[发明专利]一种核燃料棒上端塞

说明书

本发明属于燃料元件技术领域，具体涉及一种核燃料棒上端塞。本结构为一个中间设置有通孔的上细下粗形结构，最上端为上端塞圆锥凸台，上端塞圆锥凸台下面为上端塞小圆柱结构，上端塞小圆柱下面为上端塞大圆柱，上端塞小圆柱与上端塞大圆柱自上而下通过小锥面和大锥面进行了过度，在小锥面和大锥面交接处形成沟槽，沟槽与小圆柱外表面采用圆锥过渡；上端塞大圆柱底部加工有导向斜面；所述上端塞结构中间设置有上端塞充气孔。使用本结构焊接时端塞热量能够通过顶头快速散失，避免端塞形成氧化色，另一方面，当燃料棒通过下端塞将燃料棒拉入骨架后，操作人员可以通过一爪头抓取上端塞的沟槽，反拉燃料棒，到达规定位置。

技术领域

本发明属于燃料元件技术领域，具体涉及一种核燃料棒上端塞。

背景技术

燃料组件在反应堆中工作时间长，长期受中子辐照、高温高压以及腐蚀作用，燃料棒是燃料组件中最基本，也是最核心的组成部分。燃料棒的端塞主要用来密封燃料棒。

为了降低反应堆运行过程中包壳管的内外压差，防止包壳管的蠕变塌陷和燃料棒的传热性能，燃料棒上端塞有一个充气孔，在燃料棒密封堵孔点焊时，向管内充入2～3Mpa纯氦气，当元件工作到接近寿期时，包壳管内氦气加上裂变气体的总压力应同包壳管外面的冷却剂工作压力值接近。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种核燃料棒上端塞，一方面端塞锥面能够与顶头形成较好的接触面，焊接时端塞热量能够通过顶头快速散失，避免端塞形成氧化色，另一方面，当燃料棒通过下端塞将燃料棒拉入骨架后，操作人员可以通过一爪头抓取上端塞的沟槽，反拉燃料棒，到达规定位置。

本发明的技术方案如下：

一种核燃料棒上端塞，本结构为一个中间设置有通孔的上细下粗形结构，最上端为上端塞圆锥凸台，上端塞圆锥凸台下面为上端塞小圆柱结构，上端塞小圆柱的外径大于上端塞圆锥凸台，上端塞小圆柱下面为上端塞大圆柱，上端塞小圆柱与上端塞大圆柱自上而下通过小锥面和大锥面进行了过度，在小锥面和大锥面交接处形成沟槽，沟槽与小圆柱外表面采用圆锥过渡；

上端塞大圆柱下部外径减小，形成凸台和包壳管配合面，包壳管配合面与包壳管内径过盈配合，上端塞大圆柱底部加工有导向斜面；

所述上端塞结构中间设置有上端塞充气孔，上端塞充气孔与上端塞上表面过度面为圆锥台面，上端塞充气孔与上端塞表面连接过程中形成了三个连接过度结构，自上而下先形成一个圆锥台面，而后形成一个圆柱面，最后再形成一个扁平的圆锥台面。

一种核燃料棒上端塞，所述上端塞圆锥凸台顶部外径为Φ2.4±0.1mm。

一种核燃料棒上端塞，所述上端塞小圆柱的外径为Φ6.5±0.03mm。

一种核燃料棒上端塞，所述大锥面与竖直方向的夹角应控制在137°±0.5°。

一种核燃料棒上端塞，所述沟槽宽度大于等于0.4mm。

一种核燃料棒上端塞，所述上端塞大圆柱的外径与包壳管外径一致。

一种核燃料棒上端塞，所述包壳管配合面与包壳管内径过盈配合，其过盈量为0.1mm。

一种核燃料棒上端塞，所述上端塞充气孔的直径在Φ1mm左右。

本发明的有益效果在于：

本发明的上端塞有较强的可焊性，通过大量的焊接试验和生产实践表明，新设计的端塞插入包壳管后，端塞与Φ9.5mm包壳形成良好的配合，焊后焊接区无裂纹，气胀和超过技术要求的气孔等缺陷，端塞外观无氧化色，焊接质量较好。另一方面，通过现场试验，上端塞的沟槽能够为燃料棒反拉提供可能。

附图说明

图1为本发明的上端塞示意图。