[发明专利]焊接条带连接部的装置和方法、及使用其制造的定位格架

说明书

技术领域

本发明涉及使用激光单元焊接定位格架的内格架条带之间的条带连接部的装置和方法、以及使用其制造的定位格架，并且，本发明更具体地涉及使用激光单元焊接定位格架的内格架条带之间的条带连接部的装置和方法、以及使用其制造的定位格架，其中，定位格架的内格架条带之间的条带连接部通过使用激光单元而被连续或断续缝焊，从而提高了定位格架的结构强度、减少了焊接期间被焊材料飞溅的飞溅现象、并减小了热变形，这令精密焊接成为了可能，从而，内格架条带之间的每一个条带连接部的焊道可具有较小尺寸，且焊接缺陷的数量能够得到减少，并且，其中，冷却剂的流阻被降低，从而令冷却剂的压降可被减小，且冷却剂流泵(flowpump)上的负荷能够得到降低。

背景技术

一般而言，定位格架通过将格架条带布置成矩阵以及焊接其相交部(intersection)、而起到支撑和保持核燃料棒束的作用，其中，每一个格架条带具有定位格架弹簧和凹座(dimple)。

目前，市场上有售的定位格架通过点焊布置成矩阵的格架条带之间的相交部而被使用。因此，相交部的焊接方法和质量对定位格架的结构性能有显著影响。

这样的定位格架可以通过改进相交部的焊接方法和质量来提高结构性能，从而，能够显著改进核燃料的特性。

轻水反应器中的燃料棒的定位格架在内格架条带之间的相交部、内外格架条带之间的相交部、以及外格架条带之间的角接部处基本上具有焊接结构。目前，当定位格架由国内燃料制造商制造时，外格架条带之间的角接部通过使用激光而被点焊，且内格架条带之间的相交部也通过使用激光而被点焊。

同时，目前的点焊内格架条带之间的相交部的工艺是使用6或7个点通过激光焊接来进行的。照这样，则因焊接而发生焊接期间被焊材料飞溅在定位格架周围的飞溅现象。

此外，在点焊工艺中，从激光产生的高热量可导致定位格架的尺寸变化和热变形。从而，必须额外注意。

如上所述，焊接定位格架的内格架条带之间的相交部以支撑核燃料棒的传统方法，如图1中所示，是通过焊接定位格架100的内格架条带140a和140b之间的条带连接部150来进行的。在该焊接方法中，焊接后的焊道尺寸大，故不可能实现精密焊接，并且，反应器芯内流动的冷却剂的压降因焊道大而变高。

焊接定位格架的传统方法导致飞溅现象和点焊后的热变形。因而，不可能实现精密焊接，定位格架内的相交部的焊道尺寸较大，且冷却剂的流阻增大。最终，冷却剂的压降增大，这导致冷却剂流泵的负荷增大。为了提高定位格架的结构强度以及减小冷却剂的压降，必须开发焊接定位格架的新方法。

为此目的，关键是开发使用超精密激光和光传输机构的焊接技术。换句话说，使用超精密激光的定位格架焊接几乎不带来热变形并令精密焊接成为可能，从而，焊道可以具有较小的尺寸，冷却剂的压降能够被减小，且定位格架的结构强度能够被显著提高。

因此，未来要开发的焊接方法是对于核电站的核燃料发展而言必需的技术，预期这样的技术开发迟早将在发达国家被积极地进行。

具体地说，在定位格架的上、下端处进行的相交部点焊方法具有较大焊道并带来较大压降，并且减小了流通面积，从而，其显著提高冷却剂泵的负荷，并降低核反应器结构的设计自由度。出于这个原因，为了提高核燃料棒束的定位格架的机械/结构稳定性并减小冷却剂的压降，需要引入新的高科技焊接技术。

发明内容

因此，考虑到以上存在于现有技术中的问题而作出了本发明，并且，本发明的目的在于提供使用激光单元焊接定位格架的内格架条带之间的条带连接部的装置和方法、以及使用其制造的定位格架，其中，定位格架的内格架条带之间的条带连接部通过使用激光单元而被连续或断续缝焊，从而提高了定位格架的结构强度、减少了焊接期间被焊材料飞溅的飞溅现象、并减小了热变形，这令精密焊接成为了可能，从而，内格架条带之间的每一个条带连接部的焊道可具有较小尺寸，且焊接缺陷的数量能够得到减少，并且，其中，冷却剂的流阻被降低，从而令冷却剂的压降可被减小，且冷却剂流泵上的负荷能够得到降低。