用于核燃料棒的端帽的电阻焊接的利记博彩app
【专利说明】用于核燃料棒的端帽的电阻焊接
[0001]相关申请
[0002]本申请要求在2012年4月17日提交的美国临时申请N0.61/625，410的权益，在2012年4月17日提交的美国临时申请N0.61/625，410以全文引用的方式并入到本申请的说明书内。
[0003]背景
[0004]下文涉及焊接技术、核反应堆技术、核燃料棒技术、核发电技术和相关技术。
[0005]在典型核反应堆中，反应堆堆芯通常包括多个燃料组件，燃料组件中每一个由燃料棒阵列组成。每个燃料棒包括管状包壳，管状包壳容纳燃料芯块，燃料芯块包括裂变材料。包壳由上下端帽或端塞密封。核反应堆堆芯由这种燃料棒阵列组成，并且安置于压力容器中，压力容器容纳主冷却剂(通常是水，但也设想到重水或另一冷却剂)。主冷却剂通过核反应堆堆芯流动并且被放射性堆芯加热。在典型沸水反应堆(BWR)配置中，热冷却剂沸腾以形成主冷却剂蒸汽，主冷却剂蒸汽从压力容器输送出来并且用于驱动涡轮。在典型压水反应堆(PWR)配置中，主冷却剂保持在过冷状态并且通过位于容器外侧的蒸汽发生器输送以加热驱动涡轮的次冷却剂。在典型一体式PWR配置中，蒸汽发生器位于压力容器内侧并且次冷却剂被泵送到蒸汽发生器。
[0006]一般而言，每个燃料棒包括加载到包壳管内的核燃料芯块列和固定到管的相反端(例如，底端或顶端)的端塞。端塞应提供可靠的密封以防止主冷却剂泄漏到燃料棒内。在已知的方案中，顶部端塞和底部端塞环焊或对焊到管的相反端，例如通过熔焊或固态焊接。
[0007]也已知端塞到包壳的电阻焊接，其中包壳管与端塞对接。在这种方案中，高电流在包壳与端塞之间传递，端塞被压缩地加载。在端塞与包壳之间界面处的电阻生成局部加热，局部加热导致融合接合。虽然电阻焊接具有许多合乎需要的属性，但这个过程具有某些缺点。例如，无破坏的焊接检查通常是不可行的。结合品质也可能易受某些污染物影响，在某些情况下，并无检测手段。焊接加厚部分或毛刺必须在焊后过程中被机械移除或抑制，这使得加工复杂。
【发明内容】
[0008]根据一方面，一种方法包括向核燃料棒的包壳管的开口端插入端塞，端塞具有主体和从主体延伸并且止于包壳座的圆柱形结合部，该包壳座具有与圆柱形结合部相比减小的直径。插入包括:抵靠端塞的包壳座夹持包壳管的开口端；以及，当夹持时，在端塞与包壳管的开口端之间施加电流。夹持与施加电流的组合有效地向包壳座上的包壳管的开口端施力并且使之在端塞的圆柱形结合部上滑动并且在端塞的圆柱形结合部的圆柱形结合表面与包壳管的开口端的内侧表面之间生成电阻焊接。在某些实施例中，包壳座包括与圆柱形结合部相比减小直径的圆柱形座部和在端塞的圆柱形座部与端塞的圆柱形结合部之间的陡峭或渐进式环形台阶。在某些实施例中，环形台阶为大约0.002英寸。在其它实施例中，环形台阶大于0.002英寸。在另外的实施例中，并不利用环形台阶。在某些实施例中，包壳座包括端塞的圆柱形结合部的斜削或截头圆锥形端部。在某些实施例中，端塞包括限定于端塞的主体与端塞的圆柱形结合部之间的滑动止挡件，包壳管的开口端在端塞的圆柱形结合部上的滑动由滑动止挡件阻挡。例如，滑动止挡件可以是在端塞的圆柱形结合部与端塞主体之间的陡峭或渐进式环形台阶。在某些这样的实施例中，滑动止挡件包括环形凹槽，其接纳在包壳管的开口端在端塞的圆柱形结合部上滑动期间移位的堆积材料。在其它实施例中，行进距离受到行进长度过程控制。
[0009]根据另一方面，一种方法包括如在前一段中所陈述的操作并且还包括将包括裂变材料燃料芯块加载到包壳管内的操作。该方法还可包括:对于多个包壳管中每一个重复加载和插入以生成多个组装的核燃料棒；以及，构造燃料组件，该燃料组件包括组装的核燃料棒阵列。
[0010]根据另一方面，一种核燃料棒包括:端塞，其具有圆柱形结合部，在端塞一端的锥形顶端和在端塞的相反端与圆柱形结合部相比具有减小直径的座部；包壳管，其具有由端塞的圆柱形结合部插入的端部，座部安置于包壳管的插入端内侧并且锥形顶端在包壳管的插入端外侧延伸；以及，焊接部，其结合端塞的圆柱形结合部与包壳管的插入端的内侧表面。在某些实施例中，座部包括与圆柱形结合部相比减小直径的圆柱形座部。在某些实施例中，座部包括端塞的圆柱形结合部的斜削或截头圆锥形端部。在某些实施例中，端塞还具有安置于圆柱形结合部与锥形顶端之间的圆柱形主体，圆柱形主体在包壳管的插入端外侧延伸并且止于锥形顶端。在某些这样的实施例中，圆柱形主体具有比圆柱形结合部更大的直径并且陡峭或渐进式环形台阶限定于端塞的圆柱形主体与端塞的所述圆柱形结合部之间。在某些这样的实施例中，端塞还具有在限定于圆柱形主体与圆柱形结合部之间的陡峭或渐进式环形台阶处的圆柱形结合部中的环形凹槽。端塞可选地还包括从座部突伸的短柱，短柱并不接触包壳管。
[0011]根据另一方面，在前一段中所陈述的核燃料棒还包括安置于包壳管中包括裂变材料的燃料芯块堆叠。一种设备可包括:压力容器，其容纳核反应堆堆芯，核反应堆堆芯包括浸没于主冷却剂水中的核燃料棒阵列。
[0012]根据另一方面，用于插入核燃料棒包壳管端部的端塞，该端塞包括:在端塞的一端的锥形顶端；圆柱形结合部，其大小适于在核燃料棒包壳管的端部内侧形成干涉配合；以及，座部，其在与锥形顶端相反的端塞的端部，与圆柱形结合部相比具有减小的直径。在某些实施例中，端塞还包括安置于锥形顶端与圆柱形结合部之间的直径为圆柱形主体，并且圆柱形结合部具有小于圆柱形主体的直径D1的直径D 2。在某些这样的实施例中，座部包括具有直径D3的圆柱形座部，直径D 3小于圆柱形结合部的直径D 2，而在其它这样的实施例中，座部包括圆柱形座部的斜削或截头圆锥形端部。
【附图说明】
[0013]本发明可以呈现各种部件和部件的布置和各种过程操作和过程操作的布置。附图只是出于说明优选实施例的目的并且不应被理解为限制本发明。
[0014]图1示意性地示出了包括上端塞和下端塞的说明性燃料棒。
[0015]图2示意性地示出了包括如图1所述的燃料棒的核反应堆堆芯。
[0016]图3示意性地示出了包括图2的核反应堆堆芯的核反应堆。
[0017]图4示出了被安放用于电阻焊接的燃料棒包壳的端塞的截面图。
[0018]图5示出了在执行了电阻焊接之后图4的端塞/包壳的截面图。
[0019]图6至图9示出了如本文所公开的适合于电阻焊接到燃料棒包壳上的额外端塞实施例的截面图。
【具体实施方式】
[0020]参考图1，示意性地示出了燃料棒2。燃料棒2包括包壳管4，包壳管4容纳包括裂变材料的燃料芯块6的堆叠。包壳管在其上端被插入上端塞7并且在其下端被插入(下)端塞8。在下端插入下端塞8或者在上端插入上端塞7包括如本文所公开的电阻焊接。燃料棒可选地容纳其它元件，诸如不含裂变材料或者与燃料芯块相比包含减少裂变材料浓度的间隔件。
[0021]参考图2，示意性地示出了核反应堆堆芯10，并且其包括燃料棒2的阵列。虽然说明性堆芯10包括仅100个燃料棒的10X10阵列，用于发电的反应堆可以采用数千或数万燃料棒，通常布置成被称作燃料组件的结构组。例如，一种设想到的小模块式反应堆(SMR)设计可以包括多达69个燃料组件，每个包括17X 17燃料棒束。每个燃料组件的燃料棒通常由定位格架保持在一起，定位格架与引导管和上喷嘴和下喷嘴或端板焊接在一起以形成结构骨架，并且堆芯篮堆芯成型器或其它结构支承件容纳燃料组件(并未示出结构支承部件)。
[0022]参考图3，示意性地示出了核反应堆，并且其包括安置于压力容器12中并且浸没于主冷却剂水中的核反应堆堆芯10。在图3的说明性反应堆中，中心立管结构14限定主冷却剂流动循环路径17，主冷却剂流动循环路径17可以通过自然循环(即，由于反应堆堆芯10加热所造成的对流流动)或者通过内部或外部反应堆冷却剂泵(未图示)驱动。循环路径17使由反应堆堆芯10加热的主冷却剂向上穿过中心立管14的内增压室(“热”支路)流动并且向下经由降液管环形空间(“冷”支路)返回到堆芯10，降液管环形空间限定于压力容器12与中心立管14之间。核反应堆可选地包括在图3中并未示出的各种其它部件，诸如控制棒和相关联的控制棒驱动机构(CRDM)、可选的反应堆冷却剂泵、内部或外部加压器、冷却剂补充和下泄子系统、紧急堆芯冷却系统(ECCS)、外部