用于压水反应堆的核燃料组件和包含这种组件的核反应堆堆芯的制作方法

1.本发明涉及一种用于压水反应堆的核燃料组件，从而允许核燃料的多次循环。


背景技术：

2.辐照压水反应堆(其燃料在辐照前不含氧化钚而仅含氧化铀)的核燃料组件的循环长久以来一直执行。这种组件通常称为uox组件并且其包含的裂变材料为uox燃料。从经辐照的uox组件循环的钚可以以氧化物形式与氧化铀(通常称为载体材料或铀载体)混合，以构成称为mox(混合氧化物)组件的核燃料组件并且其包含的裂变材料为mox燃料。这些mox组件在辐照前仅包含mox燃料。这些mox组件设计为获得相对于与其共存于核反应堆的堆芯中的uox组件的能量等效。在先专利申请fr 2 693 023a1中特别描述了这种mox组件的示例。然而，这种组件并不完全令人满意。实际上，该组件设计为在mox棒的钚来自辐照uox组件的情况下获得能量等效，但并不允许对所谓的“多次循环”的钚，即来自经辐照mox燃料的循环的钚令人满意地获得能量等效。
3.多次循环的概念，即来自经辐照mox组件的连续循环燃料的概念已经研究了多年，并且为了构成仅由mox组件组成的带电堆芯的目的，已经研究了组件的各种设计变化，以下简称100％mox堆芯。g.youinou等人的文章“plutonium multirecycling in standard pwrs loaded with evolutionary fuels”(nuclear science and engineering 151(2005)pp.25
‑
45)以及a.vasile的“advanced fuels for plutonium management in pressurized water reactors”(journal of nuclear materials 319(2003)pp.173
‑
179)特别描述了此类研究的结果。
4.在100％mox堆芯的情况下，例如上述文章中描述的那些，未解决与uox组件的能量等效问题。
5.然而，希望设计允许使用多次循环燃料并且可以用于包含mox燃料和uox组件的混合堆芯的组件，而不是100％mox堆芯。
6.实际上，在100％mox堆芯构造中运行压水反应堆比在100％uox堆芯构造甚至混合堆芯构造中，即同时包含在能量上等效于这些uox组件的uox组件和mox组件的堆芯中运行更困难。特别是，在100％mox堆芯的情况下，通常使用的吸收剂(控制棒和溶解在初级回路水中的硼)的有效性会降低。实际上，uox燃料的中子谱比mox燃料的中子谱更热，即其包含更高比例的热中子(能量<0.1ev)，从而允许吸收剂更好地吸收中子。因此，控制100％mox堆芯需要适应这些吸收剂。此外，停止辐照几天后，经辐照mox组件的残余功率变得高于经辐照uox组件，这会使在反应堆的停堆阶段或在停用游泳池反应堆中从组件中排出余热变得复杂。
7.然而，mox燃料的循环导致所获得的钚的同位素矢量(以下称为循环钚)的劣化。已经存在于第一代循环钚，即来自经辐照mox组件的循环钚(其中钚来自于对uox组件的辐照)中的这种劣化，也就是说，当循环钚来自经辐照mox组件(其中钚本身就是循环钚)时，这种
劣化随着循环的推移而被放大。实际上，循环钚含有较少的裂变同位素以及较多的吸收同位素，因此很难获得能量等效。
8.例如，可以通过富集用于制造循环mox燃料，即其中钚来自于经辐照mox组件的mox燃料的铀载体来恢复能量等效。然而，这种铀载体的富集增加导致应该在mox组件的制造厂中管理具有不同富集度的多种铀材料，因此使制造过程复杂化并增加出错风险。


技术实现要素：

9.因此，本发明的目的是提供一种用于压水反应堆的核燃料组件，其允许在还包含uox燃料和/或来自uox燃料的mox燃料的堆芯中使用多次循环mox燃料，同时能够在现有的mox组件的制造设施中进行制造，而不会使制造过程复杂化。
10.为此，本发明涉及一种用于压水反应堆的核燃料组件，其包括核燃料棒、用于接收控制棒的吸收棒的接收导管以及可选的仪表管，这些棒分布于两个区域中：
11.‑
中心区域，中心区域中的所有棒均是其燃料在辐照前仅基于铀和钚的混合氧化物的棒；以及
12.‑
沿组件外面延伸的外围区域，外围区域中的所有棒在辐照前均包含铀氧化物但不含钚氧化物。
13.根据特定实施例，核燃料组件可包括以下特征中的一个或多个，这些特征可以单独地或以任何技术上可能的组合来考虑：
14.‑
中心区域的棒中的至少一些是含有中子毒物的棒。
15.‑
中心区域根据棒的钚含量进行分区，钚含量从中心区域的外部朝内部增加。
16.‑
中心区域的棒分为三组棒，同一组内棒的钚含量相同，并且不同组棒的钚含量不同。
17.‑
中心区域的所有棒在辐照前均具有基本相同的钚同位素组成。
18.‑
中心区域的棒的铀的铀235质量含量严格低于外围区域的棒的铀235质量含量。
19.‑
外围区域的棒中的至少一些铅笔是含有中子毒物的棒。
20.‑
组件不包括外壳体。
21.‑
棒、导管以及可能的仪表管占据常规网络的所有节点。
22.‑
核燃料以包含在棒中的固体颗粒形式进行包装。
23.本发明还涉及一种压水核反应堆的堆芯，其包括如上所述的至少一个组件。
24.根据特定实施例，核反应堆的堆芯可以包括以下特征中的一个或多个，这些特征可以单独地或以任何技术上可能的组合来考虑：
25.‑
所有组件均是如上所述的组件。
26.‑
堆芯包括至少一个第一组件，该第一组件是如上所述的组件；以及不同于该第一组件的至少一个第二组件。
27.‑
第二组件例如选自：
28.o其中所有燃料棒在辐照前均含有铀氧化物但不含钚氧化物的组件，以及
29.o其中所有燃料棒都是其中燃料在辐照之前仅基于铀和钚的混合氧化物的棒的组件。
30.‑
堆芯包括多个第二组件，第二组件的所有燃料棒在辐照前均含有铀氧化物但不
含钚氧化物，至少一个第一组件在其侧向面的至少一个处与第二组件相邻。
31.‑
第二组件的棒的铀235含量严格低于一个或多个第一组件的外围区域的棒的铀235含量。
附图说明
32.通过阅读以下仅作为示例给出并参考附图的描述，将更好地理解本发明，其中：
33.[图1]图1是示出压水核反应堆的示意图，
[0034]
[图2]图2是示出了图1的核反应堆的堆芯中的核燃料组件和控制棒的可能分布的示意性俯视图，
[0035]
[图3]图3是图1的核反应堆的堆芯的核燃料组件的侧视示意图，
[0036]
[图4]图4是示出了根据本发明第一实施例的图3的组件中的核燃料棒的分布的示意性俯视图，
[0037]
[图5]图5是图3的组件的燃料棒的示意性纵向截面示意图，
[0038]
[图6]图6是图1的核反应堆的控制棒的局部纵向截面示意图。
[0039]
[图7]图7是示出了根据本发明第二实施例的图3的组件中的核燃料棒的分布的示意性俯视图，
[0040]
[图8]图8是示出了根据本发明第三实施例的图3的组件中的核燃料棒的分布的示意性俯视图，
[0041]
[图9]图9是图4的组件的燃料棒在辐照开始时的径向功率分布的示意图，
[0042]
[图10]图10是图7的组件的燃料棒在辐照开始时的径向功率分布的示意图，以及
[0043]
[图11]图11是图8的组件的燃料棒在辐照开始时的径向功率分布的示意图。
具体实施方式
[0044]
图1示意性地示出了压水核反应堆1，其通常包括堆芯2和一个或多个以下元件中的每个，图1中仅示出了这些元件中的每个元件中的一个：
[0045]
‑
蒸汽发生器3，
[0046]
‑
连接到发电机5的涡轮机4，以及
[0047]
‑
冷凝器6.
[0048]
反应堆1包括反射器(未示出)。
[0049]
反应堆1还包括初级回路7，其配备有泵8并且加压水沿着图1中箭头所示的路径在其中循环。该水特别是通过堆芯2上升以在堆芯2处被再加热，从而确保堆堆芯2的制冷和缓和。
[0050]
初级回路7还包括允许调节在初级回路7中循环的水的压力的增压器9。
[0051]
称为补水网络或甚至rea的回路10连接到初级回路7，例如通过泵8，以便将水供应到初级回路7。rea回路10例如包括容具11，其含有例如呈硼酸h3bo3的形式的可溶性硼。因此，rea回路10允许将硼引入初级回路7的水中并因此降低堆芯2中的反应性。优选地，容具11中包含的硼富含硼10，例如使得其该同位素的原子含量大于40％且例如约为50％。已知，天然硼的10原子质量同位素的原子含量约为20％。
[0052]
初级回路7的水还供应蒸汽发生器3，在该蒸汽发生器3处，其通过确保在次级回路
12中循环的水的汽化而被冷却。
[0053]
蒸汽发生器3产生的蒸汽通过次级回路12朝涡轮机4，然后朝冷凝器6输送，在该冷凝器6处，该蒸汽通过与在冷凝器6中循环的冷却水进行间接热交换而冷凝。
[0054]
次级回路12在冷凝器6的下游处包括泵13和加热器14。
[0055]
还常规地，堆芯2包括装载到壳体18中的核燃料组件16。图1中示出了单个组件16，但是堆芯2包括例如241个组件16。
[0056]
图2示出了这些不同组件16在堆芯2内的分布示例的俯视图。其中每个正方形具体化了组件16。
[0057]
通常，在反应堆1的运行期间，反应堆在由更换阶段所分开的连续周期之间工作，在更换阶段期间，损耗的组件16被新组件16替换并且保留在堆芯2中的组件16可以改变位置。
[0058]
反应堆1包括控制棒20(图1)，其在壳体18中被设置于某些组件16上方。在图1中示出单个控制棒20，但是堆芯2可以例如包括89个控制棒20。
[0059]
控制棒20可以通过机构22移动以插入到其所悬垂的组件16中或从中取出。
[0060]
通常，每个控制棒20包括吸收棒，所述吸收棒包括吸收中子的一种或多种材料以及可能的惰性棒，即不具有吸收中子的特定能力。
[0061]
因此，控制棒20的竖直位移允许调节堆芯2中的反应性并且允许堆芯2提供的总功率p根据控制棒20在组件16中的插入而从零功率变化到标称功率pn。
[0062]
这些控制棒20中的一些用于确保堆堆芯2的工作的调节，例如功率或温度，并且被称为操纵棒。其他棒仅用于停止反应堆1并被称为停止棒。
[0063]
在所示示例中，反应堆1包括40个操纵棒以及49个停止棒。在图2中，上方设置有控制棒的组件16用阴影线表示并且上方设置有停止棒的组件16用点表示。
[0064]
如图3所示，每个组件16包括一束核燃料棒24以及用于支撑棒24的框架26。
[0065]
框架26通常包括下端件28、上端件30、连接两个端件30和28并用于接收控制棒20的棒的导管31，以及格栅横板32。
[0066]
可选地，组件16还包括仪表管。
[0067]
如图5所示，每个棒24以常规方式包括圆形管形式的护套33，其由下塞子34和上塞子35封闭。棒24包含例如以堆叠在护套33中并承靠下塞子34的一系列芯块36的形式进行包装。保持弹簧39设置在护套33的上区段以承靠在上塞子35和上芯块36上。
[0068]
芯块36可包括呈球冠形式的凹槽37。优选地，这些芯块36是实心的并且因此不包括例如使其具有环形形状的通道。
[0069]
在堆核燃料进行辐照时所产生的气体的膨胀空间38由核燃料、下塞子34、上塞子35和弹簧39限定在护套33内部。
[0070]
例如，护套33由锆合金制成。
[0071]
图4示出了根据本发明特定实施例的组件16。
[0072]
在该组件16中，棒24、导管31和可能的仪表管(未出现在所示示例中)占据基于正方形的规则网络的节点。当仪表管存在时，仪表管占据组件16的中心节点。否则，如图4所示，组件16的中心节点由棒24占据。
[0073]
优选地，网络的节点各自由棒24、导管31或仪表管占据。因此，网络的所有节点都
被棒24、仪表管或导管31占据。因此，组件16优选地在其网络中不包括水孔。
[0074]
例如，棒24、导管31和可能的仪表管在此形成基于侧边具有17个棒的正方形的规则网络。组件16则包括例如仪表管、24根导管31以及264个棒24，或者在不包括仪表管的情况下，包括24根导管31以及265个棒24。
[0075]
由于组件16用于西方类型的压水反应堆，因此不包括围绕棒24的外壳体，这与用于俄罗斯设计的某些类型的压水反应堆的其中外壳体引导缓和水的组件不同并且于用于其中外壳体引导缓和水和缓和蒸汽的沸水反应堆的组件不同。
[0076]
图6更具体地示出了控制棒20的结构。该控制棒20包括吸收棒40和确保对呈束形式的吸收棒40进行支撑和维护的爬行器(araign
é
e)43，在该束中，吸收棒40彼此平行并且根据与引导管31和对应组件16相同的同一网络侧向定位。
[0077]
爬行器43包括例如允许将控制棒20连接到对应的位移机构22的接头44以及与接头44成一体的翅片45，在每个翅片上固定有一个或多个吸收棒40。
[0078]
如图4所示，根据本发明的组件16包括：
[0079]
‑
中心区域41，中心区域41的所有棒24均是其燃料在辐照前仅基于铀和钚的混合氧化物的棒24，即mox燃料；以及
[0080]
‑
沿组件16的外面延伸的外围区域42，外围区域42的所有棒24在辐照之前均含有铀氧化物但不包含钚氧化物，即uox燃料。
[0081]
组件16的棒24因此分布于两个区域，即包含组件16的mox燃料棒24的中心区域41以及包含组件16的uox燃料棒24的外围区域42。组件16的所有棒24要么位于中心区域41，要么位于外围区域42。
[0082]
例如，在组件16包括265根棒24的情况下，其包括例如124根uox燃料棒24以及141根mox燃料棒24。
[0083]
中心区域41和外围区域42的棒24设置于组件16的基于正方形的规则网络中未被导管31或可能的仪表管所占据的节点处。
[0084]
外围区域42至少包括外层棒24。
[0085]
每层棒24均为棒24的厚度并且围绕组件16的整个周向延伸。
[0086]
更具体地，在图4所示的示例中，外围区域42包括相邻的至少两层棒24，第一层对应于组件16的外层棒24，且第二层对应于与第一层相邻的一层棒24。作为示例且如图4所示，外围区域42还包括朝组件16的内部与第二层相邻的第三层棒24中的某些棒24。具体地，在所示示例中，外围区域42包括第三层棒24的角部棒。
[0087]
外围区域42的棒24的层数可以不同于图4中所示的层数并且具体取决于寻求获得的能量等效。
[0088]
外围区域42的棒24的铀优选地具有小于或等于7.5％的铀235质量含量。
[0089]
在混合堆芯2的情况下，即同时包括uox组件和根据本发明的组件16，外围区域42的棒24的铀优选具有大于或等于同时存在于反应堆1的堆芯2中地uox燃料组件16的棒24的铀235质量含量。
[0090]
作为一种选择，外围区域42中的一些uox燃料棒24是毒化棒，即包含中子毒物的棒。优选地，外围区域42的毒化uox燃料棒24与中心区域41的mox燃料棒24相邻。中子毒物包括例如稀土氧化物，例如钆氧化物。
[0091]
在所示示例中，组件16的中心区域41除了棒24之外还包括多个导管31。
[0092]
中心区域41包括从组件16的中心到外围区域42的所有层棒24以及其角部棒属于外围区域42的层的可能棒24。
[0093]
优选地，中心区域41的mox燃料棒24的铀的铀235质量含量严格低于外围区域42的uox燃料棒24的铀。
[0094]
例如，中心区域41的mox燃料棒24的铀是天然铀，其铀235质量含量大约等于0.7％，或者是贫铀，例如铀235质量含量在0.2％和0.4％之间，特别是约等于0.25％。
[0095]
中心区域41的所有mox燃料棒24优选地具有相同同位素组成(或矢量)的钚，也就是说就由钚241衰变产生的镅241以及钚的每种构成同位素的相应质量分数百分比而言，除了制造必然导致的差异之外，组成相同。
[0096]
例如，中心区域41中的mox燃料棒24包含来自辐照uox燃料的钚。
[0097]
更具体地，根据实施例，中心区域41的mox燃料棒24仅包含来自辐照uox燃料的钚。在这种情况下，例如，mox燃料棒24中的钚按质量百分比具有以下组成：
[0098]
[表1]
[0099] 238pu239pu240pu241pu242pu241amv13,152,725,88,38,51,7
[0100]
来自辐照uox燃料的钚的同位素组成的示例
[0101]
例如，上表1中描述的燃料v1通过辐照最初铀235富集为3.7％的uox燃料而获得并被辐照直到大约50gwj/thm的燃烧率。
[0102]
根据替代实施例，中心区域41的mox燃料棒24中的钚由来自辐照uox燃料的钚与来自辐照mox燃料的钚的混合物产生。如上所述，来自辐照uox燃料的钚比来自辐照mox燃料的钚具有更高的裂变同位素(钚239和钚241)含量，裂变同位素的含量随着循环而下降。因此，将来自辐照uox燃料的钚与来自辐照mox燃料的钚混合允许调节mox燃料棒24中钚的同位素组成以获得期望裂变同位素含量，同时使用多次循环钚。
[0103]
作为示例，下面将发现以质量百分比计的通过如上所述混合获得并且能够用于组件16的mox燃料棒24的mox燃料中的钚的典型同位素组成。
[0104]
[表2]
[0105] 238pu239pu240pu241pu242pu241amv23,744,131,08,611,21,4v33,546,028,98,711,31,6v43,546,528,48,711,41,6v53,546,628,38,711,41,6
[0106]
钚的同位素组成的示例
[0107]
在上表2中：
[0108]
‑
燃料v2是通过将上表1中描述的燃料v1与燃料v1’混合而获得的,该燃料v1’通过辐照具有v1的同位素组成的mox燃料直到约46gwj/tml的燃料率，并且在衰变9年之后通过分离核材料而回收钚，然后重新引入反应堆1中之前通过储存衰变3年而获得；
[0109]
‑
燃料v3是通过将上表1中描述的燃料v1与燃料v2’混合而获得的，该燃料v2’通过辐照具有v2的同位素组成的mox燃料直到约46gwj/tml的燃料率，并且在衰变9年之后通过
分离核材料而回收钚，然后重新引入反应堆1中之前通过储存衰变3年而获得；
[0110]
‑
燃料v4是通过将上表1中描述的燃料v1与燃料v3’混合而获得的，该燃料v3’通过辐照具有v3的同位素组成的mox燃料直到约46gwj/tml的燃料率，并且在衰变9年之后通过分离核材料而回收钚，然后重新引入反应堆1中之前通过储存衰变3年而获得；
[0111]
‑
燃料v5是通过将上表1中描述的燃料v1与燃料v4’混合而获得的，该燃料v4’通过辐照具有v4的同位素组成的mox燃料直到约46gwj/tml的燃料率，并且在衰变9年之后通过分离核材料而回收钚，然后重新引入反应堆1中之前通过储存衰变3年而获得。
[0112]
下表3以质量百分比示出了v1’、v2’、v3’和v4’的同位素组成：
[0113]
[表3]
[0114] 238pu239pu240pu241pu242pu241amv1’3,942,731,78,711,71,4v2’4,137,332,69,415,11,5v3’4,038,431,69,315,21,4v4’4,038,631,59,315,21,4
[0115]
多次循环钚的同位素组成的示例
[0116]
表1至3中所示的同位素组成仅作为示例给出，并且任何其他合适的钚同位素组成可用于组件16的mox燃料棒24。
[0117]
作为一种选择，中心区域41中的mox燃料棒24中的一些是毒化棒，即包含中子毒物。中心区域41的每个毒化mox燃料棒24优选地与外围区域42的uox燃料棒24相邻。中子毒物包括例如稀土氧化物，例如钆氧化物。每个毒化mox燃料棒24优选地设置在中心区域41的外围层中。
[0118]
优选地，中心区域41的棒24的最大钚质量含量等于11.5％。
[0119]
优选地，中心区域41中的平均钚质量含量介于3％和13％之间。
[0120]
在图4所示的实施例中且除了制造必然导致的差异之外，中心区域41的所有棒24具有相同钚质量含量。
[0121]
通常，术语“钚质量含量”被理解为是核燃料中的(pu am)总质量与核燃料中的重同位素的(pu am u)总质量之间的比率。
[0122]
图7和8示出了根据变型的组件16。这些组件16与图4中所示的组件16的不同之处仅在于中心区域41是根据棒24的钚质量含量分区的。因此，在这些组件16中，中心区域41的棒24是至少分布成两组棒24，同一组中棒24的钚含量相同，不同组中棒24的钚含量不同。特别是，钚含量从中心区域41的外部朝内部增加。
[0123]
每组棒24形成中心区域41的子区域。更具体地，棒24的组形成中心区域41中的相邻子区域。
[0124]
更具体地，在图7所示的组件16中，中心区域41的棒24被分布为两组棒24，即具有钚质量含量t1的内组棒24以及具有钚质量含量为t2的外组棒24。外组相对于内部设置在外部。
[0125]
优选地，含量t1严格大于含量t2。
[0126]
例如，内组的棒24的钚质量含量t1介于8％和13％之间，特别等于11.5％，而中心区域41的外组的棒24的钚质量含量t2介于5％和10％之间，特别等于8.0％。
[0127]
在图7所示的示例中，中心区域41的所有棒24要么位于内组要么位于外组。
[0128]
在图7中，外组的棒24用黑色圆盘(mox棒，t2)示出，而内组的棒24用未填充的圆(mox棒，t1)示出。
[0129]
在图7所示的示例中，外组包括中心区域41的外围层的所有mox燃料棒24，也就是说，在该示例中，角部棒24属于外围区域42的层的所有mox燃料棒24。
[0130]
更具体地，在该示例中，外组还包括在内部与该外围层相邻的一个或多个棒24内层中的某些棒24，并且特别是设置在这些内层的角部处的棒24。更具体地，属于外组的棒24的数量朝向组件16的内部逐层减少。在所示示例中，外组包括设置在与中心区域41的外围层内部相邻的两个层的角部处的棒24。
[0131]
作为示例，如图7所示，外组在与外围层相邻的层的每个角部处包括两个棒24，所述两个棒24设置在形成所考虑的角部的导管31的两侧，并且在朝向组件16内部的下一层的每个角部处包括角部棒24，以及在该角部棒24的两侧与该角部棒24相邻的棒24。
[0132]
在图7所示的示例中，内组棒包括中心区域41中不属于外组的所有棒24，即组件16中从组件16的中心开始直到外组棒24的所有棒24。在该示例中，在顶视图中，内组棒24设置成十字形。
[0133]
在图8所示的组件16中，中心区域41的棒24被分布成三组棒24，即具有钚质量含量t1的内组棒24，具有钚质量含量t3的外组棒24以及设置在内组和外组之间具有钚质量含量t2的中间组棒24。
[0134]
优选地，含量t1严格大于含量t2，含量t2本身严格大于含量t3。
[0135]
作为示例，内组棒24的棒24的钚质量含量t1介于8％和13％之间，特别是等于11.5％，而中间组棒24的棒24的钚质量含量t2介于5％和10％之间，特别是等于8.0％，并且外组棒24的棒24的钚质量含量t3介于3％和7％之间，特别是等于6.0％。
[0136]
在图8所示的示例中，中心区域41的所有棒24属于内组、中间组或外组中的一组。
[0137]
在图8中，示出了：
[0138]
‑
由水平阴影圆圈表示的外组的棒24(mox棒，t3)，
[0139]
‑
由黑色圆盘表示的中间组的棒24(mox棒，t2)，以及
[0140]
‑
由未填充圆圈表示的内组的棒24(mox棒，t1)。
[0141]
在图8所示的实例中，外组棒24包括中心区域41的外围层的至少一些mox燃料棒24，这些棒24设置在该外围层的角部处，在该示例中，该外围层的角部棒24由外围区域42的uox燃料棒24形成。更具体地，在所示示例中，外组棒24在中心区域41的外围层的每个角部处包括在角部棒24的两侧与角部棒24相邻的两个棒24。
[0142]
在图8所示的示例中，中间组棒24包括来自中心区域41的外围层棒的剩余mox燃料棒24，以及设置在与中心区域41的外围层内部相邻的两层的角部处的棒24。作为示例，如图8所示，外组棒24在与外围层相邻的层的每个角部处均包括设置在形成所考虑的角部的导管31的两侧的两个棒24并且在朝向组件16内部的下一层的每个角部处包括角部棒24，以及在该角部棒24两侧与该角部棒24相邻的棒24。
[0143]
最后，在图8所示的示例中，内组棒24具有与关于图7描述的相同的形状。因此，其包括中心区域4中未包括在该外组或中间组中的所有棒24，即组件16中从组件16的中心直到中间组棒24的棒24。在该示例中，在顶视图中，棒24的内组棒24布设置成十字形。
[0144]
本领域技术人员将理解，组的数量以及每组棒24的数量和位置将根据所考虑的反应堆1的管理模式进行调整。通常，钚含量较低的mox燃料棒24优选地设置在uox燃料棒24附近。
[0145]
本发明还涉及包括根据本发明的，特别是关于图4、7和8所述的至少一个燃料组件16的核反应堆1的堆芯2。在下文中，根据本发明的组件16本发明将被称为“第一组件16”。
[0146]
根据第一示例，反应堆1的堆芯2仅包括第一组件16。
[0147]
根据一种变型，核反应堆1的堆芯2包括：
[0148]
‑
至少一个第一组件16，和
[0149]
‑
不同于第一组件16的至少一个燃料组件16，以下称为“第二组件16”。
[0150]
第二组件16例如选自：
[0151]
‑
其中所有棒24在辐照之前包含铀氧化物但不含钚氧化物的组件，即uox组件，以及
[0152]
‑
其中所有棒24均是其燃料在辐照之前仅基于铀和钚的混合氧化物的棒24，即mox组件。
[0153]
特别地，堆芯2包括一个或多个第一组件16，堆芯2的其他组件是uox组件和/或mox组件。
[0154]
例如，在混合管理的堆芯2的过渡阶段，即同时包括mox组件和uox组件到部分或全部装载有第一组件16的堆芯2，装载至堆芯2中的第一组件16同时与第二uox燃料组件16和第二mox燃料组件16共存。
[0155]
在具体管理或获取经验和许可反馈数据阶段，100％uox管理的堆芯2、100％mox管理的堆芯2或混合管理的堆芯2可以接收单个第一组件16。100％第一组件16管理的堆芯2可以往复接收单个uox组件或单个mox组件。
[0156]
在优选实施例中，本发明涉及核反应堆1的堆芯2，其包括：
[0157]
‑
至少一个第一组件16，以及
[0158]
‑
多个第二组件16，第二组件16的所有棒24在辐照之前都包含铀氧化物但不含钚氧化物，即uox组件。
[0159]
在该构造中，第一组件16尤其在其侧向面中的至少一个上并且例如在其侧向面中的每一个上与第二组件16相邻。
[0160]
优选地，堆芯2包括至少20％的第一组件16，并且例如30％或50％的第一组件16，其余为第二组件16，特别是uox组件。
[0161]
优选地，在辐照之前，第二组件16的棒24的铀235含量严格低于一个或多个第一组件16的外围区域42的棒24的铀含量。
[0162]
根据本发明的组件16在其中心区域41中仅包括mox燃料棒24并且在其外围区域42中仅包括uox燃料棒24，允许装载由uox和/或mox燃料循环产生的大量钚。
[0163]
发明人进行的研究已经表明，装载到包括uox组件的核反应堆1的堆芯2中的根据本发明的组件16也允许实现与存在于所述堆芯2中的uox组件的能量等效。特别地，这尽管钚的质量随着循环的进行而降低，但是仍获得能量等效，因此根据本发明的组件16允许mox燃料的多次循环。此外，该组件16可以在不需要富集mox燃料棒的铀载体的情况下获得能量等效。因此，其可以在现有mox燃料制造设施中进行制造，而不会使制造过程更加复杂。
[0164]
此外，根据本发明的组件16允许获得与uox组件的能量等效，同时在棒24中实现可接受的径向功率分布，特别是在该第一组件16和以一侧或以一定角度与该第一组件16相邻的uox燃料的第二组件16之间的界面处，特别是当这些组件16在反应堆驻留作用下变形时。
[0165]
特别地，在包括uox燃料组件16和根据本发明的组件16的混合堆芯2中，由于在根据本发明的组件16的外围上存在uox棒，根据本发明的组件16允许避免了与相邻的uox燃料组件16的mox/uox界面，同时补偿了钚的多次循环造成的反应性损失。
[0166]
最后，根据图7和图8的实施例的中心部分41的分区允许进一步改进mox燃料棒24中的功率峰值的管理。特别地，该分区允许调节根据本发明的组件16的中心区域41的不同子区域中的钚含量，以限制与根据本发明的组件16中由于导管31和可能的仪表管的存在而导致的缓和径向异质性相关联的影响，在反应堆1的正常工作期间，组件16充满水并且因此构成增加缓和区域。
[0167]
图9至11是图7的组件16中在辐照开始时的径向功率分布的示意图。图9至图11各自表示组件16的八分之一，组件16的其余部分能够通过关于该八分之一的轴对称重建。在图9至图11中，“d”表示的轴线对应于组件16的对角线，而“y”表示的轴线对应于组件16一侧的垂直平分线，棒24设置在轴线d和y的对应于设置在组件16的中心处的棒24的交点处。此外，导管31通过斜阴影线示意性地示出。
[0168]
从图9到11中可以看出，根据本发明的组件16能够获得与uox组件的能量等效，同时在棒24中实现径向功率分布，特别是无论是在外围棒24中还是在中心区域41中与外围区域42相邻的棒24中，这是可以接受的。在这种情况下，极限线性功率是导致燃料融合的功率。
[0169]
还可以看出，当比较图9、10和11时，虽然图4和7的实施例允许在径向功率分布方面获得令人满意的结果，但在以下情况下获得了最好的结果：棒24被分布成具有不同钚含量的三组棒。因此，关于钚含量分区的组件16，包括设置在中心区域41的相邻子区域中的三组棒24，如关于图8所描述的，允许最小化功率峰值。
[0170]
在本发明的优选实施例中，分区是通过使用具有不同钚含量的mox棒来实现的，而不是通过使用具有不同同位素组成的钚。在优选限定的整个中心区域41中使用单一钚同位素含量可以简化制造过程，并因此使制造成本最小化。