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CANDU-6反应堆采用标准的燃料棒束,由7个零部件组成(见图)。燃料芯块为压制、烧结的天然二氧化铀圆柱体,将燃料芯块封装在锆-4合金包壳管中构成燃料棒。每根棒中装有约30个芯块,芯块涂有石墨涂层,以减轻包壳与芯块之间的相互作用。用两个端板与燃料端头焊接,将37根燃料棒构成一个整体棒束结构。在每根棒的中部焊上定位垫,以保证所需要的棒间距。在棒束外圈的每根燃料棒靠近两头及中部焊上支承垫,以保证棒束与压力管之间的间隙。
37根棒燃料棒束
燃料通道组件由一根压力管和两个端部件组件组成,如图所示。
1-燃料通道密封塞;2-密封塞密封插入;3-供水管接头;4-衬管;5-端部件本体;6-端部件轴承;7-管子垫圈;8-燃料棒束;9-压力管;10-排管;11-排管容器侧管板;12-端部屏蔽栅格管;13-屏蔽塞;14-端部屏蔽屏蔽球;15-装料机侧管板;16-通道环形波纹管;17-通道定位组件
压力管包容燃料和重水冷却剂,定位在排管容器的排管内。压力管由锆-2.5铌合金制成,具有低的中子吸收截面和高的强度,并有良好的抗腐蚀和抗辐照性能。压力管的壁厚考虑了腐蚀和容许的磨损量,满足应力需要的最低要求。由于压力管处于高温、高压和高辐照的工作环境,设计寿命为25年。
端部件组件属于压力管在堆芯外的延伸部分,两端延伸到端屏蔽外。压力管的两端均用机械胀管连接到端部件上,每个端部件内有一个衬管,热传输系统的冷却剂由供水管进入端部件,经过衬管与端部件之间的环形区,绕着衬管流动,再通过衬管端部的孔进入压力管。端部件本体材料为改进型403不锈钢,衬管材料为无缝410不锈钢。
每个端部件的衬管内有一个屏蔽塞,在换料时屏蔽塞可卸下并储存在换料机的料斗内;完成换料后,装入屏蔽塞,提供通道要求的屏蔽,也可用于燃料束的定位。每个端部件的外侧端在装换料时与换料机的机头连接,在功率运行时,能进行燃料的插入或卸出。换料时,换料机将燃料通道密封塞拆除并储存。在换料机离开燃料通道之前,将密封塞重新装在端部件上。
端部件的侧向管嘴与反应堆进口集管之间连接的供水管以及出口端的侧向管嘴与堆出口集管之间连接的供水管,均为热传输系统的一部分。每个供水管与端部件用法兰连接。
焊在端屏蔽栅格管处的波纹管将燃料通道与排管之间形成的环隙加以密封,并且有挠性,以适应热膨胀和蠕变变形引起的移动。
燃料通道两端均装有定位组件,燃料通道组件通过定位组件固定在一端的端屏蔽管板上,相反方向的一端是自由的,在自由端允许通道的热膨胀和蠕变移动。这种布置能调整两端轴承对压力管总的轴向蠕变伸长。根据计算及运行经验,在12.5个满功率运行年以后,定位组件进行重新调整,即将原来由定位组件固定的一端松开,变成自由端,原为自由端的定位组件则将燃料通道固定在另一端的端屏蔽管板上。
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处理的方式与铀燃料相似,先以机械方式切断燃料棒,再以浓硝酸溶解,惟金属钍在硝酸中呈“怠惰性”,故须添加小量HF,使之易于溶解,但氟离子易与铀及钍形成错化合物,影响萃取效果,且又引起强烈的腐蚀问题,解决...
钍燃料是指能制造可以能取代铀-235的核燃料铀-233的钍-232。钍资源中产量最多的矿物为独居石(monazite),一般钍含量为1~15%。首先将独居石以或氢氧化钠溶解,加以过滤、沉淀,再以硝酸溶...
中核建中首批VVER国产核燃料组件通过出厂验收
10月22日,经过江苏核电有限公司首批国产VVER核燃料组件验收组审查,“田湾TW1/2R04燃料组件”在中核建中核燃料元件有限公司顺利通过出厂验收。到2011年,田湾核电站1、2号机组进行第四次换料大修之际,镌刻着“中国制造”的核燃料元件将进入两台机组的“心脏”部位。
燃料组件格架几何建模及网格划分技术
为采用计算流体力学(CFD)方法对燃料组件格架的搅混性能进行研究,对燃料组件格架几何建模及网格划分进行了系统的研究。比较不同几何模型得到的计算结果,确定了将搅混格架简化为无刚凸、无弹簧、只有条带和搅混翼结构的模型;出、入口段的模拟长度分别为250mm和230mm;模拟格架的数量为一道。研究网格对计算结果的影响,确定了分段网格划分方式和网格数量:入口段和出口段采用结构化网格,格架段采用非结构化网格。整个研究对象总节点数为1032258,总栅元数为2601614,其中格架段网格数占75.8%。
按轻水堆燃料组件的设计要求进行组件的零部件加工,并将其组装在一起成为一个完整的燃料元件集(组)合体的加工过程。
轻水冷却动力堆有压水堆和沸水堆两种类型。它们的燃料组件虽然在结构、尺寸和材料上有差异(见压水堆燃料组件、沸水堆核电厂),但其燃料都采用由细棒组成的棒束型结构,制造工艺也基本类同。沸水堆燃料组件含60~63根燃料棒(包壳管由Zr-2合金制造),按8×8正方形排列。靠其中8根燃料棒与上下垫板(由不锈钢制造)螺纹连接,连同沿长度均匀分配的下层定位格架(由Inconel X制造)固定构成骨架,支撑整组燃料棒和保持棒间距。然后将其余燃料棒插入定位格架。最后将燃料棒束装入紧密配合的方形套筒(由Zr-4合金制造)组装成燃料组件。反之,压水堆燃料组件属无套筒型,它由176~264根燃料棒(包壳管由Zr-4合金制造)按14×14、15×15或17×17正方形排列。在选定位置由控制棒导向管(由不锈钢制造)取代燃料棒,连同沿长度均匀分配的7~12层定位格架(由Inconel-718或Zr-4合金制造)一起与上下管座(由不锈钢制造)连接构成骨架。最后插入燃料棒组装成燃料组件。现以压水堆燃料组件为代表,陈述其制造工艺过程。近代压水堆燃料组件的制造工艺一般分四步:①燃料棒制造;②定位格架制造;③上下管座加工;④组件组装和检查。
燃料棒由锆合金包壳管、上下端塞、压紧弹簧、隔热片、低富集(3%~5#5U)UO2芯块、支撑管等组成(见图1)。燃料棒制造工艺主要包括燃料芯块制备、包壳管准备和燃料棒装配。
燃料棒装配 一般采用芯块填装法,分成7道工序。
(1)下端塞焊接:设计长度(例如3.6m)的包壳管经清洗、烘干,安下端塞,用氩弧焊进行下端塞的环缝焊接。
(2)装管、上端塞焊接:将焊好下端塞的包壳管秤重,然后依次装入支撑管、下隔热片、UO2芯块、上隔热片、压紧弹簧,最后安上端塞并进行环缝焊接。焊完后对燃料棒秤重,推算棒中UO2芯块的质量。
(3)充氦、堵孔:为改善芯快与包壳管间的间隙导热,为抵挡堆运行时冷却剂的压力(例如16MPa),并推迟包壳与芯块间的相互接触,根据不同的设计要求,需在燃料棒内充入一定压力的纯氦,一般为2~3MPa。氦通过上端塞上的细孔充入,堵孔是在专用充氦压力堵孔焊小室中进行。
(4)X射线探伤:用于检查燃料棒环缝和上端塞顶部堵孔焊点的质量。每条环焊缝需转三个角度透照三次。
(5)密封性检查:焊好的燃料棒都用氦质谱仪检漏,≤10-6Pa为合格,≥10-5Pa即算有漏隙,判不合格。
(6)丰度检查:用富集度检查仪逐根逐块检查棒中UO2芯块的富集度。
(7)外观检查:最后对燃料棒作尺寸、不直度、焊缝外形、表面划伤及棒上标记的检查。
从核反应堆燃料组件的可拆卸导管中取出锁定套管
从可以重新组装的燃料组件上紧扣和拆卸顶部管嘴分组件
从核燃料组件的导向套管延伸管上紧扣和拆卸上部管座的装置,它有一个带辐条的中心十字形架,每根辐条上带一个可插入上管座上冷却液孔的定位凸柄、一个可支承在压紧板顶面上的轴环和一个穿过凸柄和轴环中心孔并与上管座的配接板螺纹啮合的弹簧压缩棒.使用时,光转动棒压下压紧板和压紧弹簧以解脱对导向套管延伸管的压力.而后反方向转动棒使压紧弹簧上推压紧板而从断去上止动器的导向套管延伸管上拆卸掉上管座,必要时利用砧座和冲击滑块施加冲击力帮助拆卸.
《核燃料组件零部件的渗透检验方法(GB/T 15147-1994)》由中国标准出版社出版。