复合筐组件的制作方法
【专利说明】复合筐组件
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求美国临时专利申请N0.61/682690(申请日为2012年8月13日)和美国专利申请N0.13/826940(申请日为2013年3月14日)的优先权，这两篇文献的内容整个被本文参引。
【背景技术】
[0003]罐或桶组件通常用于储存和运输核燃料。用于燃料的罐或桶组件包括用于接收各燃料组件的“筐”，这些筐容纳于外部罐中。在前设计的筐通常由不锈钢板和铝板条来构成，该不锈钢板和铝板条焊接成筐结构。在隔腔之间的几何间距和固定中子吸收剂用于保持临界控制。这些在前设计的筐制造复杂，具有多个部件，并需要非常熟练的焊工来工作。而且，这些在前设计的筐不能优化成用于高效传热。
[0004]因此，需要一种在成本、简化和性能方面改进的筐设计。本发明的实施例涉及满足这些和其它要求。
【发明内容】
[0005]本概述用于以简化形式引入概念的选择，这些概念将在后面的详细说明中进一步介绍。本概述将不确定要求保护的主题的关键特征，也不用于帮助确定要求保护的主题的范围。
[0006]用于接收和储存放射性燃料组件的复合筐组件由多个铸造盘构成，这些铸造盘由铝或铝复合材料以及中子吸收材料来构成。所述盘有由盘的厚度间隔开的第一和第二面。为了形成筐组件，多个铸造盘布置成彼此面对面的关系，并通过连接杆或其它装置来保持就位。盘形成有穿过盘的厚度延伸的多个孔，当该多个铸造盘装配在一起时，各盘的孔相互对齐，以便确定穿过筐组件的内部延伸的小室，用于接收放射性燃料。
[0007]中子吸收材料集成至构成盘的铝或铝复合材料中。这样的中子吸收材料可以包括碳化铝/硼板。其它中子吸收材料可以包括二硼化钛和二硼化锆的板。中子吸收材料还可以与铝组合，以便形成由铝和二硼化钛、二硼化锆或碳化硼颗粒的基体。
[0008]铝或铝复合材料盘可以由强度比铝或铝复合材料更高的一个或多个材料来增强。这样的增强部件可以包括多种形式的钢，例如杆、棒、网。其它增强材料可以包括硼纤维或碳纤维。另外或者也可选择，铝复合材料可以包括具有不连续的碳化硅、二氧化铝、二硼化钛或碳化硼粉的增强件。
[0009]根据本发明的一个实施例，提供了一种用于放射性燃料组件的复合筐组件。该筐组件大致包括:多个铸造盘，这些铸造盘有由盘的厚度间隔开的第一和第二面，所述多个铸造盘由铝或铝复合材料以及中子吸收材料来构成。中子吸收材料集成至铝或铝复合材料内。该多个铸造盘各自确定了多个穿过该铸造盘的厚度延伸的孔。该多个铸造盘布置成彼此面对面的关系，以便形成复合筐组件。当铸造盘布置成彼此面对面的关系时，该多个铸造盘的孔相互对齐，以便确定沿筐组件的内部延伸的小室，用于接收放射性燃料。
[0010]根据本发明的另一实施例，提供了一种制造用于核燃料容器组件的复合筐组件的方法。该方法大致包括:由铝或铝合金材料以及中子吸收材料来铸造多个铸造盘，其中，中子吸收材料集成至铝和铝合金材料中，各所述盘有由盘的厚度分开的第一和第二面以及多个穿过盘的厚度延伸的孔。该方法还包括将该多个盘以彼此面对面的关系系在一起，以便形成复合筐组件，其中，当盘系在一起时，盘的孔相互对齐，以便确定沿筐组件的内部延伸的小室，用于接收核燃料。
[0011]根据本发明的另一实施例，提供了一种用于燃料容器组件的复合筐组件。该筐组件通常包括第一铸造盘，该第一铸造盘由金属或金属复合材料以及中子吸收材料来构成，其中，中子吸收材料嵌入铝或铝复合材料内，且该盘确定了多个第一孔。该筐组件还包括至少第二铸造盘，该第二铸造盘由金属或金属复合材料以及中子吸收材料来构成，其中，中子吸收材料嵌入金属或金属复合材料内，且该盘确定了多个第二孔，当第一和第二铸造盘布置成彼此面对面的关系以便形成复合筐组件时，该多个第二孔与该多个第一孔对齐。金属或金属复合材料可以是铝或铝复合材料。
[0012]根据这里所述的任意实施例，筐组件还可以包括增强部件，该增强部件由强度比铝或铝复合材料更高的材料来构成。
[0013]根据这里所述的任意实施例，增强部件可以由钢构成。
[0014]根据这里所述的任意实施例，增强部件可以由钢网构成。
[0015]根据这里所述的任意实施例，筐组件还可以包括增强嵌入件，该增强嵌入件布置在该多个铸造盘的至少一个内。
[0016]根据这里所述的任意实施例，该增强嵌入件可以从以下组中选择，该组包括:钢部件、钢网、硼纤维、碳纤维以及它们的组合。
[0017]根据这里所述的任意实施例，铸造盘可以通过穿过铸造盘延伸的连接部件来连接。
[0018]根据这里所述的任意实施例，该连接部件可以由钢材料构成。
[0019]根据这里所述的任意实施例，在复合组件中的该多个孔可以布置为形成格栅结构，用于接收细长的核燃料组件。
[0020]根据这里所述的任意实施例，铝复合材料可以从以下组中选择，该组包括:具有不连续的碳化硅、氧化铝、二硼化钛、碳化硼粉和它们的组合的增强件的铝。
[0021]根据这里所述的任意实施例，铝复合材料可以通过硼或碳纤维来增强。
[0022]根据这里所述的任意实施例，中子吸收材料可以包括从以下组中选择的材料，该组包括:碳化铝/硼、碳化硼、二硼化铝、二硼化钛、二硼化锆以及它们的组合，为板形式的纯材料，或者成具有金属基体的复合材料的形式，该金属基体例如铝。
[0023]根据这里所述的任意实施例，该多个盘可以进行铸造，以便确定圆形外部形状。
[0024]根据这里所述的任意实施例，铸造该多个盘可以包括包含集成至铝或铝合金材料内的增强部件，所述增强部件由强度比铝或铝复合材料更高的材料来构成。
[0025]根据这里所述的任意实施例，该增强部件可以从以下组中选择，该组包括:钢、硼纤维、碳纤维以及它们的组合。
[0026]根据这里所述的任意实施例，将盘系在一起的方法可以包括利用穿过铸造盘延伸的轴向连接部件。
[0027]根据这里所述的任意实施例，该轴向连接部件可以由结构金属材料杆构成。
[0028]根据这里所述的任意实施例，制造方法还可以包括铸造该多个盘，以便确定内部格栅结构，用于接收放射性燃料容器。
[0029]根据这里所述的任意实施例，铸造该多个盘的方法可以包括将铝或铝复合材料的所述盘铸造成圆形形状。
[0030]根据这里所述的任意实施例，铝合金可以是具有不连续的碳化硅、氧化铝、二硼化钛或碳化硼粉增强件的铝。
[0031]根据这里所述的任意实施例，铝合金可以通过硼或碳纤维来增强。
[0032]根据这里所述的任意实施例，中子吸收材料可以是从以下组中选择的材料，该组包括:碳化铝/硼、碳化硼、二硼化铝、二硼化钛、二硼化锆以及它们的组合，为板形式的纯材料，或者成具有金属基体的复合材料的形式，该金属基体例如铝。
【附图说明】
[0033]通过下面参考附图的详细说明，将更容易知道和更好地理解本发明的前述方面和多个附加优点，附图中:
[0034]图1是根据本发明一个实施例的筐组件的等距视图；
[0035]图2是图1的筐组件的俯视图；
[0036]图3是图1的筐组件的侧视图；
[0037]图4是根据图1中所示的筐组件的一个实施例的铸造复合层的剖视图；
[0038]图5是膨胀钢的正视图，该膨胀钢是可以用于图4