專利名稱：：耐磨燒結(jié)合金及其生產(chǎn)，以及使用它的控制棒驅(qū)動(dòng)裝置和核反應(yīng)堆的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種耐磨性、耐腐蝕性和抗沖擊性極好的耐磨材料，特別是核反應(yīng)堆設(shè)備控制棒驅(qū)動(dòng)裝置中使用于的滑動(dòng)件適用的耐磨合金。鈷基合金一直用于核反應(yīng)堆設(shè)備的滑動(dòng)件。具體來(lái)說(shuō)，稱為“鎢鉻鈷合金”的鈷合金一直用于控制棒的導(dǎo)輥和套管。這種鈷合金含有28-30wt％的Cr，2-2.5wt％的C和少量W，F(xiàn)e和Ni，其余為Co。這種合金因含Cr量高而耐腐蝕性好，因含C量高而硬度高，因而耐磨性極好。但是，這種合金制成的零件放在高溫高壓的反應(yīng)堆的水中時(shí)具有缺陷，即，在這種情形中，鈷會(huì)洗脫在反應(yīng)堆水中；洗脫的鈷附著在燃料護(hù)套表面，產(chǎn)生放射性；產(chǎn)生放射性的鈷再被洗脫并在反應(yīng)堆水中循環(huán)。因此，當(dāng)設(shè)備定期檢修時(shí)，照射劑量增加，延長(zhǎng)了仃機(jī)時(shí)間，從而減小了設(shè)備的可利用率。為了防止因鈷洗脫而引起的照射劑量增加，必須使用新的滑動(dòng)材料以替代鈷基合金。日本專利公告文本第59-52228號(hào)公開了一種滑動(dòng)材料，它不含作為主要成分的鈷。具體來(lái)說(shuō)，使用一種鎳基合金作為輥材料；但是，由于這種合金的耐磨性低于鈷基合金，因而當(dāng)用作機(jī)械負(fù)荷高的滑動(dòng)部分的輥材料時(shí)，它引起磨損造成的大尺寸變化，不宜于長(zhǎng)期使用。日本專利公告文本第58-23454號(hào)也公開了一種含有Cr和Nb的鎳基合金，但是，它的沖擊值差，因而當(dāng)受到緊急仃堆的沖擊負(fù)荷時(shí)可靠性低。為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的材料的上述缺陷，作出了本發(fā)明，本發(fā)明的目的是提供一種耐磨合金，其耐磨性優(yōu)于鎢鉻鈷合金，對(duì)于緊急仃堆時(shí)因高速驅(qū)動(dòng)引起的沖擊負(fù)荷來(lái)說(shuō)可靠性高，而且由于消除了鈷洗脫，照射劑量低，從而保證了在高溫水中和在長(zhǎng)時(shí)間高負(fù)荷下使用該合金的反應(yīng)堆控制棒的順利驅(qū)動(dòng)。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種生產(chǎn)上述合金的方法。本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種使用上述合金的控制棒驅(qū)動(dòng)裝置和核反應(yīng)堆。本發(fā)明提供一種耐磨燒結(jié)合金，它包括形成軟基質(zhì)的鐵基或鎳基合金和彌散在上述軟基質(zhì)中的非沉淀和非結(jié)晶的硬顆粒，其中，所述硬顆粒因滑動(dòng)磨損而粒成細(xì)顆粒，細(xì)顆粒彌散在磨損表面，也埋嵌在上述軟基質(zhì)中。本發(fā)明也提供一種耐磨燒結(jié)合金，它包括硬度為100至300Hv的軟基質(zhì)和以5至30Vol％的量彌散在上述軟基質(zhì)中的，平均粒度為10至120μm的硬顆粒。本發(fā)明也提供一種耐磨燒結(jié)合金，它包括含15至30Vol％的量的鉻的鐵基或鎳基合金和彌散在上述合金中的硬度為1000至2000Hv的硬顆粒。本發(fā)明也提供一種耐磨燒結(jié)合金，它包括含鉻15至30wt％的鐵基或鎳基和彌散在上述合金中的平均粒度為10至120μm的硬顆粒。本發(fā)明也提供一種耐磨燒結(jié)合金，它包括含鉻15至30wt％的鐵基或鎳基合金和彌散在上述合金中的，硬度為1000至2000Hv的，一種或多種非沉淀和非結(jié)晶的碳化物或氮化物顆粒。本發(fā)明也提供一種耐磨燒結(jié)合金，它包括含鉻量為15至30wt的鐵基或鎳基合金和彌散在上述合金中的，平均粒度為10至120μm的，一種或多種碳化鉻和氮化鉻顆粒。本發(fā)明也提供一種控制棒驅(qū)動(dòng)裝置，它包括一殼體，一個(gè)設(shè)在所述殼體中的中空活塞，一個(gè)用于垂向驅(qū)動(dòng)所述中空活塞的驅(qū)動(dòng)活塞，在所述殼體內(nèi)在中空活塞和管之間設(shè)在管上的滾輪，以及用作所述滾輪的轉(zhuǎn)動(dòng)軸的銷，其中，每個(gè)所述滾輪是由任意一種上述合金制成的。本發(fā)明也提供一種控制棒驅(qū)動(dòng)裝置，其中，上述滾輪和上述銷的每一個(gè)都是由一種鐵基或鎳基合金制成的，所述合金的耐磨特性為，在288℃高溫的水中，在每0.75mm的滑動(dòng)寬度1kg的負(fù)荷下進(jìn)行的耐磨試驗(yàn)中，所述滾輪和銷的總磨損量在每單位面積(滑動(dòng)寬度7.5mm×滑動(dòng)距離1km)10mg或更少的范圍內(nèi)。本發(fā)明也提供一種控制棒驅(qū)動(dòng)裝置，其中，上述滾輪是由一種鐵基或鎳基合金制成的，上述合金的耐磨特性為，在高溫288℃的水中，在每0.75mm的滑動(dòng)寬度1kg的負(fù)荷下進(jìn)行的對(duì)所述銷的磨損試驗(yàn)中，所述滾輪的磨損量在每單位面積(滑動(dòng)寬度7.55mm×滑動(dòng)距離1km)8.5mg或更少的范圍內(nèi)。本發(fā)明也提供一種控制棒驅(qū)動(dòng)裝置，其中，所述銷是由一種鐵基或鎳基合金制成的，所述合金的耐磨特性為，在高溫288℃的水中，在每0.75mm的滑動(dòng)寬度1kg的負(fù)荷下進(jìn)行的相對(duì)于所述滾輪的耐磨試驗(yàn)中，所述銷的磨損量在每單位面積(滑動(dòng)寬度7.5mm×滑動(dòng)距離1km)4.5mg或更少的范圍內(nèi)。本發(fā)明也提供一種核反應(yīng)堆，它包括一個(gè)高壓容器，設(shè)在高壓容器中的燃料組件，在燃料組件中設(shè)置的控制棒和用于單獨(dú)驅(qū)動(dòng)上述控制棒的控制棒驅(qū)動(dòng)裝置，其中，所述反應(yīng)堆具有45GWd/t或更大的燃耗；構(gòu)成每個(gè)燃料組件的最外周部分的通道箱顯示每8GWd/t的燃耗0.8mm或更小的彎曲量，在45GWd/t的燃耗下也顯示2.8mm或更小的彎曲量；在85％或更高的可利用率下，上述控制棒驅(qū)動(dòng)裝置可使用30年無(wú)需更換。本發(fā)明也提供一種核反應(yīng)堆，它包括任何一種上述的控制棒驅(qū)動(dòng)裝置。本發(fā)明也提供一種控制棒驅(qū)動(dòng)裝置的滾輪，它是由任意一種上述耐磨燒結(jié)合金制成的。本發(fā)明也提供一種生產(chǎn)耐磨燒結(jié)合金的方法，它包括以下步驟將鐵基或鎳基合金粉末與非氧化物硬材料粉末混合；通過加熱結(jié)合熱壓燒結(jié)混合的粉末，從而使非脫溶和非結(jié)晶的硬顆粒彌散在上述合金中。另外，本發(fā)明提供一種核發(fā)電設(shè)備，其中一蒸汽輪機(jī)由反應(yīng)堆高壓容器中的原子燃料取得的熱動(dòng)力轉(zhuǎn)動(dòng)，一發(fā)電機(jī)由蒸汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)驅(qū)動(dòng)，從而獲得電力輸出，其特征在于，反應(yīng)堆的熱功率為3200MW或更高，反應(yīng)堆壓力為7.0MPa或更高，反應(yīng)堆水溫為288℃或更高，電子輸出功率為1100MW或更高；中子源管、芯部支承板、中子計(jì)數(shù)管、控制棒插入管、護(hù)罩和上柵格板中的至少一個(gè)可在85％或更高的可利用率下使用30年或更長(zhǎng)而無(wú)需任何更換。核設(shè)備的控制棒驅(qū)動(dòng)裝置正在從普通液壓傳動(dòng)型向能夠精細(xì)調(diào)節(jié)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)型變化。新型的控制棒驅(qū)動(dòng)裝置使用導(dǎo)向滾輪，以便中空活塞可順利移動(dòng)。導(dǎo)向滾輪上作用的負(fù)荷要比有關(guān)現(xiàn)有技術(shù)控制棒所用導(dǎo)向滾輪所受負(fù)荷大很多，因而要求更高的耐磨性。在這種滾輪中，磨損主要發(fā)生在滾輪的內(nèi)周面和用于支承滾輪的固定銷的外表面上。更具體來(lái)說(shuō)，由于滾輪是在高溫水中，無(wú)任何潤(rùn)滑的條件下，在銷上滑動(dòng)，因而由于滑輪和銷之間的相對(duì)滑動(dòng)會(huì)出現(xiàn)粘著磨損。在粘著磨損中，在接觸部分因粘著產(chǎn)生的剪切應(yīng)力形成在滑動(dòng)表面附近的塑性流動(dòng)層。由于反復(fù)滑動(dòng)，部分塑性流動(dòng)層最后破裂，分離成磨損粉末。因此，為了減少粘著磨損引起的損壞，必須使合金具有一定的硬度或強(qiáng)度以抑制接觸部分的塑性變形。因此，滑動(dòng)件是由一種合金制成的，在這種合金中，在基質(zhì)中沉淀或彌散硬質(zhì)相，以便通過調(diào)節(jié)合金的化學(xué)成分而增加強(qiáng)度。當(dāng)硬度過度增加時(shí)，韌性減小因而耐沖擊性減小，因此合金的化學(xué)成分必須適當(dāng)調(diào)節(jié)。在有關(guān)現(xiàn)有技術(shù)的材料中的硬質(zhì)相在抑制滑動(dòng)表面的塑性變形和改善耐磨性方面是有效的；但是，在抑制對(duì)耐磨性最重要的粘著方面卻并不有效。具體來(lái)說(shuō)，形成有關(guān)現(xiàn)有技術(shù)的材料的硬質(zhì)相的顆粒的尺寸較小，因此，形成硬質(zhì)相的顆粒表面，由于塑性流動(dòng)，容易被形成基礎(chǔ)相的金屬覆蓋。這對(duì)抑制粘著有不利影響。另外，由于控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的導(dǎo)向滾輪是在高溫水中長(zhǎng)期使用的，因而導(dǎo)向滾輪所用材料還要求有極好的耐磨性。有鑒于此，作出了本發(fā)明，也就是說(shuō)，本發(fā)明的最重要的特征在于，硬質(zhì)相的顆粒適于彌散在相對(duì)較軟的基質(zhì)中，硬質(zhì)相顆粒的粒度大得足以使其不能完全地被塑性流所覆蓋。硬質(zhì)相的粗顆粒不僅抑制了塑性流動(dòng)，而且也防止了粘著，這是由于它們暴露于磨損表面，因而不會(huì)因塑性流動(dòng)而被軟基質(zhì)完全覆蓋。硬質(zhì)相的粗顆粒被彌散的另一原因在于，部分滑動(dòng)表面由于滑動(dòng)而被配合材料磨損時(shí)，粗顆粒的暴露部分精細(xì)地破碎，致密地彌散在滑動(dòng)表面上，然后，埋嵌在相對(duì)較軟的基質(zhì)中，其結(jié)果是使滑動(dòng)表面比磨損之前更牢固。換言之，硬質(zhì)相的粗顆粒在軟基質(zhì)中變?yōu)榧?xì)顆粒而彌散，這產(chǎn)生了自動(dòng)補(bǔ)償作用，顯著地改善了耐磨性。在這種情形中，由碳化物、氮化物或硼化物構(gòu)成的硬質(zhì)相粗顆粒的粒度，為了有助于抑制粘著，不致由于塑性流動(dòng)被軟基質(zhì)所覆蓋，必須為20μm或更大。一般來(lái)說(shuō)，隨著硬質(zhì)相粗顆粒的粒度變大，抑制粘著的效果也增強(qiáng)。但是，當(dāng)粒度大于100μm時(shí)，上述效果飽和而抗沖擊性下降。硬質(zhì)相的彌散量也是本發(fā)明很重要的因素。當(dāng)硬質(zhì)相以5Vol％或更高的量彌散在軟基質(zhì)中時(shí)，效果顯著增強(qiáng)；而當(dāng)其以30Vol％或更高的量彌散在基質(zhì)中時(shí)，卻使磨損量增加。因此，硬質(zhì)相粗顆粒的彌散量最好在5至30Vol％的范圍內(nèi)。在本發(fā)明的合金中的基礎(chǔ)相要求具有足夠軟的硬度，以便使硬質(zhì)相的細(xì)小的破碎顆粒可埋嵌在基礎(chǔ)相中。選擇它時(shí)必須考慮在高溫水中的耐腐蝕性。因此上述基礎(chǔ)相選擇具有300Hv或更低硬度的含Cr鎳基或鐵基合金。當(dāng)含Cr量低于15wt％時(shí)，在高溫水中的耐腐蝕性不足；而當(dāng)高于30wt％時(shí)卻使韌性降低。因此，含Cr量應(yīng)在15至30wt％的范圍內(nèi)，最好在20至25wt％的范圍內(nèi)。C是加強(qiáng)基質(zhì)的重要元素。但是為了保證軟的基質(zhì)，含C量應(yīng)在0.05至0.005wt％的范圍內(nèi)，最好在0.03至0.005wt％的范圍內(nèi)。Si是生產(chǎn)合金粉末使用的脫氧劑。含Si量應(yīng)在低于1wt％的范圍內(nèi)，最好在0.05至0.5wt％的范圍內(nèi)。Mn的效果與Si相同，含Mn量應(yīng)在低于2wt％的范圍內(nèi)，最好在0.1至0.5wt％的范圍內(nèi)。另外，也可以不加Mn和Si。為了增加抗氧化性和增強(qiáng)基質(zhì)，以6％或更低的量添加Al。該元素最好添加在鎳基合金中。為了獲得奧氏體不銹鋼，以8至20wt％的量向鐵基合金中添加Ni。含F(xiàn)e量最好在8至13wt％的范圍內(nèi)。硬顆粒以非沉淀或非結(jié)晶相的形式彌散在燒結(jié)合金中，其粒度大得足以在滑動(dòng)表面與配合件滑動(dòng)時(shí)能夠破碎。具體來(lái)說(shuō)，硬顆粒的平均粒度應(yīng)在10至200μm的范圍內(nèi)，最好在20至100μm的范圍內(nèi)。硬顆?？捎煞茄趸锊牧现瞥?，這是由于其與基質(zhì)的高粘附性的緣故，最好是由碳化物或氮化物制成。當(dāng)硬顆粒的硬度過高時(shí)，其傾向于使相配合的材料加速磨損。因此，硬顆粒的硬度可在1000至2100Hv的范圍內(nèi)，最好在1000至1550Hv的范圍內(nèi)。碳化物的具體實(shí)例包括B4C(5000Hv)，SiC(4200Hv)，Tic(3200Hv)，ZrC(2800Hv)，VC(2100Hv)，NbC(2050Hv)，TaC(1550Hv)，Cr3C2(1300Hv)，Mo2C(1500Hv)和WC(1780Hv)。在上述碳化物中，推薦使用硬度高于Vc(2100Hv)的那些。氮化物的具體實(shí)例包括Si3N4，AlN和Cr3N2，硼化物的具體實(shí)例包括TiB2(3370Hv)，ZrB2(2300Hv)，VB2(2070Hv)，CrB2(1800Hv)和NbB2(2200Hv)。硅化物的具體實(shí)例包括TiSi2(870Hv)，ZrSi(1125Hv)，Vsi2(1090Hv)，Nb5Si2(1050Hv)，TaSi2(1563Hv)，Cr3Si2(1280Hv)，MoSi2(1290Hv)和WSi2(1090Hv)。鐵基燒結(jié)合金最好包括具有一種不銹鋼成分的基質(zhì)，所述不銹鋼成分包括0.05wt％或更低的C，1wt％或更低的Si，2wt％更低的Ma，15至30wt％的Cr，以及18至20wt％的Ni，硬顆粒以5至30Vol％的量加入上述基質(zhì)中。每種元素的含量最好都在上述規(guī)定范圍內(nèi)。鎳基繞結(jié)合金最好包括一種基質(zhì)，其成分含有0.05wt％或更低的C，1wt％或更低的Si，2wt％或更低的Mn，以及15至30wt％的Cr，硬顆粒以5至30Vol％的量加入上述基質(zhì)中。另外，形成基質(zhì)的合金還含有Al，其含量在上面規(guī)定的范圍內(nèi)。按照本發(fā)明的護(hù)罩管、隔件和通道箱中的每一種(其用在平均燃耗為45GWd/t或更高的條件中)最好由Zr基合金制成，該合金的成分含有規(guī)定量的下述元素。水棒也由本發(fā)明的Zr基合金制成；但是它可由鋯合金2制成。在鋯基合金中，當(dāng)含Sn量為1wt％或更低時(shí)，合金沒有足夠的耐腐蝕性和強(qiáng)度。另一方面，當(dāng)含Sn量高于2wt％時(shí)，效果飽和，可機(jī)加工性卻下降。因此，含Sn量規(guī)定為1至2wt％的范圍，最好為1.2至1.7wt％。在Zr基合金中，為了增加耐腐蝕性和抗吸收氫的性能，必須以0.02wt％更高的量添加Fe。但是，當(dāng)含F(xiàn)e量高于0.55wt％時(shí)，效果飽和，可機(jī)加工性卻下降。因此，含F(xiàn)e量規(guī)定在0.55wt％或更低的范圍內(nèi)，最好在0.22至0.30wt％的范圍內(nèi)。在Zr基合金中，為了顯著增加耐腐蝕性，以0.03wt％或0.03wt％以上的少量添加Ni；但是，這會(huì)加速氫吸收，導(dǎo)致脆變。因此，含Ni量規(guī)定在0.16wt％或更低的范圍內(nèi)，最好在0.05至0.10wt％的范圍內(nèi)。本發(fā)明的Zr基合金的含Cr量為0.05至0.15wt％。添加0.05wt％或更多的Cr是提高耐腐蝕性和強(qiáng)度的需要；但是，當(dāng)含Cr量高于0.15wt％時(shí)，可機(jī)加工性下降。因此，含Cr量規(guī)定在0.05至0.15wt％的范圍內(nèi)。用作本發(fā)明燃料組件的Zr基合金可以是鋯合金2(Sn1.2-1.7wt％，F(xiàn)e0.07-0.20wt％，Cr0.05-0.15wt％，Ni0.03-0.08wt％，其余基本為Zr)或鋯合金4(Sn1.2-1.7wt％，F(xiàn)e0.18-0.24wt％，Ni0.007wt％，其余基本為Zr)。使用鋯合金2或鋯合金4的燃料組件是在下述條件下使用的平均燃耗為45GWd/t或更低，結(jié)合使用本發(fā)明的鋯基合金制成的上述護(hù)罩管，隔件和通道箱。本發(fā)明的護(hù)罩管最好由下述方法制成，在這種方法中，在最后的熱加工之后，Zr基合金從形成(α＋β)相或β相的溫度范圍迅速被冷卻，然后反復(fù)承受冷作和退火。具體來(lái)說(shuō)，從形成(α＋β)相的溫度范圍的迅速冷卻，其冷塑性加工的可加工性高于從形成β相的溫度范圍的迅速冷卻。在最終的熱塑性加工之后，最好在最初的冷塑性加工之前，合金可承受從形成(α＋β)相或β相的溫度范圍的迅速冷卻，直至最后的冷塑性加工。形成(α＋β)相的溫度在790至950℃的范圍內(nèi)，形成β相的溫度在950至1100℃的范圍內(nèi)。從上述溫度的迅速冷卻最好使用流動(dòng)的水或霧化水進(jìn)行。具體來(lái)說(shuō)，上述迅速冷卻可以在最初的冷塑性加工之前進(jìn)行，在這種情形中，可從管材的外周通過高頻加熱法而局部加熱，使水流入管材中。因此，管的內(nèi)表面不被淬火，因而其塑性高，而管的外表面?zhèn)缺淮慊?，因而其耐腐蝕性和氫吸收系數(shù)高。為形成(α＋β)相而對(duì)管材的加熱最好在主要形成β相的溫度下進(jìn)行。α相并不被迅速冷卻改變，并具有低硬度和高塑性；而β相通過迅速冷卻形成具有高硬度的針狀相，在冷塑性加工中可加工性低。另一方面，即使以小量混合有α相的β相卻表現(xiàn)出在冷塑性加工中的高可加工性和低的耐腐蝕性和氫吸收系數(shù)。在以80至95％的面積比形成β相的溫度下加熱管材，并從該溫度使管材迅速冷卻是理想的。加熱是在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行的，例如在5分鐘以內(nèi)的范圍內(nèi)，最好在5秒至1分鐘的范圍內(nèi)。長(zhǎng)時(shí)間加熱是不利的，這是因?yàn)闀?huì)生成結(jié)晶顆粒，也會(huì)生成沉淀，從而降低耐腐蝕性。在冷加工后的退火溫度可在500至700℃的范圍內(nèi)，最好在550至640℃的范圍內(nèi)。640℃或640℃以下的退火溫度可有效地得到耐腐蝕性高的材料。為退火而進(jìn)行的加熱最好在Ar氣氛中或在高度真空中進(jìn)行。真空度最好在10-4至10-5乇的范圍內(nèi)。合金的表面最好基本不形成氧化膜并具有無(wú)色金屬光澤。退火時(shí)間最好在1至5小時(shí)的范圍內(nèi)。在控制棒驅(qū)動(dòng)裝置中的滑動(dòng)件可以使用按照本發(fā)明的不含鈷的耐磨合金。在這種情形中，由于合金消除了在高溫高壓反應(yīng)堆水中的鈷溶脫，因而可以抑制由于生成放射性造成的照射劑量。由于這種合金的耐磨性優(yōu)于鎢鉻鈷合金，使用這種合金的滑動(dòng)件因磨損的尺寸變化小，從而可以精確地驅(qū)動(dòng)。另外，由于使用這種合金的滑動(dòng)件耐腐性和抗沖擊性極好，因而可保證長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性或在緊急情況下的高速傳動(dòng)。附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明圖1是控制棒驅(qū)動(dòng)裝置的剖視圖。圖2是表示磨損量和碳化物粒度間關(guān)系的曲線圖。圖3是表示磨損量和碳化物含量之間關(guān)系的曲線圖。圖4是表示磨損量和維氏硬度之間關(guān)系的曲線圖。圖5是核反應(yīng)堆的局部剖視圖。圖6是銷和滾輪的剖視圖。圖7是銷和滾輪的剖視圖。圖8是銷和滾輪的剖視圖。圖9是銷和滾輪的剖視圖。圖10是銷和滾輪的剖視圖。圖11(A)至11(D)是表示控制棒驅(qū)動(dòng)裝置、燃料組件和控制棒裝配的視圖。圖12是燃料組件的剖視圖。圖中標(biāo)號(hào)1，54代表控制棒，2代表高壓容器，3代表電機(jī)，4代表中空活塞，5代表控制棒導(dǎo)管，6代表殼體，7代表驅(qū)動(dòng)活塞，8代表水插入管絡(luò)，9代表活塞驅(qū)動(dòng)螺桿，10代表水壓驅(qū)動(dòng)活塞，11代表控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，12代表芯部支承板，13，21代表燃料棒，14代表燃料架，15，24代表通道箱，16代表滾輪，17代表銷，18代表壓緊銷，27代表隔件，75代表控制棒導(dǎo)管。實(shí)施例1表1表示承受滑動(dòng)磨損試驗(yàn)的燒結(jié)滾輪所用合金粉末的化學(xué)。成分試樣A1至A6是含鉻量不同的鎳合金粉末，試樣A7至A12是含鋁量不同的鎳合金粉末。每種合金粉末是通過霧化制成的，平均粒度約為15μm。這種合金粉末與碳化物顆?；虻镱w?；旌?。在這種混合中，碳化物顆?；虻镱w粒的粒度被改變，碳化物顆?；虻镱w粒的含量也被改變。然后，在真空中，通過在1200℃左右的電加熱與熱壓相結(jié)合燒結(jié)混合的粉末以制成滾輪材料。這樣制得的滾輪材料機(jī)加工成適當(dāng)?shù)某叽?外徑17mm，內(nèi)徑5.5mm，寬度7.5mm)。另外，燒結(jié)體的空隙比為大約1％。表2表示用于滑動(dòng)磨損試驗(yàn)的配合的銷材料的化學(xué)成分(wt％)。常壓熔化制成的錠熱軌成棒，然后承受30％壓下率的冷加工。所得的棒機(jī)加工成直徑為5.5mm的銷。另外，每個(gè)滾輪在燒結(jié)成的狀態(tài)下承受滑動(dòng)磨損試驗(yàn)，燒結(jié)的滾輪的平均結(jié)晶粒度為30μm。為了與本發(fā)明的合金作對(duì)比，使用了市售的鈷基合金，鎢鉻鈷合金#3(用于滾輪)和Heinze#25(用于銷)?；瑒?dòng)磨損試驗(yàn)通過下述方法進(jìn)行，在這種方法中，將滾輪和插在滾輪中的銷裝在試驗(yàn)機(jī)上，在模擬核反應(yīng)堆工作條件的環(huán)境中，即在288℃高溫的水中，滾輪通過銷以10kg的負(fù)荷壓在不銹鋼(SUS316L)制成的轉(zhuǎn)子上。表3表示對(duì)于一燒結(jié)試樣的在碳化物顆粒的粒度和磨損量之間的關(guān)系，在上述試樣中，Cr3C2(碳化鉻)粉末用于形成硬質(zhì)相，含20wt％的Cr的鎳合金粉末(表1中的試樣A3號(hào))用于形成基礎(chǔ)相。磨損試驗(yàn)對(duì)各試樣重復(fù)進(jìn)行，在各試樣中碳化鉻的粒度是不同的。在這種情形中，碳化物顆粒的含量規(guī)定為10Vol％。磨損試驗(yàn)的條件如下滑動(dòng)速度為0.03cm/s，滑動(dòng)距離為10km。另外，磨損量是以每1km的重量減少來(lái)表示的，如表3所示，當(dāng)碳化鉻的粒度大于20-30μm時(shí)，滾輪和銷的磨損量顯著減小，具體來(lái)說(shuō)，比有關(guān)現(xiàn)有技術(shù)的鈷基合金的磨損量小許多。另一方面，當(dāng)碳化鉻的粒度大于100μm時(shí)，滾輪和銷的磨損量都稍有增加。因此，碳化鉻的粒度最好在20至100μm的范圍內(nèi)。圖2是表示碳化物顆粒的粒度和磨損量之間關(guān)系的曲線圖。如該圖所示，含有粒度為15至120μm的碳化物顆粒的燒結(jié)體制成的滾輪表現(xiàn)出高的耐磨性。另一方面，對(duì)于銷來(lái)說(shuō)，隨碳化物顆粒的粒度增加，磨損量變大，特別是當(dāng)平均粒度超過50μm時(shí)，其較為迅速地變大。具體來(lái)說(shuō)，這說(shuō)明，使?jié)L輪和銷兩者的磨損量較小的碳化物顆粒的粒度在15至80μm范圍內(nèi)，最好在20至60μm的范圍內(nèi)。一種燒結(jié)體包括具有奧氏體不銹鋼成分(示于表3)的基礎(chǔ)相和彌散在基礎(chǔ)相中的碳化鉻，對(duì)于由這種燒結(jié)體制成的滾輪和銷來(lái)說(shuō)，當(dāng)碳化物顆粒的粒度小于5μm時(shí)，磨損量大，當(dāng)粒度在10至100μm范圍內(nèi)時(shí)，磨損量小，而當(dāng)粒度大于100μm時(shí)，磨損量再次變大。表4表示磨損試驗(yàn)的結(jié)果，試驗(yàn)方式與上述方式相同，不同之處在于硬質(zhì)相是由氮化鉻構(gòu)成的，其粒度有所變化。在這種情形中，當(dāng)?shù)镱w粒的粒度在20至100μm范圍內(nèi)時(shí)，磨損量變小，即，耐磨性優(yōu)于有關(guān)現(xiàn)有技術(shù)的鈷基合金。從表4可以看出，對(duì)于含氮化鉻顆粒的燒結(jié)體來(lái)說(shuō)，氮化物顆粒的粒度和磨損量之間的關(guān)系類似于含碳化鉻顆粒的燒結(jié)體的情況。都含有碳化鉻顆?；虻t顆粒的滾輪和銷的總磨損量小于有關(guān)現(xiàn)有技術(shù)的鈷基合金制成的滾輪和銷的總磨損量。在這種情形中，碳化鉻顆粒的粒度最好在150μm的范圍內(nèi)。表5表示對(duì)于一種燒結(jié)體的，在碳化鉻顆粒混合比和磨損量之間的關(guān)系，這種燒結(jié)體使用鎳合金粉末(A3)和粒度為20至30μm的碳化鉻粉末的混合粉末。表3中的數(shù)據(jù)繪制在圖3中。從表5和圖3可以看出，當(dāng)混合比為3Vol％或更低時(shí)，粗碳化物顆粒的添加效果不足；當(dāng)混合比大于30Vol％時(shí)，因碳化物顆粒含量過大，磨損量增加。因此，碳化鉻顆粒的混合比可以在5至30％Vol％的范圍內(nèi)，推薦在5至25Vol％的范圍內(nèi)，最好在5至20Vol％的范圍內(nèi)。表6表示在基礎(chǔ)相的硬度和磨損量之間的關(guān)系。表6中的數(shù)據(jù)繪制在圖4中。制備添加了6wt％或更少的Al的具有鎳合成成分(A3)的霧化粉末，其與粒度為20至30μm的碳化鉻粉末以10Vol％的混合比混合。燒結(jié)混合的粉末，然后在1100℃的溫度下承受固溶熱處理。這樣制得的燒結(jié)體進(jìn)一步承受750℃的時(shí)效處理，改變Ni3Al的沉淀量以改變基礎(chǔ)相的硬度。從表6和圖4可以看出，當(dāng)基礎(chǔ)相的硬度小至大約200Hv時(shí)，磨損量??；當(dāng)其高于300Hv時(shí)，磨損量變大。一般來(lái)說(shuō)，合金的磨損量隨合金硬度的增加而減小(HOLM定律)。但是，由于粗碳化物顆粒的獨(dú)特作用，上述關(guān)系與一般磨損定律相反。通過在磨損試驗(yàn)后，對(duì)滾輪磨損部分的細(xì)致觀察，認(rèn)識(shí)到只有含軟基礎(chǔ)相的燒結(jié)體，碳化鉻顆粒才可細(xì)小地破碎并埋嵌在磨損表面中。另一方面，對(duì)于含有300Hv或更高硬度的基礎(chǔ)相的燒結(jié)體來(lái)說(shuō)，被摩擦滑動(dòng)細(xì)小粉碎的碳化物顆粒留在滑動(dòng)表面上起到研磨顆粒的作用，使磨損量增加。表7表示在含有8ppm溶解氧的高溫水(288℃)中存留3000小時(shí)的燒結(jié)合金的腐蝕減少。在這個(gè)試驗(yàn)中，含Cr量為15wt％或更高的本發(fā)明的燒結(jié)合金表現(xiàn)出小于鎢鉻鈷合金的腐蝕減少。當(dāng)含Cr量高于30％時(shí)，對(duì)腐蝕減少的效果飽和。表8表示通過Sharpy沖擊試驗(yàn)檢測(cè)本發(fā)明滾輪材料的韌性的結(jié)果。本發(fā)明的滾輪材料的沖擊值比鎢鉻鈷合金高得多。實(shí)施例2圖5是沸水反應(yīng)堆芯部的局部剖視圖。本實(shí)施例的反應(yīng)堆在286℃的蒸汽溫度和70.7大氣壓的蒸汽壓力下運(yùn)轉(zhuǎn)，它可輸出500、800和1100Mw的功率。在該反應(yīng)堆中，芯部包括中心源管51，芯部支承板52，中子計(jì)數(shù)管53，控制棒54，芯部護(hù)罩55，上柵格板56，燃料組件57，設(shè)有端板的噴嘴58，通氣噴嘴59，高壓容器蓋60，凸緣61，測(cè)量噴嘴62，蒸汽分離器63，護(hù)罩頭部64，給水進(jìn)口噴嘴65，噴射泵66，蒸汽干燥器68，蒸汽出口噴嘴69，給水晶石瓶70，芯部噴射的噴嘴71，下芯部柵格72，再循環(huán)水的進(jìn)口噴嘴73，緩沖板74和控制棒導(dǎo)管75。上述上部柵格板56具有圈桶21、凸緣22和柵格板35，每個(gè)都是由多晶不銹鋼(SUS316)的軋制板形成的。柵格板35只是相交而并不相互固定。芯部支承板52也是由多晶不銹鋼(SUS316)的一塊軋制板形成的，它具有用于安裝燃料架的孔并在其圓周面固定在反應(yīng)堆容器上。因此，上部柵格板56和芯部支承板52中的每一個(gè)在接受中子輻射的中部沒有任何焊接部分。圖1是控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的剖視圖，通過電機(jī)可對(duì)該機(jī)構(gòu)作精細(xì)調(diào)節(jié)。用于控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的，本發(fā)明的滾輪是通過燒結(jié)一種混合粉末制成的，混合粉末是由含Cr量25wt％的鎳合金粉末(表1中的試樣A4)和混合比為10Vol％的粒度為20-30μm的碳化鉻(Cr3C2)按與實(shí)施例1相同的方式混合而成的。表2所示的銷也是按與實(shí)施例1相同的方式制成的。這樣，使32組上述滾輪和銷在模擬反應(yīng)堆的環(huán)境下，即，在高溫的循環(huán)水中承受負(fù)荷驅(qū)動(dòng)試驗(yàn)，相應(yīng)于實(shí)際負(fù)荷驅(qū)動(dòng)40年。因此，每個(gè)滾輪和銷表現(xiàn)出磨損造成的尺寸變化，其小得足以滿足設(shè)計(jì)要求，并且沒有在緊急仃堆驅(qū)動(dòng)中的沖擊負(fù)荷引起的破壞。在本實(shí)施例中的控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中，控制棒1是通過中空活塞4由驅(qū)動(dòng)活塞7豎直驅(qū)動(dòng)的，活塞7是借助由電機(jī)3轉(zhuǎn)動(dòng)的活塞驅(qū)動(dòng)螺桿9移動(dòng)的。控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)被焊接在高壓容器2上?？刂瓢?在控制棒導(dǎo)管5中被驅(qū)動(dòng)。在緊急情況中借助從水插入管路8插入水，液壓驅(qū)動(dòng)活塞10用于快速升起控制桿1，這是與驅(qū)動(dòng)活塞7分離的。具體來(lái)說(shuō)，控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的每一個(gè)與高溫水相接觸的零件都是由不銹鋼(SUS316L)制成的?？刂瓢?具有靠其自重下落的結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施例中一組滾輪和銷設(shè)置在殼體6中的中空活塞4和每根管之間的每個(gè)部分A至H上，以便使中空活塞4順利移動(dòng)。部分A是緩沖部分。四件緩沖部分A上下兩側(cè)分別間隔90°。部分B是止動(dòng)活塞部分；部分C是主軸頭部部分，部分D是滾珠螺桿上部；部分E是制動(dòng)銷支承部分；部分F是制動(dòng)銷外表面部分，部分G是中空活塞/滾珠螺母部分。關(guān)于每個(gè)部分A至G，上、下側(cè)各設(shè)置4件。部分H是中間凸緣部分，沿圓周設(shè)置中間凸緣部分的6個(gè)構(gòu)件。每個(gè)部分使用的滾輪和銷的形狀如下所述。圖6的剖視圖表示設(shè)在部分A的滾輪16和插在該輪16中的銷17。壓緊銷18限制銷17的轉(zhuǎn)動(dòng)。銷17具有一個(gè)大直徑部分、一個(gè)中直徑部分和一個(gè)小直徑部分。滾輪16具有一個(gè)厚度大的內(nèi)圓周部分(銷插入部分)和一個(gè)厚度較小的外圓周部分。圖7的剖視圖表示一個(gè)設(shè)在部C的外側(cè)的滾輪16和一個(gè)插在滾輪16中的銷17。圖8的剖視圖表示一滾輪16，其剖面具有類似橢圓的形狀，設(shè)在部分C的內(nèi)側(cè)，還表示一個(gè)插在滾輪16中的銷17。具有類似于圖6所示結(jié)構(gòu)的一組滾輪和銷設(shè)置在部分D，其中，銷17具有大直徑的頭部，其一直延伸至滾輪的銷插入部分的，與頭部相對(duì)的表面。圖9表示一組設(shè)在部分G上的滾輪16和銷17，圖10表示設(shè)在部分H上的滾輪16和銷17。前者使用滾珠螺母滾輪/銷，其中，銷17具有一個(gè)呈圓錐形的前端和一個(gè)頭部，頭部的直徑稍大于滾輪的銷插入部分的直徑。圖11(A)至11(D)表示由控制桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)11驅(qū)動(dòng)的控制棒1，燃料組件(A)和(B)，中心燃料支架14和芯部支承板12的組裝。圖11(A)表示無(wú)柄的燃料組件布置在圖11(C)中的部分“b”上；圖11(B)表示有柄燃料組件布置在圖11(C)的位置“a”處。使支承燃料組件的支架14與芯部支承板12接觸并固定在其上。本實(shí)施例中控制棒1的護(hù)罩、B4C管或Hf管使用表1中所示的5號(hào)合金，每個(gè)BC4和Hf管是通過反復(fù)冷軋和退火使用皮爾格式軋機(jī)熱軋的原料管而制成的。護(hù)罩是通過反復(fù)冷軋并退火一塊原料板，并將該板焊成護(hù)罩而制成的。圖12的剖視圖表示用于沸水反應(yīng)堆的本發(fā)明的燃料組件。如圖12所示，BWR燃料組件包括多個(gè)燃料棒21，用于以規(guī)定間隔固定燃料棒的多級(jí)隔件27，用于裝入它們的方管形通道箱24，用于固定燃料棒21的兩端的上系板25和下系板26(每根燃料棒都有盛在燃料罩中的燃料丸)，設(shè)在隔件中心的水棒22，以及用于搬運(yùn)整個(gè)燃料組件的柄部31。另外，燃料組件是按照公知方法制造的。通道箱24內(nèi)裝由隔件27連為整體的燃料棒和水棒22，通道箱借助水棒22固定在上系板25和下系板26上。通道箱24是通過等離子焊接將兩U形板(長(zhǎng)4m；厚80，100，120mm)相連而形成方管形。在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，通道箱24用于修正在燃料棒的表面上生成的蒸汽和在燃料棒之間流動(dòng)的高溫水，迫使其向上流動(dòng)。由于內(nèi)部壓力稍高于外部壓力，通道箱24長(zhǎng)期在一種受到使方形管向外擴(kuò)張的應(yīng)力的狀態(tài)下工作。在本發(fā)明的燃料組件中，三件水棒相對(duì)于隔件中心對(duì)稱設(shè)置，每件的兩端用螺釘固定在系板上，通道箱24借助螺釘固定在上系板25上。因此，使用柄部31可以整體地搬運(yùn)燃料組件。在本實(shí)施例中，每個(gè)燃料棒并不固定在系板上。通道箱最好承受上面描述的熱處理，使板厚方向(結(jié)晶方向＜0001＞)的定向比(Fr值)在0.25至0.6的范圍內(nèi)；在縱向上的定向比(Fl)在0.25至0.4的范圍內(nèi)；在側(cè)向上的定向比(Ft)在0.25至0.4的范圍內(nèi)。Fr最好在0.25至0.5的范圍內(nèi)；Fl最好在0.25至0.36的范圍內(nèi)；Ft最好在0.25至0.36的范圍內(nèi)。由于熱處理形成的上述結(jié)晶定向，使βZr結(jié)晶的平均粒度在50至300μm的范圍內(nèi)(最好在100至200μm范圍內(nèi))。這可有效地顯著防止由于照射引起的伸長(zhǎng)，消除彎曲的形成，從而防止通道箱和控制棒之間的干涉。因此，通道箱甚至可以毫無(wú)問題地用在燃耗為45GWd/t以上的條件下或用在被設(shè)置在靠近圓周的情形中。另外，更換燃料，通道箱可以適用于32GWd/t的燃耗。具體來(lái)說(shuō)，對(duì)于具有0.67的Fr，0.11的Fl和0.22的Fr的有關(guān)現(xiàn)有技術(shù)的通道箱材料來(lái)說(shuō)，在最外周的彎曲是每年0.9mm(燃耗8GWd/t)，而對(duì)于0.6的Fr來(lái)說(shuō)，它變?yōu)?.8mm；對(duì)0.5的Fr來(lái)說(shuō)，它變?yōu)?.45mm；對(duì)于0.4的Fr來(lái)說(shuō)，它變?yōu)?.15mm。因此，對(duì)于45GWd/t的燃耗來(lái)說(shuō)，具有0.67的Fr的有關(guān)現(xiàn)有技術(shù)的材料不能防止控制棒受到一年中外周處產(chǎn)生的彎曲的干涉，也不能防止控制棒在4.5年中在中心部分產(chǎn)生的彎曲的干涉。另一方面，對(duì)于具有0.6的Fr的材料來(lái)說(shuō)，甚至可以防止受到一年中在最外周上產(chǎn)生的彎曲的干涉。甚至也可以防止受到4.5年中在中心部分產(chǎn)生的彎曲的干涉。對(duì)于具有0.5的Fr的材料來(lái)說(shuō)，甚至可以防止受到4年中在最外周上產(chǎn)生的彎曲的干涉，甚至也可以防止受到1.5年中在中心部分產(chǎn)生的彎曲的干涉。另外，對(duì)于具有0.4或更小的Fr的材料來(lái)說(shuō)，甚至可以安全防止受到5.5年中在最外周上產(chǎn)生的彎曲的干涉。通道箱是由下述步驟制成的，這些步驟包括準(zhǔn)備一塊由表9中所表示的Zr基合金制成的板，將板冷彎曲成長(zhǎng)度為4m的U形件，以及通過激光或等離子焊接將兩個(gè)U形件連接起來(lái)以得到方形管12。在焊接部分的不規(guī)則形狀要弄平。通過高頻感應(yīng)加熱法將方形管在形成β相的溫度范圍內(nèi)加熱，然后，從設(shè)在高頻感應(yīng)加熱線圈正下面的噴嘴噴射冷卻水迅速將其冷卻。以規(guī)定的速度使方形管從上到下通過加熱線圈，從而全部完成熱處理。方形管的送進(jìn)速度和高頻功率輸出的設(shè)定，應(yīng)使加熱溫度為1100℃，使在980℃上的保溫時(shí)間為10秒或10秒以上。方形管可在1000至1200℃的范圍內(nèi)加熱，最好可在1050至1100℃的溫度范圍內(nèi)保持3至10秒的時(shí)間。在熱處理之后，方形管被切成每個(gè)具有一定尺寸(寬40mm，長(zhǎng)40mm)的試件，以便測(cè)量F值。結(jié)果表示在表10中。熱處理(P)是1.96。熱處理是將方形管兩端用螺釘固定在心軸18上進(jìn)行的，心軸18是用奧氏體不銹鋼制成的。從表10可以看出，對(duì)于(0002)表面(六方形柱的底面)和(1010)表面(六方形柱的側(cè)面)來(lái)說(shuō)，每個(gè)Fr，F(xiàn)l和Ft變?yōu)榇笾?/3，這表現(xiàn)出完全隨機(jī)的結(jié)晶定向β鋯晶粒的平均粒度大約為100μm。在熱處理之后，以高的尺寸精度形成方形管，隨后進(jìn)行噴砂和酸洗以除去表面氧化膜，然后在除去表面氧化膜后用蒸汽進(jìn)行壓熱處理。雖然上述通道箱具有不變的壁厚，但是也可使用通道箱的另一實(shí)例，其中，角部厚于側(cè)部，上側(cè)部薄于下側(cè)部(縱向厚度分布)。具有這種厚度分布的通道箱的形成是在熱處理之后通過化學(xué)腐蝕或機(jī)加工進(jìn)行的，化學(xué)腐蝕是在作遮蔽后用氫氟酸和硝酸的混合溶液進(jìn)行的。在本實(shí)施例中，通道箱的外側(cè)面是凹進(jìn)的；然而內(nèi)側(cè)面可以是凹進(jìn)的。具上述結(jié)構(gòu)的沸水堆(BWR)發(fā)電站的主要規(guī)格表示在表11中。在本實(shí)施例中，每個(gè)零件無(wú)需更換地可使用30年，如進(jìn)行定期檢查，可無(wú)需更換地使用40年。反應(yīng)堆的溫度為288℃；定期檢查是在運(yùn)轉(zhuǎn)12個(gè)月后，每50個(gè)月或更短時(shí)間重復(fù)進(jìn)行一次，更好的是每40個(gè)月或更短時(shí)間重復(fù)一次，最好是每30天重復(fù)進(jìn)行一次；可利用率為85％或更高，更好是為90％或更高，最好是92％或更高；熱效率為35％。實(shí)施例3在本實(shí)施例中，與實(shí)施例2相同的燃料組件和控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)用在改進(jìn)型沸水堆(ABWR)中。反應(yīng)堆高壓容器是核反應(yīng)堆發(fā)電站的關(guān)鍵設(shè)備。特別是在改進(jìn)型沸水堆中，裝有一個(gè)內(nèi)部泵的噴嘴部分最好是套筒式的，從而使反應(yīng)堆高壓容器中產(chǎn)生的溫度和壓力變化不會(huì)對(duì)內(nèi)部泵的轉(zhuǎn)動(dòng)功能產(chǎn)生任何影響，并使向電機(jī)組件的熱傳遞變小。芯內(nèi)結(jié)構(gòu)(In-corestructure)減小了內(nèi)部泵流化對(duì)振動(dòng)的影響。芯部流動(dòng)速率的測(cè)量是以高精度進(jìn)行的，再加上考慮到內(nèi)部泵的局部工作狀態(tài)而進(jìn)行的試驗(yàn)檢查。在汽輪機(jī)中流動(dòng)的蒸汽的流動(dòng)速率是使用設(shè)置在反應(yīng)堆高壓容器的主蒸汽噴嘴部分中的文丘里結(jié)構(gòu)以高精度進(jìn)行的。反應(yīng)堆高壓容器(RPV)構(gòu)成冷卻劑的壓力邊界，它也具有容納和固定芯內(nèi)結(jié)構(gòu)的作用。普通的反應(yīng)堆高壓容器具有大約6.4m的內(nèi)徑，容納764件燃料組件，一個(gè)噴射泵及結(jié)構(gòu)。另一方面，在改進(jìn)型沸水堆中，反應(yīng)堆高壓容器具有大約7.1m的內(nèi)徑，容納872件燃料組件，保證了內(nèi)部泵的工作空間。另外，雖然有關(guān)現(xiàn)有技術(shù)的反應(yīng)堆高壓容器具有大約22m的內(nèi)部高度，但是在改進(jìn)型沸水堆內(nèi)的反應(yīng)堆高壓容器在下述因素(a)至(d)的基礎(chǔ)上卻具有大約21m的內(nèi)部高度。(a)由于采用了高效蒸汽分離器，縮短了豎管的長(zhǎng)度。(b)由采用了FMCRD，無(wú)需設(shè)置用于限制控制棒下落速度的限制器。(c)由于上蓋/主凸緣結(jié)構(gòu)的變化而降低了上蓋的高度。(d)降低了下端板的盤形高度。由于采用了內(nèi)部泵，下端板的形狀可以從傳統(tǒng)的半球形改變成盤形，從而保證內(nèi)部泵在高壓容器下部安裝所需的空間，又考慮到了冷卻水的循環(huán)通路。另外，內(nèi)部泵是整體鍛成的以減少焊接部件的數(shù)目。支承板設(shè)計(jì)成具有一個(gè)圓錐形桶以保證處置內(nèi)部泵和在支座中設(shè)置熱交換器所需的空間。設(shè)置內(nèi)部泵可不必設(shè)置有關(guān)現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備中的冷卻劑循環(huán)進(jìn)/出噴嘴，因而在圓桶芯區(qū)下部不必再設(shè)置大直徑的噴嘴。因此，無(wú)需顧慮象冷卻劑損失那樣的大事故。在普通的設(shè)備中，在伸至主蒸汽管上的分離閥的尾部設(shè)置流動(dòng)速率限制器；但是，在本實(shí)施例中，流動(dòng)速率限制器設(shè)置在主蒸汽噴嘴上，使主蒸汽管路破裂的安全保障得到改善并使殼內(nèi)空間最佳化。在表11中表示出在實(shí)施例2中芯內(nèi)結(jié)構(gòu)各項(xiàng)目在改進(jìn)型沸水堆和沸水堆之間的比較。在反應(yīng)堆高壓容器中的堆芯內(nèi)結(jié)構(gòu)的主要功能是支承堆芯，形成冷卻劑通路，以及使堆內(nèi)產(chǎn)生的熱水和蒸汽相互分離；另外它們也要求足夠的安全性和可靠性，例如，在假想事故下冷卻水堆芯水噴射通路的保留。表12表示關(guān)于改進(jìn)型沸水堆發(fā)電站和沸水堆發(fā)電站的蒸汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)的基本規(guī)格。從表12可以看出，改進(jìn)型沸水堆發(fā)電站是從沸水堆發(fā)電站改進(jìn)的高效率發(fā)電站，例如，反應(yīng)堆熱功率(提高19.2％)和在50Hz時(shí)的電輸出功率(提高23.3％)。在本實(shí)施例中，可以獲得可以和實(shí)施例2相比擬的使用壽命，例行檢查期、可利用率和熱效率。表1(滾輪)<tablesid="table1"num="001"><tablewidth="500">試樣CSiMnNiCrFeAlA10.020.50.5余額9.5--A20.020.50.5余額15.2--A30.020.50.5余額20.7--A40.020.50.5余額25.5--A50.020.50.5余額30.5--A60.020.50.5余額35.5--A70.020.50.5余額20.5-0.9A80.020.50.5余額20.5-1.9A90.020.50.5余額20.5-2.9A100.020.50.5余額20.5-4.1A110.020.50.5余額20.5-5.0A120.020.50.5余額20.5-5.9B10.030.50.5余額10.2余額-B20.030.50.5余額14.9余額-B30.030.50.5余額20.0余額-B40.030.50.5余額25.2余額-B50.030.50.5余額30.5余額-B60.030.50.5余額30.5余額-</table></tables>表2(銷)</tables>表3<tablesid="table3"num="003"><tablewidth="420">編號(hào)滾輪材料銷材料磨損量基質(zhì)合金粉末碳化物粒度滾輪銷總量1A31或更小C115.30.515.82A31～5C110.20.811.03A35～10C18.51.29.74A320～30C11.81.53.35A340～60C11.92.14.06A380～100C12.64.57.17A3110～130C13.76.310.08B35或更小C111.51.212.79B35～10C18.31.19.410B320～30C13.01.54.511B340～60C12.52.24.712B3110～130C13.14.87.913鎢鉻鈷合金#3-Heinze#256.52.18.6</table></tables>表4</tables>表5</tables>表6</tables>表7<tablesid="table7"num="007"><tablewidth="450">編號(hào)Ni合金粉末中的含Cr量(wt％)高溫水中滾輪材料的腐蝕減少(mg/cm2)153.22101.93150.84200.65250.56300.57鎢鉻鈷合金#31.2</table></tables>表8<tablesid="table8"num="008"><tablewidth="500">滾輪材料硬質(zhì)相硬質(zhì)相顆粒粒度(μm)體積比V形缺口卻貝沖擊值(kg-m/cm2)A3(Ni-基)碳化鉻20～30102.5B3(FE-基)氮化鉻20～30101.7鎢鉻鈷合金#30.2</table></tables>表9</tables>表10</tables>表11<tablesid="table11"num="011"><tablewidth="576">項(xiàng)目改進(jìn)型沸木堆沸水堆電輸出1350Mw1100Mw反應(yīng)堆熱輸出3926MW3293MW堆內(nèi)壓力7.17Mpa(73.1kgf/cm2)(abs)7.03MPa(71.7kgf/cm2)(abs)主蒸汽流動(dòng)速率7480t/h6410t/h給水溫度215℃215℃額定堆芯流動(dòng)速率52×106kg/h48×106kg/h燃料組件數(shù)目872件764件控制棒數(shù)目205件185件堆芯平均輸出密度50.5KW/l50.0KW/l反應(yīng)堆高壓容器內(nèi)徑7.1m6.4m高度21.0m22.2m反應(yīng)堆循環(huán)類型(泵的數(shù)目)內(nèi)部泵(10)外部循環(huán)泵(2)噴射泵(20)控制棒驅(qū)動(dòng)類型正常電精密調(diào)節(jié)型液壓驅(qū)動(dòng)型緊急仃堆液壓驅(qū)動(dòng)型液壓驅(qū)動(dòng)型緊急情況下的堆芯冷卻系統(tǒng)自動(dòng)減壓型，高壓型(三線路)低壓型(三線路)自動(dòng)減壓型，高壓型(一線路)低壓型(四線路)仃堆時(shí)的冷卻系統(tǒng)三線路兩線路反應(yīng)堆容器類型鋼筋混凝土村鋼制自支承型汽輪機(jī)類型型(兩級(jí)再熱)(非再熱)蒸汽分離器雙管，三級(jí)型×349件三管，二級(jí)型×225件給水晶石瓶，熱套筒焊接式雙熱套筒焊接式熱套筒堆芯的高壓噴水晶石瓶噴水型噴射型低壓噴水晶石瓶落水噴射型罩內(nèi)噴射型上柵格板整體機(jī)加工型柵格板裝配型芯部支承板橫向加固梁平行加固梁芯內(nèi)穩(wěn)定器二級(jí)，護(hù)罩上的支架一級(jí)無(wú)罩上支架</table></tables>表12<tablesid="table13"num="013"><tablewidth="669">項(xiàng)目ABWR發(fā)電站BWR發(fā)電站AB1.反應(yīng)堆額定熱輸出3926MW3293MW3293MW給水溫度215℃215.5℃215.5℃2.汽輪機(jī)類型TC6F-52TC6F-41TC6F-43額定電輸出1356MW1100MW1137MW主蒸汽壓力6.79MPa(abs)6.65MPa(abs)6.65MPa(abs)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)/分轉(zhuǎn)/分轉(zhuǎn)/分3.冷凝器額定真空度5.07KPa(abs)5.07KPa(abs)5.07KPa(abs)冷卻管材料鈦鈦鈦內(nèi)部加熱器低壓，四件低壓，四件低壓，四件4.去濕/加熱裝置類型二級(jí)再熱型非再熱型二級(jí)再熱型5.主蒸汽系統(tǒng)主蒸汽的引入側(cè)進(jìn)口前進(jìn)口前進(jìn)口6.冷凝水輸送給水泵2件，1件2件，1件2件，1件加熱器排水泵送級(jí)聯(lián)級(jí)聯(lián)7.發(fā)電機(jī)類型TFLQQ·KDTFLQQ·KDTFLQQ·KD額定輸出1540MVA1300MVA1280MVA電板數(shù)444功率因數(shù)0.90.90.9</table></tables>ABWR(改進(jìn)型沸水堆)；BWR(沸水堆)TDRFP(汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)送料泵)；MDRFP(電機(jī)送料泵)權(quán)利要求1.一種耐磨燒結(jié)合金，它包括構(gòu)成軟基質(zhì)的鐵基或鎳基合金和彌散在所述軟基質(zhì)中的非沉淀和非結(jié)晶的硬顆粒，其中，所述硬顆粒因滑動(dòng)磨損碎成細(xì)顆粒，所述顆粒彌散在滑動(dòng)表面并埋嵌在所述軟基質(zhì)中。2.一種耐磨燒結(jié)合金，它包括硬度為100至300Hv的軟基質(zhì)和以5至30Vol％的量彌散在所述軟基質(zhì)中，平均粒度為10至120μm的硬顆粒。3.一種耐磨燒結(jié)合金，它包括含鉻量為15至30wt％的鐵基或鎳基合金和彌散在所述合金中，硬度為1000至2000Hv的硬顆粒。4.一種耐磨燒結(jié)合金，它包括含鉻量為15至30wt％的鐵基或鎳基合金和彌散在所述合金中，平均粒度為10至120μm的硬顆粒。5.一種耐磨燒結(jié)合金，它包括含鉻量為15至30wt％的鐵基或鎳基合金和彌散在所述合金中，硬度為1000至2000Hv的一種或多種非沉淀和非結(jié)晶的硬化物或氮化物。6.一種耐磨燒結(jié)合金，它包括含鉻量為15至30wt％的鐵基或鎳基合金和彌散在所述合金中，平均粒度為10至120μm的一種或多種碳化鉻和氮化鉻的顆粒。7.一種控制棒驅(qū)動(dòng)裝置，它包括一個(gè)殼體，一個(gè)設(shè)在殼體中的中空活塞，一個(gè)用于垂向驅(qū)動(dòng)所述中空活塞的驅(qū)動(dòng)活塞，設(shè)在所述殼體中所述中空活塞和一根管之間，設(shè)在該管上的滾輪，以及用作所述滾輪的轉(zhuǎn)軸的銷，其中，每個(gè)所述滾輪是由權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所限定的合金制成的。8.一種控制棒驅(qū)動(dòng)裝置，它包括一個(gè)殼體，一個(gè)設(shè)在殼體中的中空活塞，一個(gè)用于垂向驅(qū)動(dòng)所述中空活塞的驅(qū)動(dòng)活塞，設(shè)在所述殼體中所述中空活塞和一根管之間，設(shè)在所述管上的滾輪，以及用作所述滾輪的轉(zhuǎn)軸的銷，其中，所述滾輪是由一種鐵基或鎳基合金制成的，所述合金的耐磨特性是，在288℃高溫水中在0.75mm的滑動(dòng)寬度1Kg的負(fù)荷下進(jìn)行的耐磨試驗(yàn)中，所述滾輪和所述銷每單位面積(滑動(dòng)寬度7.5mm×滑動(dòng)距離1Km)的磨損量在10mg或更少的范圍內(nèi)。9.一種控制棒驅(qū)動(dòng)裝置，它包括一個(gè)殼體，一個(gè)設(shè)在殼體中的中空活塞，一個(gè)用于垂向驅(qū)動(dòng)所述中空活塞的驅(qū)動(dòng)活塞，設(shè)在所述殼體中所述中空活塞和一根管之間，設(shè)在所述管上的滾輪，以及用作所述滾輪的轉(zhuǎn)軸的銷，其中其述滾輪是由一種鐵基或鎳基合金制成的，所述合金的耐磨特性是，在288℃高溫水中在每0.75mm的滑動(dòng)寬度1kg的負(fù)荷下進(jìn)行的相對(duì)于所述銷的耐磨試驗(yàn)中，所述滾輪每單位面積(滑動(dòng)寬度7.5mm×滑動(dòng)距離1km)的磨損量在8.5mg或更少的范圍內(nèi)。10.一種控制棒驅(qū)動(dòng)裝置，它包括一個(gè)殼體，一個(gè)設(shè)在所述殼體中的中空活塞，一個(gè)用于垂向驅(qū)動(dòng)所述中空活塞的驅(qū)動(dòng)活塞，設(shè)在所述殼體中所述中空活塞和一根管之間，設(shè)在所述管上的滾輪，以及用作所述滾輪的轉(zhuǎn)軸的銷，其中，所述銷是由一種鐵基或鎳基合金制成的，所述合金的耐磨特性是，在288℃高溫水中，在每0.75mm的滑動(dòng)寬度1kg的負(fù)荷下相對(duì)于所述滾輪的耐磨試驗(yàn)中，所述銷每單位面積(滑動(dòng)寬度7.5mm×滑動(dòng)距離1km)的磨損量為4.5mg或更少的范圍內(nèi)。11.一種核反應(yīng)堆，它包括一個(gè)高壓容器，設(shè)在所述高壓容器中的燃料組件，在燃料組件中的控制棒，以及用于單獨(dú)驅(qū)動(dòng)所述控制棒的控制棒驅(qū)動(dòng)裝置，其中，所述反應(yīng)堆的燃耗為45GWd/t或更高；一個(gè)構(gòu)成每個(gè)所述燃料組件最外周部分的通道箱表現(xiàn)出每8GWd/t燃耗0.8mm或更小的彎曲量，也表現(xiàn)出在45GWd/t的燃耗時(shí)2.8mm或更小的彎曲量；所述控制棒驅(qū)動(dòng)裝置在85％或更高的可利用率下可使用30年或更長(zhǎng)時(shí)間而無(wú)需任何更換。12.一種核反應(yīng)堆，它包括在權(quán)利要求7至10中任一項(xiàng)可限定的控制棒驅(qū)動(dòng)裝置。13.一種用于控制棒驅(qū)動(dòng)裝置的滾輪，它是由在權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所限定的耐磨燒結(jié)合金制成的。14.一種生產(chǎn)耐磨燒結(jié)合金的方法，它包括以下步驟將鐵基或鎳基合金的粉末與非氧化物硬材料的粉末相混合；通過加熱結(jié)合熱壓來(lái)燒結(jié)混合粉末，從而將非沉淀或非結(jié)晶的硬顆粒彌散在所述合金中。全文摘要本發(fā)明提供不含鈷的耐磨材料，它用于核發(fā)電站的控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的滑動(dòng)部分，從而減少由于鈷的洗脫而導(dǎo)致的照射劑量，保證在高負(fù)荷下控制棒的長(zhǎng)期順利驅(qū)動(dòng)。本發(fā)明還涉及一種控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，它采用由耐磨合金制成的滾輪和銷，在耐磨合金中，硬質(zhì)相的粒度為20至100μm的粗顆粒彌散在硬度為300Hv或更低的含鉻的鐵基或鎳基合金構(gòu)成的軟基質(zhì)中，本發(fā)明還提供一種使用上述控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的核反應(yīng)堆。文檔編號(hào)C22C38/08GK1157333SQ9611204公開日1997年8月20日申請(qǐng)日期1996年11月6日優(yōu)先權(quán)日1995年11月6日發(fā)明者宮崎邦夫,國(guó)谷治郎,菅野正義,越石正人,白木智美申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所