[发明专利]用于经由格架外部焊接燃料组件定位格架的交错带条的方法

说明书

本发明涉及经由格架的外部，焊接用于核反应堆燃料组件定位格架的交错金属带条的一种方法及装置。

用于核反应堆尤其是用于由高压水冷却的核反应堆的燃料组件，由称之为燃料棒的一组长圆柱燃料元件组成，该燃料元件位于燃料棒相互之间平行排列的燃料组件的框架内部。

燃料组件的框架具有定位格架，该定位格架由用于横向固定燃料组件燃料棒的成规则格子排列的栅元组成。长于燃料棒的导向管置于定位格架里的部分栅元中，固定于导向管端部上的端管嘴加强格架并夹持燃料棒。

定位格架沿导向管长度方向成规则间隔分布。

定位格架具有棱形栅元，最常见为平行六面体且具有正方形截面，这些栅元用于容纳格架的燃料棒或导向管。

定位格架通常由交错金属带条组成，交错金属带条沿成90°的两方向布置，界定出用于容纳燃料和导向管的正方形断面的平行六面体栅元。具有正方形重复单元的方格的组成的定位格架的每一带条，横穿相对于其成90°方向布置的全部带条。两带条的每一交线构成一具有4个90°二面角及4个栅元所共有的汇接棱的十字撑，带条互联一起，之后沿4个栅元共有的汇接棱焊接。

为了沿一棱边组合构成十字撑的带条，带条通常借助占有其一半宽的槽沟互相连接。

格架首先用在正方形重复单元的格架方格中互相连接带条的方法，及用格架周边束带与带条端部组合的方法进行组装，之后在其每个汇接棱边端部处的带条交叉点，把带条互相焊接在一起，然后焊接靠近格架周边栅元的周边束带。定位格架栅元的尺寸应确保燃料棒在栅元内部的配合具有相当大的间隙，伸入每个栅元的保持装置用于保持燃料棒于格架栅元中。这些保持装置用于保持燃料棒于格架栅元中。这些保持装置包括由切开并压入栅元里的带条金属所形成的凹座，以及附于由部分带条所组成的栅元壁上的弹簧，或由切开并压入带条金属的方法形成。

导向管无间隙地插入定位格架上的栅元中，并焊接到燃料组件的部分格架上面加以固定。

在用于传统类型燃料组件的定位格架中，例如，每个栅元可包括：  两组位于两相邻壁上的二凹座；位于面向凹座的另二相邻壁上的两弹簧。在此种定位格架的栅元中，燃料由每一弹簧压到位于其对面的二凹座上。

当定位格架固定与焊接时，互相接合的带条具有伸入每一格架栅元中的凹座和弹簧。此外，带条还具有切开并压入的部分，如改善组合格架刚度和强度的突缘。

在由组合在一起形成定位格架的两带条部分所形成的十字撑的每一棱边处，把定位格架的带条焊接在一起是非常有利和必要的。

焊接燃料组件定位格架时所遇问题之一是，因焊接所引起的带条加热，它可引起格架应力和变形的产生。

已提出多种方法来连续焊接定位格架的棱边，且可尽最大可能地限制由焊接所引起的加热而导致的格架的应力和变形。

例如，与本申请同一天提出的专利申请提出了用于燃料组件的定位格架，其中沿互成90°二面角组成十字撑的两平分面，十字撑被相续地焊接。位于格架带条长度方向的连续十字撑具有连续的焊缝，在格架之一端面附近沿十字撑棱边的一段长度上，它

沿十字撑两二面角的第一平分面，而对于下一十字撑，它沿相对于第一平分面成90°的第二十字撑两二面角的第二平分面。

在格架第二端面附近，处于每个栅元棱边上的焊缝，位于相对平分面成90°的平分面上，其上形成了格架第一端面附近的棱边焊缝。

由于给定格架栅元周围以及位于格架端面附近每个栅元端部处的焊缝分布，这种方法可大大限制焊接期间格架所遭受的应力和变形。

激光束焊接方法更适于相对较细的带条焊接情形，以及更适于焊接具有很小截面尺寸(如(1×1)cm²级)的栅元棱边。

与燃料组件定位格架制造相关的一问题是，大量焊缝所引起的完成焊接所需时间。

在上述所提及方法的情形下，由于在每一十字撑的4个二面角的每个平分面上，焊缝被连续地焊接，故必须沿每个栅元的每条棱边焊接4条焊缝。

为此原因，在格架具有16×16条十字撑的情形，焊接格架中所有十字撑的焊缝数量为4×16×16＝1024条。

故此，需要得到一种焊接方法，它可依次地焊接焊缝，可限制格架中应力与变形的产生，且具有可实现的最短格架焊接总时间。