[發明專利]一種核反應堆燃料組件用下管座的制造方法

在審

• 申請號: 201711386841.0
• 申請日: 2017-12-20
• 公開（公告）號: CN108057844A
• 公開（公告）日: 2018-05-22
• 發明（設計）人: 薛祥義;周中波;高暖;林琳;張利軍
• 申請（專利權）人: 西安西工大超晶科技發展有限責任公司
• 主分類號: B22C9/04
• 分類號: B22C9/04;B22C9/22;C22C38/04;C22C38/52;C22C38/02;C21D1/18
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 安彥彥

一種核反應堆燃料組件用下管座的制造方法，首先采用壓蠟機及金屬模具分別壓制澆注系統及下管座鑄件毛坯蠟模，澆注系統包括澆口杯、橫澆道、內澆道及補貼，下管座鑄件毛坯蠟模由管腳、裙板、連接板組成；然后將澆注系統及下管座鑄件毛坯蠟模粘接成整體蠟模，進行掛砂、脫蠟、焙燒后形成模殼，將熔融的不銹鋼金屬液澆入模殼，待不銹鋼金屬液完全冷卻凝固后，經清理、切割澆注系統獲得下管座鑄件毛坯，再熱處理后加工管腳及裙板外表面，然后加工連接板上的流通孔及導向管孔。由于避免了傳統工藝中鉆孔后的焊接工序，所以保證了流通孔的尺寸精度，保證了流通孔排列的對稱性，有利于大幅降低冷卻介質通過下管座后的壓降。

技術領域

本發明涉及一種下管座的制造方法，具體涉及一種核反應堆燃料組件用下管座的制造方法。

背景技術

現有的核反應堆燃料組件主要由下管座101、棒束102和上管座103等部分組成，如圖1所示。由導向管104、燃料棒105、儀表管106、格架107等組成的棒束102位于上管座103與下管座101之間，燃料棒105通過格架107上的卡簧固定在格架107上并按一定方式排列，格架107通過卡簧固定在導向管104上，將燃料棒105的重量傳遞到導向管104上，導向管104上、下端分別與上管座103、下管座101剛性連接，下管座101對整個燃料組件起到支撐作用。每一個燃料棒105中裝有燃料芯棒若干，燃料芯棒通過發生裂變反應生成大量的熱量。下管座連接板上有若干流通孔，通過流通孔使得冷卻介質如水或含硼水得以在反應堆中流通及分配，對整個燃料組件進行冷卻并帶走熱量進行發電。為了控制裂變反應速度，每個導向管104中均有一支控制棒108，控制棒108與上管座103上方的星形架109相連接，控制機構通過驅動星形架109帶動控制棒在導向管104中豎直移動，從而改變控制棒在導向管104中的插入深度來控制燃料芯棒的裂變速度。

下管座101由四個坐落在下部堆芯板(未示出)上的管腳201、四塊與棒束平行的裙板202以及一塊與棒束垂直的連接板203組成，如圖2所示。在授予Broach等人的美國專利7,822,165B2中詳細論述了下管座的結構，其中提到連接板203上有大量的圓形流通孔305及導向管孔306，對流通孔的排列方式、直徑以及倒角尺寸有著嚴格的要求。這些要求使得冷卻介質通過流通孔時的紊流減小，進而減小冷卻介質在連接板上的壓降。下管座101不僅承受著整個燃料組件的重量，同時還承受著上管座上方抗頂力彈簧向下的一個壓力，且處于強腐蝕環境中，要求下管座不能具有發生應力腐蝕開始的風險。然而，由于下管座101上壁厚差別大達到12mm，最薄處僅1.47mm，尺寸精度及內部冶金質量要求高，整體鑄造成型十分困難，且由于管腳201對刀具的阻擋，管腳上方的流通孔305難以加工成型。

在傳統的下管座制作工藝中，下管座101的成型過程是先將連接板上的流通孔305加工完畢，然后將連接板203焊接到由裙板202和管腳201形成整體構件上的，這就造成下管座廢品率極高，可靠性較低。焊接過程將使連接板發生變形，從而使得流通孔發生變形，增大連接板上的壓降。同時，由于只能在管座外側焊接，管座內側的焊縫處還不可避免的存在未焊透區域，而且下管座承受較大的壓力且處于腐蝕環境中，焊縫處存在應力腐蝕開裂的風險。因此下管座的制造方法需要進一步改進，以減小冷卻介質的壓降，消除焊縫應力腐蝕開裂的風險，降低制造成本。

發明內容

為了解決上述問題，本發明的目的是提供一種核反應堆燃料組件用下管座的制造方法，以實現下管座幾何結構一次性鑄造成型，輔以簡單的機械加工即可完成管座制造，從而避免由于焊接工序給下管座帶來的各種風險。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：