燃料棒是什么？燃料棒的用途是什么？

核燃料的形式为由铀混合物粉末烧结成的二氧化铀陶瓷芯块。瓷芯块为直径1厘米，高度1厘米的圆柱体。几百个芯块叠在一起装入直径1厘米，长度约4米，厚度为1毫米左右的细长锆合金材料套管内，因为核裂变反应就像是在燃烧原子，因此称为燃料棒。以最常见的压水堆核电站为例，核燃料采用的铀是低浓缩铀，其中含裂变材料铀-235的含量为3%(称为富集度，天然铀的铀-235富集度为0.714%)。在压水反应堆燃料组件中，一组15×15的含芯块和包壳的燃料棒由15×15的定位格架在多点支承，每根燃料棒长约4m，外径约1 cm，沿轴向约有7到8个定位格架。在燃料组件的流致振动分析时，通常将燃料棒简化为在流场作用下的多跨连续梁，格架中的每个单元分别含两个弹簧片和四个刚凸。

燃料棒的用途是什么?

燃料组件是核反应堆的核心部件，其性能直接影响核电站的可靠性、安全性和经济性，而定位格架作为燃料组件的重要结构，应保证反应堆在其寿期内，具有良好的热工水力性能、足够的强度和刚度，其功能除了定位、支承和导向外，还需起到合理分配流量、限制燃料棒振动水平的作用。

国内外对于格架力学性能的研究主要有：从流场分析的角度，研究定位格架导向翼和搅混翼的不同设计对合理分配流量的影响;通过静力试验和分析，研究定位格架的力学参数，考察其整体刚度和强度是否满足设计要求。燃料组件在实际运行工况下，长期处于高温高压以及辐照等恶劣环境中，随着燃耗的增加，定位格架上的弹簧片和刚凸有可能由于辐照生长和蠕变而出现松动，导致格架的力学性能参数会有不同程度的变化，对燃料棒模态参数将会产生显著影响，进一步影响燃料组件的使用寿命。而燃料棒在流致振动分析中一般将其简化为在流场作用下的多跨连续梁，文献仅分析了单跨情形下，两端的弹性约束对燃料棒一阶固有频率的影响;将燃料棒作为多跨连续梁作整体分析，考虑格架的弹性约束对其模态参数的影响，这方面公开发表的研究成果较为少见。

应用多跨连续梁振动理论，研究了定位格架约束对燃料棒固有振动特性的影响，以某核电厂燃料组件为例，建立了定位格架弹性约束的等效线刚度与燃料棒一阶固有频率的关系，在此基础上根据实测值确定格架弹性约束的等效刚度系数，并进行了燃料棒在弹性约束下的固有振动特性分析。结果表明，定位格架约束的不同处理对燃料棒的振动特性影响显著。因此，在燃料组件的设计中应充分考虑定位格架刚度的变化，所导致的燃料棒流致振动特性的改变。