[发明专利]燃料组件导向管、燃料组件导向管用管材及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及核燃料技术领域，尤其涉及一种燃料组件导向管、燃料组件导向管用管材及其制造方法。

背景技术

现有的反应堆燃料组件导向管所用材料主要有两种，分别为M5合金和Zr-4合金。现有的堆燃料组件导向管在运行到高燃耗后，会产生辐照生长过大的问题。而由于现有的导向管中管材具有织构，同时锆为六方晶体结构，在辐照后会沿管材轴向生长，过大的辐照生长会使燃料组件弯曲，影响使用。

此外，现有导向管主要为单一层锆合金结构，在服役时内外管壁都会被冷却水腐蚀。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种满足核反应堆燃料组件提高燃耗需求的燃料组件导向管用管材及其制造方法、该管材制成的燃料组件导向管。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种燃料组件导向管用管材，包括管体、分别设置在所述管体内表面和外表面上的保护涂层，所述保护涂层与所述管体形成三层复合结构；在三层复合结构中，所述管体为无明显织构的锆合金中间层。

优选地，所述管体为Zr-4合金中间层。

优选地，所述锆合金中间层的厚度为0.5mm-0.7mm。

优选地，所述保护涂层为SiC涂层、Ti₃AlC₂涂层或Ti₃SiC₂涂层。

优选地，所述保护涂层的厚度为0.02mm-0.05mm。

本发明还提供一种燃料组件导向管用管材的制造方法，包括以下步骤：

S1、将锆合金材料冷轧制成管体；

S2、对所述管体进行β相淬火处理；

S3、对β相淬火处理后的管体进行退火处理，得到无明显织构的管体；

S4、分别在步骤S3得到的管体的内表面和外表面设置保护涂层，所述保护涂层与所述管体形成三层复合结构的燃料组件导向管用管材。

优选地，步骤S2中，β相淬火处理的温度为1000℃-1100℃。

优选地，步骤S3中，退火处理的温度为550℃-700℃。

优选地，步骤S4中，所述锆合金中间层的厚度为0.5mm-0.7mm；所述保护涂层的厚度为0.02mm-0.05mm。

优选地，步骤S4中，所述保护涂层为SiC涂层、Ti₃AlC₂涂层或Ti₃SiC₂涂层，通过化学气相沉积法沉积在所述管体上或者热喷涂法喷涂在所述管体上。

本发明还提供一种燃料组件导向管，采用上述任一项所述的燃料组件导向管用管材制成。

本发明的有益效果：本发明改变了锆合金管材的织构，使其由径向基极织构变成近似随机的无明显织构，有效减小导向管的辐照生长，提高高燃耗下核反应堆燃料组件导向管的抗弯曲能力，满足核反应堆燃料组件提高燃耗的需求。管体内外表面设置的保护涂层，既保证了管材的辐照生长量少，同时保证了管材的耐腐性能。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明一实施例的燃料组件导向管用管材的截面结构示意图；

图2是本发明一实施例的燃料组件导向管用管材制造方法流程图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，本发明一实施例的燃料组件导向管用管材，包括管体10、分别设置在管体10内表面和外表面上的保护涂层20，保护涂层20与管体10形成三层复合结构；在三层复合结构中，管体10为无明显织构的锆合金中间层。

其中，管体10为锆合金材料通过β相淬火及退火等工艺处理制得，使得其由径向基极织构变成近似随机的无明显织构，随机织构的锆合金中间层的轴向辐照生长相对于径向基极织构的锆合金管要小，甚至不出现辐照生长。

管体10(锆合金中间层)的厚度为0.5mm-0.7mm。

优选地，管体10由Zr-4合金制成的Zr-4合金中间层。该Zr-4合金中间层中，锡(Sn)的质量百分比为1.5％，铁的质量百分比为0.2％，铬的质量百分比为0.1％，可表示为：Zr-1.5Sn-0.2Fe-0.1Cr。

保护涂层20设置在管体10的内外表面上，对管体10起到保护的作用，在导向管服役期间，可避免冷却水对锆合金的腐蚀。保护涂层20的厚度可为0.02mm-0.05mm。