同心套管型元件概述

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同心套管型元件是一种典型的研究试验堆燃料元件，采用同心套管式结构，一般是由不同直径的燃料管套在一起，与不含燃料的内套管、外套管、定位齿块、上（下）接头及吊装头等构件组装而成。元件管的层数依设计要求而不同，管与管之间的间隙是冷却水的流道。元件管的外壁沿母线方向均布三条筋，即可作为元件管的加强筋，同时也是管与管之间的间隔支撑。芯体材料可以是铀铝合金，也可以是氧化铀和铝的弥散体。包壳材料为铝合金。

研究试验堆燃料元件按照燃料元件本身不同的结构和几何形状可分为板状元件、同心套管状元件、棒状元件和球形元件等几类。同心套管状元件是一种典型的研究试验堆燃料元件。由于研究试验堆需要提供高中子通量，而不需要产生高的冷却剂温度，对于高比功率和表面热流密度的燃料元件来说，具有较大的表面积/体积比的片层状组件极为适宜。套管式燃料组件是片层型燃料组件的变型，由多层管状元件套装构成。管状元件的管壁为三层，中间一层是燃料芯体，两侧是包壳，称为内包壳和外包壳。同心套管型元件其结构由燃料管和不含燃料芯体的内外套管套装在一起，再与各种结构件组装结合构成。燃料管外表面有凸起的筋条，筋条沿管壁母线方向延伸，在管壁圆周方向等距离分布，用于增强燃料管的刚度，并形成管与管之间的冷却水流道——水隙。筋与外包壳为一体，可以在燃料管成形过程中一体生成，也可以在成形管上焊接筋或将几块燃料板围成管焊接形成筋。

带筋燃料管的制造是同心套管型元件制造中的关键核心技术，其中异形模共挤压成形制备带筋燃料管技术难度较高，工艺最为先进。其主要工艺流程如图。包括芯体材料的制备、芯坯制备、复合坯制备、共挤压、拉拔矫直、无损检测、机械加工和表面处理等主要工序。