[发明专利]一种钠冷快堆控制棒驱动机构用合金动导管及制造方法

说明书

本发明公开了一种钠冷快堆控制棒驱动机构用合金动导管及制造方法，涉及铁镍铬系合金无缝管，其化学成分及质量百分比如下：C：0.04%～0.09%，Mn：1.2%～1.8%，P≤0.015%，S≤0.010%，Si≤0.20%，Cr：15.0%～17.0%，Ni：35.0%～37.0%，Mo：3.0%～3.5%，Cu≤0.05%，Y≤0.05%，B≤0.002%，Zr≤0.05%，Al≤0.1%，W≤0.2%，N≤0.03%，Co≤0.025%，As≤0.006%，Sb≤0.005%，Bi≤0.005%，Sn≤0.006%，Pb≤0.006%，As+Sb+Bi+Sn+Pb≤0.015%，余量为Fe及微量元素。具有良好的组织及力学性能、耐腐蚀性能、尺寸精度和表面质量，满足钠冷快堆的使用要求。

技术领域

本发明涉及铁镍铬系合金无缝管技术领域，特别是涉及一种钠冷快堆控制棒驱动机构用合金动导管及制造方法。

背景技术

核电作为一种安全、清洁、低碳和高效的能源，一直以来受到高度重视，特别是2011年3月日本福岛核事故发生以来，核电的安全性再度成为发展成为核电国家最为重要的问题。目前，全球在建核电站正逐步过渡到第三代核电技术，但第四代核能系统已成为核能研究人员在未来多年内重点研究的课题。

早在1999年6月，美国能源部(DOE)核能、科学与技术办公室首次提出了第四代核电站(以下简称第四代核电)的倡议，第四代核能系统是一种具有更好的安全性、经济竞争力，核废物量少，可有效防止核扩散的先进核能系统，代表了先进核能系统的发展趋势和技术前沿。2000年1月，DOE又发起组织了由阿根廷、巴西、加拿大、法国、日本、韩国、南非、英国和美国等九个国家参加的高级政府代表会议，就开发第四代核电的国际合作问题进行了讨论。同年5月，DOE又组织了近百名国内外专家就第四代核电的一般目标问题进行研讨，目的是选出一个或几个第四代核电的概念，以便进一步开展工作。2001年7月，上述九国成立了第四代核能系统国际论坛(GIF)并签署了协议。2002年9月19日至20日，GIF在东京召开了会议，参加国家除上述九国外，还增加了瑞士(2002年2月加盟)。会上各国对第四代核电站堆型的技术方向形成共识，即在2030年以前开发六种第四代核电站的新堆型，即：气冷快堆系统、铅合金液态金属冷却快堆系统、熔盐反应堆系统、液态钠冷却快堆系统、超高温气冷堆系统、超临界水冷堆系统。其中，钠冷快堆因其良好的增殖特性以及最为丰富的建造和运行经验，已成为国际上第四代核能系统中的“一号种子选手”。

钠冷快堆是第四代先进核能系统的首选堆型，具有极高的安全性，能显著提高铀的利用率并大幅减少核废物。我国虽已建成中国实验快堆，但关键结构用钢均靠进口。我国要摆脱快堆关键技术受制于人的局面，加快大型快堆的发展，就必须实现快堆关键结构用钢的国产化并开发更先进的快堆用关键材料。开展快堆部件(如控制棒动导管和栅板联箱主螺栓等)的国产化研制，能够缩小我国与先进国家在核电领域的差距，并为大型商业快堆的国产化奠定基础。另外，钠冷快堆的使用寿命为40～60年，关键部件在反应堆运行过程中的老化、失效以及寿命评估问题需要密切关注，亟需开展相关材料的寿命评价和老化管理研究。研究成果可以应用于实验快堆和示范快堆部件的寿命预测，并推广到商用快堆的寿命评估。

中国实验快堆(CEFR)于2000年5月开工建设，2011年7月21日成功实现并网发电。示范快堆(CFR600)1号机组已于2014年10月完成总体规划方案并获得国家批准，2017年12月实现土建开工，计划2023年实现并网发电。而2号机组项目规划方案也于2019年7月获得国家批准。快堆控制棒驱动机构作为独立的停堆系统的执行机构，它按照控制保护系统的指令来驱动控制棒组件在堆芯作上下往复运动或快速落棒运动，以改变它们在堆芯的插入深度，从而实现反应堆启动、功率调节、反应性补偿、安全停堆的功能。动导管是控制棒驱动机构驱动控制组件上下移动的重要通道，保证控制组件在正常及事故工况时能够顺利准确地插入堆芯，因此，动导管是确保反应堆安全的重要堆内部件。