[發明專利]燃料組件導向管、燃料組件導向管用管材及其制造方法

在審

• 申請號: 201711023134.5
• 申請日: 2017-10-25
• 公開（公告）號: CN107833640A
• 公開（公告）日: 2018-03-23
• 發明（設計）人: 高長源;陳劉濤;徐楊;溫敦古;譚軍;鄧勇軍
• 申請（專利權）人: 中廣核研究院有限公司;中國廣核集團有限公司;中國廣核電力股份有限公司;嶺東核電有限公司
• 主分類號: G21C7/10
• 分類號: G21C7/10;C22F1/18;C23C16/32;C23C4/10
• 代理公司: 深圳市瑞方達知識產權事務所(普通合伙)44314
• 代理人: 林儉良,王少虹

技術領域

本發明涉及核燃料技術領域，尤其涉及一種燃料組件導向管、燃料組件導向管用管材及其制造方法。

背景技術

現有的反應堆燃料組件導向管所用材料主要有兩種，分別為M5合金和Zr-4合金?，F有的堆燃料組件導向管在運行到高燃耗后，會產生輻照生長過大的問題。而由于現有的導向管中管材具有織構，同時鋯為六方晶體結構，在輻照后會沿管材軸向生長，過大的輻照生長會使燃料組件彎曲，影響使用。

此外，現有導向管主要為單一層鋯合金結構，在服役時內外管壁都會被冷卻水腐蝕。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，提供一種滿足核反應堆燃料組件提高燃耗需求的燃料組件導向管用管材及其制造方法、該管材制成的燃料組件導向管。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：提供一種燃料組件導向管用管材，包括管體、分別設置在所述管體內表面和外表面上的保護涂層，所述保護涂層與所述管體形成三層復合結構；在三層復合結構中，所述管體為無明顯織構的鋯合金中間層。

優選地，所述管體為Zr-4合金中間層。

優選地，所述鋯合金中間層的厚度為0.5mm-0.7mm。

優選地，所述保護涂層為SiC涂層、Ti₃AlC₂涂層或Ti₃SiC₂涂層。

優選地，所述保護涂層的厚度為0.02mm-0.05mm。

本發明還提供一種燃料組件導向管用管材的制造方法，包括以下步驟：

S1、將鋯合金材料冷軋制成管體；

S2、對所述管體進行β相淬火處理；

S3、對β相淬火處理后的管體進行退火處理，得到無明顯織構的管體；

S4、分別在步驟S3得到的管體的內表面和外表面設置保護涂層，所述保護涂層與所述管體形成三層復合結構的燃料組件導向管用管材。

優選地，步驟S2中，β相淬火處理的溫度為1000℃-1100℃。

優選地，步驟S3中，退火處理的溫度為550℃-700℃。

優選地，步驟S4中，所述鋯合金中間層的厚度為0.5mm-0.7mm；所述保護涂層的厚度為0.02mm-0.05mm。

優選地，步驟S4中，所述保護涂層為SiC涂層、Ti₃AlC₂涂層或Ti₃SiC₂涂層，通過化學氣相沉積法沉積在所述管體上或者熱噴涂法噴涂在所述管體上。

本發明還提供一種燃料組件導向管，采用上述任一項所述的燃料組件導向管用管材制成。

本發明的有益效果：本發明改變了鋯合金管材的織構，使其由徑向基極織構變成近似隨機的無明顯織構，有效減小導向管的輻照生長，提高高燃耗下核反應堆燃料組件導向管的抗彎曲能力，滿足核反應堆燃料組件提高燃耗的需求。管體內外表面設置的保護涂層，既保證了管材的輻照生長量少，同時保證了管材的耐腐性能。

附圖說明

下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中：

圖1是本發明一實施例的燃料組件導向管用管材的截面結構示意圖；

圖2是本發明一實施例的燃料組件導向管用管材制造方法流程圖。

具體實施方式

為了對本發明的技術特征、目的和效果有更加清楚的理解，現對照附圖詳細說明本發明的具體實施方式。

如圖1所示，本發明一實施例的燃料組件導向管用管材，包括管體10、分別設置在管體10內表面和外表面上的保護涂層20，保護涂層20與管體10形成三層復合結構；在三層復合結構中，管體10為無明顯織構的鋯合金中間層。

其中，管體10為鋯合金材料通過β相淬火及退火等工藝處理制得，使得其由徑向基極織構變成近似隨機的無明顯織構，隨機織構的鋯合金中間層的軸向輻照生長相對于徑向基極織構的鋯合金管要小，甚至不出現輻照生長。

管體10(鋯合金中間層)的厚度為0.5mm-0.7mm。

優選地，管體10由Zr-4合金制成的Zr-4合金中間層。該Zr-4合金中間層中，錫(Sn)的質量百分比為1.5％，鐵的質量百分比為0.2％，鉻的質量百分比為0.1％，可表示為：Zr-1.5Sn-0.2Fe-0.1Cr。

保護涂層20設置在管體10的內外表面上，對管體10起到保護的作用，在導向管服役期間，可避免冷卻水對鋯合金的腐蝕。保護涂層20的厚度可為0.02mm-0.05mm。