分為3部分:第I部分低溫冷卻劑為上腔室低溫冷卻劑19，第2部分低溫冷卻劑為環(huán)腔低溫冷卻劑21，第3部分低溫冷卻劑為堆芯活性區(qū)低溫冷卻劑20。第I部分低溫冷卻劑進(jìn)入上腔室11，再通過燃料組件的上端進(jìn)入其內(nèi)流區(qū)I，向下流經(jīng)堆芯后進(jìn)入下腔室13，第2部分低溫冷卻沿壓力容器10環(huán)腔向下流入下腔室13，第3部分低溫冷卻通過吊籃導(dǎo)流孔16進(jìn)入堆芯活性區(qū)，經(jīng)燃料組件的上端進(jìn)入外流區(qū)3，向下通過下柵板導(dǎo)流孔17，流入下腔室13。所有冷卻劑在下腔室13充分?jǐn)嚮旌?，沿燃料組件的中間流區(qū)2向上，經(jīng)堆芯活性區(qū)進(jìn)入蒸汽腔室12，再從壓力容器熱端15流出。
[0030]實(shí)施例2:
如圖1所示，熱中子譜混合定位多流區(qū)燃料組件的結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1，且進(jìn)一步的，該熱中子譜混合定位多流區(qū)燃料組件為正方形燃料組件23，燃料組件采用的燃料棒外徑為9.5mm，內(nèi)流區(qū)燃料棒4按12 X 12正方形柵格布置，柵距為12.2mm，內(nèi)流區(qū)I共布置9個(gè)導(dǎo)向管6和108根燃料棒，利用格架5進(jìn)行定位。每個(gè)導(dǎo)向管6占4個(gè)柵格位置，導(dǎo)向管6外徑為24.0mm，壁厚為1.0mm。內(nèi)流區(qū)I與中間流區(qū)2之間的隔熱圍筒7厚度為1.0mm。中間流區(qū)燃料棒22按18 X 18正方形稠密柵格布置，柵距為10.6mm，共布置了 128根燃料棒，利用繞絲進(jìn)行自定位，再利用隔熱圍筒7與組件盒來保持中間流區(qū)2的形狀，具有較強(qiáng)隔熱能力的組件盒厚度為2.0mm。布置在外流區(qū)3的組件格架9保證燃料組件形狀，對(duì)邊距為212.0mm。燃料芯體為低富集度UO2或MOX燃料。內(nèi)流區(qū)I和外流區(qū)3的冷卻劑入口在組件上端，入口溫度約為280°C。中間流區(qū)2冷卻劑入口在組件下端，入口溫度約為370°C。
[0031]利用上述正方形燃料組件23構(gòu)造的堆芯裝載方案如圖4所示。堆芯共裝載157盒燃料組件，組件中心距為213mm，外接圓直徑為3259mm。熱功率為2300MW，電功率為100MWjg性區(qū)高度為4200mm，平均功率密度為76.9Mff/m3，平均線功率密度為14.8kW/m。冷卻劑入口溫度為280°C，出口溫度為500°C，冷卻劑平均流量為1183kg/s。
[0032]圖3給出了冷卻劑在壓力容器10內(nèi)的流動(dòng)過程。低溫冷卻劑自壓力容器冷端14進(jìn)入壓力容器10后分為3部分:第I部分進(jìn)入上腔室11，然后通過內(nèi)流區(qū)I向下流經(jīng)堆芯進(jìn)入下腔室13，第2部分通過壓力容器10環(huán)腔向下流入下腔室13，第3部分通過吊籃導(dǎo)流孔16進(jìn)入堆芯活性區(qū)，經(jīng)外流區(qū)3向下流入下腔室13。所有冷卻劑在下腔室13充分?jǐn)嚮旌?，沿中間流區(qū)2向上，進(jìn)入蒸汽腔室12，再從壓力容器熱端15流出。
[0033]實(shí)施例3:
熱中子譜混合定位多流區(qū)燃料組件的結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1，且進(jìn)一步的，如圖2所示，該熱中子譜混合定位多流區(qū)燃料組件為六角形燃料組件24，燃料棒外徑為9.5_，內(nèi)流區(qū)燃料棒4按三角形柵格排列，柵距為12.6mm，內(nèi)流區(qū)I共布置7個(gè)導(dǎo)向管6和168根燃料棒，利用格架5進(jìn)行定位。每個(gè)導(dǎo)向管6占7個(gè)柵格位置，導(dǎo)向管6外徑為29.0mm，壁厚為1.0mm。內(nèi)流區(qū)I與中間流區(qū)2之間的隔熱圍筒7厚度為2.0mm，對(duì)邊距為191.4mm。中間流區(qū)燃料棒22柵距為10.6mm，共布置了 216根燃料棒，利用繞絲進(jìn)行自定位，再利用隔熱圍筒7與組件盒來保持中間流區(qū)2的形狀，具有較強(qiáng)隔熱能力的組件盒厚度為2.0mm，對(duì)邊距為253.3mm。布置在組件外流區(qū)3的組件格架9保證燃料組件形狀，對(duì)邊距為267.7mm。燃料芯體為低富集度UO2SMOX燃料。內(nèi)流區(qū)I和外流區(qū)3的冷卻劑入口在組件上端，入口溫度約為280°C。中間流區(qū)2冷卻劑入口在組件下端，入口溫度約為370°C。
[0034]利用上述六角形組件構(gòu)造的堆芯方案如圖5所示。堆芯共裝載121盒燃料組件，組件中心距為269mm，外接圓直徑為3360mm。熱功率為2300MW，電功率為100Mff，活性區(qū)高度為4200mm，平均功率密度為72.2Mff/m3，平均線功率密度為11.8kW/m。冷卻劑入口溫度為2800C，出口溫度為500°C，冷卻劑平均流量為1183kg/s。
[0035]冷卻劑在壓力容器10內(nèi)的流動(dòng)過程與實(shí)施例2相同。
[0036]以上所述的【具體實(shí)施方式】，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種熱中子譜混合定位多流區(qū)燃料組件，其特征在于:包括隔熱圍筒(7)和沿徑向依次套裝于隔熱圍筒(7)外部的強(qiáng)隔熱組件盒(8)和組件格架(9)，隔熱圍筒(7)內(nèi)部為內(nèi)流區(qū)(I)，隔熱圍筒(7)與強(qiáng)隔熱組件盒(8)之間為中間流區(qū)(2)，強(qiáng)隔熱組件盒(8)與組件格架(9)之間為外流區(qū)(3)，在內(nèi)流區(qū)(I)內(nèi)冷卻劑從內(nèi)流區(qū)(I)上部流入、從內(nèi)流區(qū)(I)下部流出，在中間流區(qū)(2)內(nèi)冷卻劑從中間流區(qū)(2)下部流入、從中間流區(qū)(2)上部流出，在外流區(qū)(3)內(nèi)冷卻劑從外流區(qū)(3)上部流入、從外流區(qū)(3)下部流出。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱中子譜混合定位多流區(qū)燃料組件，其特征在于:所述的隔熱圍筒(7)內(nèi)部設(shè)置有燃料棒及導(dǎo)向管(6)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱中子譜混合定位多流區(qū)燃料組件，其特征在于:所述的隔熱圍筒(7)與強(qiáng)隔熱組件盒(8)之間設(shè)置有燃料棒。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱中子譜混合定位多流區(qū)燃料組件，其特征在于:所述的組件格架(9)與強(qiáng)隔熱組件盒(8)之間不設(shè)置燃料棒或?qū)蚬?6)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱中子譜混合定位多流區(qū)燃料組件，其特征在于:所述的隔熱圍筒(7)內(nèi)部按12X12正方形柵格布置，共布置9個(gè)導(dǎo)向管(6)和108根燃料棒，每個(gè)導(dǎo)向管(6)占4個(gè)柵格位置;所述的隔熱圍筒(7)與強(qiáng)隔熱組件盒(8)之間按18X18正方形稠密柵格布置，共布置128根燃料棒。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱中子譜混合定位多流區(qū)燃料組件，其特征在于:所述的隔熱圍筒(7)內(nèi)部按三角形柵格排列，共布置7個(gè)導(dǎo)向管(6)和168根燃料棒，每個(gè)導(dǎo)向管(6)占7個(gè)柵格位置;所述的隔熱圍筒(7)與強(qiáng)隔熱組件盒(8)之間按三角形柵格排列，共布置216根燃料棒。7.—種超臨界水冷堆，其特征在于:其堆芯采用如權(quán)利要求1-6中任意一項(xiàng)所述的熱中子譜混合定位多流區(qū)燃料組件構(gòu)造而成。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種熱中子譜混合定位多流區(qū)燃料組件，包括隔熱圍筒和沿徑向依次套裝于隔熱圍筒外部的強(qiáng)隔熱組件盒和組件格架，隔熱圍筒內(nèi)部為內(nèi)流區(qū)，隔熱圍筒與強(qiáng)隔熱組件盒之間為中間流區(qū)，強(qiáng)隔熱組件盒與組件格架之間為外流區(qū)，冷卻劑在內(nèi)流區(qū)內(nèi)自上而下流動(dòng)，冷卻劑在中間流區(qū)內(nèi)自下而上流動(dòng)，冷卻劑在外流區(qū)內(nèi)自上而下流動(dòng)。還公開了采用所述熱中子譜混合定位多流區(qū)燃料組件的超臨界水冷堆。本發(fā)明的有益效果是：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡單，物理設(shè)計(jì)難度小，減少了結(jié)構(gòu)材料引入，顯著提高了燃料經(jīng)濟(jì)性、安全性及工程可行性。
【IPC分類】G21C3/322, G21C5/16, G21C15/00
【公開號(hào)】CN105529052
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610103071
【發(fā)明人】夏榜樣, 盧迪, 王連杰, 李慶, 李翔
【申請(qǐng)人】中國核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院
【公開日】2016年4月27日
【申請(qǐng)日】2016年2月25日