制造核燃料组件栅格的方法和装置制造方法及图纸

制造压水核反应堆燃料组件的栅格的方法，将各构件需要连接的栅格（１）装在一个能定形并能机械维持住的框架中，该框架有一些能让栅格的两个大面和其侧面需焊接的部位进入的通道，用装在充有惰性气体的密闭腔室中的、绕轴线设备的定位装置（２７，２８）把装有栅格的框架固定住，用与装置的定位轴相垂直的激光光束同时在一个面上进行焊接，激光光束由设置在腔室外面的激光源发射，它通过透明窗时入腔室中，然后在其它面上重复这些操作。（*该技术在2011年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及制造插入在核反应堆燃料组件中的栅格的方法和装置，更具体地说，本专利技术涉及制造供骨架由被导向管连接的端件组成的组件用的栅格，这些导向管被限定在沿导向管匀称分布的栅格孔中，而栅格中的另一些孔用于支撑组件的燃料棒。在这些栅格中，主要的关键是在大面为正方形的栅格上，因为为了限定供燃料棒和导向管穿过的基本栅元，这些栅格是由沿着两个垂直方向设置并半搭接的两组内板组成的。这些内板的周边与其中构成围壁的一块板连在一起。为了保证这些栅格的连接强度，需把这些构件在它们的交叉处连接起来。对于一般的反应堆组件还有截面为六边形的具有三组交叉板的栅格，尽管本专利技术具体涉及的是大面为正方形，栅元分布在正方格子结点上的栅格，但是本专利技术同样也适用于例如大面为六边形的栅格。到目前为止的栅格构件的连接通常是用手工焊接完成的。也就是说要进行长时间的令人厌倦的操作，而且这种操作的工艺稳定性并不能得到令人十分满意的保证。当然，人们还提出了各种可以使各构件相互焊接在一起的方法和装置，它们的自动化程度也不尽相同。本专利技术与法国专利申请文件FR-A-2522560所描述的那种方法相关，根据该方法，将需要焊接构件的那些栅格放在使其成形并能机械地保持住的框架中，该框架中安排有一些能让栅格的两个大面及其侧面的需焊接的部位进入的通道，用放在一个密闭腔室中的装置固定住装有栅格的框架，在该密闭腔室中充有惰性气体;利用与该装置的定位轴线相垂直的激光束在一个表面上进行多个焊接，激光束从装在该密闭腔室外面的激光源射出，经过透明窗进入该密闭腔室中，在对栅格重新进行手工定位后对其他面上重复上面的操作。由于是在惰性气体的保护气氛下进行的焊接，因而完全避免了焊接的氧化发生，从而使这种方法不仅特别适用于高强度的合金栅格，例如因康镍合金，而且还适用于基体成份为锆的合金栅格。根据文献FR-A-2522560，似乎保护气氛是通过吹气得到的，这就使得大量惰性气体丢失。激光发生器在对一个面进行焊接的过程中是保持不动的，除非是对围壁进行焊接。对于围壁的焊接，用一组反射镜将光束反射。即使栅格在该腔室内部作各种精确的位移也不能保证达到所要求精度的激光束极小的焦斑尺寸。该腔室的体积需要很大。法国和欧洲的专利申请文件FR-A-2532216和EP-A-0102252也描述了一种用固定激光发生器进行焊接的方法。把激光束射入一个开口腔室内并在其中聚焦，向该腔室吹送氩气，使栅格在该腔室中作与移动方向相垂直的运动。该方法需要的气体流量很大，回收被激光辐射污染的气体是困难的，而为了控制开口腔室漏气又要求有小得难以实现的间隙。美国专利US4710606描述了一种自动焊接装置，激光束在该装置中能按照反射镜的五个自由度偏转，但因此使装置大而复杂，并使投资大幅度增加。因此，本专利技术主要在于提供一种用上面提到的那类激光束来焊接栅格的方法及其装置，它可以在确保各构件的机械固定，并在无变形和无氧化的条件下连续自动地进行所需的焊接，由于把尺寸不同的间隙简并为一个尺寸的间隙从而避免了对焊接精度有影响的复杂的移动。为此，本专利技术主要提供上面限定的那种方法，其特征在于在对栅格的一个面进行焊接时使激光光束在两个正交方向之间并沿光束发射方向移动，而框架在充有惰性气体的腔室中保持不动。本方法合理地安排了激光光束、必要的聚焦光学系统相对于框架之间的运动。虽然该方法对于平板和围壁均为锆基合金的栅格的情况下十分有利，但它同样也适用于构件为镍基和铬基合金或钢的栅格的情况。在本专利技术的较佳实施例中，首先将每一个栅格放在装有围绕一个第一个轴线放置的定位装置的第一腔室中，然后对平行于该轴线的那些面完成所有的焊接，再把那个一直在其框架中的栅格放到另一个装有围绕与第一个轴线平行的轴线放置的定位装置的腔室中，使栅格在该装置上的方向与它在第一个装置上所具有的方向相垂直，然后，在它们的那些大面上进行焊接。该设计可以使定位装置大大简化，因此就会有更佳的定位精度，在每一个面上的焊接都是在同一个平面内进行，即不改变激光发生器的距离，除非进行特殊的焊接，例如对栅格的拐角部进行焊接。由于栅格在焊接工作时自始至终都在其框架中，所以当栅格从一个腔室中转移到另一个腔室中时不影响它的各构件的相对位置。卸下栅格，装上另一待焊接栅格和对一个腔室中充惰性气体均可以在对在另一个腔室中的栅格进行焊接的同时进行，即使时间得到有效的利用。实际上，充惰性气体的过程包括将腔室抽成一次真空，然后充惰性气体，使进行焊接的气氛中的氧含量低于50VPM。为使窗口避免受到压力的交替影响，可以在抽真空时用盖子对这些窗口进行保护。通常，最好把一些焊接组合起来，以便完成在两个位置上的聚焦发射，这两个位置位于两条平行线上，且它们彼此间的距离很小，为此，可以用光学仪器例如反射镜或振动透镜来限定激光束的光程。因此，要使聚焦透镜的振动与激光脉冲同步，从而使每次发射都在光程指向应该接受能量的位置时发生。本专利技术还涉及用激光焊接来将栅格的各构件进行连接的装置，该装置包括一个可控气氛的外壳，该外壳装有一个供容纳装一个待焊栅格的框架的绕轴线设置的定位装置，并具有一个透明窗口和用一个能沿两个正交方向交叉移动的台子支撑的焊接激光源，所述的两个正交方向中的一个方向与定位轴线平行。在阅读了按照个别实施例作的描述后就会对本专利技术有进一步的理解，而该实施例只是作为不是对专利技术作限定的例子，下面结合附图进行描述，在这些附图中，附图说明图1为表示栅格局部的示意图，该栅格适于用本专利技术的方法制造;图1A、1B、1C、1D分别相当于图1中标号A、B、C和D的圆圈内所示位置的局部放大图;图1DD为图1D的另一种结构;图1E为构成图1D另一种结构的围壁的固定方式;图2为用以说明本专利技术装置的主要构件的相互位置的透视图;图3为图1装置的左视图，它示出了装置机座及其所支撑的构件;图4为图1装置的正视图，它示出了焊接腔室以及支撑这些腔室的机座部分;图4A为图1装置的局部顶视图;图5为放大的正视图，它示出了装在第一个焊接腔室中的定位设备;图5A为沿图5的A-A线作的剖视图，它示出了第一焊接腔室的定位装置的底架;图6和图6A与图5和图5A类似，它示出了第二个焊接腔室的定位装置;图7为表示焊接激光光束光路的透视图;图8表示可采用的聚焦光学仪器的结构，这种结构也可以使光程振动;图9为按比例放大的局部剖视的正视图，它示出了压紧防护盖的设备;图10为平衡阀按比例放大的详细剖视图。现在描述的装置主要用来通过焊接将图1所示的那种栅格1的各构件连接起来，这种栅格的详细结构可以为FR-A-0159228或FR-A-2474229专利申请中所描述的详细结构。栅格1包括两组半搭接的相交基本平板2，用称之谓“A型”的连接焊接(其详细结构见图1A)把每个都要相交的平板连接到栅格1的两个大面的每一个面上。平板2的边与构成围壁的周边平板5形成T形相交，在每个面上的这种相交处都要作如图1B所示的称之谓“B型”的焊接。平板2的端部具有榫舌，这些榫舌插入外壁的周边平板5中的榫孔内。每个端部可以有两个或三个能插入各对应榫孔8中的榫舌7(图1C)，这些榫舌有一些可以变形，以便进行机械紧固，用称之谓“C型”的焊接把这些榫舌固定到侧面。最后，焊缝9借助周边每两个平板5端部分别形成的卷边1本文档来自技高网...

【技术保护点】
制造用于核反应堆燃料组件的栅格的方法，根据该方法，把各构件需要连接的栅格（１）装在一个能够成形并可机械维持住的框架中，该框架具有一些能让栅格的两个大面和其侧面的需焊接部位进入的通道，用装在充有惰性气体的密闭腔室中的，绕轴线设置的定位装置（２７、２８）把装有栅格的框架固定；用与装置的定位轴线相垂直的激光束同时在一个面上进行焊接，激光束由设置在腔室外面的激光源发射，它通过透明窗进入腔室中，然后在其它面上重复这些操作，　　其特征在于，当在栅格的一个面上焊接时，使激光束在两个正交方向之间并沿其发射方向移动，而在惰性气体气氛下的腔室中的框架保持不动。

【技术特征摘要】
FR 1990-5-7 NO.90.057301.制造用于核反应堆燃料组件的栅格的方法，根据该方法，把各构件需要连接的栅格(1)装在一个能够成形并可机械维持住的框架中，该框架具有一些能让栅格的两个大面和其侧面的需焊接部位进入的通道，用装在充有惰性气体的密闭腔室中的，绕轴线设置的定位装置(27、28)把装有栅格的框架固定；用与装置的定位轴线相垂直的激光束同时在一个面上进行焊接，激光束由设置在腔室外面的激光源发射，它通过透明窗进入腔室中，然后在其它面上重复这些操作，其特征在于，当在栅格的一个面上焊接时，使激光束在两个正交方向之间并沿其发射方向移动，而在惰性气体气氛下的腔室中的框架保持不动。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，首先将每个栅格装在第一个装有定位装置(27)的腔室中，该定位装置绕着第一轴线设置，再对与该轴平行的面上进行所有的焊接;然后把一直装在其框架中的栅格装到另一个带有绕平行于第一个轴线设置的定位装置(28)的腔室(17)中，但要使该定位装置上的栅格所处方向与它在第一个定位装置上的方向垂直，然后在栅格的大面上进行焊接。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于卸下...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒂埃博贝尔纳，迪托多米尼克，热尔曼那让雅克，昂吉尔伯特贝尔纳，
申请(专利权)人：弗朗哥贝尔格燃料制造公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]