核燃料組件指組裝在一起的整組燃料元件。由若干燃料元件、上管座、下管座、控制棒導向管和定位格架等部件組成。在反應堆裝料和卸料時不必拆散。核燃料組件應具有較高的輸出功率，裝、卸應儘可能方便。
基本介紹
- 中文名：核燃料組件
- 外文名：fuel assembly
- 學科：核能發電
- 生產要求：穩定性高
- 結構形式：棒束型、套管型、片組型等
介紹,影響因素,質量控制,
介紹
核燃料組件是由一組燃料棒(片)和其他構件組 成的堆內釋熱部件。是反應堆燃料裝卸料單元。有棒束型、套管型、片組型等幾種結構形式。一般由燃料棒(片)、 定位件、支撐件等構件組成，組體內元件數量、排列和結構形式隨堆型而不同。各成熟堆型的組件都已定型。
不同的反應堆使用的燃料元件也不同。按其形狀來區分，有棒狀、管狀、板狀和球狀等。按其核燃料狀態來區分，有金屬型、陶瓷型、彌散型等。燃料組件則是組裝在一起並在堆芯裝卸料過程中不需拆開的一組燃料元件。燃料元件在堆內受到強中子輻照、高溫和高流速冷卻劑的沖刷和腐蝕以及由於溫度、壓力變化而引起的應力應變的機械負荷等因素的作用，因此燃料元件必須具有物理、力學、化學等方面的穩定性。
沸水堆組件是由裝在Zr-4合金元件盒內7 ×7或8×8根正方排列的燃料棒或隔板支撐棒組成。
壓水堆燃料組件的結構曾經歷過多次改進： 由有盒組件改為無盒組件；棒狀燃料元件由6×6排列改進為 15×15排列，最新的結構則為17× 17排列。按17×17排列的燃料組件具有棒徑細、根數多、長度長等特點，故每根棒狀燃料元件的線性比功率較低，有利於改善和提高堆芯的熱工與安全性能。
影響因素
核燃料組件設計的目標，是要確保在堆芯安全運行及燃料和燃料部件零部件的性質之間取得一個合適的平衡。核燃料組件的性質取決於：
(1) 輻照效應： 生長和脆性等;
(2) 與冷卻劑的化學反應： 腐蝕、氫化等;
(3) 流動引起的振動，進而導致整個組件的軸向和橫向移動或局部效應，或在燃料棒 和格架交接面的腐蝕;
(4) 由於堆芯運行及操作處理(包括有關的事故)所引起的機械負荷。
質量控制
燃料組件及組件的結構零部件質量控制的技術條件是指：
(1) 尺寸方面的特徵： ①組件的整體外形輪廓，包括扭曲、彎曲和垂直度等; ②棒與 棒、棒與導向管以及棒與外圍物之間的間距，包括格架的外形輪廓點、耐磨墊及定位墊的 結構形狀等; ③上管座和下管座、上端板和下端板的重要尺寸，包括與操作工具的接口、 與上堆芯板及下堆芯板的接口 (壓水堆情況) 以及與控制組件、可燃毒物組件及阻力塞組 件等的接口; ④導向管與功能有關的尺寸;
(2)表面狀態： 粗糙度和清潔度等；
(3) 材料的成分；
(4) 對鋯合金零件、對焊接或釺焊的零件等的腐蝕試驗；
(5)導向管、格架條帶、組件及格架的彈簧、點焊縫等的機械性能；
(6)織構 (主要指鋯合金零件)，通常由鑑定合格的製造工藝來代替；
(7) 操作、包裝及運輸規程。
通常，燃料組件的生產要經過程式鑑定試驗，例如焊接(燃料棒上端、下端、骨架及 格架)、清洗、氦檢漏、確定爐內溫度分布、骨架的組裝、格架的衝壓、包殼的超音波檢 驗。要進行鑑定的製造及檢驗工藝，必須經過驗證和控制。如果工藝過程中的邊界條件或 重要部件已經改變或替換或其本身發生了變化，就有必要重新進行鑑定。通常，要確立一 個工藝鑑定的有效期，或確立允許停產的最長時間，超出這個時間，就需要進行重新鑑定。
燃料組件製造工序質量控制流程
製造活動 | 質 量 控 制 內 容 |
焊縫的準備 | 1.控制包殼管的長度2.核對端塞的正確配合 |
第一道焊縫的焊接 | 1.用直徑卡規和目測檢查的方式，檢查焊縫的變形和缺陷2.對焊接表面的退火色澤進行檢查，並與預先確定的標樣比較 3.每個焊縫進行X射線檢驗 |
燃料芯塊柱的堆放 | 1.確定燃料重量2.測定柱體的活性長度 3.目測檢驗芯塊表面 4.濃縮度鑑定 5.按標樣探測微小缺陷 |
燃料芯塊柱的乾燥 | 1.檢查燃料棒作業記錄卡2.控制乾燥溫度 3.監督除氫持續時間 |
裝入芯塊柱及第二道焊接 | 1.檢查焊縫直徑2.與標樣比較，檢驗退火色澤 |
燃料棒充壓焊接 | 1.檢驗燃料棒的長度和垂直度2.用X射線抽查焊縫(典型數量為16)，焊縫不得有任何內部缺陷 |
燃料棒電拋光 | 1.目測檢驗表面狀況2.進行氦泄漏試驗，要求泄漏率必須低於1Pa.mm/ε |
骨架的加工 | 1.在下一步加工之前，檢查所有的結構件2.在使用前測量骨架的加工製造儀表 3.核對組件的順序 4.目測檢查清潔度和損傷 |
燃料元件的組裝 | 1.監督組裝的順序2.檢查棒間距 3.尺寸檢驗 4.校核垂直度、傾斜及彎曲度 |
燃料元件的發貨 | 1.目測檢查清潔度和損傷2.控制容器在正常的狀況 3.檢驗燃料元件在容器內的位置是否正確 4.檢查容器的正常密封 5.最終檢查 |
