復(fù)合筐組件的制作方法
【專利說明】復(fù)合筐組件
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求美國臨時(shí)專利申請(qǐng)N0.61/682690(申請(qǐng)日為2012年8月13日)和美國專利申請(qǐng)N0.13/826940(申請(qǐng)日為2013年3月14日)的優(yōu)先權(quán)，這兩篇文獻(xiàn)的內(nèi)容整個(gè)被本文參引。
【背景技術(shù)】
[0003]罐或桶組件通常用于儲(chǔ)存和運(yùn)輸核燃料。用于燃料的罐或桶組件包括用于接收各燃料組件的“筐”，這些筐容納于外部罐中。在前設(shè)計(jì)的筐通常由不銹鋼板和鋁板條來構(gòu)成，該不銹鋼板和鋁板條焊接成筐結(jié)構(gòu)。在隔腔之間的幾何間距和固定中子吸收劑用于保持臨界控制。這些在前設(shè)計(jì)的筐制造復(fù)雜，具有多個(gè)部件，并需要非常熟練的焊工來工作。而且，這些在前設(shè)計(jì)的筐不能優(yōu)化成用于高效傳熱。
[0004]因此，需要一種在成本、簡化和性能方面改進(jìn)的筐設(shè)計(jì)。本發(fā)明的實(shí)施例涉及滿足這些和其它要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本概述用于以簡化形式引入概念的選擇，這些概念將在后面的詳細(xì)說明中進(jìn)一步介紹。本概述將不確定要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵特征，也不用于幫助確定要求保護(hù)的主題的范圍。
[0006]用于接收和儲(chǔ)存放射性燃料組件的復(fù)合筐組件由多個(gè)鑄造盤構(gòu)成，這些鑄造盤由鋁或鋁復(fù)合材料以及中子吸收材料來構(gòu)成。所述盤有由盤的厚度間隔開的第一和第二面。為了形成筐組件，多個(gè)鑄造盤布置成彼此面對(duì)面的關(guān)系，并通過連接桿或其它裝置來保持就位。盤形成有穿過盤的厚度延伸的多個(gè)孔，當(dāng)該多個(gè)鑄造盤裝配在一起時(shí)，各盤的孔相互對(duì)齊，以便確定穿過筐組件的內(nèi)部延伸的小室，用于接收放射性燃料。
[0007]中子吸收材料集成至構(gòu)成盤的鋁或鋁復(fù)合材料中。這樣的中子吸收材料可以包括碳化鋁/硼板。其它中子吸收材料可以包括二硼化鈦和二硼化鋯的板。中子吸收材料還可以與鋁組合，以便形成由鋁和二硼化鈦、二硼化鋯或碳化硼顆粒的基體。
[0008]鋁或鋁復(fù)合材料盤可以由強(qiáng)度比鋁或鋁復(fù)合材料更高的一個(gè)或多個(gè)材料來增強(qiáng)。這樣的增強(qiáng)部件可以包括多種形式的鋼，例如桿、棒、網(wǎng)。其它增強(qiáng)材料可以包括硼纖維或碳纖維。另外或者也可選擇，鋁復(fù)合材料可以包括具有不連續(xù)的碳化硅、二氧化鋁、二硼化鈦或碳化硼粉的增強(qiáng)件。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種用于放射性燃料組件的復(fù)合筐組件。該筐組件大致包括:多個(gè)鑄造盤，這些鑄造盤有由盤的厚度間隔開的第一和第二面，所述多個(gè)鑄造盤由鋁或鋁復(fù)合材料以及中子吸收材料來構(gòu)成。中子吸收材料集成至鋁或鋁復(fù)合材料內(nèi)。該多個(gè)鑄造盤各自確定了多個(gè)穿過該鑄造盤的厚度延伸的孔。該多個(gè)鑄造盤布置成彼此面對(duì)面的關(guān)系，以便形成復(fù)合筐組件。當(dāng)鑄造盤布置成彼此面對(duì)面的關(guān)系時(shí)，該多個(gè)鑄造盤的孔相互對(duì)齊，以便確定沿筐組件的內(nèi)部延伸的小室，用于接收放射性燃料。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，提供了一種制造用于核燃料容器組件的復(fù)合筐組件的方法。該方法大致包括:由鋁或鋁合金材料以及中子吸收材料來鑄造多個(gè)鑄造盤，其中，中子吸收材料集成至鋁和鋁合金材料中，各所述盤有由盤的厚度分開的第一和第二面以及多個(gè)穿過盤的厚度延伸的孔。該方法還包括將該多個(gè)盤以彼此面對(duì)面的關(guān)系系在一起，以便形成復(fù)合筐組件，其中，當(dāng)盤系在一起時(shí)，盤的孔相互對(duì)齊，以便確定沿筐組件的內(nèi)部延伸的小室，用于接收核燃料。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，提供了一種用于燃料容器組件的復(fù)合筐組件。該筐組件通常包括第一鑄造盤，該第一鑄造盤由金屬或金屬復(fù)合材料以及中子吸收材料來構(gòu)成，其中，中子吸收材料嵌入鋁或鋁復(fù)合材料內(nèi)，且該盤確定了多個(gè)第一孔。該筐組件還包括至少第二鑄造盤，該第二鑄造盤由金屬或金屬復(fù)合材料以及中子吸收材料來構(gòu)成，其中，中子吸收材料嵌入金屬或金屬復(fù)合材料內(nèi)，且該盤確定了多個(gè)第二孔，當(dāng)?shù)谝缓偷诙T造盤布置成彼此面對(duì)面的關(guān)系以便形成復(fù)合筐組件時(shí)，該多個(gè)第二孔與該多個(gè)第一孔對(duì)齊。金屬或金屬復(fù)合材料可以是鋁或鋁復(fù)合材料。
[0012]根據(jù)這里所述的任意實(shí)施例，筐組件還可以包括增強(qiáng)部件，該增強(qiáng)部件由強(qiáng)度比鋁或鋁復(fù)合材料更高的材料來構(gòu)成。
[0013]根據(jù)這里所述的任意實(shí)施例，增強(qiáng)部件可以由鋼構(gòu)成。
[0014]根據(jù)這里所述的任意實(shí)施例，增強(qiáng)部件可以由鋼網(wǎng)構(gòu)成。
[0015]根據(jù)這里所述的任意實(shí)施例，筐組件還可以包括增強(qiáng)嵌入件，該增強(qiáng)嵌入件布置在該多個(gè)鑄造盤的至少一個(gè)內(nèi)。
[0016]根據(jù)這里所述的任意實(shí)施例，該增強(qiáng)嵌入件可以從以下組中選擇，該組包括:鋼部件、鋼網(wǎng)、硼纖維、碳纖維以及它們的組合。
[0017]根據(jù)這里所述的任意實(shí)施例，鑄造盤可以通過穿過鑄造盤延伸的連接部件來連接。
[0018]根據(jù)這里所述的任意實(shí)施例，該連接部件可以由鋼材料構(gòu)成。
[0019]根據(jù)這里所述的任意實(shí)施例，在復(fù)合組件中的該多個(gè)孔可以布置為形成格柵結(jié)構(gòu)，用于接收細(xì)長的核燃料組件。
[0020]根據(jù)這里所述的任意實(shí)施例，鋁復(fù)合材料可以從以下組中選擇，該組包括:具有不連續(xù)的碳化硅、氧化鋁、二硼化鈦、碳化硼粉和它們的組合的增強(qiáng)件的鋁。
[0021]根據(jù)這里所述的任意實(shí)施例，鋁復(fù)合材料可以通過硼或碳纖維來增強(qiáng)。
[0022]根據(jù)這里所述的任意實(shí)施例，中子吸收材料可以包括從以下組中選擇的材料，該組包括:碳化鋁/硼、碳化硼、二硼化鋁、二硼化鈦、二硼化鋯以及它們的組合，為板形式的純材料，或者成具有金屬基體的復(fù)合材料的形式，該金屬基體例如鋁。
[0023]根據(jù)這里所述的任意實(shí)施例，該多個(gè)盤可以進(jìn)行鑄造，以便確定圓形外部形狀。
[0024]根據(jù)這里所述的任意實(shí)施例，鑄造該多個(gè)盤可以包括包含集成至鋁或鋁合金材料內(nèi)的增強(qiáng)部件，所述增強(qiáng)部件由強(qiáng)度比鋁或鋁復(fù)合材料更高的材料來構(gòu)成。
[0025]根據(jù)這里所述的任意實(shí)施例，該增強(qiáng)部件可以從以下組中選擇，該組包括:鋼、硼纖維、碳纖維以及它們的組合。
[0026]根據(jù)這里所述的任意實(shí)施例，將盤系在一起的方法可以包括利用穿過鑄造盤延伸的軸向連接部件。
[0027]根據(jù)這里所述的任意實(shí)施例，該軸向連接部件可以由結(jié)構(gòu)金屬材料桿構(gòu)成。
[0028]根據(jù)這里所述的任意實(shí)施例，制造方法還可以包括鑄造該多個(gè)盤，以便確定內(nèi)部格柵結(jié)構(gòu)，用于接收放射性燃料容器。
[0029]根據(jù)這里所述的任意實(shí)施例，鑄造該多個(gè)盤的方法可以包括將鋁或鋁復(fù)合材料的所述盤鑄造成圓形形狀。
[0030]根據(jù)這里所述的任意實(shí)施例，鋁合金可以是具有不連續(xù)的碳化硅、氧化鋁、二硼化鈦或碳化硼粉增強(qiáng)件的鋁。
[0031]根據(jù)這里所述的任意實(shí)施例，鋁合金可以通過硼或碳纖維來增強(qiáng)。
[0032]根據(jù)這里所述的任意實(shí)施例，中子吸收材料可以是從以下組中選擇的材料，該組包括:碳化鋁/硼、碳化硼、二硼化鋁、二硼化鈦、二硼化鋯以及它們的組合，為板形式的純材料，或者成具有金屬基體的復(fù)合材料的形式，該金屬基體例如鋁。
【附圖說明】
[0033]通過下面參考附圖的詳細(xì)說明，將更容易知道和更好地理解本發(fā)明的前述方面和多個(gè)附加優(yōu)點(diǎn)，附圖中:
[0034]圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的筐組件的等距視圖；
[0035]圖2是圖1的筐組件的俯視圖；
[0036]圖3是圖1的筐組件的側(cè)視圖；
[0037]圖4是根據(jù)圖1中所示的筐組件的一個(gè)實(shí)施例的鑄造復(fù)合層的剖視圖；
[0038]圖5是膨脹鋼的正視圖，該膨脹鋼是可以用于圖4