一般采用拉棒方式組裝燃料棒,棒表面不涂膜,劃傷深度小于10μm,一根棒的拉力為500N。用裝棒機(jī)每次可拉棒十多根。
壓水堆燃料組件的骨架是以一組控制棒導(dǎo)向管為支架,中間連接7~12層定位格架,兩端分別連接燃料組件的上下管座而構(gòu)成。骨架組裝分三步進(jìn)行。①控制棒導(dǎo)向管與定位格架的連接:有4種不同方式。不銹鋼導(dǎo)向管與鎳基合金定位格架可用點(diǎn)焊連接。鋯合金導(dǎo)向管與鎳基合金定位格架的連接可采用脹管或定位套管聯(lián)接。中子注量率測(cè)量管與定位套管的連接是依靠套在中子注量率測(cè)量管外的專(zhuān)用套管將定位格架固定在確定的位置上,套管的外徑壓住定位格架的條帶,套管的長(zhǎng)度恰好為相鄰兩層格架的間距,組裝時(shí)每加一層格架,中間放一段定位套管,直至格架全部裝完為止,格架上下即定位。套管和中子注量率測(cè)量管 或格架不需要進(jìn)行焊接或脹接,由于其他導(dǎo)向管插入格架柵元中,格架在組件中也不會(huì)產(chǎn)生移動(dòng),這種連接形式比較簡(jiǎn)單。②控制棒導(dǎo)向管與上管座的連接:有三種方式。不銹鋼導(dǎo)向管與不銹鋼上格板可直接用氬弧焊連接。鋯合金導(dǎo)向管則用過(guò)渡套管脹管連接結(jié)構(gòu)或用螺紋連接結(jié)構(gòu)。在鋯合金導(dǎo)向管與上格板連接處,設(shè)計(jì)一段鋯合金補(bǔ)強(qiáng)套管,套管套在鋯合金導(dǎo)向管外,下段通過(guò)點(diǎn)焊與鋯合金導(dǎo)向管連接,上段插入上格板內(nèi),為防止套管轉(zhuǎn)動(dòng),插入段的外形設(shè)計(jì)成方形,內(nèi)為圓形并帶螺紋,插入深度約為上格板的一半,在上格板的上面裝有不銹鋼螺栓,通過(guò)它與鋯合金套管的內(nèi)螺紋擰緊,將鋯合金導(dǎo)向管固定在上管座的上格板上,這種連接結(jié)構(gòu)便于燃料組件的裝拆。③控制棒導(dǎo)向管與下管座的連接:有三種形式。不銹鋼導(dǎo)向管與下格板(下管座)可用螺栓直接連接。對(duì)鋯合金導(dǎo)向管,可選用過(guò)渡套管加螺栓的連接結(jié)構(gòu)??刹鹇菝边B接結(jié)構(gòu)適用于需要局部更換燃料棒的地方。
分成三個(gè)工序:①骨架組裝;②燃料棒組裝;③組件的檢查。
處理的方式與鈾燃料相似,先以機(jī)械方式切斷燃料棒,再以濃硝酸溶解,惟金屬釷在硝酸中呈“怠惰性”,故須添加小量HF,使之易于溶解,但氟離子易與鈾及釷形成錯(cuò)化合物,影響萃取效果,且又引起強(qiáng)烈的腐蝕問(wèn)題,解決...
釷燃料是指能制造可以能取代鈾-235的核燃料鈾-233的釷-232。釷資源中產(chǎn)量最多的礦物為獨(dú)居石(monazite),一般釷含量為1~15%。首先將獨(dú)居石以或氫氧化鈉溶解,加以過(guò)濾、沉淀,再以硝酸溶...
核能發(fā)電目前是以鈾-235為主要原料,鈾含量高的礦藏正在急遽下降。能取代鈾-235的核燃料之一是鈾-233,但它在自然界并不存在,得要從釷-232來(lái)制造。核能發(fā)電是能源危機(jī)中的新寵,但由於核分裂反應(yīng)器...
上下管座分別是燃料組件骨架的頂部構(gòu)件和底部構(gòu)件,也分別是燃料組件上下部的定位構(gòu)件。依靠其上的定位機(jī)構(gòu)使燃料組件在堆芯內(nèi)保持準(zhǔn)確位置,并防止燃料組件在水力沖擊下發(fā)生搖晃或竄動(dòng)。上下管座的格板上開(kāi)有一系列的流水孔和導(dǎo)向管孔,因此通過(guò)對(duì)格板流水孔總面積和孔徑大小的選擇可以調(diào)整流過(guò)燃料組件的冷卻劑流量大小。
組件的上下管座一般采用不銹鋼板焊接結(jié)構(gòu)。上管座的毛坯由上下兩塊蓋板、四塊圍板焊接而成(見(jiàn)圖3)。用半自動(dòng)氬弧焊機(jī)將四塊圍板焊成框架,并于框架兩端焊上蓋板,然后用立銑將上蓋板中間挖空,下蓋板加工成為組件的上格板。下管座較簡(jiǎn)單,只在一塊板(組件下格板)上用手工氬弧焊焊上四個(gè)支腳即為坯料,經(jīng)精加工出定位銷(xiāo)孔和流水孔而為成品。加工好的上下管座都要進(jìn)行噴砂處理。
定位格架的功能是將燃料組件內(nèi)的燃料棒固定在確定的位置上,在反應(yīng)堆運(yùn)行期間使棒間距保持不變。典型的壓水堆定位格架呈正方形蜂窩結(jié)構(gòu)。它由兩組互相垂直的厚為0.32mm的條帶組成。每組條帶數(shù)目相同,相互平行,呈等距離排列。兩組條帶通過(guò)其上一組窄槽(圖2中數(shù)字44所示)而相互裝配、嚙合、鎖緊在一起,形成14×14、15×15或17×17個(gè)方形孔,用以容納并固定燃料棒。位于四周厚約0.4mm的框板容納并固定了條帶的端部。在格架的方孔中,為燃料棒提供了6個(gè)接觸點(diǎn),其中兩個(gè)彈性點(diǎn),4個(gè)剛性點(diǎn)。彈性點(diǎn)系由條帶上沖出的三彎彈簧構(gòu)成,剛性點(diǎn)系由條帶沖出的梯形突起形成。為提高燃料組件的發(fā)熱率,大部分格架上方提供了具有一定數(shù)量、形狀、尺寸及不同布置的交混翼。理想的交混結(jié)構(gòu)可提高臨界熱流密度10%~20%。在格架框板上下方設(shè)有一定數(shù)量的導(dǎo)向翼,在裝卸燃料組件時(shí)起導(dǎo)向作用。
條帶和框板由因科鎳718合金制造。經(jīng)沖壓、清洗、鍍鎳后在專(zhuān)用胎具上進(jìn)行組裝,然后在條帶交接處和框板搭接處涂上BNi-5或BNi-7牌號(hào)的釬焊料,裝進(jìn)真空鉬片爐進(jìn)行釬焊,出爐后經(jīng)打磨而為成品。成品格架需經(jīng)①柵元尺寸檢查及調(diào)整;②交混翼彎角度的檢查;③交混翼的方向和角度的檢查和校正;④隨爐釬焊拉力試樣的強(qiáng)度測(cè)定;⑤目視復(fù)查。
近代壓水堆的定位格架多用鎳基合金制成。也有采用鋯合金格架的,其特點(diǎn)是熱中子吸收截面小。介于前兩者之間的還有雙金屬格架,其中條帶和框板是鋯合金,夾持彈簧仍用鎳基合金制作。
按輕水堆燃料組件的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行組件的零部件加工,并將其組裝在一起成為一個(gè)完整的燃料元件集(組)合體的加工過(guò)程。
輕水冷卻動(dòng)力堆有壓水堆和沸水堆兩種類(lèi)型。它們的燃料組件雖然在結(jié)構(gòu)、尺寸和材料上有差異(見(jiàn)壓水堆燃料組件、沸水堆核電廠(chǎng)),但其燃料都采用由細(xì)棒組成的棒束型結(jié)構(gòu),制造工藝也基本類(lèi)同。沸水堆燃料組件含60~63根燃料棒(包殼管由Zr-2合金制造),按8×8正方形排列??科渲?根燃料棒與上下墊板(由不銹鋼制造)螺紋連接,連同沿長(zhǎng)度均勻分配的下層定位格架(由Inconel X制造)固定構(gòu)成骨架,支撐整組燃料棒和保持棒間距。然后將其余燃料棒插入定位格架。最后將燃料棒束裝入緊密配合的方形套筒(由Zr-4合金制造)組裝成燃料組件。反之,壓水堆燃料組件屬無(wú)套筒型,它由176~264根燃料棒(包殼管由Zr-4合金制造)按14×14、15×15或17×17正方形排列。在選定位置由控制棒導(dǎo)向管(由不銹鋼制造)取代燃料棒,連同沿長(zhǎng)度均勻分配的7~12層定位格架(由Inconel-718或Zr-4合金制造)一起與上下管座(由不銹鋼制造)連接構(gòu)成骨架。最后插入燃料棒組裝成燃料組件?,F(xiàn)以壓水堆燃料組件為代表,陳述其制造工藝過(guò)程。近代壓水堆燃料組件的制造工藝一般分四步:①燃料棒制造;②定位格架制造;③上下管座加工;④組件組裝和檢查。
燃料棒由鋯合金包殼管、上下端塞、壓緊彈簧、隔熱片、低富集(3%~5#5U)UO2芯塊、支撐管等組成(見(jiàn)圖1)。燃料棒制造工藝主要包括燃料芯塊制備、包殼管準(zhǔn)備和燃料棒裝配。
燃料棒裝配 一般采用芯塊填裝法,分成7道工序。
(1)下端塞焊接:設(shè)計(jì)長(zhǎng)度(例如3.6m)的包殼管經(jīng)清洗、烘干,安下端塞,用氬弧焊進(jìn)行下端塞的環(huán)縫焊接。
(2)裝管、上端塞焊接:將焊好下端塞的包殼管秤重,然后依次裝入支撐管、下隔熱片、UO2芯塊、上隔熱片、壓緊彈簧,最后安上端塞并進(jìn)行環(huán)縫焊接。焊完后對(duì)燃料棒秤重,推算棒中UO2芯塊的質(zhì)量。
(3)充氦、堵孔:為改善芯快與包殼管間的間隙導(dǎo)熱,為抵擋堆運(yùn)行時(shí)冷卻劑的壓力(例如16MPa),并推遲包殼與芯塊間的相互接觸,根據(jù)不同的設(shè)計(jì)要求,需在燃料棒內(nèi)充入一定壓力的純氦,一般為2~3MPa。氦通過(guò)上端塞上的細(xì)孔充入,堵孔是在專(zhuān)用充氦壓力堵孔焊小室中進(jìn)行。
(4)X射線(xiàn)探傷:用于檢查燃料棒環(huán)縫和上端塞頂部堵孔焊點(diǎn)的質(zhì)量。每條環(huán)焊縫需轉(zhuǎn)三個(gè)角度透照三次。
(5)密封性檢查:焊好的燃料棒都用氦質(zhì)譜儀檢漏,≤10-6Pa為合格,≥10-5Pa即算有漏隙,判不合格。
(6)豐度檢查:用富集度檢查儀逐根逐塊檢查棒中UO2芯塊的富集度。
(7)外觀(guān)檢查:最后對(duì)燃料棒作尺寸、不直度、焊縫外形、表面劃傷及棒上標(biāo)記的檢查。
利用綜合組件檢查儀進(jìn)行檢查,檢查項(xiàng)目有:①每個(gè)格架的外形尺寸;②利用激光檢查組件的每?jī)蓚€(gè)格架之間的棒間距;③長(zhǎng)度;④彎曲度;⑤垂直度。
對(duì)組件綜合檢查后還要作下述的清洗和檢查:①用加普通洗滌劑的水洗;②熱水洗;③熱空氣干燥;④超聲法清洗下管座;⑤目視檢查;⑥控制組件插入導(dǎo)向管檢查。最后利用吊車(chē)上的電子秤稱(chēng)重后入庫(kù)。
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10月22日,經(jīng)過(guò)江蘇核電有限公司首批國(guó)產(chǎn)VVER核燃料組件驗(yàn)收組審查,“田灣TW1/2R04燃料組件”在中核建中核燃料元件有限公司順利通過(guò)出廠(chǎng)驗(yàn)收。到2011年,田灣核電站1、2號(hào)機(jī)組進(jìn)行第四次換料大修之際,鐫刻著“中國(guó)制造”的核燃料元件將進(jìn)入兩臺(tái)機(jī)組的“心臟”部位。
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我們身邊的塑料制品,大都是用寶貴的石油制成的。有沒(méi)有辦法讓廢舊塑料變回石油呢? 日本一家公司近來(lái)就發(fā)明了一種機(jī)器,能把塑料加熱,變成蒸汽,再經(jīng)過(guò)處理,把蒸汽變成原油。這種機(jī)器小巧靈活,很適合在家里使用,目前正準(zhǔn)備批量生產(chǎn)。