專利名稱:燃料組件支承格架的制作方法
本發(fā)明涉及核反應(yīng)堆用的燃料組件支承格架，特別涉及由具有預(yù)定晶粒取向的鋯合金金屬材料制成的支承格架，這種材料對(duì)輻照起反應(yīng)，從而抵消保持組件燃料棒的格架構(gòu)件的輻照誘生應(yīng)力松弛的效應(yīng)。
在大多數(shù)核反應(yīng)堆中，堆芯是由許多細(xì)長(zhǎng)的燃料組件構(gòu)成的。這些燃料組件的常規(guī)設(shè)計(jì)包括許多根燃料棒，它們用許多個(gè)沿燃料組件長(zhǎng)度軸向地間隔放置的格架保持成排列有序的陣列，并附著在燃料組件的許多個(gè)細(xì)長(zhǎng)的控制棒導(dǎo)向套管上。燃料組件兩端的頂部管座和底部管座被緊固在導(dǎo)向套管上，導(dǎo)管在燃料棒的上方和下方稍許伸出。
先有技術(shù)中熟知的格架被用來(lái)精確地保持堆芯中燃料棒之間的距離，防止燃料棒振動(dòng)，為燃料棒提供橫向支承。并在一定程度上利用摩擦力阻止燃料棒產(chǎn)生縱向移動(dòng)。格架的常規(guī)設(shè)計(jì)包括許多根成蛋架形狀的交叉板條，這種形狀被設(shè)計(jì)形成許多單獨(dú)容放燃料棒和控制棒導(dǎo)向套管的格孔。每個(gè)格架的在沿燃料棒軸向給定位置上容放和支承燃料棒的格孔，一般使用具有相當(dāng)彈性的彈簧和形成于交叉板條金屬內(nèi)的相當(dāng)堅(jiān)硬的凸塊(稱為定位件)。每個(gè)格架孔的彈簧和定位件利用摩擦力嚙合或接觸相應(yīng)的穿過(guò)格孔延伸的燃料棒。此外，外層板條附著在一起，從四周包圍格架板條，使格架產(chǎn)生強(qiáng)度和剛性。
鑒于反應(yīng)堆堆芯的運(yùn)行包括燃料棒的輻照和格架與它們所支承的燃料棒一起被輻照，結(jié)果格架不可避免地隨時(shí)間而稍許惡化。特別是，盡管如美國(guó)書No.4，474，730(Hellman等人)中所說(shuō)明和指出的那樣，盡管格架的構(gòu)造比起燃料組件壽命來(lái)有了改善，但形成格架交叉板條的金屬材料以及進(jìn)而形成于其中的彈簧和定位件都由于輻照而遭受應(yīng)力松弛。這一效應(yīng)在由鋯合金金屬材料制成的格架的情況下特別顯著。格架中彈簧、定位件和交叉板條的應(yīng)力松馳的出現(xiàn)，造成保持燃料棒定位的格架的普遍松動(dòng)，在燃料棒和格架之間產(chǎn)生間隙，降低了格架施加在燃料棒上的支承力。此種松動(dòng)造成燃料棒隨時(shí)間而過(guò)度磨損和縱向畸變或彎曲。
因而，需要一種技術(shù)來(lái)補(bǔ)償格架金屬材料的輻照誘生應(yīng)力松弛，特別是對(duì)于那些用鋯合金金屬材料制成的格架。這種技術(shù)必須能減小或消除應(yīng)力松弛對(duì)由格架保持定位的燃料棒的有害影響。
因此，本發(fā)明屬于一種包括用完全重結(jié)晶的材料制成的交叉板條并形成許多格孔的燃料組件支承格架，這種材料在輻照時(shí)隨材料織構(gòu)的不同而沿不同方向有差別地生長(zhǎng)，而每一個(gè)格孔適合于容放一根通常沿該格孔的軸向穿過(guò)的燃料棒，并沿該格孔截面方向?qū)ι鲜鋈剂习羰┘右粋€(gè)預(yù)定的彈力，這種力足以把上述燃料棒保持在預(yù)定的位置上，這種支承格架的特征在于，上述格架板條的上述完全重結(jié)晶的材料沿上述格架孔截面的方向和沿上述格架孔的軸向具有各自預(yù)定的“f因子”值，使得在輻照上述格架時(shí)，格架的沿每個(gè)上述格架孔軸向的任何應(yīng)力松馳將大體上被上述格架板條材料沿每個(gè)上述格架孔截面方向的收縮所抵消，從而在每根上述燃料棒上保持上述預(yù)定的彈力。
本發(fā)明也屬于一種包括交叉板條和許多個(gè)彈性件的燃料組件支承格架，這種交叉板條用完全重結(jié)晶的鋯合金金屬材料制成，并沿通常正交的縱向延伸，從而形成許多格孔，每個(gè)格孔適合于容放一根通常沿上述板條高度方向穿過(guò)格孔的燃料棒，這許多個(gè)彈性件被限定在每個(gè)格孔中的上述板條上，沿上述板條高度的方向延伸入上述每個(gè)格孔，以便在上述燃料棒上施加一個(gè)預(yù)定的彈力，這個(gè)彈力足以將上述燃料棒保持在預(yù)定的位置上，這種支承格架的特征在于，上述格架板條上的上述完全重結(jié)晶的材料沿上述板條的縱向和沿上述板條的高度方向具有各自的預(yù)定的“f因子”值，使得在輻照上述格架時(shí)，格架的任何應(yīng)力松弛將被上述格架材料沿上述板條縱向的收縮和上述格架板條材料與上述彈性材料沿上述高度方向的伸長(zhǎng)所抵消，從而在每根上述燃料棒上保持上述預(yù)定的彈力。
作為本發(fā)明基礎(chǔ)的是這樣一種認(rèn)識(shí)，即一種鋯合金金屬格架的設(shè)計(jì)可以由于利用鋯合金隨材料織構(gòu)(或晶粒方向)的不同而沿不同方向有差別地生長(zhǎng)這樣一個(gè)事實(shí)而最優(yōu)化。因此，本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)和制造一種鋯合金金屬基的格架，這種格架具有適當(dāng)?shù)目棙?gòu)(晶粒取向)，具有適當(dāng)?shù)膹椈珊投ㄎ患脑O(shè)計(jì)和取向，使得在輻照期間格架孔尺寸的生長(zhǎng)被減小，最好是接近于零或稍許縮小。因此，格孔中互相對(duì)置的彈簧和定位件隨時(shí)間而移動(dòng)到更加接近，從而抵消彈簧正常產(chǎn)生的應(yīng)力松馳和燃料棒管殼的變形。以這種方式，在燃料組件的整個(gè)壽命期間將對(duì)燃料棒保持一個(gè)充分大的正彈力。由于保持一個(gè)充分大的彈力，就可以避免在格架和燃料棒之間形成小的彈力和間隙，否則后者會(huì)造成磨損和燃料棒彎曲問(wèn)題。
構(gòu)成完全重結(jié)晶材料如完全重結(jié)晶鋯合金材料的織構(gòu)特征的關(guān)鍵因子被稱作取向參數(shù)“f”。在下文中被稱作“f因子”的取向參數(shù)“f”，是假定材料為單晶時(shí)其〔0001〕軸(或基軸)與給定方向平行的準(zhǔn)直晶粒的百分率。因此，例如在軋板中，沿板的三個(gè)主要方向的“f因子”的合值必須加成為1。通常，在輻照材料時(shí)，具有接近0.33數(shù)值的方向在尺寸上顯示不出變化。但是，具有接近于零的數(shù)值的那些方向顯示出最大的生長(zhǎng)，而具有接近于1的數(shù)值的那些方向顯示出最大的縮小。
改進(jìn)之處在于提供一種格架板條材料，其“f因子”值在沿格架孔截面的方向上大于沿格架孔軸向的方向，因而在輻照格架時(shí)，格架的任何松弛將被格架板條材料沿每個(gè)格架孔的截面方向的縮小所抵消，從而保持每根燃料棒的預(yù)定彈力。
特別是，材料沿格孔截面方向的“f因子”值最好在0.4至0.5范圍內(nèi)，而材料沿格孔軸向的“f因子”值最好在0.2至0.3范圍內(nèi)。
為了能更加清楚地理解本發(fā)明，現(xiàn)在作為例子將參考附圖描述一種方便的實(shí)施例，圖中圖1是一個(gè)利用燃料棒支承格架的核燃料組件的部分截面立視圖;
圖2是圖1燃料組件的一個(gè)燃料棒支承格架的局部放大頂視平面圖，圖示設(shè)置在格架孔內(nèi)的彈簧和定位件，有一根燃料棒被插入而通過(guò)一個(gè)格孔;
圖3是沿圖2中3-3線截取的局部放大截面圖;
圖4是與圖3類似但沿圖2中4-4線截取的另一種局部放大截面圖，圖2的4-4線從3-3線位移了90度;
圖5是鋯之類六方密堆金屬材料的晶體結(jié)構(gòu)的幾何圖形，舉例說(shuō)明其基軸。
圖6是軋板的幾何圖形，圖示與三個(gè)主要的軋板方向中的每個(gè)方向相應(yīng)的“f因子”。
在下列描述中，相同的參考符號(hào)表示幾幅附圖中相同的或相應(yīng)的部件。同樣，在下列描述中，可以理解，諸如“向前”、“向后”、“左”、“右”、“向上”、“向下”之類用語(yǔ)，是為方便而采用的詞語(yǔ)，不應(yīng)當(dāng)被解釋為限制性的用語(yǔ)。
現(xiàn)在參考附圖，特別是圖1，圖中用垂直縮短形式示出了一個(gè)通常用編號(hào)10表示的燃料組件的立視圖，燃料組件10基本上包括一個(gè)下端部構(gòu)造即底部管座12和許多根縱向延伸的導(dǎo)向套管14，底部管座12將組件支承在反應(yīng)堆(未圖示)堆芯區(qū)域中的下堆芯板(未圖示)上，導(dǎo)向套管14從底部管座12向上伸出。組件10還包括許多個(gè)橫向格架16和一個(gè)細(xì)長(zhǎng)燃料棒18的排列有序的陣列，橫向格架16是按照被簡(jiǎn)短描述的本發(fā)明的原理而建造的，它沿導(dǎo)向套管14的軸向間隔放置，燃料棒18的陣列橫向間隔放置，由格架16支承。同時(shí)，組件10有一個(gè)位于組件中心的儀表管20和一個(gè)附著于導(dǎo)向套管14上端部上的上端構(gòu)造或頂部管座22。由于具有這樣一種部件配置，燃料組件10形成一個(gè)整體單元，它能夠被方便地裝卸而不損傷組件的部件。
如上所述，組件10的燃料棒陣列中的燃料棒18，利用沿燃料組件縱向間隔放置的格架16保持在彼此間隔放置的位置上。每根燃料棒18包括核燃料芯塊24，而燃料棒的相對(duì)兩端用上下端塞26、28塞住，以密閉燃料棒。通常，一個(gè)增壓彈簧30被安置在上端塞26和芯塊24之間，以便在棒18內(nèi)將芯塊保持成緊密的疊堆。由裂變物質(zhì)構(gòu)成的燃料芯塊24產(chǎn)生核反應(yīng)堆的反應(yīng)動(dòng)力。一種諸如水或含硼水之類的液體慢化劑-冷卻劑被通過(guò)堆芯的燃料組件向上泵入，以便提取在燃料組件中產(chǎn)生的熱量，以產(chǎn)生有用的功。
為了控制裂變過(guò)程，許多根控制棒32可以在位于燃料組件10中預(yù)定位置上的導(dǎo)向套管14中往復(fù)移動(dòng)。具體地說(shuō)，頂部管座22包括一個(gè)棒束控制機(jī)構(gòu)34，該機(jī)構(gòu)具有一個(gè)帶許多個(gè)徑向延伸的錨爪或支臂38的內(nèi)螺旋柱狀件36。每個(gè)支臂38在內(nèi)部連接到一根控制棒32上，使得控制機(jī)構(gòu)34可以操作而垂直移動(dòng)導(dǎo)管14中的控制棒32，從而控制燃料組件10中的裂變過(guò)程，這些都是熟知的方式。
為了精確地維持反應(yīng)堆堆芯中燃料棒18之間的距離和防止它們的橫向和縱向移動(dòng)，格架16通常被設(shè)計(jì)成對(duì)燃料棒18施加彈力，彈力的方向是從每根棒的周圍徑向向內(nèi)，指向棒的縱向軸?，F(xiàn)在參考圖2至圖4，可以看到，每個(gè)格架16包括許多塊交叉的內(nèi)部板條40，它們具有蛋架的狀態(tài)，被設(shè)計(jì)成形成如42表示的許多格孔，大多數(shù)格孔各自容放一根燃料棒18(為清楚起見(jiàn)，在圖2中只示出了一個(gè)格孔42，它帶有一根穿過(guò)該格孔放置的燃料棒18)，少數(shù)格孔容放一根控制棒導(dǎo)向套管14。
每個(gè)格架16的在其給定的軸向位置上容放和支承燃料棒18的格孔42通常使用具有相當(dāng)彈性的彈簧44和相當(dāng)堅(jiān)硬的凸塊或定位件46，它們形成于交叉的內(nèi)部板條40的金屬中，以產(chǎn)生將燃料棒保持在格孔中所需的彈力。同時(shí)，內(nèi)部板條40通常是柔性的，使得當(dāng)燃料棒18通過(guò)格架孔42放置時(shí)板條稍許彎曲。在舉例說(shuō)明的實(shí)施例中，在每個(gè)包含一根燃料棒18的格孔42的兩個(gè)相鄰側(cè)壁上有兩個(gè)彈簧44，而在格孔的面對(duì)每個(gè)彈簧的兩個(gè)相鄰側(cè)壁上各有一個(gè)定位件46。每個(gè)格架孔42的彈簧44和定位件46利用摩擦而嚙合或接觸穿過(guò)格孔延伸的相應(yīng)的燃料棒18。此外，外層板條48附著在一起，從四周包圍格架內(nèi)部板條40，使格架16產(chǎn)生強(qiáng)度和剛性。因此，施加在一根給定燃料棒18上的實(shí)際彈力，是由具有彈性的彈簧44、堅(jiān)硬的定位件46和構(gòu)成容放燃料棒的格孔42的柔性的交叉板條40彼此相互作用而產(chǎn)生的。
上述常規(guī)結(jié)構(gòu)的燃料棒支承格架16通常用鋯合金金屬材料制成，它們由于利用鋯合金隨材料織構(gòu)(或晶粒取向)的不同而在不同方向上有差別地生長(zhǎng)這一事實(shí)而被改進(jìn)和最優(yōu)化。鋯-4合金是一種在格架結(jié)構(gòu)中普遍使用的鋯合金，它具有下列成分Sn 1.20～1.70(重量)%Fe 0.18～0.24Cr 0.07～0.13Ni 最高0.007注Fe和Cr的合量最小應(yīng)為0.28%，氧為1000～1450ppm。
至今為止，在制造格架16的部件時(shí)沒(méi)有考慮到金屬材料的織構(gòu)。在本發(fā)明中，現(xiàn)在已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，在用諸如帶有適當(dāng)?shù)闹虚g和最終熱處理的輾壓及β淬火之類合適的常規(guī)制造工藝加工以獲得適當(dāng)?shù)念A(yù)定織構(gòu)之后，再利用這種鋯合金板條材料，并利用如后面將要說(shuō)明的適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)彈簧44和定位件46的辦法，支承格架16可以被改善，從而在燃料組件10的整個(gè)壽命期間保持相當(dāng)高的彈力。
在轉(zhuǎn)向描述考慮到格架材料織構(gòu)的支承格架16部件的設(shè)計(jì)如何導(dǎo)致格架性能的改善之前，簡(jiǎn)短地總結(jié)為理解本發(fā)明提供背景的有關(guān)一般的金屬和具體的鋯的晶體結(jié)構(gòu)的那部分常規(guī)知識(shí)會(huì)是很有用的。讓我們從G.E.Dieter，Jr.的《機(jī)械冶金》(1961)的第82頁(yè)中論述的一段話開始“X射線衍射分析表明，金屬晶體中的原子是按規(guī)則的重復(fù)的三維圖形排布的。金屬的原子排布可以用晶格來(lái)極簡(jiǎn)單地描繪，在晶格中原子被看作為按幾何形狀的排布位于特定位置上的堅(jiān)硬的球。”許多種普通金屬具有或者是體心立方或者是面心立方的晶體結(jié)構(gòu)。體心立方晶體結(jié)構(gòu)在每個(gè)角上有一個(gè)原子，在立方體的中心有另一個(gè)原子。具有這種晶體結(jié)構(gòu)的典型金屬是鐵、鉻、鉬。面心立方晶體結(jié)構(gòu)與體心立方晶體結(jié)構(gòu)相同，此外在每個(gè)立方體側(cè)面的中心還有一個(gè)原子。鋁、銅、金、鉛、銀、鎳是普通的面心立方金屬。
第三種稍微不太普通的金屬結(jié)構(gòu)是如圖5中所見(jiàn)的六角密堆積晶格結(jié)構(gòu)。鋯、鈦、鎂在室溫下具有此種結(jié)構(gòu)。像鋯那樣的六角密堆積材料的晶體結(jié)構(gòu)并不象體心和面心晶體結(jié)構(gòu)那樣對(duì)稱。這意味著，當(dāng)這些材料在諸如制板或制管之類正常的金屬加工工藝期間產(chǎn)生形變時(shí)，由于不同方向上的原子密度不同，從原子尺度看來(lái)，形變過(guò)程只可能在數(shù)目有限的方向上發(fā)生。最后結(jié)果是形變材料為各向異性，也就是，它沿不同的方向具有不同的織構(gòu)(晶粒取向)和不同的機(jī)械性能。因此，諸如鋯及其合金之類沿不同方向具有不同織構(gòu)(晶粒取向)和不同性能的材料被稱為各向異性材料。
利用變換制造工序可以改變從冷加工和熱處理產(chǎn)生的最優(yōu)取向(織構(gòu))的性質(zhì)。重要的變數(shù)是輾壓方向、每一道輾壓的減少量、各道輾壓之間的熱處理溫度，最終的熱處理，從熱處理溫度冷卻的速率，交叉輾壓等等。在《原子能評(píng)論》(1963)第1卷第4期第128～133頁(yè)的D.L.Douglas的《鋯的物理冶金》一文中包含了有關(guān)制造過(guò)程和織構(gòu)之間關(guān)系的討論。
如前面所述，表示鋯合金材料中織構(gòu)的關(guān)鍵因子被稱為“f因子”。假定材料為單晶，那末f因子或取向參數(shù)為其〔0001〕軸(或圖5中見(jiàn)到的基軸)平行于給定方向的準(zhǔn)直晶粒的百分率。例如，在如圖6中看到的軋板中，F(xiàn)N、FT和FL代表沿軋板三個(gè)主要方向即法線方向(N)、橫切方向(T)和輾壓方向(L)準(zhǔn)直的〔0001〕晶軸的百分率。0和1.0的f值分別表示垂直或平行于感興趣方向或給定方向的〔0001〕晶體方向的完美準(zhǔn)直。沿三個(gè)主要方向的f合量必須是1。通常，在輻照鋯材料時(shí)，具有接近0.33數(shù)值的方向在尺寸上不顯示變化，而那些具有接近零值的方向顯示最大的生長(zhǎng)，那些具有接近1的數(shù)值的方向顯示最大的縮小。關(guān)于此處稱作“f因子”的取向參數(shù)的更詳細(xì)討論，請(qǐng)參閱1965年11月J.J.Kearnes發(fā)表的編號(hào)為WARD-TM-472的報(bào)告，題目為“鋯合金中的熱膨脹和最優(yōu)取向”。
參考圖3和圖4，本發(fā)明的改進(jìn)在于在格架16中提供完全重結(jié)晶的鋯合金或鋯合金格架板條40，這種鋯合金的“f因子”值沿通常正交的縱向L(圖2)為0.45或更高，沿板條高度方向H為小于0.25(圖3和圖4)，沿厚度方向?yàn)榧s0.6。格架板條40的通常正交的縱向L沿通過(guò)格架16的格孔42的橫截面延伸，而板條40的高度方向沿燃料棒18穿過(guò)格孔42的軸向延伸。鑒于本發(fā)明的目的，沿每個(gè)縱向L的f值是最重要的;沿高度方向H的f值僅是中等重要的，而沿板條厚度方向的f值是相對(duì)不重要的。最好沿縱向的f值應(yīng)當(dāng)是相當(dāng)高的(0.4～0.5)，而沿與板條制造困難相一致的高度方向的f值應(yīng)當(dāng)是相當(dāng)?shù)偷?0.2～0.3)。我們注意到，產(chǎn)品的織構(gòu)(晶粒取向)程度愈高，它們就愈難制造，因此必須取得合理的協(xié)調(diào)。
如果沿縱向L的f值為0.4，那末格架孔尺寸可以期望由于輻照收縮而減小大約0.06%，這在一個(gè)典型的壓水堆燃料組件中大約為0.4密耳(1密耳＝0.001英寸)。f＝0.5的值會(huì)導(dǎo)致約0.12%的減小，這大約為0.8密耳。這在大多數(shù)情況下都是充分的，不需要考慮彈簧或定位件的設(shè)計(jì)或沿高度方向H的織構(gòu)。
對(duì)于一種典型的壓水堆應(yīng)用，假定一束快中子(＞1Mev)流量為6×1021nvt(nvt為中子通量×?xí)r間)，橫向生長(zhǎng)對(duì)于f＝0.3的織構(gòu)通常為0.04%，這個(gè)數(shù)值小到足以忽略不計(jì)。在高度方向假定一個(gè)f＝0.12的典型織構(gòu)，由于冷加工和彈簧比較長(zhǎng)，冷加工彈簧的生長(zhǎng)將大于重結(jié)晶退火壁。最后結(jié)果為彈簧的約0.1%δ生長(zhǎng)，這意味著彈簧將稍許更多地突入格孔。最后結(jié)果是在格架和燃料棒之間保持住接觸，這防止了磨損。
但是，如果期望彈簧44和定位件46的額外輻照生長(zhǎng)進(jìn)一步縮小彈簧和定位件之間的距離(橫跨每個(gè)格架孔42的距離)，那末沿高度方向的小的f值必須與彈簧和定位件的合適的軸取向相結(jié)合。具體地說(shuō)，當(dāng)軸取向如圖3和圖4中所見(jiàn)為沿板條高度H的方向時(shí)，彈簧44和定位件46的突出長(zhǎng)度將長(zhǎng)于板條40的開孔的高度，彈簧和定位件就被附著在該開孔的相對(duì)兩端上。因此彈簧44和定位件46的材料沿板條高度方向的長(zhǎng)度生長(zhǎng)將大于板條40其余材料沿板條高度方向的高度生長(zhǎng)。因?yàn)閺椈?4和定位件46被保持在它們附著于板條40的相對(duì)端部上，因?yàn)閺椈珊投ㄎ患谳椪障律L(zhǎng)得更長(zhǎng)，所以它們必然移動(dòng)(突出)得更加進(jìn)入格架孔42，并從徑向頂住延伸穿過(guò)格架孔的燃料棒18，從而增加燃料棒18和格架16之間的彈力。
假定沿高度方向的f值為0.16，彈簧44和定位件46長(zhǎng)度的輻照生長(zhǎng)經(jīng)計(jì)算為1.25%，而板條40沿高度方向的輻照生長(zhǎng)為1%，最后結(jié)果是彈簧和定位件將對(duì)著燃料棒進(jìn)一步突出約1密耳。
權(quán)利要求
1.一種包括用完全重結(jié)晶的材料制成的交叉板條并形成許多格孔的燃料組件支承格架，這種材料在輻照時(shí)隨材料織構(gòu)的不同而沿不同方向有差別地生長(zhǎng)，而每一個(gè)格孔適合于容放一根通常沿該格孔的軸向穿過(guò)的燃料棒，并沿該格孔截面方向?qū)ι鲜鋈剂习羰┘右粋€(gè)預(yù)定的彈力，這種力足以把上述燃料棒保持在預(yù)定在位置上，這種支承格架的特征在于，上述格架板條的上述完全重結(jié)晶的材料沿上述格架孔截面的方向和上述格架孔的軸向具有各自預(yù)定的“f因子”值，使得在輻照上述格架時(shí)，格架的沿每個(gè)上述格架孔軸向的任何應(yīng)力松馳將大體上被上述格架板條材料沿每個(gè)上述格架孔截面方向的收縮所抵消，從而在每根上述燃料棒上保持上述預(yù)定的彈力。
2.一種如權(quán)利要求
1所述的支承格架，其特征在于，上述材料沿格架截面方向的“f因子”值在0.4至0.5的范圍內(nèi)。
3.一種如權(quán)利要求
1所述的支承格架，其特征在于，上述材料沿格架軸向的“f因子”值在0.2至0.3的范圍內(nèi)。
4.一種包括交叉板條和許多個(gè)彈性件的燃料組件支承格架，這種交叉板條用完全重結(jié)晶的鋯合金金屬材料制成，并沿通常正交的縱向延伸，從而形成許多格孔，每個(gè)格孔適合于容放一根通常沿上述板條高度方向穿過(guò)格孔的燃料棒，這許多個(gè)彈性件被限定在每個(gè)格孔中的上述板條上，沿上述板條高度的方向延伸入上述每個(gè)格孔，以便在上述燃料棒上施加一個(gè)預(yù)定的彈力，這個(gè)彈力足以將上述燃料棒保持在預(yù)定的位置上，這種支承格架的特征在于，上述格架板條的上述完全重結(jié)晶的材料沿上述板條的縱向和沿上述板條的高度方向具有各自的預(yù)定的“f因子”值，使得在輻照上述格架時(shí)，格架的任何應(yīng)力松馳將被上述格架板條材料沿上述板條縱向的收縮和上述格架板條材料與上述彈性件材料沿上述高度方向的伸長(zhǎng)所抵消，從而在每根上述燃料棒上保持上述預(yù)定的彈力。
5.一種如權(quán)利要求
4所述的支承格架，其特征在于，每個(gè)彈性件的長(zhǎng)度與每根板條的高度有關(guān)，使得板條和彈性件的材料的伸長(zhǎng)導(dǎo)致上述彈性件長(zhǎng)度的增加大于上述板條高度的增加，從而上述彈性件更向上述格孔中伸入，而彈性件施加在格孔中上述燃料棒上的彈力相應(yīng)地增加。
6.一種如權(quán)利要求
4或5所述的支承格架，其特征在于，板條材料沿縱向的“f因子”值在0.4至0.5的范圍內(nèi)。
7.一種如權(quán)利要求
6所述的支承格架，其中在范圍內(nèi)的“f因子”值至少為0.45。
8.一種如權(quán)利要求
4或5所述的支承格架，其特征為板條材料沿高度方向的“f因子”值在0.2至0.3的范圍內(nèi)。
專利摘要
燃料組件支承格架中的鋯合金格架板條具有預(yù)定的織構(gòu)(或晶粒取向)，以抵消在輻照格架時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力松弛。特別是，通過(guò)使材料的“f因子”值在通常正交的板條縱向大于板條高度方向的方法，格架板條材料將在縱向遭受輻照收縮，這將用來(lái)抵消應(yīng)力松弛，并對(duì)穿過(guò)由格架板條形成的格孔而延伸的燃料棒保持足夠的彈力。
文檔編號(hào)G21C3/34GK86107200SQ86107200
公開日1987年4月1日 申請(qǐng)日期1986年10月13日
發(fā)明者哈里·馬克斯·弗拉里 申請(qǐng)人:西屋電氣公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan