CN114730639A - 用于制造多层式核燃料包覆管的方法 - Google Patents
用于制造多层式核燃料包覆管的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114730639A CN114730639A CN202180006697.1A CN202180006697A CN114730639A CN 114730639 A CN114730639 A CN 114730639A CN 202180006697 A CN202180006697 A CN 202180006697A CN 114730639 A CN114730639 A CN 114730639A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pipe
- insert
- inner tube
- tube
- diameter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000005253 cladding Methods 0.000 title claims abstract description 86
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 76
- 239000003758 nuclear fuel Substances 0.000 title claims abstract description 35
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims abstract description 9
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 8
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims abstract description 4
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 117
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 73
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 24
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 claims description 12
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 5
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 44
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 34
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 34
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 33
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 33
- 239000000463 material Substances 0.000 description 15
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 8
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 6
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 6
- 230000004992 fission Effects 0.000 description 5
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 5
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 4
- -1 KOH Chemical class 0.000 description 3
- 230000004308 accommodation Effects 0.000 description 3
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 3
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 3
- 229920006324 polyoxymethylene Polymers 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229930040373 Paraformaldehyde Natural products 0.000 description 2
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 description 2
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 2
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001093 Zr alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 2
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 description 2
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- 229920002292 Nylon 6 Polymers 0.000 description 1
- 229930182556 Polyacetal Natural products 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 239000008162 cooking oil Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000005038 ethylene vinyl acetate Substances 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 239000010687 lubricating oil Substances 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- 239000012857 radioactive material Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
- B23K20/04—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating by means of a rolling mill
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
- G21C3/02—Fuel elements
- G21C3/04—Constructional details
- G21C3/06—Casings; Jackets
- G21C3/12—Means forming part of the element for locating it within the reactor core
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B17/00—Tube-rolling by rollers of which the axes are arranged essentially perpendicular to the axis of the work, e.g. "axial" tube-rolling
- B21B17/02—Tube-rolling by rollers of which the axes are arranged essentially perpendicular to the axis of the work, e.g. "axial" tube-rolling with mandrel, i.e. the mandrel rod contacts the rolled tube over the rod length
- B21B17/04—Tube-rolling by rollers of which the axes are arranged essentially perpendicular to the axis of the work, e.g. "axial" tube-rolling with mandrel, i.e. the mandrel rod contacts the rolled tube over the rod length in a continuous process
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
- B23K20/22—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating taking account of the properties of the materials to be welded
- B23K20/227—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating taking account of the properties of the materials to be welded with ferrous layer
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
- B23K20/22—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating taking account of the properties of the materials to be welded
- B23K20/233—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating taking account of the properties of the materials to be welded without ferrous layer
- B23K20/2333—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating taking account of the properties of the materials to be welded without ferrous layer one layer being aluminium, magnesium or beryllium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
- B23K20/24—Preliminary treatment
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C21/00—Apparatus or processes specially adapted to the manufacture of reactors or parts thereof
- G21C21/02—Manufacture of fuel elements or breeder elements contained in non-active casings
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
- G21C3/02—Fuel elements
- G21C3/04—Constructional details
- G21C3/06—Casings; Jackets
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
- B23K2101/04—Tubular or hollow articles
- B23K2101/06—Tubes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
- B23K2101/04—Tubular or hollow articles
- B23K2101/10—Pipe-lines
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
- B23K2103/02—Iron or ferrous alloys
- B23K2103/04—Steel or steel alloys
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
- B23K2103/08—Non-ferrous metals or alloys
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
- B23K2103/08—Non-ferrous metals or alloys
- B23K2103/10—Aluminium or alloys thereof
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
- B23K2103/18—Dissimilar materials
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
- B23K2103/18—Dissimilar materials
- B23K2103/26—Alloys of Nickel and Cobalt and Chromium
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
- Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Abstract
本发明提供一种用于制造多层式核燃料包覆管的方法，所述方法包括以下步骤：提供预备包覆管，在所述预备包覆管中，其中插入有杆状插入体的内管设置在外管中；通过从预备包覆管的外侧向内侧施加压力来减小预备包覆管的直径；以及通过在插入体延伸的方向上提供力从内管移除插入体，其中内管与外管可由彼此不同的金属形成。
Description
技术领域
本公开涉及一种用于制造多层式核燃料包覆管的方法，且更具体来说，涉及一种使用杆状插入体制造多层式核燃料包覆管的方法。
背景技术
一般来说，核电站通过利用核裂变产生的热量来产生蒸汽，并通过利用所产生的蒸汽的动力转动涡轮机来生产电能。核电站包括多层保护屏障，以防止放射性材料的泄漏并保护核电站的安全。在保护屏障中，作为第二保护屏障的核燃料包覆管将核燃料芯块包围，以将引起核裂变的核燃料与对核反应堆进行循环的一次系统(primary system)的冷却剂隔离，从而防止核裂变期间产生的裂变产物移动到一次系统的冷却剂中。此外，核燃料包覆管有效地将核裂变产生的热量传递到一次系统的冷却剂。
核燃料包覆管由于在高温下与水蒸气(H2O)反应而容易被氧化，且这种氧化可通过使用不同材料制造双重结构核燃料包覆管来限制或防止。
要求将所述双重结构核燃料包覆管制造成在外管与内管之间没有界面。通常，由于内管不足以提供对从外侧向内侧施加的压力进行支撑的力，因此在使外管紧密接触内管的方面存在限制。
(专利文献1)韩国专利第10-0963472号
发明内容
技术问题
本公开提供一种用于制造多层式核燃料包覆管的方法，所述方法将杆状插入体插入到内管中，使得内管紧密接触外管。
技术解决方案
根据示例性实施例，一种用于制造多层式核燃料包覆管的方法包括：提供预备包覆管，在预备包覆管中，其中插入有杆状插入体的内管设置在外管中；通过从所述预备包覆管的外侧向内侧施加压力来减小所述预备包覆管的直径；以及通过提供平行于所述插入体延伸的方向的力从所述内管移除所述插入体，且所述内管与所述外管由彼此不同的金属形成。
所述减小所述预备包覆管的所述直径可包括：通过在所述预备包覆管的纵向方向上布置各自包括多个轧辊的多个轧制单元，以使所述预备包覆管在彼此成对的所述多个轧辊之间移动。
所述多个轧制单元中的每一者的所述多个轧辊之间的距离可在所述预备包覆管的所述纵向方向上分级减小，且在所述使所述预备包覆管在所述多个轧辊之间移动时，施加到所述预备包覆管的所述内侧的所述压力可逐渐增大。
所述多个轧制单元可包括：第一轧制单元，其中所述多个轧辊在第一方向上设置；以及第二轧制单元，其中所述多个轧辊在与所述第一方向交叉的第二方向上设置，且所述第一轧制单元与所述第二轧制单元可交替布置。
在所述减小所述预备包覆管的所述直径时，所述插入体可为所述内管提供抵抗所述压力的反作用力。
所述提供所述预备包覆管可包括：对所述插入体的表面进行抛光或向所述插入体的所述表面施加润滑剂；以及将所述插入体插入到所述内管中。
所述插入体可具有弹性。
所述插入体可由聚合物制成。
所述插入体的硬度可小于所述内管的硬度。
所述插入体可具有60肖氏A(Shore A)至100肖氏D的硬度。
所述插入体的长度可大于所述内管及所述外管中的每一者的长度。
所述插入体的原始直径等于或小于所述预备包覆管的所述内管的内径，
且在所述减小所述预备包覆管的所述直径时，可使所述内管的所述内径减小到等于或小于所述插入体的所述原始直径。
所述外管的延展性可大于所述内管的延展性。
有利的效果
在根据示例性实施例的用于制造多层式核燃料包覆管的方法中，当杆状插入体插入到内管中且通过从预备包覆管的外侧向内侧施加压力来减小预备包覆管的直径时，插入体可向内管提供抵抗施加到内侧的压力的反作用力。由此，内管与外管可紧密接触并彼此固定，且可在内管与外管之间没有界面的情况下通过使用一个管来制造多层式核燃料包覆管。
此外，由于插入体具有杆形状，因此可通过简单地在插入体的延伸方向上施加力而将插入体从内管移除。当插入体具有弹性时，插入体可不损坏内管的内壁。此外，由于插入体由聚合物制成，因此插入体可具有足够的硬度，以为内管提供抵抗施加到内侧的压力的足够的反作用力。
并且，由于旋锻工艺(swaging process)是通过使预备包覆管穿过在轧辊之间具有间隔距离(所述间隔距离分级减小)的所述多个轧制单元来执行，因此可仅减小预备包覆管的直径，同时保持预备包覆管的形状，且可不向外管和/或内管施加过大的力，以防止外管和/或内管的损坏及变形。此外，当通过对第一轧制单元与第二轧制单元进行交替布置来配置所述多个轧制单元时，可在预备包覆管保持圆形形状而不在垂直方向或水平方向中的一个方向上凹陷的同时执行旋锻工艺，在所述第一轧制单元中所述多个轧制单元在垂直方向上设置，在所述第二轧制单元中所述多个轧制单元在水平方向上设置。
附图说明
图1是表示根据示例性实施例的用于制造多层式核燃料包覆管的方法的流程图。
图2是依序示出根据示例性实施例的制造多层式核燃料包覆管的方法的图。
图3是用于对根据示例性实施例的旋锻工艺进行阐释的图。
图4是用于对根据示例性实施例的由插入体引起的反作用力进行阐释的概念图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图更详细地阐述具体实施例。然而，本发明可以不同的形式实施且不应被视为仅限于本文中所陈述的实施例。确切来说，提供这些实施例是为了使本公开彻底及完整且将向所属领域中的技术人员充分传达本发明的范围。在每种可能的情形中，在说明及附图中使用相同的参考编号指代相同或相似的元件。在各图中，为使例示清晰起见而夸大层及区的尺寸。附图中相同的参考编号表示相同的元件，且因此将省略其说明。
图1是表示根据示例性实施例的用于制造多层式核燃料包覆管的方法的流程图，且图2是依序示出根据示例性实施例的用于制造多层式核燃料包覆管的方法的图。这里，图2的(a)是预备包覆管的分解透视图，图2的(b)是示出预备包覆管的耦合状态的透视图，且图2的(c)是示出多层式核燃料包覆管的透视图。
参照图1及图2，根据示例性实施例的用于制造多层式核燃料包覆管的方法可包括：过程(S100)，提供预备包覆管(100a)，在预备包覆管(100a)中，其中插入有杆状插入体(50)的内管(110)设置在外管(120)中；过程(S200)，通过在从预备包覆管(100a)的外侧向内侧的方向上施加压力(F)来减小预备包覆管(100a)的直径；以及过程(S300)，通过提供平行于插入体(50)延伸的方向的力从内管(110)移除插入体(50)。
首先，在过程(S100)中提供预备包覆管(100a)，在预备包覆管(100a)中，其中插入有杆状插入体(50)的内管(110)设置在外管(120)中。具有杆状插入体(50)的内管(110)可设置在外管(120)中，且由此，可制备其中插入体(50)插入到内管(110)中的预备包覆管(100a)。这里，插入体(50)可在其中内管(110)设置(或插入)在外管(120)中的状态下插入到内管(110)中，或者插入体(50)可首先插入到内管(110)中，且然后可将插入体(50)所插入到的内管(110)布置在外管(120)中。此外，可通过制备其中内管(110)插入到外管(120)中的多个预备包覆管(100a)，且然后将一个长的插入体(50)(或连续的插入物)插入到所述多个预备包覆管(100a)全部的内管(110)中，来制备其中插入体(50)插入到内管(110)中的所述多个预备包覆管(100a)。也就是说，所述多个预备包覆管(100a)可由一个插入体(50)缝合，且在这种情况下，插入体(50)在其中内管(110)插入到外管(120)中的状态下插入到内管(110)中。
此后，在过程(S200)中，通过在从预备包覆管(100a)的外侧向内侧的方向上施加压力(F)来减小预备包覆管(100a)的直径。通过在预备包覆管(100a)的径向方向上朝向预备包覆管(100a)的中心轴线从外侧向内侧施加压力(F)，可减小预备包覆管(100a)的直径，且由此，可将内管(110)与外管(120)彼此牢固地固定。这里，插入体(50)可提供支撑内管(110)的力，以抵抗在从预备包覆管(100a)的外侧向内侧的方向上施加的压力(F)。
也就是说，在减小预备包覆管(100a)的直径的过程(S200)中，外管(120)与内管(110)可通过在从预备包覆管(100a)的外侧向内侧的方向上施加的压力(F)及用于对内管(110)进行支撑的插入体(50)的力而彼此紧牢固地固定，且可制造多层式核燃料包覆管(100)而无凹陷部分。
此后，在过程(S300)中，通过提供平行于插入体(50)延伸的方向的力，从内管(110)移除插入体(50)。由于杆状插入体(50)具有一个主体，因此通过平行于插入体(50)的延伸方向向插入体(50)和/或预备包覆管(100a)提供力以从内管(110)的内部移除插入体(50)，从而可简单地从内管(110)移除插入体(50)。这里，可通过拉动或推动插入体(50)来移除插入体(50)。当通过拉动插入体(50)来移除插入体(50)时，可在插入体(50)的延伸方向(沿延伸方向或平行于延伸方向)上对插入体(50)施加拉力，或者可在插入体(50)的延伸方向(或平行于延伸方向)上对预备包覆管(100a)施加推力。相反，当通过推动插入体(50)来移除插入体(50)时，可在插入体(50)的延伸方向上对插入体(50)施加推力，或者可在插入体(50)的延伸方向上对预备包覆管(100a)施加拉力。
通常，在其中仅内管(110)插入到外管(120)中的状态下执行旋锻(swaging)工艺，且预备包覆管(100a)具有空管(tube)状态。在通过这种方法执行旋锻工艺的情况下，当在径向方向上施加力(或压力)时，内管(110)可能并未接收均匀的力(或能量)而凹陷，且因此制造出凹陷的多层式核燃料包覆管(100)。
为了解决上述限制，还使用通过以下方式执行旋锻工艺的方法：使用盐(salt)(例如KOH)作为填充材料且将填充材料填充到内管(110)中，且然后使其熔化并通过溶剂(例如水)移除填充材料。在此方法中，人们将颗粒或粉末(powder)形式的填充材料直接填充到内管(110)中，且然后通过使用长杆向其施加压力来推动被填充的内管(110)，从而增大其密度。由此，可能无法确保插入到内管(110)中的填充材料(即，盐)的量均匀，且可能无法确保再现性。实质上，使用盐作为填充材料的方法在用于大规模生产的旋锻工艺中效率不高，且由于其长的工艺时间而在时间方面效率低下。因此，这种方法不适于简单且快速的旋锻工艺的最终目的。特别是，在旋锻工艺之后，需要更多的时间来移除凝结的填充材料。当填充材料是如颗粒般的块状固体时，内管(110)的直径可能减小，且内管(110)的内表面(或内壁)可能被划伤。当在内管(110)具有延展性(或弹性)的情况下使用粉末型的填充材料时，每当向填充材料施加压力以增大密度时，可能使内管(110)膨胀(或变形)，且填充材料的密度可针对每一位置而变化。此外，预备包覆管(100a)的两端都需要被遮蔽(或封闭)，使得在旋锻工艺期间填充材料不会逸出到外部。当预备包覆管(100a)的两端没有牢固封闭时，当内管(110)的内部压力由于用于减小预备包覆管(100)的压力(F)而增大时，填充材料可能通过破坏预备包覆管(100a)的两端的遮蔽物而逸出到外部。此外，当预备包覆管(100a)的两端被非常牢固地封闭时，由于预备包覆管(100a)没有被平滑地压缩，因此可能不容易减小预备包覆管(100a)的直径，或者内管(110)与外管(120)可能不会彼此紧密接触。
然而，由于在示例性实施例中仅拉动或推动杆状插入体(50)，因此插入体(50)可比其中将盐用作填充材料的情况更容易且更快地从内管(110)移除，且可提高多层式核燃料包覆管(100)的生产速度。
这里，内管(110)与外管(120)可由彼此不同的金属(或金属合金)形成。举例来说，内管(110)可由锆合金(例如，锆-4合金(Zircaloy-4))制成，且具有具备容纳空间(或中空部)的中空管(tube)形状，当在一个方向(或纵向方向)上将两端穿透时，核燃料芯块容纳在所述容纳空间中。内管(110)可插入到外管(120)中，并设置在多层式核燃料包覆管(100)的最内部部分处。
外管(120)可由与内管(110)的锆合金不同的金属(例如，含铝的金属)制成。外管(120)可由具有优异耐腐蚀性的金属(例如，铝合金(例如铝、Cr-Al及FeCrAl))制成，并防止内管(110)在高温及高压气氛下与高温湿气反应生成氢气。此外，可保护设置在内管(110)的容纳空间中的核燃料芯块免受高温氧化，以增加核操作的稳定性。这里，外管(120)可具有具备容纳空间(或中空部)的中空管形状，当在一个方向上将两端穿透时，使得内管(110)插入并容纳在其中。
核电站中发生的氢气爆炸与锆的氧化性质紧密相关。当外管(120)由除锆之外的不同金属制成以将内管(110)的外部分包围时，外管(120)可具有对冷却剂构件的改善的抗氧化性。因此，在事故状况的情况下，可防止内管(110)的氧化及腐蚀。
因此，通过仅使用内管(110)及外管(120)的有利方面制造的多层式核燃料包覆管(100)可具有改善的机械强度，且还有效地降低由高温氧化引起的事故的风险。此外，可保护内管(110)和/或容纳在内管(110)中的核燃料免受核反应堆事故的影响，以使得核电能够稳定运行。
图3是用于对根据示例性实施例的旋锻工艺进行阐释的图，图3的(a)是示出包括多个轧制单元的旋锻机的图，且图3的(b)是示出预备包覆管根据部分的直径变化的图。
参照图3，减小预备包覆管(100a)的直径的过程(S200)可包括：过程(S210)，通过在预备包覆管(100a)的纵向方向上布置多个各自包括多个轧辊(roller)(211a、211b及212a)的轧制(rolling)单元(210)，以使预备包覆管(100a)在彼此成对的所述多个轧辊(211a、211b及212a)之间移动。
在过程(S210)中，通过在预备包覆管(100a)的纵向方向上布置各自包括彼此成对的所述多个轧辊(211a、211b及212a)的所述多个轧制单元(210)，可使预备包覆管(100a)在所述多个轧辊(211a、211b及212a)之间移动，以减小预备包覆管(100a)的直径。旋锻机(200)可通过使用轧辊(211a、211b及212a)对预备包覆管(100a)的外部分进行压缩、通过压缩及拉伸来减小预备包覆管(100a)的直径并增大预备包覆管(100a)的长度，并减小内管(110)与外管(120)之间的(间隔)距离，使得内管(110)与外管(120)彼此牢固固定。也就是说，旋锻机(200)可通过所述多个轧辊(211a、211b及212a)增大预备包覆管(100a)的长度或减小预备包覆管(100a)的直径，并从预备包覆管(100a)的外侧施加压力(F)，使得内管(110)与外管(120)彼此紧密接触。这里，旋锻机(200)可包括在预备包覆管(100a)的纵向方向上布置的多个轧制单元(210)。所述多个轧制单元(210)中的每一者可包括各自形成一对的所述多个轧辊(211a、211b及212a)，且各自形成一对的所述多个轧辊(211a、211b及212a)可朝向预备包覆管(100a)的中心轴线从外侧对预备包覆管(100a)对称地(或均匀地)挤压。这里，各自形成一对的所述多个轧辊可为彼此面对的一对轧辊，或者为其中多个轧辊相对于预备包覆管(100a)的中心轴线彼此间隔开预定角度的轧辊组。
当所述多个轧制单元(210)布置在预备包覆管(100a)的纵向方向上，且预备包覆管(100a)移动穿过所述多个轧辊(211a、211b及212a)之间时，通过对预备包覆管(100a)进行压缩的所述多个轧辊(211a、211b及212a)的力可对预备包覆管(100a)进行压缩及拉伸，从而可增大预备包覆管(100a)的长度，或者可减小预备包覆管(100a)的直径，且内管(110)与外管(120)可彼此紧密接触。
此外，所述多个轧制单元(210)中的所述多个轧辊(211a、211b及212a)之间的距离可沿预备包覆管(100a)的纵向方向分级减小，且在使预备包覆管(100a)在所述多个轧辊(211a、211b及212a)之间移动的过程(S210)中，施加到预备包覆管(100a)的内侧的压力(F)可逐渐增大。所述多个轧制单元(210)可基于预备包覆管(100a)的纵向方向(即，一个方向)彼此间隔开。在所述多个轧制单元(210)中的每一者包括所述多个轧辊(211a、211b及212a)，所述多个轧辊(211a、211b及212a)各自形成一对以接触预备包覆管(100a)的外表面且预备包覆管(100a)位于所述多个轧辊(211a、211b及212a)之间，且预备包覆管(100a)在彼此成对的所述多个轧辊(211a、211b及212a)之间移动时，可在预备包覆管(100a)的径向方向上从外侧向内侧施加推动压力(F)。随着所述多个轧辊(211a、211b及212a)之间的距离分级减小，轧辊的直径(或大小)也可根据预备包覆管(100a)的直径减小而减小。如图3的(a)中所示，第一水平轧辊(212a)的直径可小于第一垂直轧辊(211a)的直径，且第二垂直轧辊(211b)的直径可小于第一水平轧辊(212a)的直径。
举例来说，各自形成一对的所述多个轧辊(211a、211b或212a)中的每一者可基于预备包覆管(100a)面对并接触预备包覆管(100a)的外表面。当预备包覆管(100a)没有设置在彼此成对的所述多个轧辊(211a、211b或212a)之间时，由于预备包覆管(100a)没有在彼此成对的所述多个轧辊(211a、211b或212a)之间移动，所述多个轧辊(211a、211b或212a)中的每一者的间隔距离可等于或小于预备包覆管(100a)的外径(或外部直径)，且设置在第一位置处的彼此成对的多个轧辊(211a)可具有等于或略小于预备包覆管(100a)的外部直径的间隔距离。因此，当预备包覆管(100a)穿过彼此成对的所述多个轧辊(211a、211b或212a)之间时，可减小预备包覆管(100a)的直径，或者可通过从彼此成对的所述多个轧辊(211a、211b或212a)向预备包覆管(100a)的外表面施加的压力(F)而使内管(110)与外管(120)彼此紧密接触。
这里，如图3的(a)中所示，所述多个轧制单元(210)中的每一者的所述多个轧辊(211a、211b或212a)之间的间隔距离可在预备包覆管(100a)的纵向方向上分级减小。当预备包覆管(100a)的穿过所述多个轧制单元(210)中的每一者的位置被分类为A、B及C(在这些位置处，所述多个轧辊(211a、211b或212a)之间的间隔距离分级减小)，且对预备包覆管(100a)的位置A、B及C的直径及厚度进行检查时，如图3的(b)中所示，随着预备包覆管(100a)穿过的所述多个轧制单元(210)的数目的增加，预备包覆管(100a)的直径和/或内管(110)的容纳空间的直径(或内径)可从D1逐渐减小到D3。这是因为所述多个轧制单元(210)中的每一者的所述多个轧辊(211a、211b或212a)之间的间隔距离分级减小，施加到预备包覆管(100a)的压力(F)逐渐增大，且由于预备包覆管(100a)因逐渐增大的压力(F)而变形，从而减小预备包覆管(100a)的直径和/或内管(110)的容纳空间的直径。也就是说，在使预备包覆管(100a)在所述多个轧辊(211a、211b或212a)之间移动的过程(S210)中，由于预备包覆管(100a)穿过各自具有逐渐减小的间隔距离的所述多个轧辊(211a、211b或212a)，施加到预备包覆管(100a)内侧的压力(F)可能逐渐增大。
因此，在示例性实施例中，通过执行使得预备包覆管(100a)能够穿过所述多个轧制单元(210)的旋锻工艺，可仅减小预备包覆管(100a)的直径，同时保持预备包覆管(100a)的形状，在所述多个轧制单元(210)中各自形成一对的所述多个轧辊(211a、211b或212a)中的每一者的间隔距离分级减小。此外，可不对外管(120)和/或内管(110)施加过度的力，且可不使外管(120)和/或内管(110)损坏(或破裂)及变形。
这里，尽管在图3的(a)中提供了三个轧制单元(210)，且轧制单元(211及212)中的每一者包括两个轧辊(211a、211b或212a)，但是示例性实施例不限于轧辊(211a、211b或212a)中的每一者的数目以及轧制单元(210)的数目。举例来说，轧辊(211a、211b或212a)中的每一者的数目及轧制单元(210)的数目可不同地改变。此外，尽管在图3的(b)中预备包覆管(100a)的直径大幅减小，但这仅仅是说明性的用于阐释直径的变化。当预备包覆管(100a)实质上由软(或柔性)材料制成时，预备包覆管(100a)的直径可如图3的(b)中所示般变化，或者根据外管(120)及内管(110)的伸长率而减小。
当参照图3的(a)更详细地阐述通过利用旋锻工艺增大外管(120)与内管(110)的紧密接触力来将外管(120)与内管(110)彼此牢固固定的方法时，当预备包覆管(100a)通过所述多个轧辊(211a、211b或212a)之间时，通过从轧辊(211a、211b或212a)对预备包覆管(100a)施加的压力(F)来将压力(F)施加到预备包覆管(100a)的内侧。这里，由于插入到预备包覆管(100a)的内管(110)中的插入体(50)填充在内管(110)的容纳空间中，因此内管(100)可承受施加到其内侧的压力(F)。也就是说，由于插入体(50)具有支撑内管(110)抵抗从外侧施加的压力(F)的力，因此外管(120)与内管(110)可彼此牢固固定，使得内管(110)设置在预定位置处，且外管(120)由于外力(F)而比内管(110)收缩得更多且朝向内管(110)缩回。
所述多个轧制单元(210)可包括：第一轧制单元(211)，其中所述多个轧辊(211a及211b)在第一方向(例如，垂直方向)上设置；以及第二轧制单元(212)，其中所述多个轧辊(212a)在与第一方向交叉的第二方向(例如，水平方向)上设置。第一轧制单元(211)与第二轧制单元(212)可交替布置。也就是说，所述多个轧制单元(210)可被配置成使得其中所述多个轧辊(211a及211b)被设置在第一方向上的第一轧制单元(211)与其中所述多个轧辊(212a)被设置在第二方向上的第二轧制单元(212)交替布置。
第一轧制单元(211)可包括在第一方向上设置的所述多个轧辊(211a及211b)，且所述多个轧辊(211a及211b)可布置在预备包覆管(100a)外侧并相对于设置在它们之间的预备包覆管(100a)对称。举例来说，一对轧辊(211a或211b)可基于设置在它们之间的预备包覆管(100a)布置成在第一方向上的两侧彼此面对，且在第一方向上彼此面对的所述一对轧辊(211a或211b)可从第一方向的两侧向预备包覆管(100a)的内侧对预备包覆管(100a)进行挤压。
第二轧制单元(212)可包括设置在与第一方向交叉的第二方向上的所述多个轧辊(212a)，且所述多个轧辊(212a)可设置在预备包覆管(100a)外侧并相对于设置在它们之间的预备包覆管(100a)对称。举例来说，一对轧辊(212a)可基于设置在它们之间的预备包覆管(100a)布置成在第二方向上的两侧彼此面对，且在第二方向上彼此面对的所述一对轧辊(212a)可从第二方向的两侧向预备包覆管(100a)的内侧对预备包覆管(100a)进行挤压。
这里，第一轧制单元(211)与第二轧制单元(212)可交替布置。
当仅连续布置第一轧制单元(211)或第二轧制单元(212)时，由于预备包覆管(100a)仅在一个方向(例如，垂直方向或水平方向)上被压缩，因此整个预备包覆管(100a)可能不会被均匀压缩(或收缩)，且整个预备包覆管(100a)可能不会保持其形状(或横截面形状)而在一个方向(垂直或水平方向)上凹陷。然而，当其中所述多个轧辊(211a及211b)设置在第一方向上的第一轧制单元(211)与其中所述多个轧辊(212a)设置在第二方向上的第二轧制单元(212)交替布置时，除了第一方向之外甚至可在第二方向上对预备包覆管(100a)进行压缩，且因此，预备包覆管(100a)可在所有方向上(或在两个方向上)被均匀压缩。因此，可在预备包覆管(100a)保持圆形形状而不是在一个方向(垂直或水平方向)上凹陷的同时执行旋锻工艺。
这里，其中所述多个轧辊(211a及211b)设置在垂直方向上的轧制单元(211或212)可首先布置在第一轧制单元(211)与第二轧制单元(212)之中，且预备包覆管(100a)可首先进入在垂直方向上设置的轧制单元(211或212)之间。当插入体(50)的主直径(或原始直径)小于内管(110)的内径使得插入体(50)容易插入到内管(110)中时，插入体(50)可能由于重力而向下偏转，且因此插入体(50)可能难以定位在内管(110)的内部中心处。这里，当没有施加外力(例如压力或拉伸强度)时，主直径可为原始直径。在这种情况下，当其中轧制单元(212或211)设置在水平方向上的第一轧制单元(211)或第二轧制单元(212)首先对预备包覆管(100a)进行压缩时，由于内管(110)的水平方向宽度可能减小，插入体(50)以向下偏离的状态固定，且由于插入体(50)没有设置在内管(110)中的内部中心处，因此预备包覆管(100a)可能在一个方向上凹陷。
然而，当设置在垂直方向上的轧制单元(211或212)首先对预备包覆管(100a)进行压缩时，由于插入体(50)的垂直位置与内管的内部中心重合(或对齐)，插入体(50)可设置在内管的内部中心处，且预备包覆管(100a)可保持圆形形状而不是在一个方向上凹陷。
图4是用于对根据示例性实施例的由插入体引起的反作用力进行阐释的概念图，图4的(a)为预备包覆管的侧剖视图，且图4的(b)为预备包覆管的剖视图。
参照图4，在减小预备包覆管(100a)的直径的过程(S200)中，插入体(50)可朝向内管(110)提供抵抗压力(F)的反作用力(-F)。插入体(50)可向内管(110)提供抵抗施加到内侧的压力(F)的反作用力(-F)。由此，内管(110)与外管(120)可彼此紧密接触，且多层式核燃料包覆管(100)可包括一个管而在内管(110)与外管(120)之间没有界面。
也就是说，由于插入体(50)填充在内管(110)的容纳空间中，当预备包覆管(100a)的直径通过在旋锻工艺中施加到内侧的压力(F)而减小(或收缩)时，插入体(50)可支撑内管(110)，并提供在径向方向(或向外方向)上抵抗压力(F)的反作用力(-F)。当通过压力(F)朝向内管(110)对外管(120)进行压缩，且通过反作用力(-F)朝向外管(120)对内管(110)进行压缩时，内管(110)与外管(120)可彼此紧密接触。此外，内管(110)与外管(120)可通过足够的压力(F)及反作用力(-F)紧密接触并彼此固定为一个管，而在它们之间没有界面。此外，虽然内管的直径几乎不会由于插入体(50)的反作用力(-F)而变化，但是外管(120)可相对大幅地收缩，且因此内管(110)与外管(120)可彼此紧密接触。
制备预备包覆管的过程(S100)可包括：过程(S110)，对插入体(50)的表面进行抛光或向插入体(50)的表面施加润滑剂；以及过程(S120)，将插入体(50)插入到内管(110)中。
在过程(S110)中，可对插入体(50)的表面进行抛光或者可将润滑剂施加到插入体(50)的表面。插入体(50)的表面可被抛光使得插入体(50)平滑地插入到内管(110)中且平滑地从内管(110)移除，或者可将润滑剂施加(散布)在插入体(50)的表面上。这里，根据示例性实施例的用于制造多层式核燃料包覆管的方法可在室温(约0℃至25℃)下执行，且润滑剂可包括易于购买的烹饪油或润滑油(例如，WD-40)，而不是高价的高温润滑剂或耐热润滑剂。
此外，当对插入体(50)的表面进行平滑抛光且将润滑剂施加到插入体(50)的表面时，内管(110)的内表面可不被插入体(50)的粗糙表面划伤，由于内管(110)的内表面与插入体(50)的表面之间的摩擦减小，可限制或防止内管(110)的损坏和/或变形。
也就是说，当插入体(50)具有粗糙表面时，内管(110)的内表面可能被插入体(50)的粗糙表面划伤，且内管(110)可能由于内管(110)的内表面与插入体(50)的表面之间的摩擦而被撕裂或损坏。此外，在内管(110)中可能产生缺陷。然而，上述限制可通过平滑地对插入体(50)的表面进行抛光或对插入体(50)的表面施加润滑剂来解决。
此外，在过程(S120)中，可将插入体(50)插入到内管(110)中。在插入体(50)的表面被平滑地抛光或者润滑剂被施加到插入体(50)的表面之后，可将插入体(50)插入到内管(110)中，从而使插入体(50)平滑地插入到内管(110)中。在这种情况下，通过插入体(50)的光滑表面和/或润滑剂，插入到内管(110)中的插入体(50)可容易地从内管(110)脱离。这里，插入体(50)所插入的内管(110)可在插入体(50)首先插入到内管(110)中后插入(或设置)到外管(120)中，或者插入体(50)可插入到设置(或插入)在外管(120)中的内管(110)中。
插入体(50)可具有弹性。在减小预备包覆管(100a)的直径的过程(S200)中，当插入体(50)具有弹性时，即使内管(110)的内径减小到小于插入体(50)的原始直径，也可通过简单地在插入体(50)的延伸方向上施加力(即，拉动插入体)来将插入体(50)从内管(110)移除。此外，当内管(110)的直径减小时，具有弹性的插入体(50)可施加缓冲力，以限制或防止施加到内管(110)的力过大，并通过弹性有效地提供反作用力(-F)。
当插入体(50)具有弹性时，当插入及移除插入体(50)时，内管(110)的内壁可不被损坏。此外，由于当内管(110)的整个内表面接触插入体(50)的外表面时施加弹性力，因此当插入体(50)的原始直径小于内管(110)的内径时，可能几乎不施加反作用力(-F)，直到内管(110)的内径减小内管(110)的内径与插入体(50)的原始直径之间的差值为止。因此，当内管(110)的内径减小时，内管(110)的内表面接触插入体(50)的外表面，插入体(50)可与预备包覆管(100a)同心设置(即，插入体的横截面与内管的(内)圆周形成同心轴)并设置在内管(110)的中心处。这里，内管(110)与外管(120)也可形成同心轴，且当在内管(110)与外管(120)形成同心轴的状态下施加(或提供)反作用力(-F)时，内管(110)与外管(120)可彼此牢固固定，且可制造内管(110)与外管(120)形成同心轴的(包括一个管的)多层式核燃料包覆管(100)。
此外，插入体(50)可由聚合物(polymer)制成。插入体(50)需要具有足够的硬度，使得插入体(50)不被过度压缩并有效地向内管(110)提供反作用力(-F)。当插入体(50)由聚合物制成时，插入体(50)可具有弹性(或延展性)，且由于高密度的颗粒(或分子)也具有足够的硬度(hardness)。因此，内管可对施加到内管(110)内侧的压力(F)提供足够的反作用力(-F)。举例来说，插入体(50)可由以下制成：聚缩醛、聚甲醛(polyoxymethylene，POM)、聚醚醚酮(polyetheretherketone，PEEK)、聚酰胺(Polyamide)、尼龙(例如尼龙6/6)、乙烯乙酸乙烯酯(ethylene vinyl acetate，EVA)、用于喷胶枪(glue gun)的热塑性塑料或橡胶(rubber)。
此外，插入体(50)的硬度可小于内管(110)的硬度。当插入体(50)的硬度大于内管(110)的硬度时，由于内管(110)的直径由于施加到内侧的压力(F)而减小，但是插入体(50)的直径不变，因此内管的内径可能不减小而加重内管(110)的负担。因此，内管(110)可能被损坏，例如在内管(110)中产生裂缝(crack)。当插入体(50)具有与内管(110)的硬度相同的硬度时，由于插入体(50)的表面通过施加到内侧的压力(F)紧密接触内管(110)的内表面，插入体(50)可能不被移除，或者插入体(50)可能在移除时破裂。
这里，插入体(50)可具有60肖氏A至100肖氏D的硬度。当插入体(50)具有小于60肖氏A的硬度时，由于插入体(50)过于柔软，因此通过施加到内侧的压力(F)减小插入体(50)的直径且增加插入体(50)的长度，且插入体(50)可能不提供抵抗施加的压力(F)的反作用力(-F)。此外，由于插入体(50)过于柔软，当拉动插入体(50)以从内管(110)移除插入体(50)时，插入体(50)可能会破裂。
然而，当插入体(50)具有大于100肖氏D的硬度时，由于插入体(50)刚性过大，在内管直径减小的情况下，插入体(50)可能不被移除，且内管的内表面紧密接触插入体(50)的表面，且随着脆性(brittleness)增加，插入体(50)的一部分可能破裂并残留在内管(110)中。此外，由于削弱了弹性，因此插入体(50)可能不提供由其弹性引起的反作用力(-F)。
此外，插入体(50)的长度可大于内管(110)及外管(120)中的每一者的长度。也就是说，插入体(50)可具有大于预备包覆管(100a)的长度的长度。当插入体(50)的长度大于内管(110)及外管(120)中的每一者的长度时，可通过拉动插入体(50)的从预备包覆管(100a)突出(或暴露)的部分来简单地移除插入体(50)。此外，当插入体(50)的直径小于内管(110)的直径时，插入体(50)可通过支撑突出(或暴露)部分而定位在内管(110)的内部中心处，且可在插入体(50)设置在内管(110)的内部中心处的状态下执行旋锻工艺。此外，当通过增大插入体(50)的长度将多个预备包覆管(100a)缝合到一个长的插入体(50)时，可连续地执行旋锻工艺，且当对已经经历旋锻工艺的所述多个预备包覆管(100a)之间的插入体(50)进行切割时，可从内管(110)移除个别切割的插入体(50)。
此外，插入体(50)的原始直径可等于或小于预备包覆管(100a)的内管(110)的内径，且在减小预备包覆管(100a)的直径的过程(S200)中，内管(110)的内径可减小到等于或小于插入体(50)的原始直径。插入体(50)的原始直径可等于或小于预备包覆管(100a)的内管(110)的内径，使得插入体(50)容易插入到内管(110)中。此外，由于在减小预备包覆管(100a)的直径的过程(S200)中，内管(110)的内径减小到等于或小于插入体(50)的原始直径，因此由插入体(50)引起的反作用力(-F)可充分地传送到内管(110)，且内管(110)与外管(120)可紧密接触并彼此牢固固定。
此外，外管(120)可具有比内管(110)的延展性更大的延展性。外管(120)可具有比内管(110)的延展性更大的延展性使得外管(120)在旋锻工艺期间紧密接触内管(110)的外表面，且因此可将外管(120)与内管(110)之间的间隔距离最小化，以使内管(110)与外管(120)彼此紧密接触。也就是说，当外管(120)的延展性大于内管(110)的延展性时，当压力施加到预备包覆管(100a)时，外管(120)可紧密接触内管(110)的外表面。由于延展性大于内管(110)的外管(120)具有比内管(110)充足得多的延展性，因此可将与内管(110)的间隔距离最小化，且内管(110)与外管(120)可紧密接触并彼此牢固固定。
因此，在减小预备包覆管(100a)的直径的过程(S200)中，外管(120)可能比内管(110)收缩得更多，并与内管(100)紧密接触及固定。如上所述，在示例性实施例中，当杆状插入体插入到内管中且通过从预备包覆管的外侧向内侧施加压力来减小预备包覆管的直径时，插入体可为内管提供抵抗施加到内侧的压力的反作用力。由此，内管与外管可紧密接触并彼此固定，且可在内管与外管之间没有界面的情况下通过使用一个管来制造多层式核燃料包覆管。此外，由于插入体具有杆形状，通过简单地在插入体的延伸方向上施加力，可将插入体从内管移除。当插入体具有弹性时，插入体可不损坏内管的内壁。此外，由于插入体由聚合物制成，因此插入体可具有足够的硬度，以为内管提供对施加到内侧的压力进行抵抗的足够的反作用力。此外，由于旋锻工艺是通过使预备包覆管穿过轧辊之间具有间隔距离(所述间隔距离分级减小)的所述多个轧制单元来执行，因此可仅减少预备包覆管的直径，同时保持预备包覆管的形状，且可不对外管和/或内管施加过大的力，以防止外管和/或内管的损坏及变形。此外，当通过对其中所述多个轧制单元在垂直方向上设置的第一轧制单元与其中所述多个轧制单元在水平方向上设置的第二轧制单元进行交替布置来配置所述多个轧制单元时，可在预备包覆管保持圆形形状而不是在垂直方向或水平方向中的一个方向上凹陷的同时执行旋锻工艺。
尽管已阐述了本发明的示例性实施例，然而应理解，本发明不应仅限于这些示例性实施例，而是可由所属领域中的普通技术人员在如下文中所主张的本发明的精神及范围内进行各种改变及修改。因此，本发明的真正保护范围将由随附权利要求的技术范围来确定。
Claims (13)
1.一种用于制造多层式核燃料包覆管的方法，包括：
提供预备包覆管，在所述预备包覆管中，其中插入有杆状插入体的内管设置在外管中；
通过从所述预备包覆管的外侧向内侧施加压力来减小所述预备包覆管的直径；以及
通过提供平行于所述插入体延伸的方向的力从所述内管移除所述插入体，其中所述内管与所述外管由彼此不同的金属形成。
2.根据权利要求1所述的方法，其中减小所述预备包覆管的所述直径包括：通过在所述预备包覆管的纵向方向上布置各自包括多个轧辊的多个轧制单元，以使所述预备包覆管在彼此成对的所述多个轧辊之间移动。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述多个轧制单元中的每一者的所述多个轧辊之间的距离在所述预备包覆管的纵向方向上分级减小，且
在使所述预备包覆管在所述多个轧辊之间移动时，施加到所述预备包覆管的内侧的所述压力逐渐增大。
4.根据权利要求2所述的方法，其中所述多个轧制单元包括：
第一轧制单元，其中所述多个轧辊在第一方向上设置；以及
第二轧制单元，其中所述多个轧辊在与所述第一方向交叉的第二方向上设置，
其中所述第一轧制单元与所述第二轧制单元交替布置。
5.根据权利要求1所述的方法，其中在减小所述预备包覆管的所述直径时，所述插入体为所述内管提供抵抗所述压力的反作用力。
6.根据权利要求1所述的方法，其中提供所述预备包覆管包括：
对所述插入体的表面进行抛光或向所述插入体的所述表面施加润滑剂；以及
将所述插入体插入到所述内管中。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述插入体具有弹性。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述插入体由聚合物制成。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述插入体的硬度小于所述内管的硬度。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述插入体具有60肖氏A至100肖氏D的硬度。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述插入体的长度大于所述内管及所述外管中的每一者的长度。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述插入体的原始直径等于或小于所述预备包覆管的所述内管的内径，且
在减小所述预备包覆管的所述直径时，使所述内管的所述内径减小到等于或小于所述插入体的所述原始直径。
13.根据权利要求1所述的方法，其中所述外管的延展性大于所述内管的延展性。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2020-0009509 | 2020-01-23 | ||
| KR1020200009509A KR102322805B1 (ko) | 2020-01-23 | 2020-01-23 | 다층구조 핵연료 피복관 제조방법 |
| PCT/KR2021/000509 WO2021149969A1 (ko) | 2020-01-23 | 2021-01-14 | 다층구조 핵연료 피복관 제조방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114730639A true CN114730639A (zh) | 2022-07-08 |
Family
ID=76992910
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202180006697.1A Pending CN114730639A (zh) | 2020-01-23 | 2021-01-14 | 用于制造多层式核燃料包覆管的方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20220241889A1 (zh) |
| JP (1) | JP7318127B2 (zh) |
| KR (1) | KR102322805B1 (zh) |
| CN (1) | CN114730639A (zh) |
| WO (1) | WO2021149969A1 (zh) |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4289011A (en) * | 1978-11-17 | 1981-09-15 | Nippon Steel Corporation | Continuous pipe rolling process |
| WO2000058973A2 (de) * | 1999-03-29 | 2000-10-05 | Framatome Anp Gmbh | Brennelement für einen druckwasser-reaktor und verfahren zur herstellung seiner hüllrohre |
| EP1336438A4 (en) * | 2000-09-25 | 2004-06-09 | Nakayama Corp | PROCESS FOR FORMING A COLD ROLLED ROLLER WITH DECREASING DIAMETER FOR A METAL PIPE AND METAL PIPE OBTAINED BY MEANS OF THIS PROCESS |
| DE602006016499D1 (de) * | 2006-06-12 | 2010-10-07 | Sms Innse Spa | Werk zum walzen mit festgehaltenem dorn für nahtlose rohre |
| JP2008119706A (ja) * | 2006-11-09 | 2008-05-29 | Sumitomo Metal Ind Ltd | マンドレルミルおよびその操業方法ならびに継目無管の製造方法 |
| KR100963472B1 (ko) | 2008-04-17 | 2010-06-17 | 한국원자력연구원 | 금속 핵연료 입자가 봉입된 금속 시스를 포함하는금속핵연료봉 및 이의 제조방법 |
| KR101526305B1 (ko) * | 2013-06-19 | 2015-06-10 | 한국원자력연구원 | 다층구조 금속-세라믹 복합체 핵연료 피복관 및 이의 제조방법 |
| BR102013021664B1 (pt) * | 2013-08-23 | 2020-11-10 | Vallourec Soluções Tubulares Do Brasil S.A | processo para produção de tubo cladeado por trefilação e tubo cladeado |
| KR101608282B1 (ko) * | 2014-01-23 | 2016-04-04 | 가천대학교 산학협력단 | 다중관 중간체 및 이로 제작된 다중관 및 이의 제조 방법 |
| KR101595436B1 (ko) * | 2014-09-23 | 2016-02-19 | 한국원자력연구원 | 다층구조 핵연료 피복관 및 이의 제조방법 |
| US10311981B2 (en) * | 2017-02-13 | 2019-06-04 | Terrapower, Llc | Steel-vanadium alloy cladding for fuel element |
| KR101941673B1 (ko) * | 2017-04-18 | 2019-01-23 | 가천대학교 산학협력단 | 다층구조 핵연료 피복관 및 다층구조 핵연료 피복관의 제조방법 |
-
2020
- 2020-01-23 KR KR1020200009509A patent/KR102322805B1/ko active IP Right Grant
-
2021
- 2021-01-14 JP JP2022529081A patent/JP7318127B2/ja active Active
- 2021-01-14 WO PCT/KR2021/000509 patent/WO2021149969A1/ko active Application Filing
- 2021-01-14 CN CN202180006697.1A patent/CN114730639A/zh active Pending
-
2022
- 2022-03-09 US US17/691,112 patent/US20220241889A1/en active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP7318127B2 (ja) | 2023-07-31 |
| KR102322805B1 (ko) | 2021-11-10 |
| US20220241889A1 (en) | 2022-08-04 |
| KR20210095505A (ko) | 2021-08-02 |
| JP2023503076A (ja) | 2023-01-26 |
| WO2021149969A1 (ko) | 2021-07-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20230360811A1 (en) | Multi-Layered Nuclear Fuel Cladding and Method for Manufacturing Multi-Layered Nuclear Fuel Cladding | |
| CN110366655B (zh) | 混合软管组件 | |
| CN114730639A (zh) | 用于制造多层式核燃料包覆管的方法 | |
| US3096264A (en) | Method of producing canned fuel rods for nuclear reactors | |
| Andrews | Projectile driving band interactions with gun barrels | |
| SE433141B (sv) | Sett att applicera ett skyddskikt pa innerytan av holjesroren hos kernreaktorbrenslestavar av zirkoniumlegering | |
| JPH0114559B2 (zh) | ||
| KR100844882B1 (ko) | 핵연료집합체의 핵연료봉 내부 공간 증가 및 압축스프링지지를 위한 봉단마개를 구비한 핵연료봉 | |
| CN106918886B (zh) | 一种舰船用光缆及其制备工艺 | |
| US4728491A (en) | Cladding tube of a zirconium alloy especially for a nuclear reactor fuel rod and method for fabricating the cladding tube | |
| JPH0462032A (ja) | テトラフルオロエチレン樹脂パイプの製造法 | |
| KR20240002349A (ko) | 다층구조 핵연료 피복관 제조 방법 및 다층구조 핵연료 피복관 제조 장치 | |
| Mishima et al. | Effect of thermal cycling on the stress orientation and circumferential ductility in Zircaloy-2 | |
| Jackman et al. | Delayed hydrogen cracking of zirconium alloy pressure tubes | |
| US12002599B2 (en) | Wire drawing method and superconducting wire | |
| CN111829874A (zh) | 一种可用于锆管疲劳试验的夹具及试验方法 | |
| WO2024009568A1 (ja) | 多芯線材 | |
| US7916825B2 (en) | Fuel rod of nuclear fuel assembly | |
| JPH07198891A (ja) | 燃料バンドル組立中の燃料棒への掻き傷を防ぐ方法 | |
| SU869927A1 (ru) | Пола заготовка дл гидростатического прессовани армированных труб | |
| EP0151920B1 (en) | Method of processing a control element to be immersed in coolant of a nuclear reactor | |
| SU1029259A1 (ru) | Способ сборки спиральной замедл ющей системы | |
| US3697373A (en) | Nuclear fuel element | |
| Elyasi et al. | Comparison of resistance rotary draw bending of CP-Ti tube with different mandrels | |
| Dubey et al. | Post irradiation examination of tight fit garter springs from PHWR after 15 HOY of operation |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |