燃料元件格架用Zr-4合金板材研究

对燃料元件格架用Zr-4合金板材的性能进行了较全面的研究,确定了合金板材的制备工艺,研究了加工率和热处理制度对合金性能的影响。     

Zr-4合金定位格架电子束焊接工艺研究

介绍了应用真空电子束焊接方法对Zr-4合金定位格架进行的焊接工艺研究。通过焊接工艺试验,焊缝组织的金相检验,X射线探伤对焊缝缺陷的检验,选出了满足设计要求的焊接工艺。结果表明Zr-4合金定位格架应用真空电子束焊接是可行的。     

Zr-4合金定位格架电子束焊接工艺研究

介绍了应用真空电子束焊接方法对Zr-4合金定位格架进行的焊接工艺研究。通过焊接工艺试验,焊缝组织的金相检验,X射线探伤对焊缝缺陷的检验,选出了满足设计要求的焊接工艺。结果表明Zr-4合金定位格架应用真空电子束焊接是可行的。     

Zr-4板材拉伸性能的研究

研究了变形温度(室温—773K)、晶粒大小对 Zr—4 板机械性能的影响。观察了拉伸后的组织随变形温度及变形量的变化后,认为在673K 拉伸时延伸率最低,是由于动态回复造成变形集中在缩颈区的结果。强度随晶粒减小而增加,但 σ-d-1/2之间不符合 Hall-Petch关系式,这可能与板材中存在织构有关。     

低温堆用Zr-4合金大方管研制

介绍了用短芯头过渡拉伸、再用与成品等长的长芯头进行成品拉伸的方法研制低温供热实验堆堆芯燃料元件盒所用的Zr-4合金薄壁大方管的过程,对称不等边的八边形截面方管尺度大,精度要求高,长边为138.7_(0.3)~(0.2)mm,壁厚只有1.5mm,用介绍的方法研制的管材达到了使用要求的精度,工艺重复性能也比较好。     

低温堆用Zr-4合金大方管研制

介绍了用短芯头过渡拉伸、再用与成品等长的长芯头进行成品拉伸的方法研制低温供热实验堆堆芯燃料元件盒所用的Zr-4合金薄壁大方管的过程,对称不等边的八边形截面方管尺度大,精度要求高,长边为138.7_(-0.3)~( 0.2)mm,壁厚只有1.5mm,用本文介绍的方法研制的管材达到了使用要求的精度,工艺重复性能也比较好。     

燃料组件格架弹簧刚度模型研究

格架弹簧是压水堆燃料组件的关键零部件,其为燃料棒提供夹持功能。刚度是格架弹簧的关键特性,其关系到燃料棒的堆内运行性能。本文基于格架弹簧的结构以及受力特点,给出了格架弹簧的受力分析模型,并推导了理论刚度计算公式,即得到了格架弹簧的理论刚度模型。另外,在商业有限元软件ABAQUS中建立了多种尺寸格架弹簧实体结构的有限元刚度模型,并计算获得了格架弹簧的变形量以及刚度曲线。通过有限元结果与理论刚度模型结果的对比,证明了理论刚度模型的合理性,并分析讨论了理论刚度模型的优缺点。本文首次提出的格架弹簧理论刚度模型可用于代替格架方案设计期间的有限元迭代过程,并能快速获得优化方案的主要设计尺寸。但本文分析方法不能替代实验,在方案固化后仍需开展实验确定格架弹簧的刚度。本文得到的格架弹簧理论模型可为燃料组件格架弹簧参数的快速优化设计提供新的思路。     

Zr-4合金的表面晶粒细化研究

通过超声喷丸在Zr-4合金表面获得细晶组织,采用金相显微镜、X射线衍射(XRD)以及场发射扫描电镜(FEG-SEM)观察处理前后锆合金的晶粒组织变化.结果表明,喷丸后样品从表面到芯部依次为:纳米晶(厚度约为60 μm)、超细晶(厚度约为160 μm)和原始组织.喷丸处理的晶粒细化机制为剧烈塑性变形.主要过程包括:孪晶、位错萌生-位错纠缠-晶粒分割-取向随机化.     

Zr-4合金低周疲劳特性研究

研究了再结晶态Zr-4合金板材在室温和400 ℃下的低周疲劳特性.Zr-4合金在室温下的循环变形行为与应变幅有关,当应变幅小于0.8%时,表现为循环软化;应变幅大于0.8%时,表现为循环硬化.在400 ℃下均表现为循环硬化.合金在室温和400 ℃下,均遵循Coffin-Manson关系.在低应变幅下,室温的低周疲劳性能明显优于400 ℃下的低周疲劳性能,随着应变幅的增加,两者寿命趋于接近.用扫描电子显微镜观察分析了合金在室温和400 ℃下的疲劳断口特征.     

燃料贮存格架的临界安全分析研究

通过对中广核工程设计有限公司自主设计的新燃料贮存格架的临界安全分析计算,从计算的角度初步验证了该格架能满足临界安全准则,并通过该实际计算案例的描述,介绍了如何开展燃料贮存格架的临界安全分析计算。     

U-Mo合金与Zr-4合金的扩散层性质研究

本文对U-Mo合金与Zr-4合金的扩散层性质进行了研究。三明治结构的U-Mo/Zr-4扩散偶在760~800℃下包覆热轧后,保温10~66 h。采用扫描电子显微镜(SEM)分析了扩散层的形貌和厚度,采用波谱仪(WDS)分析了各元素在扩散区内的分布情况,采用X射线衍射仪(XRD)测定了扩散层的相组成。分析结果表明,即使在800℃的高温下,U-Mo/Zr-4的扩散程度依然微弱,表现出良好的相容性;U-Mo/Zr的扩散层中间出现裂纹,裂纹两侧的扩散层相组成明显不同,靠近U-Mo侧为富Mo相,其主要是以化合物ZrMo_2为基的固溶体;靠近Zr-4侧的为富Zr相,其主要是以化合物UZr_2为基的固溶体;裂纹认为是由U和Zr不等量的原子交换所造成的。     

Zr-4合金铸锭化学成分的控制

按照合金元素在真空自耗电弧熔炼过程中的行为特征、受到的影响因素和控制方法的不同,将Zr-4合金中的24种元素分为工艺控制元素、工艺保证元素和由海绵锆决定的元素三类。主合金元素Sn,Fe,Cr,以Zr-Sn-Cr-Fe中间合金的形式,在压制电极块时加入到海绵锆中,氧以金属氧化物的形式加入,并建立了在加入金属氧化物的Zr-4合金的配料公式。通过对250炉Zr-4合金铸锭分析试验表明,铸锭化学成分是均匀的,它们的标准偏差为:σ_(Sn)=0.072％,σ_(Cr)=0.0064％,σ_(Fe)=0.014％,σ_(o_2)=0.017％。对φ<220mm纵剖试验表明,Sn,Fe,Cr,O_2,在铸锭内部具有良好的均匀性。     

用玻璃纤维做燃料元件

兰斯累尔聚合物工艺研究所正在试制一种新型的燃料元件。这种燃料元件的可裂变物质包含在通常的玻璃纤维内。     

Zr-4合金小试样高温疲劳行为研究

基于Zr-4合金漏斗薄片小试样,完成了室温和400℃高温下的等幅横向应变循环与应变疲劳试验.根据弹塑性有限元分析,建立了基于局部应变等效的应变换算方法,并结合实验结果,得到了估算Zr-4合金应变疲劳寿命的Manson-Coffin模型.结果表明:低应变幅下,Zr-4合金表现出循环软化特征;高应变幅下,Zr-4合金表现出循环强化特征.高温严重降低了低应变幅下Zr-4合金的疲劳寿命,随着应变幅增加,温度影响趋弱.分析表明,基于传统应变转换公式的M-C模型用于估算疲劳寿命偏于保守.     

秦山核电厂压水堆燃料组件定位格架设计

秦山核电厂压水堆燃料组件定位格架是六点支撑15×15排列弹簧定位格架。文中列出了设计依据和要求,介绍了计算和试验的结果,并详细地从物理、热工、水力、机械几个方面评价定位格架的设计。     

核元件定位格架钎焊的快速冷却工艺研究

核元件定位格架钎焊时效后真空冷却生产周期长,为此,采用了在冷至550℃,600℃,650℃充入0.06,0.08,0.10,0.12MPa的氩气快速冷却,结果证明,冷却时间由真空冷却的15～16h缩短到2.5～3h,使钎焊时效生产周期由真空冷却的33h缩短到20h。而定位格     

核元件定位格架钎焊的快速冷却工艺研究

核元件定位格架钎焊时效后真空冷却生产周期长,为此,采用了在冷至550℃,600℃,650℃充入0.06,0.08,0.10,0.12MPa的氩气快速冷却,结果证明,冷却时间由真空冷却的15～16h缩短到2.5～3h,使钎焊时效生产周期由真空冷却的33h缩短到20h。而定位格架的表面颜色、钎焊缝质量、外形尺寸、破断力和结合层厚度均达到钎焊技术要求。     

Zr-4合金管材的超声测厚

介绍了采用窄脉冲探头和脉冲回波法测量Zr-4合金管材壁厚的超声仪器和方法。壁厚 测量是通过测量界面回波间隔时间来实现的。由于在信号处理和电路设计中作了改进,仪器可达到微米级测量精度。文中还介绍了采用金相实验方法标定参考标准管的工作。     

Zr-4合金管材的超声测厚

本文介绍了采用窄脉冲探头和脉冲回波法测量Zr-4合金管材壁厚的超声仪器和方法。壁厚测量是通过测量界面回波间隔时间来实现的。由于在信号处理和电路设计中作了改进,仪器可达到微米级测量精度。文中还介绍了采用金相实验方法标定参考标准管的工作。     

压水堆燃料组件轴向格架的中子学影响研究

基于先进压水堆燃料管理软件Bamboo-C,分别提出了轴向格架非均匀建模方法和均匀建模方法。采用轴向格架的2种不同建模方法,对福清核电厂M310堆型的燃料组件进行建模分析,通过与堆芯实测数据进行对比,检验2种不同建模方法对临界硼浓度、轴向功率分布及轴向功率偏移的影响。数值结果表明,压水堆燃料组件轴向非均匀建模方法能够显著提高堆芯关键物理参数的计算精度。