核电站用钨镍合金棒制备方法简析

核电站反应堆产生的功率一般通过提升或降低反应堆堆芯中的控制棒组件来控制。现代反应堆堆芯的燃料组件典型使用两种类型的棒控制组件来控制反应性，即棒束控制组件(RCCA)和灰棒控制组件(GRCA)。两者都由在其顶端处紧固到共用的毂盘或多脚架组件上的多个中子吸收棒组成。

中子吸收棒的外层棒体一般是不锈钢管，不锈钢管内封装中子吸收材料，常用的黑棒吸收体材料为银-铟-镉合金棒，灰棒控制组件的中子吸收材料优选钨镍合金棒。

制造核反堆中子吸收棒的工艺要求极高，一般吸收材料要求有10～30靶恩的2200m/s中子吸收微观捕获横截面，内支撑管材料由镍合金组成，内支撑管要求与主中子吸收棒材紧密结合形成复合棒材，且内壁管壁厚均匀，尺寸精度高。

制造金属复合管材的制备方法主要有三种：一种是采用铸造冶金技术，将内支撑管材料熔炼后采用铸造法与芯杆材料紧密复合，然后采用切削、磨削的方法制备成复合棒材，这种方法对设备要求低，但缺点是在制备镍合金/钨复合棒材过程中由于镍合金熔炼温度高（镍合金熔炼温度＞1200℃），易造成钨材料发生再结晶（再结晶温度＞1100℃），造成芯杆材料强度下降，导致后续加工芯杆易断裂，显然这种方法并不合适。

另一种方法是套管和芯杆复合法，即将钨杆插入镍合金套管中，其中，套管内径稍大于芯杆外径，然后通过外模和拉缩的硬配合，将外面的金属套管和金属芯棒紧密的复合成一体，形成复合棒结构。可想而知，该方法对芯杆和金属套管制备尺寸精度要求高，特别是对于较细而长的薄壁管件 内径公差直线度要求更高，差一点点都容易成为不合格品。

还有一种方法是粉体模具烧结法，就是将钨棒材洗净，镍合金粉体均匀填装于钨棒材与压制模具之间的空隙内，将压制模具密封后放置于冷等静压机中压制，脱模后得到镍合金/钨复合棒坯；再置入真空烧结炉中煅烧，相对于前两种方法，这种先压模再烧结的方法具有相当的优势，一是精度很高，二是工艺和成功率较高，成品镍合金/钨复合棒材的尺寸精度高（尺寸公差为±0.02mm），镍合金与钨棒材的贴合率高达100%。

• < 前へ
• 次へ >