CN105895177B - 堆芯吊篮的制造方法以及堆芯吊篮 - Google Patents

堆芯吊篮的制造方法以及堆芯吊篮 Download PDF

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Abstract

实施方式的堆芯吊篮的制造方法具备：将短环的一端部焊接接合于下部炉心支承板的工序；以及对焊接接合了短环的下部炉心支承板进行机械加工的工序，在该工序中，形成载置燃料集合体的载置面及供用于定位燃料集合体的定位销插入的销孔。在对下部炉心支承板进行机械加工的工序之后，对包含载置于载置面上的燃料集合体的炉心进行覆盖的主体筒被焊接接合于短环的另一端部。

Description

堆芯吊篮的制造方法以及堆芯吊篮
技术领域
本发明的实施方式涉及堆芯吊篮(core barrel)的制造方法以及堆芯吊篮。
背景技术
在压水型核反应堆的压力容器内，设置有对包含燃料集合体的炉心进行保持的堆芯吊篮(也称为炉心槽)。该堆芯吊篮具有对燃料集合体的重量予以支撑的功能和进行燃料集合体的定位的功能。
在以往的压水型核反应堆中，燃料集合体被载置于下部炉心板上，在下部炉心板的下方设置有下部炉心支承板，下部炉心板通过下部炉心支承柱安装于下部炉心支承板。通过这样的构成，燃料集合体通过构成堆芯吊篮的下部炉心支承板来支承。
上述的下部炉心支承柱通过螺栓等紧固连结于下部炉心板以及下部炉心支承板。由于该情况，因螺栓断裂可能对燃料集合体带来损伤。因此，考虑为了使下部炉心支承板具有下部炉心板的功能，而使下部炉心支承板和下部炉心板一体化，并使燃料集合体载置于下部炉心支承板的构造。
将适应这种构造的堆芯吊篮的一个例子示于图5。图5所示的堆芯吊篮50具备：安装于核反应堆压力容器的法兰部51、从法兰部51向下方延伸的上部筒52、设置于上部筒52的喷嘴部53、从上部筒52向下方延伸的中部筒54、从中部筒54向下方延伸的下部筒55、及与下部筒55的下端部接合的上述的下部炉心支承板56。其中，下部炉心支承板56具有载置燃料集合体的载置面57。上部筒52、中部筒54以及下部筒55如图6所示，是通过将板状的部件弯成圆筒状并进行焊接接合而制作的，在上部筒52、中部筒54以及下部筒55上分别形成有上部筒纵焊接线58、中部筒纵焊接线59以及下部筒纵焊接线60。此外，如图5所示，在法兰部51与上部筒52之间形成有法兰部圆周焊接线61，在上部筒52与中部筒54之间形成有上部筒圆周焊接线62，在中部筒54与下部筒55之间形成有中部筒圆周焊接线63，并且在下部筒55与下部炉心支承板56之间形成有下部炉心支承板圆周焊接线64。
这样，堆芯吊篮成为焊接制罐构造物。然而，考虑到在焊接线与燃料集合体对置时由于从燃料集合体照射的放射线而产生应力腐蚀断裂、热脆化、照射脆化的情况。因此，就燃料集合体经由下部炉心板以及下部炉心支承柱通过下部炉心支承板来支承的方式而言，已知有为了减少与燃料集合体对置的焊接线而通过锻造制作的堆芯吊篮。
另外，在要制作图5所示的堆芯吊篮的情况下，首先，对下部炉心支承板56进行机械加工，形成载置面57、供用于决定燃料集合体的位置的定位销插入的销孔(未图示)。接下来，下部筒55被焊接接合于下部炉心支承板56。然后，法兰部51、上部筒52以及中部筒54被焊接接合于下部筒55。
通常，要求炉心的各燃料集合体的保持位置有较高的精度。因此，希望下部炉心支承板56的载置面57的平面度、销孔的位置或者形状精度较高。
然而，下部炉心支承板圆周焊接线64形成在与下部炉心支承板56的载置面57接近的位置。因此，受到形成该下部炉心支承板圆周焊接线64时的焊接的影响，可能产生已通过机械加工形成的载置面57的平面度、销孔的精度无法满足要求值的情况。在此情况下，各燃料集合体的位置的精度确保可能是困难的。
发明内容
实施方式的堆芯吊篮的制造方法，是对设置于压水型核反应堆的核反应堆压力容器内并保持包含燃料集合体的炉心的堆芯吊篮的制造方法。该堆芯吊篮的制造方法具备：将短环(short ring)的一端部焊接接合于下部炉心支承板的工序；以及对焊接接合了上述短环的上述下部炉心支承板进行机械加工的工序，在该工序中，形成载置上述燃料集合体的载置面和供用于对上述燃料集合体进行定位的定位销插入的销孔。在对下部炉心支承板进行机械加工的工序之后，对包含载置于载置面上的燃料集合体的炉心进行覆盖的主体筒被焊接接合于短环的另一端部。
此外，实施方式的堆芯吊篮，设置于压水型核反应堆的压力容器内，对包含燃料集合体的炉心进行保持。该堆芯吊篮具备：下部炉心支承板，具有载置燃料集合体的载置面和供用于定位上述燃料集合体的定位销插入的销孔；主体筒，对包含载置于下部炉心支承板的载置面上的燃料集合体的炉心进行覆盖；以及短环，一端部焊接接合于下部炉心支承板，另一端部焊接接合于主体筒。
附图说明
图1是表示实施方式中的压水型核反应堆的概略构成的一个例子的纵剖视图。
图2是将对图1的压水型核反应堆中的堆芯吊篮进行表示的右半部分省略的纵剖视图。
图3是表示在图1的压水型核反应堆中将燃料集合体保持于下部炉心支承板的构成的主要部分切口剖视图。
图4是用于说明图2的堆芯吊篮的制造方法的流程图。
图5是将表示一般的堆芯吊篮的右半部分省略的纵剖视图。
图6是表示图5的各筒的焊接线的立体图。
具体实施方式
实施方式的堆芯吊篮的制造方法，是设置于压水型核反应堆的核反应堆压力容器内并保持包含燃料集合体的炉心的堆芯吊篮的制造方法。该堆芯吊篮的制造方法具备：将短环的一端部焊接接合于下部炉心支承板的工序；以及对焊接接合了上述短环的上述下部炉心支承板进行机械加工的工序，在该工序中，形成载置上述燃料集合体的载置面和供用于对上述燃料集合体进行定位的定位销插入的销孔。在对下部炉心支承板进行机械加工的工序之后，对包含载置于载置面上的燃料集合体的炉心进行覆盖的主体筒被焊接接合于短环的另一端部。
此外，实施方式的堆芯吊篮，设置于压水型核反应堆的压力容器内，对包含燃料集合体的炉心进行保持。该堆芯吊篮具备：下部炉心支承板，具有载置燃料集合体的载置面和供用于定位上述燃料集合体的定位销插入的销孔；主体筒，对包含载置于下部炉心支承板的载置面上的燃料集合体的炉心进行覆盖；以及短环，一端部焊接接合于下部炉心支承板，另一端部焊接接合于主体筒。
以下，参照附图，说明本发明的实施方式中的堆芯吊篮以及堆芯吊篮的制造方法。
首先，使用图1，说明压水型核反应堆的概略构成。
如图1所示，压水型核反应堆1具备：具有沿铅垂方向(图1中的上下方向)延伸的中心轴线的圆筒状的核反应堆压力容器2、设置于核反应堆压力容器2的冷却材料入口喷嘴3以及冷却材料出口喷嘴4、以及设置于核反应堆压力容器2内的堆芯吊篮20。其中，在堆芯吊篮20的上部，设置有后述的喷嘴部34，该喷嘴部34与冷却材料出口喷嘴4连通，避免与从冷却材料入口喷嘴3流入的冷却材料的混合。
堆芯吊篮20收纳并保持包含燃料集合体5a的炉心5。堆芯吊篮20具有后述的下部炉心支承板21，在该下部炉心支承板21上载置有炉心5的燃料集合体5a。
冷却材料从核反应堆压力容器2的外部的配管(未图示)通过冷却材料入口喷嘴3向核反应堆压力容器2的内部流入。流入的冷却材料在形成于核反应堆压力容器2的侧壁与堆芯吊篮20之间的下导管部6中向下方向流动，并通过在核反应堆压力容器2的下部设置的流裙部7将流动的方向改变为上方向。并且，冷却材料在下部炉心支承板21的连通孔24(参照图3)通过后流入炉心5。流入到炉心5的冷却材料通过将燃料冷却而温度上升后从炉心5流出，并在喷嘴部34以及冷却材料出口喷嘴4通过后向核反应堆压力容器2的外部的配管(未图示)流出。
在核反应堆压力容器2的上部设置有控制棒驱动机构8，为了进行核反应堆输出的控制、紧急时的核反应堆中的反应的停止，构成为控制棒能够插入到炉心5内。此外，在核反应堆压力容器2的上部，设置有上部炉心支承板9，构成为从上方支承炉心5。
接下来，使用图2对本实施方式中的堆芯吊篮20进行说明。
如图2所示，堆芯吊篮20具有载置燃料集合体5a的下部炉心支承板21、以及将包含载置于下部炉心支承板21的燃料集合体5a的炉心5覆盖的主体筒30。其中，下部炉心支承板21由板状的部件来制作，主体筒30(后述的各筒)通过将圆筒状的部件例如将板状的部件弯成圆筒状后焊接接合而制作。
下部炉心支承板21如图2以及图3所示，具有载置燃料集合体5a的载置面22、供用于决定燃料集合体5a的位置的定位销10插入的销孔23、及冷却材料通过的连通孔24。这些载置面22、销孔23以及连通孔24是在对下部炉心支承板21进行机械加工时形成的。此外，在载置面22的半径方向外侧，设置有将后述短环37的下端部焊接接合的接合部25。
主体筒30具有安装于核反应堆压力容器2的法兰部31、从法兰部31向下方延伸的上部筒32及从上部筒32向下方延伸的下部筒33。其中，在上部筒32上设置有上述的喷嘴部34。法兰部31、上部筒32及下部筒33互相焊接接合，在法兰部31与上部筒32之间形成有法兰部圆周焊接线35，在上部筒32与下部筒33之间形成有上部筒圆周焊接线36。
下部炉心支承板21与下部筒33经由短环37而接合。更具体地说，短环37的一端部(下端部)与下部炉心支承板21的接合部25焊接接合，另一端部(上端部)与下部筒33焊接接合。在下部炉心支承板21与短环37之间形成有下部炉心支承板圆周焊接线38，在短环37与下部筒33之间形成有下部筒圆周焊接线39。
本实施方式的短环37，与下部筒33相比轴向长度(图2的上下方向长度)短且形成为环状，且作为表示出如下环的部件而使用，该环为，具有在将短环37焊接接合于下部炉心支承板21后能够对下部炉心支承板21进行机械加工的程度的轴向长度的环。更具体地说，短环37只要具有在将短环37焊接接合于下部炉心支承板21后、加工器的工具能够从短环37的上端部的开口40到达下部炉心支承板21并能够以所期望的精度对下部炉心支承板21进行加工的轴向长度即可。这种短环37的轴向长度优选是例如300mm左右。通过这样，能够使用一般的加工器，将工具从短环37的上端部的开口40伸到下部炉心支承板21并高精度地进行机械加工。此外，通过将短环37的轴向长度设为300mm左右，能够使下部筒圆周焊接线39从下部炉心支承板21离开，能够抑制下部炉心支承板21在短环37与下部筒33的焊接接合、下部筒圆周焊接线39的热处理时变形。
接下来，对由这种结构构成的本实施方式的作用进行说明。在此，对堆芯吊篮20的制造方法进行说明。
首先，短环37的下端部被焊接接合于下部炉心支承板21的接合部25(步骤S1)。在此情况下，在短环37的下端部和下部炉心支承板21的接合部25形成有坡口(未图示)，短环37的下端部与下部炉心支承板21的接合部25对接并焊接接合。由此，形成下部炉心支承板圆周焊接线38。
接下来，对所形成的下部炉心支承板圆周焊接线38进行尺寸稳定化热处理(步骤S2)。通过这样，下部炉心支承板圆周焊接线38的残留应力被释放。另外，尺寸稳定化热处理能够通过作为焊接后的热处理而进行的一般的方法来进行。
接下来，下部炉心支承板21被机械加工，形成载置面22、销孔23以及连通孔24(步骤S3)。在此，下部炉心支承板21以及短环37被全面地机械加工，载置面22、销孔23以及连通孔24以所期望的精度形成为最终形状。通过上述的步骤S2的尺寸稳定化热处理，下部炉心支承板圆周焊接线38的残留应力已被释放，因此在步骤S3中由机械加工产生的应力释放得以抑制。通过这样，能够提高机械加工的精度。另外，机械加工为，使用具有从短环37的上端部的开口40到达下部炉心支承板21的工具的加工器进行机械加工。此外，最终形状是指，下部炉心支承板21以及短环37是与堆芯吊篮20完成时的形状相同的形状的状态。
接下来，覆盖炉心5的主体筒30的下部筒33被焊接接合于短环37的上端部(步骤S4)。更具体地说，在下部筒33的下端部和短环37的上端部形成坡口(未图示)，下部筒33的下端部和短环37的上端部对接并被焊接接合。由此，形成下部筒圆周焊接线39。此时，下部筒圆周焊接线39形成于从下部炉心支承板21离开的位置，因此能够抑制下部炉心支承板21由于下部筒33和短环37的焊接接合而变形。
然后，对所形成的下部筒圆周焊接线39进行尺寸稳定化热处理(步骤S5)。通过这样，下部筒圆周焊接线39的残留应力得以释放。此时，下部炉心支承板圆周焊接线38在上述的步骤S2中释放了残留应力，因此能够抑制下部炉心支承板21在步骤S5的热处理时变形。此外，如上所述，下部筒圆周焊接线39形成于从下部炉心支承板21离开的位置，因此能够抑制下部炉心支承板21由于下部筒圆周焊接线39的尺寸稳定化热处理而变形。
另外，法兰部31与上部筒32被焊接接合的工序及上部筒32与下部筒33被焊接接合的工序也可以在步骤S5时进行，或者在步骤S5之前或之后进行。在任一情况下，所形成的法兰部圆周焊接线35、上部筒圆周焊接线36被进行与上述的步骤S2、S5同样的尺寸稳定化热处理是优选的。
这样，通过本实施方式，焊接接合了短环37下端部的下部炉心支承板21被机械加工，由此在下部炉心支承板21上形成载置燃料集合体5a的载置面22、供用于定位燃料集合体5a的定位销10插入的销孔23，然后，将主体筒30的下部筒33与短环37的上端部焊接接合。通过这样，能够使通过机械加工形成载置面22和销孔23后形成的下部筒圆周焊接线39从下部炉心支承板21离开。因此，能够抑制下部炉心支承板21由于对下部炉心支承板21进行机械加工后的焊接而变形。其结果是，能够提高载置燃料集合体5a的下部炉心支承板21的形状精度，能够提高燃料集合体5a的位置精度。
此外，根据本实施方式，通过将作为下部炉心支承板21的板状的部件与如短环37、主体筒30那样的圆筒状的部件焊接接合，能够得到堆芯吊篮20。通过这样，与通过锻造等制作堆芯吊篮20的情况相比，能够廉价地制作。
并且，根据本实施方式，在对形成于短环37与下部炉心支承板21之间的下部炉心支承板圆周焊接线38进行了热处理后对下部炉心支承板21进行机械加工。通过这样，在下部炉心支承板21的机械加工之前，能够释放下部炉心支承板圆周焊接线38的残留应力。因此，防止在对下部炉心支承板21进行机械加工时进行应力释放，能够提高机械加工的精度。
通过以上所述的实施方式，能够提高载置燃料集合体的下部炉心支承板的形状精度，能够提高燃料集合体的位置精度。
对本发明的实施方式进行了说明，但该实施方式是作为例子提示的，意图不在于限定发明的范围。该新的实施方式能够以其他各种各样的方式实施，在不脱离发明的宗旨的范围内，能够进行种种省略、置换及变更。这些实施方式及其变形，包含于发明的范围及宗旨，并且包含于权利要求书记载的发明及其等同的范围。

Claims (3)

1.一种堆芯吊篮的制造方法，该堆芯吊篮设置于压水型核反应堆的核反应堆压力容器内，并对包含燃料集合体的炉心进行保持，上述堆芯吊篮的制造方法的特征在于，
上述堆芯吊篮具有主体筒，该主体筒具有安装于上述核反应堆压力容器的法兰部、从上述法兰部向下方延伸的上部筒及从上述上部筒向下方延伸的下部筒，通过短环将上述主体筒与下部炉心支承板接合，
上述堆芯吊篮的制造方法，具备：
将上述短环的一端部焊接接合于上述下部炉心支承板的工序；
对焊接接合了上述短环的上述下部炉心支承板进行机械加工的工序，在该工序中，通过从上述短环的上端部的开口对上述下部炉心支承板进行机械加工，从而形成载置上述燃料集合体的载置面及供用于定位上述燃料集合体的定位销插入的销孔；以及
在对上述下部炉心支承板进行机械加工的工序之后，使对包含载置于上述载置面上的上述燃料集合体的上述炉心进行覆盖的主体筒与上述短环的另一端部焊接接合的工序，
上述短环为，形成为在将上述短环焊接接合于上述下部炉心支承板后能够对上述下部炉心支承板进行机械加工的程度的、轴向长度比上述下部筒短的环。
2.根据权利要求1所述的堆芯吊篮的制造方法，其特征在于，
在对上述下部炉心支承板进行机械加工的工序之前，对形成于上述短环与上述下部炉心支承板之间的焊接线进行热处理。
3.一种堆芯吊篮，设置于压水型核反应堆的压力容器内，对包含燃料集合体的炉心进行保持，
上述堆芯吊篮的特征在于，具备：
下部炉心支承板，具有载置上述燃料集合体的载置面和供用于定位上述燃料集合体的定位销插入的销孔；
主体筒，对包含载置于上述下部炉心支承板的上述载置面上的上述燃料集合体的上述炉心进行覆盖，该主体筒具有安装于上述核反应堆压力容器的法兰部、从上述法兰部向下方延伸的上部筒及从上述上部筒向下方延伸的下部筒；以及
短环，一端部被焊接接合于上述下部炉心支承板，另一端部被焊接接合于上述主体筒的上述下部筒，
上述短环形成为轴向长度比上述下部筒短，且具有能够从上述短环的上端部的开口对上述下部炉心支承板进行机械加工的轴向长度。
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