CN104520936A - 用于核燃料棒的端帽的电阻焊接 - Google Patents

用于核燃料棒的端帽的电阻焊接 Download PDF

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Abstract

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以便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。

Description

用于核燃料棒的端帽的电阻焊接
相关申请
本申请要求在2012年4月17日提交的美国临时申请No.61/625,410的权益，在2012年4月17日提交的美国临时申请No.61/625,410以全文引用的方式并入到本申请的说明书内。
背景
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。
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。
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。
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
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。
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。
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。
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。
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D1的圆柱形主体，并且圆柱形结合部具有小于圆柱形主体的直径D1的直径D2。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D3小于圆柱形结合部的直径D2，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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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。
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10×10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17×17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)。
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)、外部安全壳结构等。
参考图4和图5，示出了用于将下端塞8焊接到包壳管4上的说明性电阻焊接过程。下端塞8通常为圆柱形并且包括主体，主体包括锥形(例如，圆锥形)端部20、圆柱形主体22、圆柱形结合部24和包壳座26，包壳座26在图4和图5的实施例中是圆柱形结合部24的斜削端。在图4和图5的端塞8中，圆柱形主体22、圆柱形结合部24和包壳座26包括在端塞8一端的锥形端部20与在端塞8的相反端的包壳座26之间延伸的三个相继更小圆柱形部分，分别具有更小的直径D1>D2>D3。包壳座26具有与圆柱形结合部24的直径D2相比减小的直径，例如包括端塞8的斜削或截头圆锥形端部。减小直径的包壳座26的大小适于完全(如图4所示)或部分地接纳于待由端塞8插入的包壳管4的开口端内。包壳座26的斜削或截头圆锥形端部在电阻焊接期间提供包壳管4的对准和引入。圆柱形结合部24的大小适于在包壳管4内形成干涉配合。为此目的，圆柱形结合部24具有与包壳管4的端部的内径DC,ID相同或略微更大的直径。在某些实施例中，圆柱形结合部24的直径D2具有比包壳管4的端部的内径DC,ID大0.002英寸至0.004英寸的直径。
为了执行电阻焊接，电极附连到端塞8和包壳管4中每一个上。在说明性图4和图5中，包壳电极30为蛤壳式电极，其夹持到包壳管4的端部。在替代配置中，包壳电极30的大小可以适于以在包壳电极30与包壳管4之间的干涉配合而接合包壳管端部4，将包壳管4固定于电极30中。干涉配合可以具有例如大约0.0002至0.0020英寸的大小。端塞电极34可以具有凹陷(divot)或其它配合凹部，其被配置成接纳端塞8的锥形端部20。
在包壳管4和端塞4附连到其相应电极30、34的情况下，包壳管4的开口端抵靠端塞8夹持。在图4中以箭头F示意性地示出了这种夹持。当包壳管4与端塞8压缩地加载或夹持在一起时，在施加夹持F时，电流施加于电极30、34之间并且在包壳管4与端塞8之间流动。预期电阻在包壳管8与端塞8之间的界面处最高。这种电阻造成对配合表面的电阻加热。夹持F与施加电流的组合有效地向包壳座26上的包壳管4的开口端施力并且使之在端塞8的圆柱形结合部24上滑动并且在端塞8的圆柱形结合部24的圆柱形结合表面与包壳管4的开口端的内侧表面之间生成电阻焊接25(参看图5)。为了实现这种效果，在某些实施例中，例如，夹持力F为大约200-800磅。压缩力与加热部件的组合导致包壳管4的内径在端塞8的圆柱形结合部24的外径D2上滑动。为了便于这种操作，包壳管4的内径在圆柱形结合表面(24)上在径向向外推压。由于在插塞/包壳界面处的电阻所造成的加热使金属软化并且在压缩力下，端塞8的圆柱形结合部24滑入到包壳管20内。滑动继续，直到包壳管4到达较小直径结合表面24与端塞8的主体22的较大直径圆柱形表面之间的端塞8的在径向向外延伸的肩部38。因此，肩部38为限定于端塞8的主体22与端塞的圆柱形结合部24之间的滑动止挡件38。包壳管4的开口端在端塞8的圆柱形结合部24上的滑动由滑动止挡件阻挡。替代地，管在端塞上的滑动可以通过限制端塞的行程或者通过该过程本身而受到控制。
端塞8的主体22的直径D1优选地仅略微大于圆柱形结合部24的直径D2。在某些实施例中，端塞8的主体22的直径D1等于包壳4的外径DC,OD，因此在焊接配置(图5)，燃料棒的外表面在从包壳4到焊接的端塞8的过渡部上具有相同外径。
当包壳管4在端塞8的圆柱形结合部24上滑动时，来自端塞8和/或来自包壳管4的某些材料在这两个部件之间的界面的前边缘处堆积。这种堆积44在图5中示意性地示出。在某些实施例中(参看图8和图9)，在端塞8中设置凹槽(例如，在总体上由附图标记44所标注的位置)以接纳堆积，和/或倒角可以添加到径向向外延伸的支座肩部以向外推压加厚材料。一般而言，焊接过程是自清洁的，因为当包壳在端塞8的圆柱形结合部24上滑动时，杂质随着加厚材料(即，堆积44)移动。此外，焊接部24的结合长度较大，例如，对应于如图5所示的圆柱形结合部24的轴向长度Lw。
参考图6至图9，示出了其它说明性端塞配置，其包括包壳座和圆柱形结合部并且通常适合于以与图4至图5所示和所描述的端塞8类似的方式焊接到包壳管。此外，每个端塞的各种特征通常是可互换的，使得在一实施例中示出的特征能根据需要包括于其它实施例中。图6至图9的端塞各包括主体，主体包括锥形(例如，圆锥形)端部20和圆柱形主体22。上端塞(未图示)可以包括任何上端塞上端部，与本文关于下端塞特征所公开的主体、结合、座、凹部、滑动止挡件或短柱特征中的任一个(一个或多个)组合。图6至图9的实施例中的每一个的包壳座与图4至图5的端塞8相比修改以包括短柱48。短柱48为可选的特征，其(若包括)提供用于连接间隔元件(未图示)以使燃料芯块6(参看图1)与端塞间隔开的连接点。
参考图6，示出了端塞50，其类似于端塞8，并且包括圆锥形端部20、圆柱形主体2和与主体22相比具有减小的直径的圆柱形结合部24，并且滑动止挡件38限定为在主体22与圆柱形结合部24之间的陡峭台阶。然而，具有从直径D2到直径D3的陡峭减小的图4和图5的实施例的包壳座26在图6的端塞50中被修改的包壳座56替换，包壳座56包括截头圆锥形或斜削结构，其具有随着离圆柱形结合部24的距离增加而逐渐减小的直径。包壳座56的斜削或截头圆锥形状便于在电阻焊接期间在其在包壳座56上受力并且滑动到圆柱形结合部24上时在径向向外推压包壳。在包壳座56联结圆柱形结合部24的点，包壳座56的半径应等于或略小于圆柱形结合部24的直径，但也大于包壳4的内径DC,ID以便俘获并且安放包壳4的端部。
参考图7，示出了说明性端塞60，其类似于图6的端塞50，并且包括圆锥形端部20、圆柱形主体22、与主体22相比具有减小直径的圆柱形结合部24和斜削或截头圆锥形包壳座56。然而，图7的端塞60与图6的端塞50的不同之处在于，在图7的实施例中滑动止挡件38是渐进式滑动止挡件68，滑动止挡件在图4至图5和图6的实施例中是在主体22与圆柱形结合部24之间的陡峭台阶。说明性渐进式滑动止挡件68是45°倒角，然而，也设想到其它角度。渐进式滑动止挡件68有利地提供用于堆积的空间。相反，图4至图5和图6的陡峭边缘滑动止挡件38可以充当堆积物的陷阱。
参考图8，示出了说明性端塞70，其类似于图6的端塞50并且包括圆锥形端部20,圆柱形主体22,与限定陡峭台阶滑动止挡件38的主体22相比具有减小直径的圆柱形结合部24，以及斜削或截头圆锥形包壳座56。然而，图8的端塞70与图6的端塞50的不同之处在于，环形凹部或凹槽79设置于陡峭台阶滑动止挡件38的基部以接纳在电阻焊接过程中生成的堆积物。环形凹部或凹槽79靠近包壳管4的前边缘与滑动止挡件38会合处定位以接纳堆积物。凹部或凹槽79减小了燃料棒外部上的堆积物的向外“积聚”。可以机械地移除任何剩余过量填料。
参考图9，说明性端塞80为图7和图8的端塞70、80的复合物，并且包括圆锥形端部20，圆柱形主体22，与限定渐进式滑动止挡件68的主体22相比具有减小直径的圆柱形结合部24(如在图7中的端塞60中)，以及斜削或截头圆锥形包壳座56并且还包括凹部或凹槽79(如在图8的端塞70中)。
陡峭台阶滑动止挡件38或渐进式滑动止挡件68有利地提供包壳4在圆柱形结合部24上滑动的明确终止。然而，设想到完全省略滑动止挡件。在这种实施例中，包壳4在圆柱形结合部24上的滑动由于来自包壳4与圆柱形结合部24之间的干涉配合的力而终止，可能与形成于包壳4与圆柱形结合部24之间的初始焊接界面相组合，因为滑动增加了总接触表面积，导致减小的电阻加热。电阻焊接为难以建模的动态过程。因此，设想到使用实验电阻焊接设备使用尝试错误法来确定过程参数诸如包壳4的内径DC,ID、圆柱形结合部24的外径D2、夹持力F和适合于产生所希望的滑动止挡力的电流。
本文所公开的电阻焊接过程具有多种优点。例如，焊接过程是自清洁的，因为当包壳在端塞的圆柱形接合部24上滑动时，杂质随着堆积材料移位。此外，结合长度Lw可以显著大于包壳管厚度(例如，两倍更长或更多)，提供强焊接。所得到的结合线平行于包壳4的表面，这能便于无破坏地检查焊接结合。所得到的焊接部并不突伸于包壳表面上方，并且在某些实施例中，无需执行焊后机械加工来使表面平滑。(替代地，如果渐进式滑动止挡件68和/或凹槽79不足以完全容纳堆积物，设想到某些焊后机械加工移除过量堆积物)。基于焊接过程参数，诸如电流、电压、位移、焊接时间和焊接夹持力来监视和控制焊接品质。此外，陡峭台阶包壳座26或者渐进式(例如，斜削或截头圆锥形)包壳座56提供包壳座4到端塞端部上的固定和明确居中的安放，这显著地增强了牢固性、可靠性和产率。包壳安放的精确居中也便于使用说明性间隔件连接短柱48，因为包壳居中确保了包壳并不总是与短柱48上的间隔件接触或干扰其定位。短柱48具有合适大小和形状以便不在插塞过程中接触包壳管4的开口端(即，在电阻焊接到包壳管4上时)。
说明和描述了优选实施例。显然，在阅读和理解前述详细描述时，其他人可想到修改和更改。本发明意图被理解为包括所有这些修改和更改，只要它们属于所附权利要求或其等效物的范围内。

Claims (30)

1.一种方法，包括：
向核燃料棒的包壳管的开口端插入端塞，所述端塞具有主体和从所述主体延伸并且止于包壳座中的圆柱形结合部，所述包壳座具有与所述圆柱形结合部相比减小的直径，所述插入包括：
抵靠所述端塞的所述包壳座夹持所述包壳管的所述开口端；以及
当夹持时，在所述端塞与所述包壳管的开口端之间施加电流，所述夹持和所述施加电流的组合有效地向所述包壳座上的所述包壳管的所述开口端施力，并且使之在所述端塞的所述圆柱形结合部上滑动，并且在所述端塞的所述圆柱形结合部的圆柱形结合表面与所述包壳管的所述开口端的所述内侧表面之间生成电阻焊接。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述包壳座包括与所述圆柱形结合部相比减小直径的圆柱形座部和在所述端塞的所述圆柱形座部与所述端塞的所述圆柱形结合部之间的陡峭或渐进式环形台阶。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述包壳座包括所述端塞的所述圆柱形结合部的斜削或截头圆锥形端部。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述端塞包括限定于所述端塞的所述主体与所述端塞的所述圆柱形结合部之间的滑动止挡件，所述包壳管的所述开口端在所述端塞的所述圆柱形结合部上的滑动由所述滑动止挡件阻挡。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述滑动止挡件包括环形凹槽，其接纳在所述包壳管的所述开口端在所述端塞的所述圆柱形结合部上滑动期间移位的堆积材料。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述滑动止挡件是在所述端塞的所述圆柱形结合部与所述端塞的所述主体之间的陡峭或渐进式环形台阶。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述插入还包括：
在蛤壳式夹具中夹持所述包壳管的所述开口端，所述蛤壳式夹具防止所述包壳管的所述开口端的外径在所述包壳管的所述开口端在所述端塞的所述圆柱形结合部上滑动期间膨胀。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述端塞包括环形凹槽，其被布置成接纳在所述包壳管的所述开口端在所述端塞的所述圆柱形结合部上滑动期间移位的堆积材料。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述蛤壳式夹具为包壳管电极，其用于在所述端塞与所述包壳管的所述开口端之间施加电流。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述端塞的所述主体包括锥形顶端，在所述插入之后，所述锥形顶端位于所述包壳管外侧，并且所述插入还包括：
将所述端塞的所述主体的所述锥形顶端插置于端塞电极的配合凹部内以在所述端塞与所述包壳管的所述开口端之间施加电流。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，使用所述包壳管电极来执行所述夹持以向所述包壳管的所述开口端施加力并且使用所述端塞电极来向所述端塞施加力。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述圆柱形结合部具有大于所述包壳管的所述开口端的内径的直径。
13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述端塞还包括从所述包壳座突伸的短柱，所述短柱的大小和形状使之在所述插入期间并不接触所述包壳管的所述开口端。
14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于还包括：
将包括裂变材料的燃料芯块加载到所述包壳管内。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于还包括：
对于多个包壳管中每一个重复所述加载和所述插入以生成多个组装的核燃料棒；
构造燃料组件，所述燃料组件包括组装的核燃料棒阵列。
16.一种设备，包括：
核燃料棒，其包括：
端塞，其具有圆柱形结合部，在所述端塞一端的锥形顶端和在所述端塞的相反端与所述圆柱形结合部相比具有减小直径的座部；
包壳管，其具有由所述端塞的所述圆柱形结合部插入的端部，所述座部安置于所述包壳管的所述插入端内侧并且所述锥形顶端在所述包壳管的所述插入端外侧延伸；以及
焊接部，其结合所述端塞的所述圆柱形结合部与所述包壳管的所述插入端的内侧表面。
17.根据权利要求16所述的设备，其特征在于，所述焊接部为电阻焊接。
18.根据权利要求16所述的设备，其特征在于，所述座部包括与所述圆柱形结合部相比减小直径的圆柱形座部。
19.根据权利要求16所述的设备，其特征在于，所述座部包括所述端塞的所述圆柱形结合部的斜削或截头圆锥形端部。
20.根据权利要求16所述的设备，其特征在于，所述端塞还具有安置于所述圆柱形结合部与所述锥形顶端之间的圆柱形主体，所述圆柱形主体在所述包壳管的所述插入端外侧延伸并且止于所述锥形顶端。
21.根据权利要求20所述的设备，其特征在于，所述圆柱形主体具有比所述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所述端塞的所述圆柱形主体与所述端塞的所述圆柱形结合部之间。
22.根据权利要求21所述的设备，其特征在于，所述端塞还包括在限定于所述圆柱形主体与所述圆柱形结合部之间的所述陡峭或渐进式环形台阶处的所述圆柱形结合部中的环形凹槽。
23.根据权利要求22所述的设备，其特征在于，所述环形凹槽容纳在形成所述焊接部期间生成的堆积材料。
24.根据权利要求16所述的设备，其特征在于，所述端塞还包括从所述座部突伸的短柱，所述短柱并不接触所述包壳管。
25.根据权利要求16所述的设备，其特征在于，所述核燃料棒还包括燃料芯块堆叠，所述燃料芯块堆叠包括安置于所述包壳管中的裂变材料。
26.根据权利要求25所述的设备，其特征在于还包括：
压力容器，其容纳核反应堆堆芯，所述核反应堆堆芯包括浸没于主冷却剂水中的所述核燃料棒的阵列。
27.一种设备，包括：
用于插入核燃料棒包壳管的端部的端塞，所述端塞包括：
在所述端塞的一端的锥形顶端；
圆柱形结合部，其大小适于在所述核燃料棒包壳管的所述端部内侧形成干涉配合；以及
座部，其在与所述锥形顶端相反的所述端塞的端部，与所述圆柱形结合部相比具有减小的直径。
28.根据权利要求27所述的设备，其特征在于，所述端塞还包括安置于所述锥形顶端与所述圆柱形结合部之间的直径为D1的圆柱形主体，并且所述圆柱形结合部具有小于所述圆柱形主体的直径D1的直径D2。
29.根据权利要求28所述的设备，其特征在于，所述座部包括具有直径D3的圆柱形座部，直径D3小于所述圆柱形结合部的直径D2。
30.根据权利要求28所述的设备，其特征在于，所述座部包括所述圆柱形座部的斜削或截头圆锥形端部。
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