快堆燃料棒的制作方法

本发明涉及核电，尤其是涉及一种快堆燃料棒。

背景技术：

1、快堆技术是一种利用快中子进行核裂变和增殖的核能技术，被认为是第四代核能系统的主要候选之一。快堆技术可以提高铀资源的利用率，减少放射性废物的产生，实现核能的可持续发展。

2、针对快堆燃料棒的设计，在目前国内外的设计中，主要包括三种类型：一是燃料芯块柱位于燃料棒内的中央段，燃料柱的上下通常是贫化的二氧化铀芯块组成轴向转换区，提升了增殖比。第二种是燃料芯块沿轴向非均匀布置，在易裂变燃料柱的中间段插入一段贫化的二氧化铀(uo2)芯块，与铀钚混合氧化物((u，pu)o2)芯块一起构成整体的燃料柱，这种结构可以减缓包壳内壁腐蚀。第三种是燃料芯块两端没有贫化的二氧化铀(uo2)轴向转换材料，全是铀钚混合氧化物((u，pu)o2)芯块，两端采用不锈钢，这种结构可以提高燃料棒的烧pu量，但降低了增殖比。

3、但现有的快堆燃料棒布置形式对于反应堆中子的利用率均不高，使得反应堆的使用寿期不够长。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于，提供一种快堆燃料棒。

2、本发明采用如下技术方案：

3、构造一种快堆燃料棒，包括包壳、设置在所述包壳内的燃料段以及用于反射中子的至少一个反射段，所述反射段沿轴向邻接于所述燃料段的端部设置，且所述反射段为陶瓷材料制成。

4、在一些实施例中，所述陶瓷材料包括氧化铍、氧化镁、氧化铝、氧化锆中的至少一种。

5、在一些实施例中，所述反射段包括第一反射段以及第二反射段，所述第一反射段以及所述第二反射段分别设置于所述燃料段的两端。

6、在一些实施例中，所述反射段还包括第三反射段以及第四反射段，所述第三反射段设置于所述第一反射段远离所述燃料段的一端，所述第四反射段设置于所述第二反射段远离所述燃料段的一端。

7、在一些实施例中，所述第一反射段与所述第三反射段的制成材料不同；

8、和/或，所述第二反射段与所述第四反射段的制成材料不同。

9、在一些实施例中，所述第一反射段制成材料的辐照稳定性大于所述第三反射段制成材料的辐照稳定性；

10、和/或，所述第二反射段制成材料的辐照稳定性大于所述第四反射段制成材料的辐照稳定性。

11、在一些实施例中，所述第三反射段制成材料的中子反射性能大于所述第一反射段材料的中子反射性能；

12、和/或，所述第四反射段制成材料的中子反射性能大于所述第二反射段制成材料的中子反射性能。

13、在一些实施例中，所述第一反射段为氧化锆陶瓷材料制成，所述第三反射段为氧化铍陶瓷材料制成；

14、和/或，所述第二反射段为氧化锆陶瓷材料制成，所述第四反射段为氧化铍陶瓷材料制成。

15、在一些实施例中，至少一个所述反射段沿轴向设有贯穿的通孔；所述通孔与所述包壳的内部空腔相连通。

16、在一些实施例中，所述通孔的孔径范围为0.5-5mm。

17、在一些实施例中，所述通孔设置在所述反射段的中心位置；

18、或者所述通孔包括多个，并排平行贯穿设置在所述反射段中。

19、本发明所构造的快堆燃料棒，至少具有以下效果：

20、本发明通过在燃料段的两端分别设置由陶瓷材料构成的反射段，可以有效地反射燃料段在裂变过程中所产生的中子，避免中子逸出堆芯，提高堆芯中子的利用率，进而延长反应堆的寿期。

技术特征：

1.一种快堆燃料棒，其特征在于，包括包壳、设置在所述包壳内的燃料段(1)以及用于反射中子的至少一个反射段，所述反射段沿轴向邻接于所述燃料段(1)的端部设置，且所述反射段为陶瓷材料制成。

2.根据权利要求1所述的快堆燃料棒，其特征在于，所述陶瓷材料包括氧化铍、氧化镁、氧化铝、氧化锆中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的快堆燃料棒，其特征在于，所述反射段包括第一反射段(2)以及第二反射段(3)，所述第一反射段(2)以及所述第二反射段(3)分别设置于所述燃料段(1)的两端。

4.根据权利要求3所述的快堆燃料棒，其特征在于，所述反射段还包括第三反射段(4)以及第四反射段(5)，所述第三反射段(4)设置于所述第一反射段(2)远离所述燃料段(1)的一端，所述第四反射段(5)设置于所述第二反射段(3)远离所述燃料段(1)的一端。

5.根据权利要求4所述的快堆燃料棒，其特征在于，所述第一反射段(2)与所述第三反射段(4)的制成材料不同；

6.根据权利要求5所述的快堆燃料棒，其特征在于，所述第一反射段(2)制成材料的辐照稳定性大于所述第三反射段(4)制成材料的辐照稳定性；

7.根据权利要求5所述的快堆燃料棒，其特征在于，所述第三反射段(4)制成材料的中子反射性能大于所述第一反射段(2)材料的中子反射性能；

8.根据权利要求5所述的快堆燃料棒，其特征在于，所述第一反射段(2)为氧化锆陶瓷材料制成，所述第三反射段(4)为氧化铍陶瓷材料制成；

9.根据权利要求1-8任一项所述的快堆燃料棒，其特征在于，至少一个所述反射段沿轴向设有贯穿的通孔；所述通孔与所述包壳的内部的气腔相连通。

10.根据权利要求9所述的快堆燃料棒，其特征在于，所述通孔的孔径范围为0.5-5mm。

11.根据权利要求9所述的快堆燃料棒，其特征在于，所述通孔设置在所述反射段的中心位置；

技术总结
本发明涉及一种快堆燃料棒，包括包壳、设置在所述包壳内的燃料段以及用于反射中子的至少一个反射段，所述反射段沿轴向邻接于所述燃料段的端部设置，且所述反射段为陶瓷材料制成。本发明通过在燃料段的两端分别设置由陶瓷材料构成的反射段，可以有效地反射燃料段在裂变过程中所产生的中子，避免中子逸出堆芯，提高堆芯中子的利用率，进而延长反应堆的使用寿期。

技术研发人员：曹进,林少芳,林煜宇,任啟森,聂立红,李长征,蔡智毅,李颖虹,陈浩,方润杰
受保护的技术使用者：中广核研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24