示例實(shí)施例大體涉及液態(tài)金屬冷卻式核反應(yīng)堆，并且更具體而言，涉及液體冷卻式核反應(yīng)堆的燃料棒束。

背景技術(shù)：
諸如鈉冷卻式快速反應(yīng)堆的液態(tài)金屬冷卻式核反應(yīng)堆可遭受熱剝離(stripping)。在燃料棒束內(nèi)和離開燃料棒束的鈉流中形成熱點(diǎn)和冷點(diǎn)時(shí)，會出現(xiàn)熱剝離。這些熱點(diǎn)和冷點(diǎn)在主要容器的上部中產(chǎn)生熱應(yīng)力，這可隨著時(shí)間的推移而有損害性的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
在一個(gè)實(shí)施例中，一種用于液態(tài)金屬冷卻式反應(yīng)堆的燃料棒束包括：通道、固定到通道的下端上的鼻組件、設(shè)置在通道內(nèi)的多個(gè)燃料桿，以及在通道內(nèi)設(shè)置在多個(gè)燃料桿上方的內(nèi)部混合器。內(nèi)部混合器包括周緣流控制部件和內(nèi)部流控制部件。周緣流控制部件位于通道的壁附近，并且內(nèi)部流控制部件定位成靠近殼體的縱向中心。至少一個(gè)周緣流控制部件構(gòu)造成將流過通道的液態(tài)金屬引導(dǎo)向通道的內(nèi)部，并且至少一個(gè)內(nèi)部流控制部件構(gòu)造成將流過通道的液態(tài)金屬引導(dǎo)遠(yuǎn)離通道的內(nèi)部。在另一個(gè)實(shí)施例中，一種用于液態(tài)金屬冷卻式反應(yīng)堆的燃料棒束包括：通道、固定到通道的下端上的鼻組件、設(shè)置在通道內(nèi)的多個(gè)燃料桿，以及設(shè)置在燃料棒束的頂端上的外部混合器，流過燃料棒束的液態(tài)金屬在頂端處離開。外部混合器包括外部流控制部件，并且至少一個(gè)外部流控制部件構(gòu)造成將離開燃料棒束的液態(tài)金屬引導(dǎo)遠(yuǎn)離燃料棒束。附圖說明通過參照附圖來詳細(xì)描述示例實(shí)施例，示例實(shí)施例的以上和其它特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加顯而易見。附圖意圖描繪示例實(shí)施例，并且不應(yīng)當(dāng)理解為限制權(quán)利要求所意圖的范圍。附圖不應(yīng)當(dāng)看作按比例繪制，除非明確提出。圖1示出根據(jù)示例實(shí)施例的用于液態(tài)金屬冷卻式核反應(yīng)堆的燃料棒束。圖2示出圖1的燃料棒束中的內(nèi)部混合器的一個(gè)示例實(shí)施例的俯視圖；圖3A-3C示出流控制部件的不同的實(shí)施例；以及圖4示出圖1的燃料棒束中的外部混合器的示例實(shí)施例的俯視圖。具體實(shí)施方式本文公開了詳細(xì)的示例實(shí)施例。但是，為了描述示例實(shí)施例，本文公開的具體結(jié)構(gòu)和功能細(xì)節(jié)僅是代表性的。但是，示例實(shí)施例可以許多備選形式實(shí)現(xiàn)，并且不應(yīng)當(dāng)理解為僅限于本文闡述的實(shí)施例。因此，雖然示例實(shí)施例能夠有各種修改和備選形式，但是其實(shí)施例在圖中以示例的方式顯示，并且將在本文詳細(xì)描述。但是，應(yīng)當(dāng)理解，不意圖將示例實(shí)施例限制于公開的形式，而是相反，示例實(shí)施例要覆蓋落在示例實(shí)施例的范圍內(nèi)的所有修改、等效方案和備選方案。相同數(shù)字在圖的描述中表示相同元件。將理解，雖然用語第一、第二等可在本文用來描述各種元件，但是這些元件不應(yīng)當(dāng)由這些用語限制。這些用語僅用來使一個(gè)元件與另一個(gè)區(qū)別開。例如，第一元件可稱為第二元件，并且類似地，第二元件可稱為第一元件，而不脫離示例實(shí)施例的范圍。如本文使用，用語"和/或"包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)聯(lián)的所列項(xiàng)目的任何和所有組合。將理解，當(dāng)元件稱為"連接"或"聯(lián)接"到另一個(gè)元件上時(shí)，其可直接連接或聯(lián)接到另一個(gè)元件上，或者可存在居間元件。相反，當(dāng)元件稱為"直接連接"或"直接聯(lián)接"到另一個(gè)元件上時(shí)，不存在居間元件。用來描述元件之間的關(guān)系的其它詞語應(yīng)當(dāng)以相同的方式解釋(例如，"在…之間"與"直接在…之間"相同，"鄰近"與"直接鄰近"相同，等)。本文使用的用語僅僅是為了描述特定的實(shí)施例，并且不意圖限制示例實(shí)施例。如本文所用，單數(shù)形式“一個(gè)”、“一種”和“該”意圖還包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文另有明確的說明。將進(jìn)一步理解，當(dāng)在本說明書中使用時(shí)，用語“包括”和/或“包含”規(guī)定存在所陳述的特征、整體、步驟、操作、元件和/或構(gòu)件，但是不排除存在或增加一個(gè)或多個(gè)其它特征、整體、步驟、操作、元件、構(gòu)件和/或它們的組合。還應(yīng)當(dāng)注意，在一些備選實(shí)現(xiàn)中，提到的功能/動作可不按照圖中提到的順序出現(xiàn)。例如，按順序顯示的兩個(gè)圖實(shí)際上可基本同時(shí)執(zhí)行或有時(shí)可以相反順序執(zhí)行，這取決于所涉及的功能/動作。燃料棒束或組件是核動力裝置中的反應(yīng)堆芯的主要發(fā)熱構(gòu)件。諸如液態(tài)金屬快速增殖反應(yīng)堆的液態(tài)金屬冷卻式反應(yīng)堆中的燃料棒束設(shè)計(jì)借助于可裂變材料的高完整性組件來產(chǎn)生能量，高完整性組件可布置在反應(yīng)堆芯中的臨界陣列中，并且可容易地通過處于反應(yīng)堆設(shè)計(jì)條件下的液態(tài)金屬(諸如鈉)來冷卻。圖1示出根據(jù)示例實(shí)施例的用于液態(tài)金屬冷卻式核反應(yīng)堆的燃料棒束。具體而言，圖1的燃料棒束將參照鈉冷卻式核反應(yīng)堆來描述。如顯示的那樣，燃料棒束包括六邊形通道或殼體10，其具有在上部外表面上的多個(gè)側(cè)向加載墊11，并且在其中容納處于上部區(qū)域中的多個(gè)燃料桿12和下部區(qū)域中的孔口/防護(hù)區(qū)段13。燃料桿12在其下端處固定在燃料桿支承件14中，并且具有纏繞在其周圍的間隔線材15，以使燃料桿12與相鄰的桿和通道10的內(nèi)部表面間隔開。側(cè)向加載墊11用來使反應(yīng)堆芯中的燃料組件間隔開，以允許燃料組件插入和扭曲，以及最大程度地減少鈉冷卻劑中的由于表面接觸產(chǎn)生的摩擦。鼻子組件16固定到通道10的下端上，并且包括多個(gè)鈉入口17，以將鈉冷卻劑引導(dǎo)到通道10中，且在入口17的相對的端部上具有密封件18，以防止鈉在鼻子組件16和相關(guān)聯(lián)的支承結(jié)構(gòu)20中的開口19之間的泄漏，子組件16位于支承結(jié)構(gòu)20中。在結(jié)構(gòu)20上的燃料組件支承點(diǎn)在21和22處指示。頂端子組件23固定到通道10的上端上，其中已經(jīng)圍繞燃料桿12向上傳送的鈉冷卻劑傳送通過通道10的上端中的內(nèi)部混合器24且通過頂端子組件23中的在25處指示的出口排出。另外，外部混合器30附連到頂端組件23上。內(nèi)部混合器24和外部混合器30將在下面詳細(xì)描述。各個(gè)燃料桿12是長的空心的不銹鋼或不銹類型的合金(例如，HT9)管，其中，包含例如钚-鈾金屬燃料塊的中心區(qū)域在上面和下面與由鈾軸向毯塊的區(qū)域接邊，并且當(dāng)然可以徑向毯布置使用。將理解，存在許多燃料的變型，并且實(shí)施例不限于這個(gè)示例。焊接的不銹鋼插塞在底部處密封管。在上部毯上面的區(qū)域包含裂變氣體氣室區(qū)段和燃料柱壓制裝置，并且在頂部處由類似的插塞密封。導(dǎo)管通道組件(構(gòu)件10、16和23)由不銹鋼或不銹類型的合金構(gòu)成，并且因而與液態(tài)鈉冷卻劑相容。間隔線材由諸如304SS、316SS和PE-16的材料構(gòu)成。圖2示出內(nèi)部混合器24的一個(gè)示例實(shí)施例的俯視圖。如所顯示，內(nèi)部混合器24包括周緣流控制部件205，其位于通道10的壁附近或附連到壁上。內(nèi)部混合器24進(jìn)一步包括內(nèi)部流控制部件210，其定位成比周緣流控制部件205更靠近通道10的縱向中心LC。內(nèi)部流控制部件210可由格架支承件215支承，格架支承件215互接流控制部件205和210，并且錨定到通道10的壁上。如圖2中顯示，周緣流控制部件205可直接安裝到通道10的壁上，或由格架支承件215支承。周緣流控制部件205可以均勻或以一定圖案布置，或如圖2中顯示，可隨機(jī)布置。內(nèi)部流控制部件210可以均勻或以一定圖案布置，或如圖2中顯示，可隨機(jī)布置。周緣和內(nèi)部流控制部件205和210和格架支承件215可由不銹鋼形成，并且因而與液態(tài)鈉冷卻劑相容。周緣和內(nèi)部流控制部件205和210可為圖3A中顯示的管、圖3B中顯示的噴嘴、圖3C中顯示的導(dǎo)葉等。周緣和內(nèi)部流控制部件205和210的定向確定周緣和內(nèi)部流控制部件205和210對流過內(nèi)部混合器24的液態(tài)金屬冷卻劑的影響。在一個(gè)實(shí)施例中，至少一個(gè)或多個(gè)周緣流控制部件205定向成將液態(tài)金屬冷卻劑引導(dǎo)向通道10的內(nèi)部(例如，引導(dǎo)向通道10的縱向中心)。在這個(gè)或另一個(gè)實(shí)施例中，至少一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部流控制部件210定向成將液態(tài)金屬冷卻劑引導(dǎo)遠(yuǎn)離通道10的縱向中心(例如，引導(dǎo)向通道10的壁)。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)周緣流控制部件205相對于液態(tài)金屬冷卻劑流朝向通道10的縱向中心LC成角度。該角度可介于5-60度之間，但是不限于這個(gè)范圍。類似地，在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部流控制部件210相對于液態(tài)金屬冷卻劑流遠(yuǎn)離通道10的縱向中心LC而成角度。該角度可介于5-60度之間，但是不限于這個(gè)范圍。在另一個(gè)實(shí)施例中，內(nèi)部混合器24可包括框架，其具有匹配通道24的內(nèi)周緣的形狀。周緣流控制部件205和格架支承件215可連接到框架上，而非通道10的壁上。并且，框架可連接到通道10的壁上。圖4示出外部混合器30的示例實(shí)施例的俯視圖。如所顯示，外部混合器30具有框架405?？蚣?05具有與通道10相同的大體形狀，并且構(gòu)造成承座在通道10的頂端上且附連到頂端上，如圖1中顯示。支承格架415連接到框架405上且支承外部流控制部件410。至少一個(gè)外部流控制部件410構(gòu)造成將離開燃料棒束的液態(tài)金屬引導(dǎo)遠(yuǎn)離燃料棒束(例如，引導(dǎo)向另一個(gè)燃料棒束上面的空間)。例如，外部流控制部件410可為圖3A中顯示的管、圖3B中顯示的噴嘴、圖3C中顯示的導(dǎo)葉等。外部流控制部件410的定向確定外部流控制部件410對流過內(nèi)部混合器24的液態(tài)金屬冷卻劑的影響。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)外部流控制部件410相對于液態(tài)金屬冷卻劑流遠(yuǎn)離通道10的縱向中心LC而成角度。該角度可介于5-60度之間，但是不限于這個(gè)范圍?？蚣?05、外部流控制部件410和格架支承件415可由不銹鋼形成且因而與液態(tài)鈉冷卻劑相容。根據(jù)示例實(shí)施例，燃料棒束可僅包括內(nèi)部混合器24，僅包括外部混合器30，或包括內(nèi)部和外部混合器24和30兩者?；旌掀鞯氖褂么龠M(jìn)在液態(tài)鈉離開鈉快速反應(yīng)堆中的燃料棒束的被加熱長度之后的鈉混合?；旌蠝p少了鈉中的熱剝離。熱剝離是其中鈉在其流過燃料棒束時(shí)形成熱點(diǎn)和冷點(diǎn)的現(xiàn)象。這可甚至在具有均勻的功率分配的棒束中出現(xiàn)，因?yàn)橛新菪木€材纏繞物，諸如用作反應(yīng)堆中的間隔件的那些。這些線材纏繞物可使鈉在棒束中打漩，并且熱梯度由于這個(gè)打漩動作而形成。安裝在燃料棒束上或中的混合器24和/或30迫使流出的鈉混合，從而減小流區(qū)域中的熱梯度且減少熱剝離。通過減少熱剝離，減少了燃料棒束內(nèi)部構(gòu)件上的熱應(yīng)力，從而延長裝備的壽命。通過使用用于混合的通道或噴嘴，可控制對流擾動的作用。示例實(shí)施例可應(yīng)用于其它燃料設(shè)計(jì)，而不管通道的形狀，不管是否使用了線材纏繞物等。因而描述了示例實(shí)施例，將顯而易見的是，示例實(shí)施例可以許多方式改變。這樣的變型不應(yīng)當(dāng)看作脫離示例實(shí)施例所意圖的精神和范圍，并且對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將顯而易見的是，所有這樣的修改意圖包括在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。