[發明專利]螺旋多葉型核燃料元件的制造方法

有效

• 申請號: 202110684321.8
• 申請日: 2021-06-21
• 公開（公告）號: CN113470840B
• 公開（公告）日: 2023-01-17
• 發明（設計）人: 郭文利;郝文濤;石磊;楊星團;張亞軍;解衡;劉志宏;熊威;王鼎渠;李松陽;金麗娜;王小紅
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G21C21/10
• 分類號: G21C21/10;B22F3/18;B22F7/08
• 代理公司: 北京華進京聯知識產權代理有限公司 11606
• 代理人: 杜萌

1.一種螺旋多葉型核燃料元件的制造方法，用于借助旋軋裝置制造螺旋多葉型核燃料元件，其特征在于，

所述旋軋裝置包括：多個刀模具，所述刀模具具有沿自身周向間隔設置有多個旋軋肋，所述旋軋肋圍繞所述刀模具的軸線沿螺旋方向延伸；

所述螺旋多葉型核燃料元件的制造方法包括以下步驟：

將核材料顆粒與金屬基體粉末混合；

將所述核材料顆粒與所述金屬基體粉末的混合物制成燃料芯坯；

在所述燃料芯坯的軸向兩端分別設置端塞，并將所述燃料芯坯和所述端塞共同置于包殼管中；

采用共擠出成型的工藝將所述燃料芯坯、所述端塞以及所述包殼管共同制成燃料棒，以致所述包殼管的表面與所述端塞的表面的結合處形成冶金結合，所述包殼管的表面與所述燃料芯坯的表面的結合處形成冶金結合；

將旋軋裝置的多個刀模具沿所述燃料棒的周向均勻間隔布置在所述燃料棒的周圍；

調整所述刀模具的旋軋角，其中，所述旋軋角定義為所述刀模具的軸線方向與所述燃料棒的軸線方向的夾角；

使多個所述刀模具分別繞自身軸線轉動，以致多個所述刀模具的旋軋肋分別對所述燃料棒進行旋軋。

2.根據權利要求1所述的螺旋多葉型核燃料元件的制造方法，其特征在于，所述在所述燃料芯坯的軸向兩端分別設置端塞，并將所述燃料芯坯和所述端塞共同置于包殼管中的步驟中，所述包殼管的內周面包覆所述燃料芯坯的外周面。

3.根據權利要求2所述的螺旋多葉型核燃料元件的制造方法，其特征在于，所述將所述核材料顆粒與所述金屬基體粉末的混合物制成燃料芯坯的步驟具體為：將所述核材料顆粒與所述金屬基體粉末的混合物制成均一的實心圓柱狀的燃料芯坯。

4.根據權利要求2所述的螺旋多葉型核燃料元件的制造方法，其特征在于，

所述將所述核材料顆粒與所述金屬基體粉末的混合物制成燃料芯坯的步驟具體為：將置換器置于所述核材料顆粒與所述金屬基體粉末的混合物中，并將所述混合物制成燃料芯坯，以致所述燃料芯坯被制成后，所述置換器沿所述燃料芯坯的軸向貫穿所述燃料芯坯；

所述在所述燃料芯坯的軸向兩端分別設置端塞，并將所述燃料芯坯與所述端塞共同置于包殼管中的步驟包括：將所述置換器的兩端分別穿過兩個端塞的內孔，以致所述兩個端塞分別設置在所述燃料芯坯的兩端。

5.根據權利要求1～4中任一項所述的螺旋多葉型核燃料元件的制造方法，其特征在于，所述在所述燃料芯坯的軸向兩端分別設置端塞，并將所述燃料芯坯和所述端塞共同置于包殼管中的步驟包括：在所述燃料芯坯的軸向兩端分別焊接端塞之后，再將所述燃料芯坯和所述端塞共同置于包殼管中。

6.根據權利要求1所述的螺旋多葉型核燃料元件的制造方法，其特征在于，

所述將所述核材料顆粒與所述金屬基體粉末的混合物制成燃料芯坯的步驟具體為：將所述核材料顆粒與所述金屬基體粉末的混合物制成圓管狀的燃料芯坯，以致所述燃料芯坯中形成沿軸向設置的通孔；

所述在所述燃料芯坯的軸向兩端分別設置端塞，并將所述燃料芯坯和所述端塞共同置于包殼管中的步驟包括：在所述燃料芯坯的軸向兩端分別設置具有內孔的端塞；將所述燃料芯坯和所述具有內孔的端塞共同置于所述包殼管的內包殼和外包殼之間，以致所述內包殼覆蓋所述通孔的孔壁和所述端塞的內孔的孔壁，所述外包殼包覆所述燃料芯坯的外周面和所述端塞的外周面；

所述采用共擠出成型的工藝將所述燃料芯坯、所述端塞以及所述包殼管共同制成燃料棒，以致所述包殼管的表面與所述端塞的表面的結合處形成冶金結合，所述包殼管的表面與所述燃料芯坯的表面的結合處形成冶金結合的步驟包括：所述內包殼的外周面與所述通孔的孔壁的結合處形成冶金結合，所述內包殼的外周面與所述端塞的內孔的孔壁的結合處形成冶金結合，所述外包殼的內周面與所述燃料芯坯的外周面的結合處形成冶金結合，所述外包殼的內周面與端塞的外周面的結合處形成冶金結合。