CN109478429A - 具有配备冷却管道的燃料元件的核反应堆 - Google Patents

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Abstract

一种核反应堆(1)，包括容纳芯(4)的容器(2)，所述芯包括一束燃料元件(12)且被浸没在所述芯的主要冷却流体(F)中；所述燃料元件(12)沿着相应的纵向且平行的轴线(A)延伸，且其中所述燃料元件(12)的头部(16)被液压连接到管状结构(26)，所述管状结构在所述燃料元件(12)的整个活性部分(13)内居中地延伸；所述管状结构(26)在底端(28)处被液压密封，且沿着与所述燃料元件(12)的活性部分(13)对应的整个长度设置有多个孔(27)。

Description

具有配备冷却管道的燃料元件的核反应堆
技术领域
本发明涉及核反应堆，特别是用液态金属或熔融盐冷却的核反应堆，所述核反应堆由许多燃料元件构成，所述燃料元件的特征在于新构思的燃料更换期间的冷却***。
背景技术
在反应堆的正常操作期间，燃料元件的活性部分(active part)被完全浸没在冷却流体中，可能仅非活性(inactive)的头部显现在热歧管水平上方。
在燃料更换期间，将耗尽的元件从反应堆的液态金属或熔融盐转移到辅助水池。该操作要求从反应堆提取耗尽的燃料元件，且要求在到水池的整个转移周期期间经由强制气体循环来冷却它们，此循环通过经由燃料转移机器的夹持器将燃料元件联接到所述燃料转移机器的辅助回路来实施，所述夹持器连接到燃料元件的头部。冷却管道从燃料元件的头部延伸，且到达盒状结构中所含有的燃料棒，该盒状结构通常延伸超出燃料元件的下部活性端且与燃料元件的脚部处于液压连续，进而设置有一个管道，在正常的反应堆操作期间主要冷却流体通过所述管道进入，且在燃料更换情形下辅助冷却气体通过所述管道离开。
必须一直确保冷却，同时考虑可能的不可预见的情况，诸如沿着转移路径的任何位置中燃料元件的暂时堵塞。
显然，最紧急的情形是部分或全部从主要冷却流体中提取的燃料元件的活性部分可能阻塞，其中该元件的底部仍然浸没在主要冷却流体中，且通过主要冷却流体(该元件的底部仍然部分浸没在该主要冷却流体中)堵塞循环管道而阻止了辅助冷却气体的循环。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种克服已知解决方案的所指明的缺点且具有另一些构造优点和安全优点的核反应堆。
因此，本发明涉及如所附权利要求1中所限定的核反应堆，且在从属权利要求中涉及其辅助特性和工厂配置。
附图说明
参考附图中的图，在下面的非限制性实施方案中描述本发明，在附图中：
-图1是根据本发明的核反应堆的纵向截面的示意性总体视图；以及
-图2是图1中的反应堆的芯的活性部分的纵向截面的放大视图。
具体实施方式
参考图1，核反应堆1特别地表示液态金属或熔融盐冷却的核反应堆1，核反应堆1包括大体上杯形或池形的容器2和放置在容器2顶部的封闭结构3；容器2含有芯4和界定热歧管6和冷歧管7的液压分离结构5，芯4的主要冷却流体F在热歧管6和冷歧管7中循环。主要流体F具有自由表面，在反应堆1的正常操作中，该自由表面在歧管6和7中位于不同水平H1和H2处。容器2容纳：用于主要流体F的循环泵8；热交换器9，主要流体F传递通过该热交换器9，且该热交换器9将芯4中所生成的功率转移到次要流体；以及未示出的其他已知的部件。
用于燃料元件12的锚固结构11被***到液压分离结构5的上部部分10内。
同样参考图2，燃料元件12沿着相应的纵向且平行的轴线(A)延伸，且具有相应的活性部分13和相应的维护部分14，该维护部分14包括分别位于燃料元件的底部和顶部的脚部15和头部16，以及位于活性部分13与头部16之间的连接轴17。
轴17拥有一定量的机械柔性，且轴17的上部部分18被***燃料元件4的头部16内部的空的圆柱形体积中。此上部部分18通过位于其顶端处的球形联接器19(因为该球形联接器是当前技术，所以没有对其进行详细描述)而机械地联接到头部16。
燃料元件12的脚部15彼此接触且作为整体构成一束，该束由液压分离结构5的底部上的开口21的内缘20径向约束。
燃料元件12的头部16容纳支撑装置22，该支撑装置22将燃料元件12彼此约束且约束到锚固结构11。
在正常的反应堆操作条件下，燃料元件12的头部16在热歧管中的主要流体的水平H1上方，而相应的活性部分13被完全浸没，以经由主要冷却流体的循环使其冷却，该主要冷却流体从冷歧管7通过相应的脚部15进入燃料元件12，且通过燃料棒24中设置有孔25的上部支撑栅板23退入热歧管6内。
轴17是中空的且被液压地连接到管状结构26，该管状结构26在燃料元件12的整个活性部分13内居中地延伸。
管状结构26的特征在于沿着与燃料元件12的活性部分13对应的整个长度设置有多个小孔27。管状结构26在底端处通过具有塞子29的螺纹联接器方便地封闭，该塞子与管状结构26上所形成的肩部30一起构成燃料元件12的下部栅板73的锁定***。
通过燃料更换机器(已知的解决方案且本发明中未描述)的夹持器与燃料元件12的头部16之间的液压密封联接，且借助于从头部16延伸且穿过轴17以供给燃料元件的管状结构26的液压管道，可以在燃料更换操作期间穿过管状结构26的孔27且在燃料元件12的活性部分13内部注射冷却气体。
针对用于燃料元件12的不同结构解决方案(诸如，不提供轴17，但是提供直接连接到上部栅板23的头部的解决方案)也存在类似的可能性。
本发明的优点从以上描述中清楚地显现。
-沿着燃料元件12的活性部分13的整个轴向轮廓注射冷却气体的***的可用性允许甚至在更换操作期间的假设的意外情形下也可冷却该元件的活性部分，在该意外情形下，燃料元件12在这样的位置保持阻塞：在所述位置，仅元件12的活性部分13或仅其一部分显现在主要冷却流体的水平H1上方，且冷却气体通过整个活性部分13的循环被主要冷却流体妨碍，该主要冷却流体阻止冷却气体穿过脚部15排放；在此情况下，从主要冷却流体突出的部分被这样的气体冷却，该气体从与显现的活性部分13对应的小孔27逸出且通过上部栅板23中的孔25离开燃料元件12。
-从活性部分13内部注射冷却气体特别有利于冷却内部燃料棒，与外部燃料棒不同，内部燃料棒不能够通过从活性部分13的向外辐射而被有效率地冷却。
-在燃料元件12的整个活性部分13内延伸的管状结构26可以被方便地用作下部栅板的支撑件，并且如果需要，还可以用作燃料棒的中间栅板的支撑件。
-在燃料元件12的整个活性部分13内延伸的管状结构26可以被方便地用来容纳芯4的控制棒，所述棒将在提取燃料元件12之前被移除，以使用管状结构26作为冷却气体注射的液压管道。
最后，应理解，在不脱离所附权利要求的范围的前提下，可以对本文阐述的反应堆做出许多改型和变体。

Claims (4)

1.一种核反应堆(1)，包括容纳芯(4)的容器(2)，所述芯包括一束燃料元件(12)并且被浸没在所述芯的主要冷却流体(F)中；所述反应堆的特征在于，所述燃料元件(12)沿着相应的纵向且平行的轴线(A)延伸，且其中所述燃料元件(12)的头部(16)被液压连接到管状结构(26)，所述管状结构(26)在所述燃料元件(12)的整个活性部分(13)内居中地延伸；所述管状结构(26)在底端(28)处被液压密封，且沿着与所述燃料元件(12)的活性部分(13)对应的整个长度设置有多个孔(27)。
2.根据权利要求1所述的核反应堆，其中，所述管状结构(26)在底端(28)处通过塞子(29)封闭，所述塞子与所述管状结构(26)上所形成的肩部(30)一起构成所述燃料元件(12)的下部栅板(31)的锁定***。
3.根据权利要求1所述的核反应堆，其中，借助于所述燃料更换机器的夹持器和所述燃料元件(12)的头部(16)之间的液压密封联接，能够在燃料更换操作期间，穿过所述管状结构(26)的孔(27)且在所述燃料元件(12)的活性部分(13)内部注射冷却气体。
4.根据权利要求1所述的核反应堆，其中，在燃料更换操作期间，能够使冷却气体通过燃料棒(24)的上部支撑栅板(23)中的孔(25)从所述燃料元件(12)逸出。
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