[发明专利]一种气压密合方法

说明书

本发明涉及燃料组件制造领域，具体公开了一种气压密合方法，包括以下步骤：步骤1，加装导流工装；步骤2，加热炉料舟装入加热炉；步骤3，加入待气压密合的燃料元件；步骤4，向加热炉充气；步骤5，放出高压气体。本发明方法通过高压气体瞬间冲入加热炉内所带来的压力变化，引起燃料元件内外部的压力差，借助材料性能的改变可以在保证产品表面无损的条件下完成包壳管与燃料芯体、端塞的紧密贴合，保证产品具有良好的直线度，质量稳定可靠。

技术领域

本发明属于燃料组件制造领域，具体涉及一种气压密合方法。

背景技术

根据文献调研，涉及池式反应堆燃料组件气压密合的相关技术在国内同类型产品生产中没有应用的先例，属首次研制使用。与本发明相关的、可实现同样工艺成果的现有技术是机械旋压技术，即将焊接好的燃料元件装卡在车床上，采取机械滚压的方式用滚轮将包壳管紧压在芯体及端塞上。这种工艺虽然能满足生产需求，但其工艺本身仍存在以下几种缺陷：

1)不能一次成型：机械旋压工艺不能一次成型，要达到凹槽的规定尺寸必须多次调整压下量及清理铝屑、毛刺，工作效率低；

2)局部直线度不均匀：焊接后的元件直线度良好，但在机械旋压后，滚轮多次经过元件外表面会造成局部应力不均，直线度变差不再均匀；

3)对焊缝的损伤：池式反应堆燃料元件的焊接是在两端，焊接方式为堵孔焊，距离需旋压点很近。在元件旋转过程中，滚轮的多次接触、压下会导致焊缝处撕裂，轻则出现内部缺陷，重则直接出现外部裂纹；

4)对芯体质量的潜在影响：池式反应堆燃料组件所用燃料芯体为弥散性燃料芯体，是通过挤压得到的，未经烧结，本身强度不高。多次滚轮滚压表面有可能对燃料芯体造成挤压损伤，出现微裂纹；

5)表面质量差：滚轮多次经过表面及在凹槽部分压下会导致不可避免的压痕及表面损伤，影响表面质量，为后续整修增加难度。

池式反应堆燃料元件经拉密合后，芯体与外包壳已有了较好的贴紧，但经焊接充氦后，包壳与端塞、包壳与芯体间的贴紧度降低，因此需要采取适当工艺重新提升贴紧度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种气压密合方法，满足在无损条件下完成池式反应堆燃料元件芯体与包壳、端塞与包壳之间贴紧密合的要求。

本发明的技术方案如下：

一种气压密合方法，适用于池式反应堆的弥散体燃料元件芯体与包壳管以及端塞与包壳管之间的压合贴紧，包括以下步骤：

步骤1，在加热炉料舟上的高压气体进气端装入导流工装，对充入的高压气体进行导流，使温度较低的气体均匀分布在燃料元件周围；

步骤2，将加热炉料舟装入加热炉中，关好加热炉炉门并开始加热；

步骤3，当加热炉炉温达到380～400℃时，打开加热炉炉门放入待气压密合的燃料元件，然后关上加热炉炉门继续加热，并在加热炉炉温再次达到380～400℃后进行保温；

步骤4，保温1h后，打开加热炉充气阀，使加热炉内的气压达到18～22MPa，保持该气压5～7min，然后停止加热；

步骤5，打开加热炉放气阀，放出高压气体，当加热炉内压力降至大气压后打开加热炉，取出燃料元件。

步骤1中所述的导流工装为铝管，铝管的内径比燃料元件的外径大1～2倍，当燃料元件放入加热炉中时，导流工装的另一端与燃料元件的一端相接。

所述的加热炉为管式可加热高压容器。

步骤3中，在加热炉炉门打开前和关闭后，加热炉炉温相同。

步骤3中，在加热炉炉门打开前和关闭后，加热炉炉温均为390℃。