TW201027560A - Cladding tube for nuclear fuel rod, method and apparatus for manufacturing a cladding tube - Google Patents

Description

201027560 -v 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明有關一用於核燃料棒之護套管，其由金屬所製 成。 【先前技術】 於某些型式之核反應器中’諸如包括沸水式反應器（ φ B WR )之輕水反應器（LWR )、及包括那些俄國設計 VVER ( Vodaa V o di an n e e E n er gi t i t s ch er s k i 反應器，英文 爲水水能量反應器）之加壓水反應器（PWR )，該核燃料 被包裝在核燃料整件中，每一整件包括一束核燃料棒，每 一燃料棒包括一含有核燃料之圓柱形護套管及焊接至該護 套管之W部的封閉插塞。 在操作中，一熱傳流體（BWR中之沸水或PWR中之 力口 ®水）沿著該等燃料棒循環，以便擷取藉由該核燃料所 • 產生之熱量。該經加熱之流體接著被使用，以便將此熱量 轉換成電能。 其想要的是使核燃料之護套管呈現一足以耐得住藉由 該等管中所承接之核燃料所施加的內部應力及核反應器中 所遭遇之外部應力的機械強度，同時有利於該核燃料及該 熱傳流體間之熱交換。 【發明內容】 本發明之一目的係提出一用於核燃料之護套管，其有 -5- 201027560 利於該管的內部及外部間之熱交換，同時爲強固的。 爲此目的，本發明提出一用於核燃料棒之護套管，其 由金屬所製成，包括在其外表面上之凹部。 根據其他具體實施例，該護套管包括一或數個以下特 色，並獨自或以任何技術上可能之組合考慮： -該護套管具有一平滑之內表面； -該護套管具有一於6及20毫米間之外徑； -該護套管具有一於0.4及1.5毫米間之壁面厚度； _ -每一凹部具有一於該護套管之壁面厚度的百分之 10及百分之60間之深度； -每一凹部具有一呈橢圓或圓之形狀的輪廓； -每一凹部之輪廓具有一大於0.8毫米之最大尺寸； -該護套管係由以锆爲基礎之合金所製成；及 -該等凹部係藉由衝锻所獲得。 本發明亦有關一種核燃料整件，該種核燃料整件包括 一束核燃料棒，每一核燃料棒包括充滿一堆核燃料彈九之 @ 護套管，其中至少一核燃料棒之護套管係如上面所界定之 護套管。 本發明亦有關一藉由週期式輥軋自管式胚料製造金屬 護套管之方法，在該方法中，該胚料係藉由插入該胚料內 側之心軸及繞著該心軸設置與沿著該心軸往復地運動的二 壓模間之輥軋、和藉由在該等壓模的往復式運動之間沿著 該心軸推進該胚料所漸進地變形，其中凹部係於該胚料之 輥軋期間形成在該胚料之外表面上。 -6- 201027560 根據其他具體實施例，該方法包括一或數個以下特色 ，並獨自或以任何技術上可能之組合考慮： -該等凹部係以設置在該等壓模之一上的至少一衝頭 之輔助所形成； -該胚料之直徑係於該週期式輥軋期間減少； -該等凹部係在該週期式輥軋期間相對於推進該胚料 之方向沿著該心軸形成在該心軸之前端； @ -該胚料係在該等壓模的往復式運動之間繞著該心軸 之軸線轉動；及 -該金屬管具有一平滑之內表面。 本發明亦有關一用於由管式胚料製造金屬管之週期式 輥軋設備，該輥軋設備包括至少二壓模及一承接在該等壓 模間之心軸，安裝該等壓模，以便沿著該心軸進行往復式 運動，用於在該心軸與該等壓模之間輥軋一裝至該心軸上 之胚料，其中該等壓模之至少一個具有至少一衝頭，以在 φ 該等壓模的往復式運動期間於一裝至該心軸上之胚料的外 表面上形成凹部。 根據其他具體實施例，該設備包括一或數個以下特色 ，並獨自或以任何技術上可能之組合考慮： -每一壓模包括一周邊溝槽’該等壓模之溝槽形成一 用於該等壓模間之心軸的通道，每一衝頭被設置在該對應 壓模的溝槽之基底； -該心軸係沿著其軸線呈會聚之形狀’當該等壓模被 推進及圍繞著該心軸之具有較小直徑的端部時’該衝頭或 201027560 每一衝頭被設置在界定該心軸用之通道的對應壓模之溝槽 的校準區域中；及 -每一壓模包括至少一衝頭。 【實施方式】 •圖1及2所顯示之週期式輥軋設備2使其可能製造一 用於核燃料棒之護套管’而沒有焊接’並由一管狀金屬胚 料4開始，該胚料最初係圓柱形’且比想要獲得之管具有 一較大直徑及一較小長度。 以一傳統方式，該設備2包括一心軸6及設置在該心 軸6的任一側面上之二壓模1 0，且意欲沿著該心軸6進行 往復式運動，以便輥軋一裝在該心軸6上之胚料4。 該心軸6沿著一縱軸L係修長的。該心軸6繞著其軸 L呈現一旋轉對稱性。其由該心軸6之較大直徑的後方端 部朝向該心軸6之較小直徑的前端具有一會聚形狀。 更精確地，該心軸6具有一呈截錐體之形狀的中心部 份14，其會聚朝向該前面；一入口部份16，其延伸該中 心部份14朝向該後面；及一校準部份18，其延伸該中心 部份14朝向該前面（圖1及2)。 該入口部份16具有一大體上等於該胚料4之最初內 徑的外徑。該入口部份16大體上係圓柱形。 該校準部份18具有一大體上對應於想要製成的管之 內表面的區段。於一習知方式中，該校準部份18係很輕 微之錐形，且會聚朝向該前面，以便有利於該胚料4在該 201027560 心軸6之前端的離開。 每—壓模10具有軸A之圓柱體的形狀，並具有一延 伸遍及其外周邊表面22之圓周溝槽20。每一壓模10之溝 槽20具有半圓形之橫截面’且具有一連續地由該溝槽20 的入口區域24減少至該溝槽20的校準區域26之直徑。 該壓模1 0以此一方式被設置在該心軸6之任一側面 上，使得其溝槽20面向彼此與於該壓模10之間界定一用 φ 於該心軸6之通道。該等壓模1〇之軸A係垂直於該軸L 及彼此平行。 於一習知方式中，該等壓模10被安裝，以便繞著其 軸A反轉及可沿著該軸L以此一方式平移地運動’以便能 夠沿著該心軸6運動’同時繞著其軸轉動及進行往復式運 動。 於一縮回位置中（圖1)，該入口部份16被承接在該 入口區域24中。該等壓模10與該心軸6界定一大體上具 〇 有該胚料4於該最初狀態中之尺寸的環狀通道（圖3)。 於一被推進之位置中（圖2)，該校準部份18被承接 在該校準區域26中。該等壓模10與該心軸6界定一大體 上具有想要獲得之管的尺寸之環狀通道（圖4)。 藉由在該箭頭R1之方向中轉動及根據該箭頭F1推進 (圖1)，該等壓模1〇在一“向前”運動中由該縮回位置 運動至該被推進位置。 相反地，藉由在該箭頭R2之方向中轉動及根據該箭 頭F2往回運動（圖2)，該等壓模10在一 “返回”運動 -9 - 201027560 中由該被推進位置運動至該縮回位置。 於一習知方式中，該設備2包括用於沿著此心軸運動 裝在該心軸6上之胚料4的機構（未示出），且造成該心 軸6繞著該軸L樞轉，以便繞著該軸L旋轉地運動該胚料 4 〇 如圖4所示，每一壓模10包括一由其溝槽20之基底 突出的衝頭30,以便在該壓模10之往復式運動期間標示 一進入該胚料4的外表面12之凹部48。 _ 就本發明之情況而言，一凹部48大致上標以設在一 表面上之中空的凹痕或凹部。 每一壓模10之衝頭30被設置在此壓模10之溝槽20 的校準區域26中，以便當該壓模10係在該心軸6之前端 於該被推進位置中時製成該凹部48。 用於該衝頭30之安裝，該壓模10具有一用於承接該 衝頭3 0之孔腔3 2，該孔腔相對於其軸A徑向地延伸經過 該壓模10，且通入其溝槽20的校準區域26之基底。 @ 該孔腔32係呈階梯狀，且包括同軸之圓柱形縱向區 段，具有由該內部朝向該壓模10之外部減少的直徑，並 藉由相對於該孔腔32之軸爲徑向之肩部所分開。 該衝頭30具有一承接在該孔腔32中之扁圓形壓腳34 ，其經由環狀間隔裝置38支承抵靠著一肩部36;及一圓 柱形棒40，其由該壓腳34延伸經過該孔腔32遠至該孔腔 32通入其溝槽20的末端。 該棒40之自由端突入該溝槽20及形成該衝頭30之 -10- 201027560 尖部42。於所示範例中，該尖部42具有球面片段之形狀 〇 每一壓模10包括固定螺絲44，其鎖入該孔腔32之設 有螺紋的縱向區段及支承在與該棒40相向之側面的壓腳 34上。該等固定螺絲44被繫緊，以便保持該衝頭30經由 該間隔裝置38支承在該肩部36上。 該間隔裝置38之厚度的選擇將使其可能調整突入該 0 溝槽20的尖部42之高度，且如此調整將造成該尖部42 之凹部48的尺寸。 本發明係不限於所示範例之輥軋設備2。該輥軋設備 2之其他具體實施例能藉由壓模10之數目及安裝的模式、 該等衝頭30之數目及/或位置而變化。譬如，當作一變 型’該等壓模10之至少一個沒有衝頭30。當作一變型或 當作一選擇，至少一壓模10包括複數衝頭30。 該等衝頭30係不須設置在該等溝槽20之校準區域26 Ο 中。當作一變型或當作一選擇，一壓模ίο於該校準區域 26上游之溝槽20的一區域中包括一個或複數衝頭30，以 便在該胚料4相對於該心軸6之中心部份14製成一凹部 48 ° 該尖部42被選擇爲該形狀之函數，其想要的是給予 將藉由該衝頭30被留在該胚料4中之凹部48。 其係可能提供用於調整該等衝頭30之位置的機構， 其係與那些所說明之範例不同。 圖1至4之設備2使其可能施行一週期式輥軋方法， -11 - 201027560 以便由圓柱形管狀金屬胚料4獲得一具有平滑之圓柱形內 表面8及圓柱形外表面12之圓柱形管，該外表面設有凹 陷的凹部48，而不會使該內徑d或該內表面8惡化。 於該週期式輥軋方法中，該胚料4係以壓模10之輔 助藉由在該心軸6上輥軋該胚料4所漸進地變形，該等壓 模係以往復式運動沿著該心軸6於該縮回位置（圖1 )及 該被推進位置（圖2)之間共同地位移，且沿著該軸l於 該等往復式運動之間向前運動該胚料4。 _ 於此視圖中，該心軸6被插入該管式胚料4內部，該 管式胚料最初遍及其全長具有一恆定之橫截面，並設有一 平滑之內表面8及一平滑之外表面12。 然後該等壓模1〇係於該縮回位置（圖1)及該被推進 位置（圖2)之間藉由重複之往復式運動所運動，且該胚 料4係沿著該心軸6於該等往復式運動之間向前運動。 當該胚料4已相對於該心軸6推進時，其形狀不再對 應於該心軸6之形狀。於該等壓模1〇之隨後往復式運動 @ 期間，該胚料4係藉由該等壓模1 〇及該心軸6間之輥軋 而變形。 當該胚料4係充分地沿著該心軸6充分足推進時，在 該等壓模10之向前行程之末端，每一衝頭30在位於該心 軸6之前端的胚料4之區段50上造成一凹部48。 該胚料4之延伸超出該心軸6的長度部份52具有一 圓柱形管狀之形狀，且在其外表面12上具有凹部48’該 內表面8保持平滑的。該長度部份52對應於想要獲得之 -12- 201027560 管，而用作核燃料棒用之護套管54。 由於該等壓模1〇之往復式運動與該位移4沿著該心 軸6的位移之重複性，該胚料4藉由連續步驟沿著該心軸 6推進，且漸進地採用該想要之形狀。如此，該胚料4係 修長的，且其直徑係減少。 爲了形成分佈在該胚料4的外表面12之圓周上方的 凹部48，該等壓模10之往復式運動及該胚料4沿著該心 φ 軸6之軸向位移係與該胚料4繞著該軸L之旋轉的位移組 合。如此，在該等壓模10的二連續往復式運動之間，該 胚料4係沿著該心軸6位移，及/或該胚料4係繞著該軸 L之旋轉位移。 圖5及6顯示藉由根據本發明的週期式輥軋方法所獲 得之護套管54的長度之一部份，並以圖1至4的設備2 之輔助所之提供。 該護套管54係管狀及圓柱形’並具有一軸L。其具 Φ 有一平滑之圓柱形內表面8及一圓柱形外表面12，且於該 週期式輥軋期間在該護套管54之壁面的厚度內形成有進 入該外表面12的凹入之凹部48。 該等凹部48係根據一圖案沿著該護套管54重複地分 佈。 於圖5及6之範例中，該等凹部48包括位於相同之 徑向平面中及繞著該軸L在一角度β分佈的系列凹部48。 二鄰接系列之凹部48係軸向地偏置達一階梯狀部份Ρ’ 且繞著該軸L有角度地偏置達—角度《° -13- 201027560 爲了獲得此一圖案，於該週期式輥軋期間，數個往復 式運動係藉由繞著該軸L於每一往復式運動之間轉動該胚 料4達一角度β所進行，而沒有推進該胚料4。然後該胚料 4被轉動達一角度α，且被推進達—階梯狀部份ρ。然後這 些操作係再次開始。 該等凹部48之分佈不被限制於圖5及6中所說明之 範例。 其他圖案能藉由修改該胚料4之旋轉的量値、該胚料 4在該等壓模10的往復式運動之間推進的階梯狀部份、該 等壓模10的數目、藉由每一壓模10所支承之衝頭30的 數目、及/或該等壓模10上之衝頭30的位置所獲得。 其係譬如可能於該等壓模10的每一往復式運動之間 轉動該胚料4及推進該胚料4。此結果係當每一壓模1〇包 括一衝頭30時，獲得以雙螺旋設置繞著該管護套54之凹 部48。 有利地是，該等凹部4 8係規則地分佈在該外表面上 及/或根據一規則重複之圖案分佈在該外表面上。 該等凹部48具有一藉由具有深度e之衝頭30的尖部 42所界定之形狀（圖6)。 於所說明之範例中，該等凹部48具有半徑W之球面 片段的形狀（圖5)。如此，該等凹部48之基底具有一曲 率半徑W。該等凹部48之輪廓大體上係圓形的。 該等凹部48之形狀不被限制於此具體實施例。該等 凹部48之形狀視該等衝頭30之形狀而定。 -14- 201027560 於一變型中，該等凹部48之輪廓例如具有一橢圓之 形狀。於此案例中，該橢圓之主軸係縱向地導向。於一變 型中’其與該軸L造成一角度。 每一壓模10之衝頭或諸衝頭30係以此一方式或較佳 地設置在該溝槽20之校準區域26中，以便在此區段50 上之壓模10的最後通過期間，於該胚料4之區段50中造 成一凹部48。既然其係在最後階段中製成，這使其可能控 φ 制該凹部48之形狀，其中該區段50大體上係於其最後之 變形狀態中。 圖7顯示用於該PWR型之輕水核反應器的核燃料整 件56之槪要說明。於此反應器型式中，在操作中，輕水 具有用於該核子反應之緩和劑的作用，且當作用於該等熱 交換之熱傳流體。 該整件56在一縱向B中延伸，當該整件56被設置在 一核反應器之核心中時意欲爲垂直的。此方向係該水之主 φ 要流動方向。 以一習知方式，該整件56包括一束含有易分裂材料 之核燃料棒58、及一支撐與保留該等核燃料棒58之結構 60 ° 該結構60傳統上包括一下噴嘴62、一上噴嘴64、導 引管66、及用於保留該等核燃料棒58之分隔柵68。 該下噴嘴62及該上噴嘴64被設置在該整件56之縱 向端部。 該等導引管66縱向地延伸於該等噴嘴62、64之間， -15- 201027560 且被固定在該等噴嘴62、64上之其縱向端部。如此’該 等導引管66彼此連接該等噴嘴62及64。 以一傳統方式，該等導引管66係意欲經由其打開之 上端承接叢集燃料棒，該等叢集燃料棒不包含易分裂之材 料（未示出），且當存在時或當插入時，多少大體上允許 核反應之控制。 於一變型中，該等導引管66之至少一個被一儀表應 用管所替換，其意欲允許經由該反應器之儀表應用裝置的 參 其打開下端插入。 該等分隔柵68被固定在該等導引管66上，且沿著該 等導引管66分佈於該等噴嘴62、64之間。 該等核燃料棒58係縱向地設置於一束中，且延伸經 過該等分隔柵68。該等分隔柵68確保該等核燃料棒58被 保留在該結構60中。該等核燃料棒58終止在與該等端部 噴嘴62、64隔開一段距離處。 每一核燃料棒58係藉由一根據圖5及6之護套管54 Q 所形成，並以圓柱形之核燃料彈九7〇充塡（圖8 )，該等 彈九70堆疊在該護套管54內側，且藉由設置在該護套管 54的端部之二插塞72關上。該堆彈九70大致上被標示爲 —“易分裂之圓柱”。 如在圖8中所示，該等核燃料棒58及該等導引管66 被設置於一具有方形基底之架格中。該等核燃料棒58及 該等導引管66被該分隔柵68所保持隔開，使該水於該方 向B中通過它們之間（垂直於圖8之平面）。 -16- 201027560 圖7及8顯示一具有PWR用之方形陣列的典型燃料 整件56。VVER用之燃料整件56典型具有六角形之陣列 。用於BWR燃料整件之結構係亦不同的，但該等燃料彈 九及該等核燃料棒係類似的，該等尺寸被設計成適於每一 特定之設計。在所有案例中，該護套管54係譬如由以鉻 爲基礎之合金所製成。 一用於加壓水反應器（PWR )之燃料整件的慣用分隔 φ 柵界定一具有方形基底之架格，包括在其每一側面上之譬 如14及19單元之間、複數承接該架格中所分佈之導引管 的單元、及當作一選擇而用於承接一儀表應用管之中心單 元。 一用於沸水式反應器（BWR)之燃料整件的慣用分隔 栅界定一具有方形基底之架格，包括在其每一側面上之譬 如6及13單元之間、與用於承接譬如一水棒或一水通道 之至少一單元，其替換1至5x5燃料棒，並可具有不同之 Φ 樣式與定位在該結構內。 於該核反應器之操作，水沿著該等護套管54循環， 以便與該等護套管54中所裝盛之核燃料交換熱。 該等凹部48經過該護套管54之壁面增加該熱交換， 且因此改善該整件56之操作及性能。 事實上，每一凹部48在該護套管54之外表面12上 局部地建立亂流，這有利於該流體及該護套管54間之熱 父換。 該等亂流更特別地係以一渦流之形式發生，其形成於 -17- 201027560 該凹部48之基底中。該渦流造成水之流向該凹部48之基 底、及一流向該凹部48之外側的蒸氣氣泡流動。 此型式之亂流可在經過該護套管54的壁面之熱交換 上具有一正面或負面效應。雖然如此，藉由本發明家所進 行之實驗已顯示此效應在該輕水核反應器（BWR或PWR )的使用條件之下主要係正面的。 在核反應器中所遭遇之現象係一層氧化物微粒之沈積 在該等護套管54的外表面12上，大致上稱爲“ CRUD” φ (用於粉筆河無法識別沈積物之縮略詞）。此層限制經過 該管之壁面的熱交換。這導致有效性之損失及意外風險中 之增加。 藉由本發明家所進行之實驗已顯示該凹部48使其可 能限制“ CRUD ”之形成。這或許是由於該等渦流亂流防 止該CRUD沈積之事實。 既然該等凹部48被形成爲該外表面12上之孔腔，不 影響於該等燃料棒58之間至經過該整件56的水之流動的 @ 間隙。這使其可能相對於那些傳統設計保存該等護套管5 4 之外徑，且保存該整件56中之自由橫截面供該水之通過 〇 吾人相信藉由壓縮變形獲得該等凹部48使其可能保 存該材料之均質性，且避免該等晶粒結構之局部切割，其 可藉由材料移除之方法（化學、機械式、·.·）所產生。 如果LOCA (冷卻劑意外之損失），藉由本發明家所 進行之測試已顯示該凹部48具有一額外之有益效應，在 -18- 201027560 LOCA期間，一管之局部加熱造成鼓起部之形成，直至此 鼓起部爆發與該管中所裝盛之燃料分散。 圖9顯示在LOCA測試之後根據本發明之平滑外表面 12的傳統第一管73 (在該左側上）及第二護套管54 (在 該右側上）。於冷卻劑意外之假設損失中，燃料溫度係增 加達數分鐘之久，直至該緊急核心冷卻系統（ECCS )恢 復該反應器核心之冷卻本領。已對於溫度及持續時間中之 φ 各種條件做成數個傳統測試，總是導致相同之行爲。 在該測試之尾端，該第一管73具有一設有開口 76之 鼓起部74。該第二護套管54具有一較少量値但延伸遍及 一較大長度之鼓起部78。 這可爲由於該等鼓起部通常開始接近該壁面之減少厚 度區（例如由於爆震或刮傷）及於該管的熱區域中之事實 。該等凹部48藉由增加該等熱交換改善溫度之一致性， 且於厚度中提供分佈變化，藉此這可爲用於延伸遍及一較 φ 大長度的較少外延變形之成因。其結果是，於LOCA之案 例中，該管護套54能耐得住一較長時間。 藉由週期式輥軋之製造方法使其可能獲得小直徑與大 長度之護套管54,而沒有焊接。該等凹部48係於此製程 期間直接地獲得，而沒有一額外之製造階段。 該等凹部48係在該護套管54之外表面12上獲得， 而不會影響依然平滑之內表面8，且該內表面之直徑將僅 只視該心軸6而定。 藉由在該等壓模10的每一往復式運動之間控制該胚 -19- 201027560 料4的推進及旋轉，該護套管54的外表面12上之凹部48 的分佈之調整係輕易地達成。 以衝頭30之輔助輕易地選擇該等凹部48之形狀’且 其深度e係藉由該等衝頭30之調整所輕易地調整。無論 如何，該等凹部48係非凹槽式孔腔，且該等凹部48之深 度e係少於該護套管54之壁面的厚度。 上面之優點將不會藉由用機械、電機、化學、或雷射 機構機器加工該管在該等孔腔之製造方法中獲得。 φ 可特別選擇以下之元素，用於該護套管54之產生： -該護套管54之外徑D; -該護套管54之內徑d; -該護套管54之壁面的厚度； -每一凹部48之形狀； -每一凹部48之基底的曲率半徑W; -該凹部48之輪廓的較大尺寸（該圓形輪廓的直徑 或該橢圓形輪廓之大軸線的長度）； Θ -每一凹部48之深度e; -該護套管54的外表面12上之凹部48的密度；及 -該護套管54的外表面12上之凹部48的分佈之圖 案。 根據本發明的一態樣’該護套管54具有一於6及20 毫米間之外徑D及一於〇·4及1 .5毫米間之壁面厚度。每 一凹部48之基底具有一在〇·5毫米及50毫米之間的曲率 半徑W。每一凹部48具有一於該護套管54之壁面厚度的 -20- 201027560 百分之10及百分之60間之深度e。該等凹部48涵蓋該護 套管54之外表面12的百分之10至百分之60。 這些尺寸使其可能獲得一具有充分機械阻力之護套管 54，同時經過該護套管54允許令人滿意之熱交換’供用 作核燃料用之護套管。 該護套管54係譬如由一以鍩爲基礎之合金或由鋼鐵 所製成。 φ 本發明係可特別適用於輕水反應器核燃料用之護套管 54的製造’且更大致上適用於管子之製造。 於核燃料用之護套管的不同應用中，其係可能提供具 有一內表面之管，該內表面係不平滑的，但設有縱向凸起 部。用於此目的，改造該心軸6的校準區域26之橫截面 〇 【圖式簡單說明】 Φ 本發明及其優點藉由閱讀隨後僅只給與當作範例之敘 述及參考所附圖面所更佳了解，其中： •圖1及2顯示根據本發明之週期式輥軋設備的槪要 側視圖； -圖3及4分別顯示根據圖1及2中之剖線111-111與 IV-IV的剖視圖； -圖5及6分別由側視與橫截面顯示以圖1至4之設 備所獲得的核燃料用之護套管的槪要視圖； -圖7及8分別由側視與橫截面顯示包括由根據圖5 -21 - 201027560 及6之護套管所形成的核燃料棒束之核燃料整件的槪要視 圖：及 -圖9在測試模擬冷卻劑意外的損失之後’顯示一根 據本發明之護套管及一傳統設計之護套管。 【主要元件符號說明】 2 :輥軋設備 4 :胚料 ❹ 6 :心軸 8 :內表面 10 :壓模 1 2 :外表面 1 4 :中心部份 1 6 :入口部份 18 :校準部份 20 :溝槽 . 22 :周邊表面 24 :入口區域 26 :校準區域 30 :衝頭 32 :孔腔 34 :壓腳 36 :肩部 3 8 ··間隔裝置 -22- 201027560 :圓柱形棒 :尖部 =固定螺絲 :凹部 ：區段 :長度部份 :護套管 =核燃料整件 :核燃料棒 =結構 :下噴嘴 :上噴嘴 =導引管 :分隔柵 =彈九 :插塞 :第一管 :鼓起部 :開口 :鼓起部 -23

Claims (1)

1. 201027560 七、申請專利範困： 1· ~~種核燃料棒（58)的護套管（5〇 ，其由金屬 所製成’其特徵爲該護套管包括在其外表面（12)上之凹 部（48) 〇 2.如申請專利範圍第1項之核燃料棒（58)的護套 管（54) ’具有一平滑之內表面（8)。 3·如申請專利範圍第1或2項之核燃料棒（58)的 護套管（54) ’具有—於6及20毫米間之外徑（D)。 4. 如申請專利範圍第1至3項任一項之核燃料棒（ 58)的護套管（54)，具有一於0.4及1.5毫米間之壁面 厚度。 5. 如申請專利範圍第1至4項任一項之核燃料棒（ 58)的護套管（54)，其中每一凹部（48)具有一於該護 套管（54)之壁面厚度的百分之10及百分之60間之深度 6. 如申請專利範圍第1至5項任一項之核燃料棒（ 58)的護套管（54)，其中每一凹部（48)具有一呈橢圓 或圓之形狀的輪廓。 7. 如申請專利範圍第6項之核燃料棒（58)的護套 管（54)，其中每一凹部（48)之輪廓具有一大於0.8毫 米之最大尺寸。 8. 如申請專利範圍第1至7項任一項之核燃料棒（ 58)的護套管（54)，其由以锆爲基礎之合金所製成。 9. 如申請專利範圍第1至8項任一項之核燃料棒（ -24- 201027560 58)的護套管（54) ’其中該凹部（48)係藉由衝锻所獲 得。 10. —種核燃料整件（56)，該種核燃料整件包括一 束核燃料棒（58)，每一核燃料棒（58)包括充滿一堆核 燃料彈九（7〇)之護套管（54)，其特徵爲至少一核燃料 棒（58)之護套管（54)係根據申請專利範圍第1至9項 任一項之護套管（54 )。 Φ 11. 一種藉由週期式輥軋自管式胚料（4)製造金屬 護套管（54)之方法，在該方法中，該胚料（4)係藉由 插入該胚料（4 )內側之心軸（6 )及繞著該心軸（6 )設 置與沿著該心軸（6 )往復地運動的二壓模（1 〇 )間之輥 軋、和藉由在該等壓模（1 〇 )的往復式運動之間沿著該心 軸（6)推進該胚料（4)所漸進地變形，其特徵爲凹部（ 48)係於該胚料（4)之輥軋期間形成在該胚料（4)之外 表面（12 )上。 ® 12.如申請專利範圍第11項藉由週期式輥軋自管式 胚料（4)製造金屬護套管（54)之方法’其中該等凹部 (48)係以設置在該等壓模（10)之一上的至少一衝頭（ 3 〇 )之輔助所形成。 13. 如申請專利範圍第12項藉由週期式輥齓自管式 胚料（4)製造金屬護套管（54)之方法’其中該胚料（4 )之直徑係於該週期式輥軋期間減少。 14. 如申請專利範圍第11至13項之任一項的藉由週 期式輥軋自管式胚料（4)製造金屬護套管（54)之方法 -25- 201027560 ’其中該等凹部（48 )係在該週期式輥軋期間相對於推進 該胚料（4 )之方向沿著該心軸（6 )形成在該心軸（6 ) 之前端。 15. 如申請專利範圍第11至14項之任—項的藉由週 期式輥軋自管式胚料（4)製造金屬護套管（54)之方法 ’其中該胚料（4)係在該等壓模（10)的往復式運動期 間繞著該心軸（6 )之軸線（L )轉動。 16. 如申請專利範圍第1丨至15項之任一項的藉由週 參 期式輥軋自管式胚料（4)製造金屬護套管（54)之方法 ，其中該金屬管具有一平滑之內表面（8)。 17·—種用於由管式胚料（4)製造金屬管之週期式 輥軋設備（2)，該輥軋設備包括至少二壓模（1〇)及一 承接在該等壓模（1 0 )間之心軸（6 )，安裝該等壓模， 以便沿著該心軸（6 )進行往復式運動，用於在該心軸（6 )與該等壓模（1 0 )之間輥軋一裝至該心軸（6 )上之胚 料（4)，其特徵爲該等壓模（10)之至少一個具有至少 ❹ 一衝頭（30)，以在該等壓模（1〇)的往復式運動期間於 一裝至該心軸（6)上之胚料（4)的外表面（12)上形成 凹部（48 )。 如申請專利範圍第17項用於由管式胚料（4)製 造金屬管之週期式輥軋設備（2)，其中每一壓模（1〇) 包括一周邊溝槽（20)，該等壓模（10)之溝槽（20)形 成一用於該等壓模（1 〇 )間之心軸（6 )的通道，每一衝 頭（30)被設置在該對應壓模（1〇)的溝槽（20)之基底 -26- 201027560 19.如申請專利範圍第18項用於由管式胚料（4)製 造金屬管之週期式輥乳設備（2) ’其中該心軸（6)係沿 著其軸線（L)呈會聚之形狀，當該等壓模（1〇)被推進 及圍繞著該心軸（6)之具有較小直徑的端部時’該衝頭 (30)或每一衝頭（30)被設置在界定該心軸（6)用之 通道的對應壓模（1〇)之溝槽（20)的校準區域（26)中 〇 2〇·如申請專利範圍第17至19項之任一項的用於由 管式胚料（4)製造金屬管之週期式輕軋設備（2) ’其中 每一壓模（10)包括至少—衝頭（3〇)。 參 -27-