[发明专利]核燃料棒用涂层包壳及制造方法

说明书

本发明涉及一种核燃料棒用涂层包壳及制造方法，该涂层包壳包括：包壳管本体；涂层，涂层设置在包壳管本体的外侧壁；保护层，保护层包括沿包壳管本体径向设置的多个凸起，多个凸起均设置在涂层的外侧。本申请提供的上述方案，由于包壳管本体上的涂层的外侧上设置有凸起，该凸起可以防止拉棒、转运操作等过程中其它部件与表面涂层直接接触，从而防止表面涂层被刮伤或刮落。

技术领域

本发明涉及核燃料技术领域，特别是涉及一种核燃料棒用涂层包壳及制造方法。

背景技术

目前常见商用轻水堆中，所使用的核燃料组件由核燃料棒阵列组成，通常的阵列形式为17X17，组件中包含264根燃料棒、24根导向管和1根仪表管。燃料棒由锆合金包壳管密封焊接而成，内部装有陶瓷氧化物燃料芯块。

核燃料组件服役环境是高温高压水，对于压水反应堆(PWR)，温度可达360℃，压力可达15.5MPa。在正常运行工况下，构成核燃料棒的锆合金包壳会在与冷却剂接触中发生氧化，这种氧化会形成脆性氧化物，影响包壳的机械性能。同时，核燃料组件中，因异物或流致振动等影响会存在锆合金包壳发生磨蚀失效的风险。为此，核工业界尝试了在锆合金包壳表面涂覆表面涂层的方法加强包壳的抗磨蚀能力。实际上，通过不断改进锆合金包壳的设计、运行控制以及改善水化学条件等方法，核工业已成功地将锆合金包壳在正常运行工况下的腐蚀控制在了非常低的水平。

但在事故工况下，反应堆堆芯温度通常超过700℃，甚至可达1200℃的高温，此时，冷却剂将以高温水蒸气的形式存在。在反应性引入事故(RIA)或冷却剂丧失事故(LOCA)或乏燃料水池失水等假想事故条件下，锆合金包壳将可能面临这类高温水蒸气环境，锆合金与高温水蒸气的快速反应将产生大量的氢气，存在发生氢气爆炸的风险。在随后的骤冷过程中，锆合金包壳可能因脆化而大规模失效。因而，需要尽可能地限制锆合金包壳的高温氧化。为此，核工业界正在开发事故容错燃料(Accident Tolerant Fuel)，其近期的重要方向就是在锆合金表面涂覆耐高温腐蚀的涂层。

如上所述，为抵抗正常运行工况下的腐蚀、磨蚀以及假想事故条件下的高温氧化腐蚀，核工业界尝试在锆合金表面涂覆涂层进行改进。

对于锆合金表面涂覆涂层的包壳管，在核燃料组件加工制造的燃料棒拉棒操作等过程中，容易导致锆合金包壳管上的表面涂层被刮伤或刮落的问题，从而影响燃料棒的整体性能。

发明内容

基于此，有必要针对现有的燃料棒在拉棒操作等过程中，容易导致锆合金包壳管上的表面涂层被刮伤或刮落的问题，提供一种核燃料棒用涂层包壳及制造方法。

本发明提供了一种核燃料棒用涂层包壳，包括：

包壳管本体；

涂层，所述涂层设置在所述包壳管本体的外侧壁；

保护层，所述保护层包括沿所述包壳管本体径向设置的多个凸起，多个所述凸起均设置在所述涂层的外侧。

上述核燃料棒用涂层包壳，由于包壳管本体上的涂层的外侧上设置有凸起，该凸起可以防止拉棒、转运操作等过程中其它部件与表面涂层直接接触，从而防止表面涂层被刮伤或刮落。

在其中一个实施例中，所述涂层包括纯铬涂层，多个所述凸起围成网状结构。

在其中一个实施例中，所述网状结构上的中空部位设置有涂层纹点。

在其中一个实施例中，所述网状结构由三角形结构、圆形结构、椭圆形结构或其它多边形结构中的任意一种形成，或者，

所述网状结构由三角形结构、圆形结构、椭圆形结构或其它多边形结构中的至少两种形成。

在其中一个实施例中，多个所述凸起在所述涂层表面连续形成竖纹结构、斜纹结构或螺纹结构中的任意一种。