EJ T 679-2005 脉冲堆铀-氢化锆燃料元件.pdf
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1、ICS 27. 120. 30 F 48 备案号:15835-2005中华人民共和国核行业标准EJ/T 679一2005代替盯T679一1992脉冲堆铀氢化错燃料元件Specification f。ruranium-zirconium hydrogenate fuel el酬nentof pulsed reactor 2005一04-11发布2005一07一01实施国防科学技术工业委员会发布06052500071:1 EJ/T 679-2005 目IJS 本标准代替盯IT679-1992脉冲堆燃料元件技术条件。本标准与盯IT679-1992相比,主要有以下变化:a) 规定了两种常用的燃料成分及
2、其允许偏差要求:b) 对用称重对比法测定H/Zr原子比,规定了规范的计算方法和给出了方便使用的氢质量分数与H/Zr原子比换算表:c) 修正了燃料芯体腐蚀性能指标要求:d) 还规定包壳管材可冷轧状态交货,但应对己封装的燃料元件采用恰当的工艺进行整体退火热处理并满足相关规定要求:e) 规定了0Cr18Ni10Ti材料的化学成分分析方法。本标准附录A为资料性附录。本标准由中国核工业集团公司提出。本标准由核工业标准化研究所归口。本标准起草单位:中国核动力研究设计院。本标准主要起草人:田盛、吕华权。本标准于1992年7月首次发布。EJ/T 679-2005 脉冲堆铀氢化错燃料元件1 范围本标准规定了脉冲
3、堆铀氢化错燃料元件(下称燃料元件)及其材料、零件的技术要求、取样与试验方法,供方应提交的燃料元件质量文件以及燃料元件包装、运输、贮存要求。本标准适用于燃料元件及其材料、零件的设计、采购、制造、检验与验收,也适用于燃料元件的包装、运输和贮存。使用U-ZrHx或U-ZrHx-Er作为燃料芯体的非脉冲堆燃料元件,也可参照执行。本标准不包括防止核临界事故的规定以及对卫生、安全和环境防护方面的要求。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包含勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文
4、件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。GB/T 222 钢的化学分析用试样取样法及成品化学成分允许偏差GB/T 223. 1 钢铁及合金中碳量的测定GB/T 223.2 钢铁及合金中硫量的测定GB/T 223. 3 钢铁及合金化学分析方法二安替比林甲烧磷铝酸重量法测定磷量GB/T 223.4 钢铁及合金化学分忻方法硝酸馁氧化容量法测定锺量GB/T 223.5 钢铁及合金化学分析方法还原型硅铝酸盐光度法测定酸溶硅含量GB/T 223. 11 钢铁及合金化学分析方法过硫酸锻氧化容量法测定恪量GB/T 223. 16 钢铁及合金化学分析方法变色酸光度法测定铁量GB/T 223
5、.21 钢铁及合金化学分析方法5-Cl-PADAB光度法测定钻量GB/T 223.25 钢铁及合金化学分析方法丁二酣后重量法测定镇量GB/T 223.37 钢铁及合金化学分析方法蒸馆分离蘸酣蓝光度法测定氮量GB/T 226 钢的低倍组织及缺陆酸蚀试验法GB/T 228-1987 金属拉伸试验法GB/T 241 金属管液压试验方法GB/T 242 金属管扩口试验方法GB/T 246 金属营压扁试验方法GB/T 1220-1992 不锈钢棒GB/T 4338 金属材料高温拉伸试验GB/T 4334.5 不锈钢硫酸硫酸铜腐蚀试验方法GB/T 6394 金属平均晶粒度测定法GB/T 8769-1988
6、 核工业用错及错合金棒材和线材GB/T 10561-1989 钢中非金属夹杂物显微评定方法GB 11806 放射性物质安全运输规定GB/T 13305 奥氏体不锈钢中相面积含量金相测定法EJ 658 脉冲堆燃料元件设计准则YS/T 397-1994 海绵错3 技术要求EJ/T 679一20053. 1 材料与零件3. 1. 1 金属铀3. 1. 1. 1 235U富集度mu富集度应为(19.75土0.20)%(重量)。3. 1. 1. 2铀质量分数铀质量分数应不低于99.罚。3. 1. 1. 3 杂质每克铀中杂质的总当量跚含量不超过8g,要求测定的杂质元素及其当量珊含量因子见表1。每种元素的当
7、量棚含量由下式计算t每克铀中元素的当量棚含量( g) 元素的当量棚含量因子每克铀中元素含量( g) 表1兀素当量棚含量因子兀素当量确含量因子Li 0. 1457 Sm 0.5513 B 1. 0000 Eu 0.4124 Ti 0.0018 Gd 4.4380 Cr 0.0008 Tb 0.0083 Mn 0.0034 Dy 0. 0815 Fe 0.0007 Ho 0.0200 Co 0.0090 Er 0.0280 Ni 0. 0011 Tm 0.0390 Cu 0. 0009 Yb 0.0061 Cd 0. 3104 Lu 0. 0280 In 0.0650 Al 0. 0001 Sn
8、0. 0001 Pb 0.000012 Sb 0.0046 Si 0. 0001 La 0. 0010 Ag 0. 0084 Pr 0.0013 Na 0.00033 Nd 0.0051 Mg 0. 000037 3. 1. 2海绵铠海绵错杂质质量分数应符合YS/T397-1994中核级海绵错的有关规定。3. 1. 3 金属锢3. 1. 3. 1 锢原量分数饵质量分数应大于99.5%。3. 1. 3. 2 杂质错、锤、钦、铺和纪的质量分数总和不超过0.1%,其中任何一种杂质元素质量分数不超过o.05%; 硅、镇、钙、铝和铁的质量分数总和不超过0.四,其中任何一种杂质元素质量分数不超过0.05%
9、; 其它杂质质量分数总和不超过0.3%。3. 1. 4错铀合金及错铀锢合金(通称错铀合金)3. 1. 4. 1 原料制备错铀合金用金属铀、海绵铠及金属饵应分别符合3.1. 1、3.1. 2和13.1. 3要求。3. 1. 4. 2 合金成分与杂质表2规定了两种常用的不含饵的错铀合金成分(渗氢前),对这两种常用的含饵的错铀合金应测定杂质元素铭、氧、铜、凯、辑、镜、钻、铭、镇、铝、钙、和铁的质量分数,报出实测数据。3. 1. ,5铀氢化错及铀氢化错锢燃料芯体(通称燃料芯体3. 1. 5. 1 H/Zr原子比燃料芯体的H/Zr原子比值应为1.57 l. 65:对H/Zr原子比为l.65 1. 70的
10、燃料芯体,其使用应符合3.2.2.3b)的规定。2 EJ/T 679-2005 表2铀质量分数合金种类% 碳质量分数错质量分数名义值单块燃料芯体允一根燃料元件中燃料志% % 许范围体平均值允许范围8.5%U-Zr 8.5 8.0 9.0 8.25 8. 75 0. 20 0.60 余量12%U-Zr 12.0 11. 5 12.5 11. 75 12.25 0. 20 0.60 余量直取值为0.20%0.40%3. 1. 5. 2 表面粗糙度燃料芯体涂石墨层前的表面粗糙度应满足下列要求:a) 内孔:且不大于12.5 m; b) 外圆:R.不大于1.6 m; c) 端面:且不大于3.2 m。3.
11、 1. 5. 3 表面质量燃料芯体涂石墨层前的表面质量应符合下列规定:a) 应对外圆表面进行磨削加工。每一未磨削缺陷的面积应小于140mm2,深度应小于0.5mm,每根燃料芯体总的未磨削表面积应不大于外圆总表面积的4.75%:或者,在每一未磨削缺陷的面积和总的未磨削表面积符合上述规定值的前提下,每根燃料芯体表面缺陷的总体积应不大于燃料芯体总体积的0.27%;b) 在保持燃料芯体完整性和不造成轮廓尺寸变化的前提下,允许燃料芯体表面存在微裂纹。3. 1. 5. 4腐蚀性能在300、8.75MPa水中进行400h高压釜腐蚀试验,其30d的腐蚀增重应小于350mg/cm2.试验水质为中性水,电阻率不小
12、于5103Q m。3. 1.5.5 右墨涂层满足3.1. 5. 1 3. 1. 5. 4要求的燃料芯体外圆表面应涂3m10 m 厚石墨涂层,涂层应致密、均匀并且应选择不含卤族元素的喷涂液。3. 1. 6 0Cr18Ni 10Ti无缝管材(简称管材)与棒材3. 1. 6. 1 化学成分除应满足GB/T1220-1992表2规定外,钻的质量分数应不大于0.05%(宜不大于0.02%)和氨的质量分数不大于0.037%。3. 1. 6.2 力学性能按3.1.6.lOa)、b)规定交货状态的管、棒材室温力学性能应满足表3规定。此外要求管材350屈服强度ou不低于176MPa。抗拉强度bMP a 490
13、3. 1. 6. 3 坯料低借组织表3屈服强度o.2 MP a 196 伸长率6% (标距Io=50mm)主40一般疏松不大于l级:中心疏松不大于l级:偏析不大于l级:横截面试片上不应有肉眼可见缩孔、气孔、裂纹及夹杂等。3. 1. 6. 4 高倍组织高倍组织应满足:3 EJ/T 679-2005 a) 非金属夹杂物zA、B、C、D类非金属夹杂物均不大于1级,氧化物不大于2级:b) G相面积含量不大于2级:c) 晶粒度应为5级8级。3. 1. 6. 5 晶间腐蚀检验经敏化处理(650保温拙,空冷)后,应能通过GB/T4334. 5规定方法的检验。3. 1. 6. 6 管材扩口、压扁试验经扩口、压
14、扁试验的管材试样上不应出现裂纹和裂口。3. 1. 6. 7 内部质量成品管材不允许有超过当量伤(长3mm,宽0.075mm,深0.05mm)的缺陷存在。3. 1. 6. 8 渣压试验成品管材经液压试验后,不应漏水、浸湿或发生永久变形(膨胀)。3. 1. 6. 9 表面状态对表面状态要求:a) 棒材表面不应有肉眼可见的裂纹、龟裂、折叠、夹杂等缺陷:b) 管材内、外表面粗糙度且分别不大于3.2 m和l.6m。管材内、外表面不允许有肉眼可见的裂缝、折叠、离层、发纹、结疤,超过0.05mm深的压坑、划痕和局部过酸洗等缺陷。应将管端头的飞边和毛剌去除。3. 1. 6. 10交货状态交货状态应符合下述规定
15、:a) 棒材需经固溶处理后交货,如力学性能不合格,允许重新处理一次;b) 管材需经固溶处理或进行恰当的返火热处理,井经酸洗后交货;交货状态管材应满足3.1. 6 中除3.1. 6. 10之外的所有要求;c) 可使用冷轧状态交货管材,但应符合3.2. 11有关规定。3. 1. 7 石墨芯体3. 1. 7. 1 表现密度表现密度应大于1.65g/cm气3. 1. 7. 2 杂质质量分数要求总灰分低于0.2%:棚质量分数低于0.0001%。3.1. 7.3 抗压强度在石墨棒挤压方向上的抗压强度应大于19.6MPa。3.1. 7.4 表面状态石墨芯体表面应保持清洁,不允许有金属、非金属、泊质、污垢等夹
16、杂物或附着物以及氧化皮。3. 1. 8 Zr-4芯棒3. 1. 8. 1 化学成分及杂质应满足GB/T876争1988中表4规定。3. 1. 8. 2 表面状态表面粗糙度且不大于6.3 m。成品表面应清洁,不允许有油污和其它附着物。3. 1. 9 氯气充入燃料元件内的氯气纯度应大于99%(体积)。3.2 燃料元件3. 2. 1 结构4 EJ/T 679-2005 燃料元件应设计成粗棒状。它由薄壁包壳智、包壳管内的三根环形燃料芯体(其内孔中插有Zr-4棒)、置于燃料芯体上下方的各一根石墨芯体以及上下端塞组装焊接而成。上下端塞与包亮管由环缝焊接连接:下端塞上设有轴向通孔,通过该孔抽出燃料元件内空气
17、并充入氮气,最后由堵孔焊接密封。燃料元件中留有径向和轴向间隙。上下端塞与堆芯上下栅板孔配合连接的部位做成三瓣状,从而形成三个月牙形冷却剂通道。表4列出了燃科元件的零件名称及其材料。燃料元件结构设计应符合盯658规定。表4零件名称| 燃料芯体石墨芯体| 芯棒材料或材料牌号lU-ZrH .或U-ZrH. -Er I 石墨I Zr-4 TA nu 管一U壳剧包dFL nu 上下端塞0Crl8Ni lOTi 3.2.2 组装及焊接前的准备3. 2. 2. 1 零件的尺寸及外观检查检查内容及要求如下:a) 表4所列各零件的尺寸、形位公差应满足设计规定要求:b) 端塞表面不允许有可见裂纹、针孔等缺陷:c)
18、 除端塞和燃料芯体外的其它零件的外观应分别满足3.1. 6. 9b ) 3. 1. 7. 4和3.1. 8. 2要求。3.2.2.2 核查铀质量分数核查燃料芯体的铀质量分数(渗氢前值)和燃料元件的铀装量。3. 2.2.3检查H/Zr原子比对H/Zr原子比应检查:a) 单根燃料芯体的H/Zr原子比应符合3.1. 5. 1规定:b) H/Zr原子比为1.65 1. 70的燃料芯体可在下述限制条件下使用z该燃料芯体置于燃料元件的上部,且保证燃料元件内三根燃料芯体的H/Zr原子比平均值为1.57 1. 65。3. 2. 2.4 清洁与烘干处理表4所列各零件应进行清洁处理,除去表面污物。在燃料元件组装前
19、,燃料芯体、石墨芯体和包壳管应在150下烘干2h,除去吸附水。3.2.2.5 选配端塞与包壳管应进行选配,保证适量过盈。3.2.3组装及焊接3. 2.3. 1 组装及焊接的顺序与要求对组装及焊接的顺序与要求是:a) 环缝焊接连接下端塞与包壳管:b) 将燃料芯体(连同芯棒)、石墨芯体装入包壳管,并检查轴向间隙是否符合规定要求:c) 环缝焊接连接上端塞与包壳管:d) 抽出燃料元件内空气并达到7Pa以下压力时,充入0.lMPa氮气,所用氮气应满足3.1. 9的要求:e) 堵孔焊。3. 2.3. 2 焊缝晶间腐蚀试验使用同种材料的径向尺寸1:1的短管与1:1尺寸的端塞焊接做成见证试样,对见证试样按3.
20、 1. 6. 5要求进行焊缝(包括环焊缝和堵孔焊点)晶间腐蚀试验。3. 2.3.3 焊缝熔深与缺陆5 EJ/T 679-2005 环焊缝熔深应大于包壳管壁厚,堵孔焊点厚度应大于lmm,焊缝中不允许有大于0.25mm直径的气孔、夹杂等缺陷。3.2.3.4焊缝成形与尺寸焊缝表面应光滑平整。环焊缝处最大直径与包壳管外径之差应不大于0.4mm。3.2.3.5 着色检验应对焊缝进行着色检验,不允许有裂纹、针孔等缺陷。3.2.3.6补焊允许补焊一次,但应满足3.2. 3.23.2.3.5和3.2.43.2.8要求。3.2.4 密封性燃料元件应进行氮泄漏检验,漏率应低于1.33 10-s (Pa m3) /
21、s. 3.2.5 外表面燃料元件的外表面应符合3.1. 6. 9b)的规定。3.2. 6 同轴度燃料元件上、下端塞同轴度应小于0.2mm。3.2. 7 直线度燃料元件全长直线度应小于0.6mm。3.2.8 表面铀沾污燃料元件表面铀沾污应小于54 g U/m2. 3.2. 9 标识每根燃料元件均应标识编号。要求用机械方法,在尚未与包壳管焊接的上端塞的月牙形弧面上制作标识编号:不应直接在成品燃料元件上制作标识编号。3.2. 10 燃料芯体温度测量燃料元件具有燃料芯体温度测量功能的燃料元件,除应满足本章有关规定外,其余技术要求由供需双方合同商定。3. 2. 11 燃料元件整体退火处理使用冷轧状态交货
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