本發明專利技術公開了一種載硼整體型和離散型組合可燃毒物燃料組件，所述燃料組件包括芯塊表面涂覆有載硼可燃毒物的整體型可燃毒物燃料棒和載硼離散型可燃毒物棒，還可包括無可燃毒物的燃料棒。所述離散型可燃毒物材料選用含硼的復合材料可燃毒物芯塊；其基體相可選用金屬氧化物如Al2O3，或合金如Zr-2、Zr-4；彌散相為硼化物，如B4C、ZrB2、BN等。本發明專利技術的可燃毒物燃料組件可以將反應性長期、平穩地抑制在盡量低的水平，同時使殘留反應性懲罰最小化，解決長周期換料、低可溶硼堆芯、載钚燃料對堆芯反應性控制的需求以及控制棒運行控制模式對可燃毒物布置的約束。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于壓水堆可燃毒物燃料領域，具體涉及一種載硼整體型和離散型組合可 燃毒物燃料組件。
技術介紹
壓水堆燃料組件通常由多根燃料棒以及導向管、儀表管按照一定的幾何規則（通 常為正方形、六邊形）排列組成。為了說明，圖1示出了一個柵格按15X15排列的壓水堆 燃料組件，由204根燃料棒、20根導向管和1根儀表管（位于燃料組件正中間）組成；所述 燃料棒由多個沿軸向疊加的圓柱型實心或圓柱型空心燃料芯塊、氣腔壓緊彈簧及提供支撐 和包覆作用的包殼管、端塞組成。 壓水反應堆通常采用固體可燃毒物，聯合控制棒、冷卻劑中加硼酸溶液等方式控 制堆芯反應性和功率分布，以滿足反應堆長期運行的需要。 目前壓水堆廣泛應用的固體可燃毒物主要分為兩類，一類屬離散型，另一類與燃 料結合在一起，簡稱為整體型。離散型可燃毒物主要有包容在不銹鋼包殼內的硼硅酸鹽玻 璃管（簡稱Pyrex)以及由環狀氧化鋁-碳化硼芯塊包在兩層同心鋯合金管內組成的通水 環狀可燃吸收棒（簡稱WABA)，通常布置在沒有控制棒的燃料組件的導向管內。整體型可燃 毒物有兩種，一是以硼化鋯（ZrB2)薄層涂覆在燃料芯塊表面上的整體燃料可燃吸收體（簡 稱IFBA)，二是稀土氧化物，如氧化釓（Gd2O3)或氧化鉺（Er2O3)彌散在燃料中的燒結體。 先進壓水堆的設計目標和特征，不僅對燃料組件性能要求更高，而且使得固體可 燃毒物在堆芯中的作用變得尤為重要。為進一步提高堆芯性能并降低運行成本，需要將反 應性長期、平穩地抑制在盡量低的水平，同時使殘留反應性懲罰最小化。長周期換料、低可 溶硼堆芯、載钚燃料的應用，使得堆芯的初始剩余反應性更大，所以提供足夠數量的固體可 燃毒物以滿足反應性控制需求是必不可少的。為實現利用控制棒運行控制模式代替傳統的 化學補償（調節硼濃度）進行短期的堆芯反應性和功率分布控制，堆芯中較多數量的燃料 組件位置將布置控制棒，制約可燃毒物的布置，所以是必須解決的突出問題。 因此，為滿足先進壓水堆的設計目標和提高堆芯性能，需要改進現有固體可燃毒 物，解決上述綜合性問題。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種可燃毒物燃料組件，可以將反應性長期、平穩地抑制在 盡量低的水平，同時使殘留反應性懲罰最小化，解決長周期換料、低可溶硼堆芯、載钚燃料 對堆芯反應性控制的需求以及控制棒運行控制模式對可燃毒物布置的約束。 為了實現以上目的，本專利技術采用以下技術方案： 一種載硼整體型和離散型組合可燃毒物燃料組件，包括芯塊表面涂覆有載硼可燃 毒物的整體型可燃毒物燃料棒和載硼離散型可燃毒物棒。 進一步地，所述載硼整體型和離散型組合可燃毒物燃料組件還可包括無可燃毒物 的燃料棒。 優選地，所述整體型可燃毒物燃料棒中的芯塊表面涂覆的載硼可燃毒物為硼化 錯。 進一步地，所述載硼離散型可燃毒物棒包括含硼的可燃毒物芯塊、氣腔壓緊彈簧 及提供支撐和包覆作用的包殼管、端塞。 進一步地，該載硼離散型可燃毒物棒被布置在燃料棒柵元的位置。 優選地，該載硼離散型可燃毒物棒被燃料組件的定位格架夾持，固定于柵元中。 優選地，所述離散型可燃毒物材料選用含硼的復合材料可燃毒物芯塊；其基體相 可選用金屬氧化物如Al2O3，或合金如Zr-2、Zr-4 ;彌散相為硼化物，如B4C、ZrB2、BN等。選 取上述任一種基體相和任一種彌散相根據一定比例混合，通過粉末冶金方法制成芯塊。 進一步地，上述含硼復合材料可燃毒物芯塊的形狀可為圓柱型實心芯塊或圓柱型 空心芯塊，具體形狀視堆芯核設計要求而定。 當彌散相選用B4C，基體相選用Al2O3組成B 4C_A1203可燃毒物芯塊時，芯塊燒結后 的密度為理論密度的60%~95 %，其中B4C質量百分比在2 %~50%之間，具體密度和比 例視堆芯核設計要求進行調配。 當彌散相選用B4C，基體相選用Zr-4合金組成B4C-Zr可燃毒物芯塊時，其中B 4C質 量百分比在1%~20%之間，具體密度和比例視堆芯核設計要求進行調配。 本專利技術提供了一種載硼整體型和離散型組合可燃毒物燃料組件。采用該可燃毒 物燃料組件，可以將反應性長期、平穩地抑制在盡量低的水平，同時使殘留反應性懲罰最小 化，解決長周期換料、低可溶硼堆芯、載钚燃料對堆芯反應性控制的需求以及控制棒運行控 制模式對可燃毒物布置的約束。 【附圖說明】【主權項】1. 一種載硼整體型和離散型組合可燃毒物燃料組件，其特征在于包括芯塊表面涂覆有 載硼可燃毒物的整體型可燃毒物燃料棒和載硼離散型可燃毒物棒。2. 如權利要求1所述的載硼整體型和離散型組合可燃毒物燃料組件，其特征在于，所 述所述整體型可燃毒物燃料棒中的芯塊表面涂覆的載硼可燃毒物為硼化鋯。3. 如權利要求1所述的載硼整體型和離散型組合可燃毒物燃料組件，其特征在于，所 述載硼離散型可燃毒物棒包括含硼的可燃毒物芯塊、氣腔壓緊彈簧及提供支撐和包覆作用 的包殼管、端塞。4. 如權利要求1所述的載硼整體型和離散型組合可燃毒物燃料組件，其特征在于，所 述載硼離散型可燃毒物棒被布置在燃料棒柵元的位置。5. 如權利要求1所述的載硼整體型和離散型組合可燃毒物燃料組件，其特征在于，所 述離散型可燃毒物材料選用含硼的復合材料可燃毒物芯塊。6. 如權利要求5所述的載硼整體型和離散型組合可燃毒物燃料組件，其特征在于，所 述含硼的復合材料可燃毒物芯塊的基體相為金屬氧化物或合金，彌散相為硼化物。7. 如權利要求6所述的載硼整體型和離散型組合可燃毒物燃料組件，其特征在于，所 述芯塊通過將基體相和彌散相根據一定比例混合，采用粉末冶金方法制成。8. 如權利要求5所述的載硼整體型和離散型組合可燃毒物燃料組件，其特征在于，所 述含硼復合材料可燃毒物芯塊的形狀為圓柱型實心芯塊或圓柱型空心芯塊。9. 如權利要求5所述的載硼整體型和離散型組合可燃毒物燃料組件，其特征在于，所 述含硼的復合材料可燃毒物芯塊的基體相為Al2O3，彌散相為B4C，芯塊燒結后的密度為理論 密度的60%~95%，其中B4C質量百分比在2%~50%之間。10. 如權利要求5所述的載硼整體型和離散型組合可燃毒物燃料組件，其特征在于， 所述含硼的復合材料可燃毒物芯塊的基體相為Zr-4,彌散相為B4C,其中B4C質量百分比在 1%~20%之間。【專利摘要】本專利技術公開了一種載硼整體型和離散型組合可燃毒物燃料組件，所述燃料組件包括芯塊表面涂覆有載硼可燃毒物的整體型可燃毒物燃料棒和載硼離散型可燃毒物棒，還可包括無可燃毒物的燃料棒。所述離散型可燃毒物材料選用含硼的復合材料可燃毒物芯塊；其基體相可選用金屬氧化物如Al2O3，或合金如Zr-2、Zr-4；彌散相為硼化物，如B4C、ZrB2、BN等。本專利技術的可燃毒物燃料組件可以將反應性長期、平穩地抑制在盡量低的水平，同時使殘留反應性懲罰最小化，解決長周期換料、低可溶硼堆芯、載钚燃料對堆芯反應性控制的需求以及控制棒運行控制模式對可燃毒物布置的約束。【IPC分類】G21C3-18, G21C3-20【公開號】CN104700905【申請號】CN201510086638【專利技術人】畢光文, 湯春桃, 李繼威, 丁陽, 楊波, 周勤, 朱麗兵, 劉嬋云 【申請人】上海核工程研究設計院【公開日】2015年6月10日【申請日】2015年本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種載硼整體型和離散型組合可燃毒物燃料組件，其特征在于包括芯塊表面涂覆有載硼可燃毒物的整體型可燃毒物燃料棒和載硼離散型可燃毒物棒。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：畢光文，湯春桃，李繼威，丁陽，楊波，周勤，朱麗兵，劉嬋云，
申請(專利權)人：上海核工程研究設計院，
類型：發明
國別省市：上海;31
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