核反应堆燃料组件的制造方法与流程

文档序号:26009956发布日期:2021-07-23 21:29阅读:546来源:国知局

本发明涉及核电,可用于制造燃料组件的企业,主要用于水-水和液-金属冷却剂核电反应堆。



背景技术:

已知的是,制造燃料组件的过程包括通过推动通过同轴电池彼此平行安装的间隔网格来安装准备用于组装的燃料元件的操作。与导向通道一起,间隔网格形成燃料组件的框架(参见b.a.dementiev。核能反应堆-m.,energoatomizdat,1990,第42-44页)。燃料元件是核反应堆核心中最负责任和最受压力的结构元件。燃料元件的壳的密封性及其在燃料组件期间在框架中的可靠固定-这是确保燃料组件和反应器操作的可靠性和安全性的原因。

众所周知,由其制成热释放元件外壳的锆合金具有腐蚀倾向。主要是在表面损伤的地方-划痕,磨损(见冶金锆(英文翻译),由meersong.a.和gagarinskyyu.a.编辑。莫斯科:"外国文学"出版社,1959年,第298页)。为了避免损坏燃料元件的表面,在将燃料元件装配到燃料组件的框架期间将保护膜施加到燃料元件上。已知一种制造核反应堆燃料组件的方法,包括操作锆壳中的燃料元件的表面处理。根据该方法,热释放元件的表面处理(形成膜)是通过将热释放元件垂直浸渍到聚乙烯基水溶性清漆的热溶液中来进行的。有一个时间延迟。然后,用甘油水溶液制成涂层,并在用热水中的热蒸汽包装发热组件之前除去薄膜(参见俄罗斯联邦专利第2265903号,2005年12月10日公布,公告第34号)。这种方法的缺点是沿其长度施加到清漆涂层的热释放元件表面的层的不均匀厚度。这是由于在暴露期间燃料元件的垂直位置,这导致在燃料元件的上部的薄膜变薄。结果,膜的保护性能变差。此外,该方法的缺点是制备聚乙烯醇水溶性清漆溶液的高消耗和复杂性。其结果是,可制造性低,生产过程无法紧凑,需要有大型场地用于放置涂料的设备,其金属和能耗高,自动化水平低。

以下制造核反应堆的燃料组件的方法是已知的。用于组装的燃料元件的制备是通过在燃料元件的表面上施加漆涂层来进行的。通过沿其自身轴线沿水平方向移动燃料元件来施加清漆,依次通过该设备的清漆施加区和干燥区。在涂布清漆的区域中,当通过紧密配合的弹性毛细多孔元件时,热释放元件的圆柱形表面被清漆润湿。这个元素提供清漆以填充毛孔。在这种情况下,燃料元件的运动是使用分别位于清漆应用区之前和干燥区之后的两个支撑辊进行的(参见俄罗斯联邦专利no.2537951,2015年1月10日公布,第1号公告)。这种方法的缺点是不仅沿着长度,而且在热释放元件的每个部分的清漆涂层厚度的不均匀性。在干燥过程中,这导致膨胀和剥离,结果,表面暴露。组装过程中出现粗糙的恶霸。另一个缺点是需要一种具有显着尺寸的多部件单元,配备有复杂的复杂自动化。另一个缺点是制备用于组装的燃料元件的表面的过程持续时间长。除其他外,这是通过确保完全干燥,即固体薄膜涂层的聚合引起的。

最接近的技术实质和取得的结果是制造燃料盒的方法(见俄罗斯联邦专利号2140674,发表于1999年10月27日。第30号公报)。这是一个原型,包括制造操作,控制燃料元件,在组装燃料元件之前在每个燃料元件上涂上保护漆涂层并干燥。方法还包括在组件支架上组装燃料元件,固定头部和柄部,清洗保护涂层和干燥。这种方法的缺点是工艺过程的效率不足。这是由于需要应用清漆混合物作为热释放元件的保护涂层,这是蒸馏水与聚乙烯醇的溶液:应用这种涂层的技术需要繁琐的硬件,如类似物所示;施加涂层后,所得到的薄膜必须干燥,这也导致了大量的时间和劳动力成本。由于在均匀的层中施加和干燥的困难,所施加的涂层的质量也不能令人满意。这对于将来组装粗糙恶霸等时的缺席是必要的。不排除违反-清漆涂层的撕裂,导致形成超过30微米的磨损痕迹。这是更换燃料元件的基础。也可以创建需要在特殊设备的帮助下手动删除的恶霸。



技术实现要素:

所提出的发明的技术目标是确保制造核反应堆的燃料组件的质量,同时确保工艺过程的效率和制造燃料组件的成本的相关降低。

该问题是通过这样的事实来解决的,即制造核反应堆的燃料组件的方法包括燃料元件的制造和控制操作。而且,该制造方法包括对每个燃料元件施加保护涂层,将准备好的燃料元件装配在装配支架上。而且,该制造方法包括固定头部和柄部、洗掉保护涂层和干燥。在这种情况下,根据本发明,在组装支架上施加保护涂层和组装燃料元件的操作相结合。每个燃料元件沿其自身轴线水平移动到隔板网格的电池中。形成一个框架。这是通过安装在装配架上的保护涂层装置完成的。水溶性润滑剂用作保护涂层。润滑剂由氧乙基化烷基酚(含量为20%至45%)和一元不饱和脂肪酸(含量为80%至55%)组成。保护涂层的洗涤是通过在室温下用水在压力下喷射进行的。

实施所提出的制造核反应堆燃料组件的方法可以产生所需质量的热组件,保证核反应堆中的安全工艺操作,同时提高工艺效率并降低制造成本。

所提出的组合物的水溶性润滑剂用作保护涂层,能够以均匀薄层分布在热释放元件的整个表面上。发生这种情况的一次包装的燃料元件的周长与材料浸渍的油脂。无需干燥。这样就可以直接在装配架上以连续流动的方式将润滑脂涂抹在燃料元件的表面上。结果,在热释放元件的表面上获得了高质量的保护涂层。没有径流的倾向和涂层不均的形成是由于润滑剂中存在氧乙基化烷基酚形式的添加剂。在与一元脂肪酸的混合物中,添加剂允许润滑剂在整个外壳长度上均匀分布。添加剂的存在提供了润滑剂的必要粘度,并增加了润滑剂与合金的附着力。特别是锆合金。因此,在组装支架上的燃料元件的组装过程中,当燃料元件与间隔杆接触时,所选组合物的水溶性润滑剂不会从"间隔杆-燃料元件"的接触接头处移位。其结果是,在燃料元件的表面上形成划痕的风险被消除。因此,所提出的组合物的润滑将提高工艺效率过程:排除了以前不可避免的摊牌互操作盒,消除了燃料元件的附着,位于冗长的设备(用于漆画)。

预洗涤燃料元素15/20分钟,浸泡在从单一品牌的聚乙烯水溶性清漆制备的溶液中。然后在70-90摄氏度的温度下干燥燃料元件12-15分钟。然后组装成可互操作的盒。可以将装配在装配架上的燃料元件的操作与施加保护涂层的操作相结合。润滑剂组合物中脂肪酸的存在会影响涂层的应用质量和完全去除。因此,目标是实现优化制造燃料组件整体的工艺过程,降低成本而不降低组件的质量。

具体实施方式

制造核反应堆的燃料组件的方法如下实施。

燃料元件是长管,主要由锆合金制成,两端密封,预先填充燃料片。在执行所有控制操作后,热去除元件被收集在一束中。捆绑是一组旨在组装单个盒的燃料元件。将除热元件装在术中盒中,然后移动到放热元件的装配架上。在装配架上组装燃料元件的操作是通过推动燃料元件来进行的。燃料元件通过推动机构沿自身轴线水平移动。这个过程通过保护涂层装置和间隔网格单元。因此燃料元件落入燃料组件的框架中。作为用于施加保护涂层的装置,可以使用,例如,模具。模头的内表面衬有浸渍有水溶性润滑剂的拟组合物的多孔弹性材料。模具可以直接安装在隔板网格前面的装配支架上。所述间隔格栅位于所述第一框架中,在所述燃料元件的运动过程中。此外,类似定位的容器可用作施加保护涂层的装置。该容器填充有所提出的组合物的润滑剂,并且设置有用于燃料元件的通道的同轴孔。

安装一个燃料组件的所有燃料元件后,固定头部和柄部。

然后将水溶性润滑剂在室温下用水在射流洗涤单元上的压力下通过射流洗涤。也可以使用压力喷射洗涤单元顺序洗涤,并将盒置于室温下用水蒸煮。需要起泡30分钟和随后排水与洗涤的双重重复。在这种情况下,最后一次洗涤应使用热水(温度80/90摄氏度)进行。燃料组件的干燥在100-120摄氏度的温度下进行40分钟。

工业适用性

所提出的制造核反应堆燃料组件的方法使用所选择的水溶性润滑剂组合物作为保护涂层。这是更换清漆的应用程序。该方法已在生产条件下通过标准测试。

燃料元件的模拟器通过用于施加保护涂层的装置在装配架上移动,通过tvs-2m框架的网格被推送。框架由固定在导向通道和中心管上的间隔网格组成。与此同时,沿着框架的长度记录推力。在使用润滑剂的tvs-2m装配的典型测试中,模拟器的推力的统计特征如下:

平均值-244.7n;

与平均值的标准偏差为47.9n;

最小值为68.6n;

最大值为358.5n。

使用含有30%氧乙基化烷基酚和70%一元不饱和脂肪酸的混合物的组合物的润滑剂。

在装配过程中,对润滑剂涂层进行了质量控制。对照的结果证实了润滑剂的粘度的必要和足够的值以保持在热释放元件的表面上。还确认了润滑剂与隔栅弹簧元件接触的安全性值。弹簧元件允许一次在燃料元件表面涂上油脂。通过组装操作的燃料元件的控制表明,通过"铸造"方法测量的图纸的最大深度为9-13微米。大部分图纸的深度为5/8微米,不超过机械损伤(30微米)的允许值,并且没有腐蚀性。没有枕套或恶霸。

润滑剂能够用薄层复盖燃料元件的表面,确保其在工艺过程中的最小消耗:每个燃料组件的组件1.0-1.5升。

使用拟议组合物的润滑剂在燃料组件中组装燃料元件的操作不需要改变现有装配架的设计。装配在标准设备上进行。

因此,实施所提出的用于制造核反应堆的燃料组件的方法使我们能够解决确保制造质量的任务。方法还确保了工艺流程的效率,并降低了制造燃料组件的成本。该方法开辟了制造燃料元件并将其组装成燃料组件的连续循环的可能性。

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