CN206021912U - 一种核燃料复合包壳 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种核燃料复合包壳，包括设置在内层的内管和复合在内管外层的外管，内管为Zr基合金管，外管为FeCr基合金管或NiCr基合金管。由于本实用新型在内层采用了中子经济性较高的Zr基合金管，并在外层复合了耐高温抗水蒸气氧化性能较好的FeCr基合金管或NiCr基合金管，使其满足了事故容错的要求。
Description
技术领域
本实用新型涉及核电设备领域，特别是一种核燃料复合包壳。
背景技术
在2011年特大地震和海啸中,日本福岛核电站失去应急余热排放系统功能,导致堆芯部分熔化、燃料破损、氢爆破坏厂房和安全壳，造成大规模放射性物质泄漏和严重的环境污染。这一重大事故充分地暴露出，现有轻水堆核燃料包壳锆合金在抵抗严重事故方面存在重大安全风险。福岛核事故后，为进一步提高核燃料包壳的事故容错能力，世界各核电发达国家先后开始研制新型核燃料包壳，以提高核电站的安全性。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种兼顾中子经济性和事故容错能力的核燃料复合包壳。
为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
一种核燃料复合包壳，包括设置在内层的内管和复合在所述内管外层的外管，所述内管为Zr基合金管，所述外管为FeCr基合金管或NiCr基合金管。
优选地，所述外管为FeCrAl基合金管。
优选地，所述外管为NiCrAl基合金管。
优选地，所述内管和所述外管之间还设置有扩散阻挡层。
进一步优选地，所述扩散阻挡层为陶瓷层。
进一步优选地，所述扩散阻挡层为MAX相层。
由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：
由于本实用新型在内层采用了中子经济性较高的Zr基合金管，并在外层复合了耐高温抗水蒸气氧化性能较好的FeCr基合金管或NiCr基合金管，使其满足了事故容错的要求。
附图说明
附图1为实施例一的示意图；
附图2为实施例二的示意图。
以上附图中：1、内管；2、外管；3、中间层。
具体实施方式
下面结合附图所示的实施例对本实用新型作进一步描述：
实施例一：参见附图1所示，一种核燃料复合包壳，其外径为9.5mm，壁厚为0.5mm。其中，内管1为Zr基合金管，壁厚为0.35mm；与内管1复合的外管2为FeCrAl基合金管，壁厚为0.15mm。在其他实施例中，外管2还可以采用FeCr基合金管或者NiCr基合金管。
上述的核燃料复合包壳的生产方法，包括以下步骤：
1）将壁厚为0.35mm的Zr基合金管作为内管1，将壁厚为0.15mm 的FeCrAl基合金管作为外管2套设在所述内管1外；
2）通过挤压法或液压法将所述内管1、外管2制成复合管；
3）通过热扩散方法对复合管进行再结晶退火，制成核燃料复合包壳。
实施例二：参见附图2所示，一种核燃料复合包壳，其外径为9.8mm，壁厚为0.8mm。其中，内管1为Zr基合金管，壁厚为0.4mm；中间层3为MAX相层，壁厚为0.1mm；外管2为FeCrAl基合金管，壁厚为0.3mm。
上述的核燃料复合包壳的生产方法，包括以下步骤：
1）将壁厚为0.4mm的Zr基合金管作为内管1，在内管1外表面制备一层厚度为0.1mm的MAX相层；
2）将壁厚为0.15mm 的FeCrAl基合金管作为外管2复合在MAX相层外，制成核燃料复合包壳；
3）通过挤压法或液压法将所述内管1、外管2制成复合管；
4）通过热扩散方法对复合管进行再结晶退火，制成核燃料复合包壳。
Zr基合金具有较好的中子经济性，但是在事故容错能力方面性能不足， FeCr基合金和NiCr基合金具有较好的抗水蒸气氧化、耐腐蚀性能，FeCr基合金和NiCr基合金在性能方面能够达到事故容错的要求，且堆内抗辐照性能优异，但其中子经济性相对锆合金要低。因此，将中子经济性较高的Zr基合金管放在内部，采用事故容错性能好的FeCr基合金管或NiCr基合金管放在外部，在出现事故工况时候，FeCr基合金管或NiCr基合金管能够较好的抗水蒸气氧化、耐腐蚀的作用，保护核电站的安全。
上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种核燃料复合包壳，包括设置在内层的内管和复合在所述内管外层的外管，其特征在于：所述内管为Zr基合金管，所述外管为FeCr基合金管或NiCr基合金管。
2.根据权利要求1所述的一种核燃料复合包壳，其特征在于：所述外管为FeCrAl基合金管。
3.根据权利要求1所述的一种核燃料复合包壳，其特征在于：所述外管为NiCrAl基合金管。
4.根据权利要求1所述的一种核燃料复合包壳，其特征在于：所述内管和所述外管之间还设置有扩散阻挡层。
5.根据权利要求4所述的一种核燃料复合包壳，其特征在于：所述扩散阻挡层为陶瓷层。
6.根据权利要求5所述的一种核燃料复合包壳，其特征在于：所述扩散阻挡层为MAX相层。
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| CN108188196A (zh) * | 2017-12-04 | 2018-06-22 | 中国科学院金属研究所 | 一种FeCrAl/Zr双金属复合管及其制备方法 |
| CN108231214A (zh) * | 2017-12-07 | 2018-06-29 | 广东核电合营有限公司 | 核燃料组件用复合管及其制造方法 |
| CN108638630A (zh) * | 2018-05-14 | 2018-10-12 | 苏州热工研究院有限公司 | 一种核燃料包壳用复合管的制备方法及其应用 |
| CN109972048A (zh) * | 2018-05-25 | 2019-07-05 | 中国科学院金属研究所 | 核反应堆核燃料包壳用FeCrAl合金与T91铁素体／马氏体耐热钢复合管及制备 |
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| CN109972048B (zh) * | 2018-05-25 | 2021-03-26 | 中国科学院金属研究所 | 核反应堆核燃料包壳用FeCrAl合金与铁素体/马氏体耐热钢复合管及制备方法 |
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