[发明专利]一种核反应堆燃料组件用下管座的制造方法

说明书

一种核反应堆燃料组件用下管座的制造方法，首先采用压蜡机及金属模具分别压制浇注系统及下管座铸件毛坯蜡模，浇注系统包括浇口杯、横浇道、内浇道及补贴，下管座铸件毛坯蜡模由管脚、裙板、连接板组成；然后将浇注系统及下管座铸件毛坯蜡模粘接成整体蜡模，进行挂砂、脱蜡、焙烧后形成模壳，将熔融的不锈钢金属液浇入模壳，待不锈钢金属液完全冷却凝固后，经清理、切割浇注系统获得下管座铸件毛坯，再热处理后加工管脚及裙板外表面，然后加工连接板上的流通孔及导向管孔。由于避免了传统工艺中钻孔后的焊接工序，所以保证了流通孔的尺寸精度，保证了流通孔排列的对称性，有利于大幅降低冷却介质通过下管座后的压降。

技术领域

本发明涉及一种下管座的制造方法，具体涉及一种核反应堆燃料组件用下管座的制造方法。

背景技术

现有的核反应堆燃料组件主要由下管座101、棒束102和上管座103等部分组成，如图1所示。由导向管104、燃料棒105、仪表管106、格架107等组成的棒束102位于上管座103与下管座101之间，燃料棒105通过格架107上的卡簧固定在格架107上并按一定方式排列，格架107通过卡簧固定在导向管104上，将燃料棒105的重量传递到导向管104上，导向管104上、下端分别与上管座103、下管座101刚性连接，下管座101对整个燃料组件起到支撑作用。每一个燃料棒105中装有燃料芯棒若干，燃料芯棒通过发生裂变反应生成大量的热量。下管座连接板上有若干流通孔，通过流通孔使得冷却介质如水或含硼水得以在反应堆中流通及分配，对整个燃料组件进行冷却并带走热量进行发电。为了控制裂变反应速度，每个导向管104中均有一支控制棒108，控制棒108与上管座103上方的星形架109相连接，控制机构通过驱动星形架109带动控制棒在导向管104中竖直移动，从而改变控制棒在导向管104中的插入深度来控制燃料芯棒的裂变速度。

下管座101由四个坐落在下部堆芯板(未示出)上的管脚201、四块与棒束平行的裙板202以及一块与棒束垂直的连接板203组成，如图2所示。在授予Broach等人的美国专利7,822,165B2中详细论述了下管座的结构，其中提到连接板203上有大量的圆形流通孔305及导向管孔306，对流通孔的排列方式、直径以及倒角尺寸有着严格的要求。这些要求使得冷却介质通过流通孔时的紊流减小，进而减小冷却介质在连接板上的压降。下管座101不仅承受着整个燃料组件的重量，同时还承受着上管座上方抗顶力弹簧向下的一个压力，且处于强腐蚀环境中，要求下管座不能具有发生应力腐蚀开始的风险。然而，由于下管座101上壁厚差别大达到12mm，最薄处仅1.47mm，尺寸精度及内部冶金质量要求高，整体铸造成型十分困难，且由于管脚201对刀具的阻挡，管脚上方的流通孔305难以加工成型。

在传统的下管座制作工艺中，下管座101的成型过程是先将连接板上的流通孔305加工完毕，然后将连接板203焊接到由裙板202和管脚201形成整体构件上的，这就造成下管座废品率极高，可靠性较低。焊接过程将使连接板发生变形，从而使得流通孔发生变形，增大连接板上的压降。同时，由于只能在管座外侧焊接，管座内侧的焊缝处还不可避免的存在未焊透区域，而且下管座承受较大的压力且处于腐蚀环境中，焊缝处存在应力腐蚀开裂的风险。因此下管座的制造方法需要进一步改进，以减小冷却介质的压降，消除焊缝应力腐蚀开裂的风险，降低制造成本。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种核反应堆燃料组件用下管座的制造方法，以实现下管座几何结构一次性铸造成型，辅以简单的机械加工即可完成管座制造，从而避免由于焊接工序给下管座带来的各种风险。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：