模块化燃料元件连接结构和装配系统

本发明涉及核反应，具体而言，涉及一种模块化燃料元件连接结构和装配系统。

背景技术：

1、转型挑战反应堆tcr是核反应堆技术和制造进一大步的技术，具有提高安全性、模块化和改善热效率等优点。然而，目前的tcr技术仍然存在组装复杂性和需要高效冷却机制等挑战。其中，tcr的核心采用微封装固体燃料，该种燃料提供了更有效的裂变产物包容性和更好的结构完整性。虽然，tcr反应堆有这些优点，但目前的核燃料的安装较为复杂，同时冷却性能难以满足要求，因此，优化核燃料的安装和冷却对于最大化反应堆性能仍然至关重要。

技术实现思路

1、本发明的目的包括，例如，提供了一种模块化燃料元件连接结构和装配系统，其能够采用模块化设计，组装方便且灵活拓展，并且优化了冷却结构，实现双流道冷却，有助于实现更均匀的温度分布，提高热效率和tcr反应堆的安全性。

2、本发明的实施例可以这样实现：

3、第一方面，本发明提供一种模块化燃料元件连接结构，包括：

4、多个核燃料元件，多个所述核燃料元件相互拼接形成装配模块，每个所述核燃料元件的中部贯通设置有第一冷却通道，每个所述核燃料元件的外侧壁设置有冷却槽，相邻的所述冷却槽相互拼接形成贯通所述装配模块的第二冷却通道；

5、第一端盖，所述第一端盖设置在所述装配模块的顶端，并同时扣合在多个所述核燃料元件的端部，且所述第一端盖上设置有多个第一冷却口和多个第二冷却口，多个所述第一冷却口与多个所述第一冷却通道的顶端分别对应连通，多个所述第二冷却口与多个所述第二冷却通道的顶端分别对应连通；

6、第二端盖，所述第二端盖设置在所述装配模块的底端，并同时扣合在多个所述核燃料元件的端部，且所述第二端盖上设置有多个第三冷却口和多个第四冷却口，多个所述第三冷却口与多个所述第一冷却通道的底端分别对应连通，多个所述第四冷却口与多个所述第二冷却通道的底端分别对应连通；

7、多个中心管，多个所述中心管分别对应装配在第二冷却通道中，并与相邻的所述核燃料元件连接，且每个所述中心管的两端分别延伸至所述第二冷却口和所述第四冷却口。

8、在可选的实施方式中，所述第一冷却通道呈十字形，且所述第一冷却口和所述第三冷却口的形状与所述第一冷却通道的形状相适配。

9、在可选的实施方式中，所述第二冷却通道呈圆形，所述中心管适配于所述第二冷却通道，且所述第二冷却口和所述第四冷却口的形状与所述第二冷却通道的形状相适配。

10、在可选的实施方式中，每个所述冷却槽均呈1/4圆弧形，每4个所述核燃料元件拼接形成一个所述第二冷却通道。

11、在可选的实施方式中，所述第一端盖的内侧表面设置有第一凹槽，每个所述核燃料元件的顶侧设置有第一凸块，所述第一凸块对应装配在所述第一凹槽中；

12、所述第二端盖的内侧表面设置有第二凸块，每个所述核燃料元件的底侧设置有第二凹槽，所述第二凸块对应装配在所述第二凹槽中。

13、在可选的实施方式中，所述第一凸块设置在所述核燃料元件的顶侧边缘，相邻两个所述核燃料元件上的所述第一凸块相互拼接，并同时装配在对应的所述第一凹槽中；

14、所述第二凹槽设置在所述核燃料元件的底侧边缘，相邻两个所述核燃料元件上的所述第二凹槽相互拼接，所述第二凸块同时装配在相邻两个所述第二凹槽中。

15、在可选的实施方式中，每个所述中心管的周缘设置有卡持凸条，每个所述第二冷却通道的内侧壁还设置有卡持凹槽，所述卡持凸条对应装配在所述卡持凹槽中，以使所述中心管和所述核燃料元件在周向相互固定。

16、在可选的实施方式中，每个所述中心管的顶端和所述第一端盖中的一个设置有第一环形凹槽，另一个设置有第一环形凸板，所述第一环形凸板对应装配在所述第一环形凹槽中，所述第一环形凸板和所述第一环形凹槽均围设在所述第二冷却口的周围；

17、每个所述中心管的底端和所述第二端盖中的一个设置有第二环形凹槽，另一个设置有第二环形凸板，所述第二环形凸板对应装配在所述第二环形凹槽中，所述第二环形凸板和所述第二环形凹槽均围设在所述第四冷却口的周围。

18、在可选的实施方式中，所述第一环形凸板的周围设置有第一定位块，所述第一环形凹槽的周缘设置有第一定位槽，所述第一定位块对应装配在所述第一定位槽中，且所述第一定位槽和所述第一定位块均与所述卡持凸条的顶端对应；

19、所述第二环形凸板的周围设置有第二定位块，所述第二环形凹槽的周缘设置有第二定位槽，所述第二定位块对应装配在所述第二定位槽中，且所述第二定位槽和所述第二定位块均与所述卡持凸条的底端对应。

20、第二方面，本发明提供一种装配系统，包括如前述实施方式任一项所述的模块化燃料元件连接结构。

21、本发明实施例的有益效果包括，例如：

22、本发明实施例提供的模块化燃料元件连接结构和装配系统，将多个核燃料元件拼接形成装配模块，并且每个核燃料元件的中部贯通设置有第一冷却通道，而每个核燃料元件的外侧壁设置有冷却槽，相邻的冷却槽能够相互拼接形成贯通装配模块的第二冷却通道，第一端盖设置在装配模块的顶端，并同时扣合在多个核燃料元件的端部，从而能够提升多个核燃料元件的装配结合性，且第一端盖上设置有与第一冷却通道对应连通的第一冷却口和与第二冷却通道对应连通的第二冷却口；第二端盖设置在装配模块的底端，并同时扣合在多个核燃料元件的端部，从而能够进一步提升多个核燃料元件的装配结合性，且第二端盖上设置有与第一冷却通道对应连通的第三冷却口和与第二冷却通道对应连通的第二冷却口。同时，在多个第二冷却通道中还对应装配有中心管，每个中心管与相邻的核燃料元件连接，从而进一步提升多个核燃料元件的装配结合性。相较于现有技术，本发明采用模块化设计，利用多个核燃料元件拼接形成模块，并利用第一端盖、第二端盖和中心管实现组装配合，组装方便且灵活拓展，同时通过设计第一冷却通道和第二冷却通道，实现了双通道冷却，单个的核燃料元件能够通过第一冷却通道实现冷却，整个装配模块能够通过第二冷却通道实现冷却，有助于实现更均匀的温度分布和更低的应力，提高热效率和tcr反应堆的安全性。

技术特征：

1.一种模块化燃料元件连接结构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的模块化燃料元件连接结构，其特征在于，所述第一冷却通道呈十字形，且所述第一冷却口和所述第三冷却口的形状与所述第一冷却通道的形状相适配。

3.根据权利要求2所述的模块化燃料元件连接结构，其特征在于，所述第二冷却通道呈圆形，所述中心管适配于所述第二冷却通道，且所述第二冷却口和所述第四冷却口的形状与所述第二冷却通道的形状相适配。

4.根据权利要求3所述的模块化燃料元件连接结构，其特征在于，每个所述冷却槽均呈1/4圆弧形，每4个所述核燃料元件拼接形成一个所述第二冷却通道。

5.根据权利要求1所述的模块化燃料元件连接结构，其特征在于，所述第一端盖的内侧表面设置有第一凹槽，每个所述核燃料元件的顶侧设置有第一凸块，所述第一凸块对应装配在所述第一凹槽中；

6.根据权利要求5所述的模块化燃料元件连接结构，其特征在于，所述第一凸块设置在所述核燃料元件的顶侧边缘，相邻两个所述核燃料元件上的所述第一凸块相互拼接，并同时装配在对应的所述第一凹槽中；

7.根据权利要求1所述的模块化燃料元件连接结构，其特征在于，每个所述中心管的周缘设置有卡持凸条，每个所述第二冷却通道的内侧壁还设置有卡持凹槽，所述卡持凸条对应装配在所述卡持凹槽中，以使所述中心管和所述核燃料元件在周向相互固定。

8.根据权利要求7所述的模块化燃料元件连接结构，其特征在于，每个所述中心管的顶端和所述第一端盖中的一个设置有第一环形凹槽，另一个设置有第一环形凸板，所述第一环形凸板对应装配在所述第一环形凹槽中，所述第一环形凸板和所述第一环形凹槽均围设在所述第二冷却口的周围；

9.根据权利要求8所述的模块化燃料元件连接结构，其特征在于，所述第一环形凸板的周围设置有第一定位块，所述第一环形凹槽的周缘设置有第一定位槽，所述第一定位块对应装配在所述第一定位槽中，且所述第一定位槽和所述第一定位块均与所述卡持凸条的顶端对应；

10.一种装配系统，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的模块化燃料元件连接结构。

技术总结
本发明提供了一种模块化燃料元件连接结构和装配系统，涉及核反应技术领域，该模块化燃料元件连接结构包括第一端盖、第二端盖、多个核燃料元件和多个中心管，每个核燃料元件设置有第一冷却通道，每个核燃料元件的冷却槽相互拼接形成第二冷却通道；第一端盖设置在装配模块的顶端；第二端盖设置在装配模块的底端；多个中心管分别对应装配在第二冷却通道中。相较于现有技术，本发明采用模块化设计，组装方便且灵活拓展，同时实现了双通道冷却，单个的核燃料元件能够通过第一冷却通道实现冷却，整个装配模块能够通过第二冷却通道实现冷却，有助于实现更均匀的温度分布和更低的应力，提高热效率和TCR反应堆的安全性。

技术研发人员：李文强,胡赛尼,朱军,魏川富
受保护的技术使用者：四川大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5