坎杜堆用含铀235颗粒燃料棒束结构

该结构对应坎杜型重水堆堆芯内的核心释热部件，是重水堆实现可控核裂变能量输出的核心载体，整体采用多棒平行排布的束状结构，适配重水堆卧式排管的安装通道，安装时可直接顺着压力管轴向推入堆芯指定位置，无需额外适配转接结构，和堆内冷却剂流道、定位格架的安装边界完全匹配。单支燃料棒内封装有铀235陶瓷燃料颗粒，裂变产生的热量通过棒壁直接传递给流经棒束间隙的重水冷却剂，多棒平行排布的设计可以最大化燃料和冷却剂的接触换热面积，同时保证冷却剂在束间流道的流阻处于设计区间内，避免出现局部流道滞流引发的热点超温问题。端部的定位端架采用辐条式镂空结构，一方面可以对每一根燃料棒的端部做径向定位，保证所有燃料棒的平行度，避免运行过程中因冷却剂冲刷、热膨胀位移出现棒体碰磨，另一方面镂空结构不会阻挡冷却剂的进水流道，不会额外增加堆芯冷却回路的流阻损失。设计过程中首先要匹配坎杜堆压力管的内径边界，整个燃料束的外径必须小于压力管内径，预留出足够的热膨胀间隙和安装公差，同时要控制整体重量满足换料机的抓取负载要求，适配坎杜堆不停堆在线换料的操作需求。燃料棒的排布采用环形分层布局，从中心到外圈逐层布置棒体，保证每一根燃料棒周围都有足够的冷却剂流通间隙，功率分布在整个束体横截面上尽量均匀，避免局部功率密度过高超出燃料棒的温度限值。端架的齿状外缘结构可以和压力管内的定位槽配合，实现燃料束在堆内的轴向定位，避免冷却剂流动冲击导致燃料束轴向窜位，同时端架的镂空结构也可以在换料抓取时提供可靠的施力点，方便换料机构完成抓取、推送的操作。整个结构没有多余的冗余部件，所有结构特征都服务于堆内换热、定位、适配换料操作的核心需求，棒体的长度尺寸完全匹配坎杜堆堆芯活性区的轴向长度，保证燃料段完全处于中子慢化的有效区域内，最大化燃料的利用效率，同时端部的结构设计可以避免燃料棒在辐照肿胀后出现卡涩，保证寿期末换料操作可以顺利将乏燃料束从压力管中抽出。