二相压力降减少沸水式反应器装置设计

摘要

本发明揭示：在沸水式反应器（具有经限制在通道封闭之燃料组件以内之个别各束的燃料杆）中，通道之内部，各束燃料杆的改良之燃料设计。特别，利用部份长度杆，它自通道之底部，仅部份路程，延伸至通道之顶部。将此等部份长度杆，关于其余之杆予以缩短且经对称式分布遍及燃料束，而较佳之配置是在距通道壁，第二行的该束燃料杆中。部份长度杆的对称分布，是相互在相间隔分开之位置。此等部份长度杆自燃料束之底部延伸并终止在沸腾区域以内。在反应器之停机期间，由于改良之缓和剂／燃料比率及燃料束之上部，减少了钸Ｐμ形成，改良之冷停机边际产生在燃料组件的顶部。由于较大之缓和剂／燃料比率及较长之热中子扩散长度，改进了停机控制杆价值。在功率反应器操作期间，经由沟流水蒸汽进入各杆间之敞开间隙区域中，（在部份长度杆的终端），此等部份长度燃料杆改进了此等部份长度。杆终端上方的流动分布。此现象使水蒸汽，关于水有高滑移比率，而增加在功率操作时，环绕该燃料束的上部区域中之其余杆之缓和水的密度。减少了总压降，容许在设计时有较多燃料杆，或较大之燃料杆直径。二相压降：单相压降的比率亦被减小，有增加热液压不稳定性或耦合之核子－热－液压不稳定之趋势。将杆隔离物及（燃料）束底板配置以较大之孔径覆盖此等部份长度杆以便更进一步沟流水蒸汽及减小二相压降。最重要者，在全反应器功率输出期间，将燃料束的二相区域中之压降减小，而无燃料组件热极限之大体上相当之降解。此等特征容许作成：较无部份长度杆所可能者，具有较大燃料杆直径的设计而导致具有较大之燃料杆直径之燃料组件中，铀重量之净增加而超过补偿经由缩短某些燃料杆所移除之重量。

主权项

1﹒一种改良之燃料组件,供沸水式反应器用者,总合包括:具有垂直延伸壁之燃料通道,该通道在底部系敞开,以便囓合至下部底板,及在上端敞开,以便囓合至上部底板;许多行及列的燃料杆,以便配置入燃料通道内,每一支杆含有分裂物料,当有充分经缓和之中子通量存在时,用以产生核反应:下部底板用以支持各杆在通道内,该下部底板接近通道之底部;该下部底板另外配置经界定之孔径以便水之流入各杆间之通道中,在核反应期间,此水经由各杆予以加热,包括在接邻下部底板之单相区域中,加热该水,而水之加热产生水蒸汽在盖覆下部底板并接邻上部底板之二相区域中;一片上部底板,用以支持各杆束之上端;隔离物,在上部底板与下部底板之中间,在沿着各杆之经预选定位置上,用以维持各杆,沿着燃料组件之长度,呈相间隔分开关系;将至少第一的隔离物放置在二相区域中;至少第一和第二之燃料杆是部份量度杆,自下部底板向着上部底板而延伸,此等部份长度杆在到达上部底板前,即中止,第一部份长度杆与第二部份长度杆的长度,系不同长度;及至少上部底板包括一个放大之孔径,盖覆至少一个的部份长度杆,以便水和水蒸汽流动。2﹒一种改良之燃料组件,供沸水式反应器用者,总合包括:具有垂直延伸壁之燃料通道,该通道在底部系敞开,以便囓合至下部底板,及在上端敞开,以便囓合至上部电板;接近通道之底部之下部底板,该下部底板另外配置经界定之孔径,以便水之流入该通道中;一片上部底板在通道之顶部上,该上部底板另外配置经界定之孔径,以便该通道中之水流出;该下部底板和上部底板界定一个二相矩阵(具有许多行及列),以便配置燃料杆在燃料通道内;被放置在此矩阵中之许多行及列的燃料杆,每支杆含有分裂物料,当有充分经缓和之中子通量存在时,用以产生核反应至少一支水杆,被放置在燃料通道中许多燃料杆系部份长度杆,自下部底板自着上部底板而延伸,并在到达上部底板前,即中止,其余之燃料杆是全长度燃料杆,延伸在下部底板与上部底板之间,将各全长度燃料杆,部份长度燃料杆及水杆放置在该矩阵中,因此使:每支全长度杆接邻一个矩阵位置(它经由由部份长度杆和水杆所组成之该团中所选出之一个组件所占据);及及少该上部底板界定一个膨胀之流动区域和容积在至少一支部份长度杆的终端上方,以便水和水蒸汽流动。图示简单说明图1是反应器的透视图。图2是:自并合入本发明之部份长度杆的反应器中,燃料束的透视图。图3是:具有根据本发明所构造之燃料束,将通道移去之单一燃料束的透视图。图4是沿着图1之2一2线所取之图1的平面截面。图5A是相似于图2之平面截面。图5B是相似于图5A之平面截面。图6A是图1的6一6区之部份放大截面。图6B相似于图1之6一6区之部份放大截面。图7是一幅图表,系以无限格子反应性VS缓和剂/燃料比率所绘。图8是一幅图表,系以峰VS平均功率比率作为束高度之函数所绘。图9是一幅图表,系以中小功率VS芯子冷却剂流速所绘。图10的详图,举例说明:一支部份长度杆的顶和底。图11是一幅图系部份长度杆的经测量之压降改进VS燃料束功率所绘;及图12是燃料束的示意横截面图显示:相对于全长杆,水杆及部份长度杆的较佳分布;及图13是相似于图3者之透视图。