RU2300153C2 - Method for sealing nuclear-reactor fuel element - Google Patents
Method for sealing nuclear-reactor fuel element Download PDFInfo
- Publication number
- RU2300153C2 RU2300153C2 RU2005118292/06A RU2005118292A RU2300153C2 RU 2300153 C2 RU2300153 C2 RU 2300153C2 RU 2005118292/06 A RU2005118292/06 A RU 2005118292/06A RU 2005118292 A RU2005118292 A RU 2005118292A RU 2300153 C2 RU2300153 C2 RU 2300153C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- welding
- chamber
- plug
- shell
- fuel element
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- 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
- Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к ядерной технике, в частности к способам сварки трубчатых оболочек тепловыделяющих элементов (твэлов) с заглушками.The invention relates to nuclear engineering, in particular to methods for welding tubular shells of fuel elements (fuel elements) with plugs.
Оболочки большинства твэлов изготавливаются из сплавов циркония, которые при нагреве выше 300 градусов начинают активно взаимодействовать с кислородом и азотом, что существенно снижает их коррозионные свойства. В связи с этим сварка таких сплавов, как правило, осуществляется в камерах, имеющих специальную защитную среду, например, из инертных газов.The cladding of most fuel elements is made of zirconium alloys, which when heated above 300 degrees, begin to actively interact with oxygen and nitrogen, which significantly reduces their corrosion properties. In this regard, welding of such alloys, as a rule, is carried out in chambers having a special protective environment, for example, from inert gases.
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ изготовления тепловыделяющих элементов, представляющих собой трубчатую конструкцию, состоящую из тонкостенной оболочки и приваренных к ее торцам заглушек, по крайней мере, одна из которых приварена к оболочке контактно-стыковой сваркой, в которой сварку выполняют в периодически раскрываемой сварочной камере, с одной стороны которой устанавливают съемную втулку, а защитную атмосферу в сварочной камере обеспечивают вакуумированием ее объема и свободного объема под оболочкой твэла с последующим заполнением их гелием (см. патент РФ № 2140674, МПК G21С 21/02) - прототип.Closest to the proposed method is a method of manufacturing fuel elements, which are a tubular structure consisting of a thin-walled shell and plugs welded to its ends, at least one of which is welded to the shell by flash-butt welding, in which welding is performed in a periodically opened welding a chamber, on one side of which a removable sleeve is installed, and a protective atmosphere in the welding chamber is provided by evacuating its volume and free volume under the fuel cladding la followed by filling them with helium (see RF patent No. 2140674, IPC G21C 21/02) - prototype.
Недостатком данного способа является то, что для сварки применяется разъемная сварочная камера, используемая для раздельной подачи в нее заглушки и конца оболочки. При каждом цикле сварки сварочная камера раскрывается для установки новой заглушки, и каждый раз в ней необходимо вновь создавать защитную атмосферу. В результате усложняются условия создания при сварке защитной атмосферы, снижается производительность процесса. Наличие разъемной сварочной камеры, в которой с одной стороны устанавливается съемная втулка, увеличивающая ее объем, ухудшает условия вакуумирования за счет образования полостей, откачка воздуха из которых затруднена. Способ также не предусматривает возможность осуществления защиты выполняемого сварного соединения от окисления, если у оболочки открыт противоположный торец. Это приводит к появлению в зоне нагрева цветов побежалости, ухудшающих внешний вид сварного соединения и коррозионную стойкость сварного соединения, что отрицательно сказывается на конкурентоспособности продукции.The disadvantage of this method is that for welding a detachable welding chamber is used, which is used to separately feed the plugs and the end of the shell into it. At each welding cycle, the welding chamber is opened to install a new plug, and each time it is necessary to re-create a protective atmosphere in it. As a result, the conditions for creating a protective atmosphere during welding are complicated, and the productivity of the process is reduced. The presence of a detachable welding chamber, in which, on the one hand, a removable sleeve is installed, increasing its volume, worsens the vacuum conditions due to the formation of cavities, the pumping of air from which is difficult. The method also does not provide for the possibility of protecting the welded joint from oxidation if the opposite end is open at the shell. This leads to the appearance of discoloration colors in the heating zone, which worsen the appearance of the welded joint and the corrosion resistance of the welded joint, which negatively affects the competitiveness of products.
Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение производительности процесса, качества сварного соединения и конкурентоспособности тепловыделяющего элемента.The technical task of the invention is to increase the productivity of the process, the quality of the welded joint and the competitiveness of the fuel element.
Решение технической задачи достигается тем, что в известном способе герметизации тепловыделяющих элементов, заключающемся в подаче оболочки тепловыделяющего элемента с заглушкой в сварочную камеру, создании в этой камере атмосферы, защищающей сварное соединении от окисления, сжатии торцов оболочки и заглушки с последующим их разогревом сварочным током при сварке, согласно изобретению для сварки используют неразъемную сварочную камеру, свободный объем которой меньше свободного внутреннего объема под оболочкой тепловыделяющего элемента, а подачу заглушки в сварочную камеру осуществляют свариваемым с ней впоследствии торцом оболочки тепловыделяющего элемента при постоянном поддержании в сварочной камере защитной атмосферы.The solution to the technical problem is achieved by the fact that in the known method of sealing the fuel elements, which consists in feeding the shell of the fuel element with a plug into the welding chamber, creating an atmosphere in this chamber that protects the welded joint from oxidation, compression of the ends of the shell and the plug with their subsequent heating by welding current at welding, according to the invention for welding using a one-piece welding chamber, the free volume of which is less than the free internal volume under the shell of the fuel element coagulant and feeding into the welding chamber stub welded to it is carried out subsequently end of the fuel element casing at constant maintaining a protective atmosphere of the welding chamber.
Решение технической задачи достигается также тем, что:The solution to the technical problem is also achieved by the fact that:
- защитную атмосферу в сварочной камере создают путем постоянной продувки камеры защитным газом;- a protective atmosphere in the welding chamber is created by constantly purging the chamber with protective gas;
- защитную атмосферу в сварочной камере создают путем ее герметизации посредством сжатия свариваемых торцов заглушки и оболочки, вакуумированием замкнутого объема камеры и заполнения его защитным газом;- a protective atmosphere in the welding chamber is created by sealing it by compressing the welded ends of the plug and sheath, evacuating the enclosed volume of the chamber and filling it with protective gas;
- защитную атмосферу в сварочной камере создают путем ее герметизации со- a protective atmosphere in the welding chamber is created by sealing it with
стороны открытого торца оболочки тепловыделяющего элемента технологической заглушкой, имеющей уплотнение из эластичного материала, и последующим вакуумированием и заполнением сварочной камеры и оболочки тепловыделяющего элемента защитным газом.side of the open end of the shell of the fuel element with a technological plug having a seal of elastic material, and subsequent evacuation and filling of the welding chamber and the shell of the fuel element with protective gas.
Указанная совокупность признаков является новой, не известной из уровня техники и решает поставленную задачу, так как:The specified set of features is new, not known from the prior art and solves the problem, since:
- использование для сварки неразъемной сварочной камеры со свободным объемом меньшим, чем свободный объем оболочки тепловыделяющего элемента, позволяет сократить время, необходимое для создания защиты сварного соединения от окисления, и уменьшить расход защитного газа;- the use for welding a one-piece welding chamber with a free volume less than the free volume of the shell of the fuel element, allows to reduce the time required to create protection of the welded joint from oxidation, and to reduce the consumption of protective gas;
- подача заглушки в сварочную камеру торцом оболочки тепловыделяющего элемента дает возможность совместить операции по загрузке их на позицию сварки и существенно сокращает цикл сварки, увеличивая, тем самым, производительность процесса, а также улучшить условия для вакуумирования сварочной камеры из-за отсутствия в ней разъемного соединения, работающего при каждом цикле сварки;- feeding the plug into the welding chamber by the end face of the shell of the fuel element makes it possible to combine the operations of loading them at the welding position and significantly reduces the welding cycle, thereby increasing the productivity of the process, as well as improving the conditions for evacuating the welding chamber due to the absence of a detachable connection working at each welding cycle;
- поддержание в сварочной камере защитной атмосферы за счет постоянной ее продувки позволяет отказаться от вакуумирования свободного объема камеры перед каждым циклом сварки. Это также способствует увеличению производительности процесса. Возникающий при этом дополнительный расход защитного газа может быть существенно сокращен либо за счет создания уплотнения между торцами оболочки и заглушки за счет их сжатия и взаимной пластической деформации, либо за счет герметизации открытого торца заглушки, находящегося вне камеры, технологической заглушкой, имеющей эластичное уплотнение. Так как объем сварочной камеры меньше свободного объема под оболочкой, а оболочка пустая, то время, необходимое для вакуумирования объема, не оказывает существенного влияния на продолжительность цикла сварки.- maintaining a protective atmosphere in the welding chamber due to its constant purging allows you to refuse from evacuating the free volume of the chamber before each welding cycle. It also helps to increase the productivity of the process. The additional shielding gas flow resulting from this can be significantly reduced either by creating a seal between the ends of the shell and the plug due to their compression and mutual plastic deformation, or by sealing the open end of the plug outside the chamber with a technological plug having an elastic seal. Since the volume of the welding chamber is less than the free volume under the shell, and the shell is empty, the time required to evacuate the volume does not significantly affect the duration of the welding cycle.
Сущность изобретения поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.
На фиг.1 представлена реализация способа с подачей заглушки торцом трубы.Figure 1 presents the implementation of the method with the filing of the plug end of the pipe.
На фиг.2. приведена схема создания уплотнения по торцам оболочки и трубы при их сжатии.In figure 2. The scheme of creating a seal at the ends of the shell and pipe during their compression is shown.
На фиг.3 показана схема герметизации свободного торца оболочки технологической заглушкой.Figure 3 shows a diagram of the sealing of the free end of the shell technological plug.
Предлагаемый способ реализуется следующим образом.The proposed method is implemented as follows.
Оболочка 1, перемещаясь по оси сварочной камеры 2, толкает своим торцом заглушку 3, которая устанавливается в электрод 4. После этого оболочка 1 фиксируется в электроде 5 (фиг.1 - пунктирные линии). Между торцами оболочки 1 и заглушки 3 создается гарантированный зазор. Величина зазора выбирается из условия возможности создания в камере хотя бы минимального избыточного давления защитного газа, подаваемого из подключенной к камере газовой магистрали или баллона 6 с заданным его расходом. Время продувки, расход газа определяется опытным путем и зависит от диаметра свариваемых оболочек, их длины, но, как правило, оно составляет не менее 0,5 минуты. При этом целесообразно также включить уплотнения 7, 8, которые отсекают сварочную камеру от атмосферы, упрощая создание в камере избыточного давления и ускоряя тем самым удаление из нее атмосферных газов.The
После этого начинается продувка камеры с загруженной первой оболочкой защитным газом. Затем заглушка 3 прижимается своим торцом к торцу оболочки 1 сварочным усилием (Р) штоком 9 привода сварочного усилия (на фиг. не показан). Обычно величина этого усилия достаточна для деформации кромок деталей в зоне сварки и образования плотного контакта между ними, препятствующего свободному протоку защитного газа (фиг.2). Пунктиром показана схема деформации свариваемых деталей. Вследствие этого давление в камере несколько возрастает. Величина его не должна оказывать существенного влияния на величину сварочного усилия (Р), поэтому она настраивается заранее. Далее включается сварочный ток и выполняется сварка. Электроды разжимаются, и оболочка с приваренной заглушкой удаляется с позиции сварки. Продувка камеры при этом не прекращается, следующая оболочка вместе с заглушкой подается в сварочную камеру, уже очищенную от атмосферных газов, и процесс повторяется.After that, the purge of the chamber with the first shell loaded with protective gas begins. Then the
Наличие плотного контакта между торцами оболочки 1 и заглушки 3 (фиг.2) позволяет также реализовать создание требуемой по составу атмосферы в камере с вакуумированием ее замкнутого объема после сжатия свариваемых торцов. В связи с тем, что объем камеры незначительный, время вакуумирования не превышает нескольких секунд. Это в ряде случаев приемлемо для используемой технологии и позволяет также несколько сократить расход защитного газа. Для вакуумирования используется вакуумный агрегат 10, а вакуумная система может оснащаться специальным ресивером 11 - устройством, свободный объем которого постоянно соединен с вакуумным насосом. Ресивер 11 подключается к камере в первоначальный момент ее вакуумирования, существенно увеличивая скорость откачки. В дальнейшем вакуумный агрегат от сварочной камеры отключается и одновременно к ней подключается система подачи защитного газа.The presence of tight contact between the ends of the
Использование способа создания в сварочной камере защитной атмосферы таким образом возможно, если допускается окисление поверхности сварного соединения со стороны внутреннего объема оболочки. Если это нежелательно, то способ реализуется за счет использования специальной технологической заглушки 12 (фиг.3), имеющей уплотнительный эластичный элемент 13, например, из резины. Заглушка специальным устройством (на фиг. не показано) надевается на торец оболочки, противоположный свариваемому, после ее фиксации в электроде 5. Какого-либо дополнительного усилия для ее прижатия не требуется, так как уплотнение по торцу осуществляется автоматически при наличии разряжения в камере. Таким образом, обеспечивается откачка воздуха из сварочной камеры и из внутреннего объема оболочки. Время вакуумирования в этом случае может быть также сокращено в результате применения ресивера 11 (фиг.1). После подачи в сварочную камеру защитного газа технологическая заглушка свободно снимается устройством, которым она устанавливалась. В остальном процесс не отличается от описанного выше.Using the method of creating a protective atmosphere in the welding chamber in this way is possible if oxidation of the surface of the welded joint from the side of the inner shell is allowed. If this is undesirable, then the method is implemented through the use of a special technological plug 12 (Fig.3) having a sealing
Примером конкретного выполнения способа может служить сварка оболочки тепловыделяющего элемента типа ВВЭР с заглушкой, выполненных из сплава Э-110. Свободный объем под оболочкой тепловыделяющего элемента ВВЭР-440 составляет 1,4 л. Используемая сварочная камера имеет свободный объем менее 0,5 л. Наружный диаметр оболочки составляет 9,13 мм. Максимальный диаметр заглушки - 8,3 мм. Оболочка подается в сварочную камеру вместе с заглушкой. Сварка выполняется с первоначальным созданием разряжения в сварочной камере при сварке первой оболочки и с последующей ее постоянной продувкой гелием высокой чистоты. Для этого используются баллоны с остатками гелия после заполнения твэлов ВВЭР-1000 до давления порядка 20 кг/см2. Продувка сварочной камеры выполняет при избыточном давлении гелия 0,05-0,1 кг/см2, расход гелия 8-15 литров в час. Сварные соединения имеют серебристую поверхность или поверхность светло-табачного цвета, удовлетворяющую установленным требованиям.An example of a specific implementation of the method can be the welding of a shell of a fuel element of the WWER type with a plug made of alloy E-110. The free volume under the shell of the VVER-440 fuel element is 1.4 liters. The welding chamber used has a free volume of less than 0.5 L. The outer diameter of the shell is 9.13 mm. The maximum diameter of the plug is 8.3 mm. The shell is fed into the welding chamber along with a plug. Welding is performed with the initial creation of a vacuum in the welding chamber during welding of the first shell and its subsequent constant purge with helium of high purity. For this, cylinders with helium residues are used after filling the VVER-1000 fuel rods to a pressure of about 20 kg / cm 2 . The welding chamber is blown out at a helium overpressure of 0.05-0.1 kg / cm 2 , and helium consumption is 8-15 liters per hour. Welded joints have a silver surface or a light tobacco surface that meets the specified requirements.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005118292/06A RU2300153C2 (en) | 2005-06-14 | 2005-06-14 | Method for sealing nuclear-reactor fuel element |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005118292/06A RU2300153C2 (en) | 2005-06-14 | 2005-06-14 | Method for sealing nuclear-reactor fuel element |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2005118292A RU2005118292A (en) | 2006-12-20 |
RU2300153C2 true RU2300153C2 (en) | 2007-05-27 |
Family
ID=37666606
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005118292/06A RU2300153C2 (en) | 2005-06-14 | 2005-06-14 | Method for sealing nuclear-reactor fuel element |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2300153C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017099621A1 (en) * | 2015-12-09 | 2017-06-15 | Публичное акционерное общество "Машиностроительный завод" | Method of assembling a nuclear reactor absorber element |
-
2005
- 2005-06-14 RU RU2005118292/06A patent/RU2300153C2/en active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017099621A1 (en) * | 2015-12-09 | 2017-06-15 | Публичное акционерное общество "Машиностроительный завод" | Method of assembling a nuclear reactor absorber element |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2005118292A (en) | 2006-12-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101161885B1 (en) | Process for welding | |
ES404922A1 (en) | Method of and apparatus for welding an end plug onto a nuclear fuel element | |
RU2300153C2 (en) | Method for sealing nuclear-reactor fuel element | |
US7112116B2 (en) | Process for producing an electric lamp with outer bulb | |
US5176558A (en) | Methods for removing contaminants from arc discharge lamps | |
US7294035B2 (en) | Method and apparatus for welding shroud glass tube in arc tube for discharge lamp | |
US3836431A (en) | Nuclear fuel rods having end plugs with bores therethrough sealed by frangible membranes | |
ES453030A1 (en) | Method of joining nuclear fuel rod end caps and nuclear fuel rod cladding tubes | |
NO763404L (en) | ||
JPH0339697A (en) | End-section stopper engaged with sealing plug | |
JPH049276A (en) | Production of tank for liquid | |
RU2336982C2 (en) | Method of fusible welding | |
JPS59209487A (en) | Press welding device for nuclear fuel rod | |
GB1051170A (en) | ||
CN220178375U (en) | Helium-filled fuel rod TIG welding device | |
JP3113174B2 (en) | Nuclear fuel cladding welding method and welding device | |
JPS6079639A (en) | Manufacture of high pressure metal vapor discharge lamp | |
JPS56141987A (en) | Welding method of tubes | |
US6974360B2 (en) | Method of producing an arc tube for a discharge lamp device | |
JPH1147938A (en) | Welding equipment of nuclear fuel bar | |
JP3287615B2 (en) | Optical fiber drawing method | |
JP2550437Y2 (en) | Sealing device for nuclear fuel rod end plug welding equipment | |
FR2426316A1 (en) | PROCESS FOR CHECKING THE PRESSURIZATION OF NUCLEAR FUEL BARS DURING MANUFACTURING | |
JPH0239346B2 (en) | ||
JP2593174B2 (en) | Filter fitting extraction device used for end plug welding device of nuclear fuel rod |