KR100592557B1 - Method for manufacturing reactor fuel rod using indirect extrusion - Google Patents
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Abstract
본 발명은 연구로용 핵연료봉의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 봉형의 연구로용 핵연료봉의 제조공정을 간소화하면서 동시에 봉단용접공정을 제거하여 핵연료봉의 불량률이 극소화되도록 하는 간접압출을 이용한 연구로용 핵연료봉의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a research reactor nuclear fuel rod, and more specifically, to a study using indirect extrusion to simplify the manufacturing process of the rod-shaped research reactor nuclear fuel rod while simultaneously removing the end welding process to minimize the defect rate of the fuel rod. It relates to a method for producing a nuclear fuel rod.
이와 같은 방법은 압분심재가 수용되도록 알루미늄 봉재를 가공하여 캔을 제조하고, 이 캔에 압분심재를 삽입한 다음 양단에 동일한 알루미늄 재질의 플러그를 용접하여 빌렛을 형성하는 빌렛형성단계와; 상기 빌렛형성단계에 의해 형성된 빌렛을 압출기에 장입한 후에 간접압출을 하여 핵연료 심재와 8개의 핀을 갖는 피복재를 동시에 형성하는 빌렛압출단계와; 상기 빌렛압출단계에 의해 형성된 핵연료봉의 양단을 단차지게 기계로 가공하는 양단가공단계로 구성되는 것이다.Such a method includes a billet forming step of manufacturing a can by processing an aluminum rod to accommodate a green core, inserting the green core into the can, and then welding a plug of the same aluminum material at both ends to form a billet; A billet extrusion step of simultaneously charging the billet formed by the billet forming step into an extruder and indirectly extruding to simultaneously form a nuclear fuel core material and a coating material having eight fins; Both ends of the nuclear fuel rod formed by the billet extrusion step is composed of both ends of the step machining process.
상기와 같은 연구로용 핵연료봉의 제조방법을 제공함으로써, 핵연료봉의 봉단부의 간극 발생이 방지되고 용접에 의한 결함이 미연에 방지되며 그에 따라 핵연료봉의 연소 중에 피복재의 손상으로 인한 누출사고가 미연에 방지되고 핵연료봉의 제조에 있어 불량률이 현저히 감소하는 효과를 갖는다.By providing a method of manufacturing a nuclear fuel rod for the research furnace as described above, it is possible to prevent the occurrence of gaps in the end of the nuclear fuel rod and to prevent defects due to welding in advance, thereby preventing leakage accidents due to damage to the coating material during combustion of the fuel rod. And the defect rate is remarkably reduced in the manufacture of nuclear fuel rods.
핵연료봉, 연구로, 우라늄, 알루미늄, 피복재, 심재Nuclear fuel rods, research furnaces, uranium, aluminum, cladding, core
Description
도 1은 본 발명에 따른 제조방법의 블록도,1 is a block diagram of a manufacturing method according to the present invention;
도 2는 본 발명에 따른 빌렛의 분해 사시도,2 is an exploded perspective view of a billet according to the present invention,
도 3은 본 발명에 따른 빌렛의 결합 종단면도,3 is a longitudinal cross-sectional view of the coupling of the billet according to the present invention,
도 4는 본 발명에 따른 빌렛의 압출상태를 나타내는 개략적인 종단면도,Figure 4 is a schematic longitudinal cross-sectional view showing the extrusion state of the billet according to the present invention,
도 5는 본 발명에 따라 제조된 핵연료봉의 횡단면도,5 is a cross-sectional view of a nuclear fuel rod manufactured according to the present invention,
도 6은 본 발명에 따라 제조된 핵연료봉의 종단면도,6 is a longitudinal cross-sectional view of a nuclear fuel rod manufactured in accordance with the present invention;
도 7은 종래의 일례를 보인 블록도,7 is a block diagram showing a conventional example;
도 8은 도 7의 제조방법에 의해 제조된 핵연료봉의 종단면도.8 is a longitudinal cross-sectional view of a nuclear fuel rod manufactured by the manufacturing method of FIG.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
100 : 빌렛100: billet
10 : 압분심재 20 : 캔 30 : 플러그 10: green powder 20: can 30: plug
200 : 압출기200 extruder
201 : 컨테이너 202 : 다이 201: container 202: die
100a : 핵연료봉100a: nuclear fuel rod
10a : 심재 10a: heartwood
20a : 피복재 20a: cladding
21a : 핀 21a: pin
본 발명은 연구로용 핵연료봉의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 봉형의 연구로용 핵연료봉의 제조공정을 간소화하면서 동시에 봉단용접공정을 제거하여 핵연료봉의 불량률이 극소화되도록 하는 연구로용 핵연료봉의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a research reactor nuclear fuel rod, and more particularly, to simplify the manufacturing process of the rod-shaped research reactor nuclear fuel rod, and at the same time to remove the end welding process to reduce the defect rate of the nuclear fuel rod manufacturing of nuclear fuel rod for research reactor It is about a method.
일반적으로 연구로는 원자로에서 발생하는 중성자선(中性子線)을 이용해서 물체 ·생물체에 대한 방사선의 조사(照射)효과를 조사하거나 동위원소를 생산하는 실험용 원자로를 말하는 것으로, 넓은 뜻으로는 동력용 원자로 이외의 것, 예를 들면 동력로를 위한 시험용 원자로 ·재료시험용 원자로 등을 말하는 것이다.In general, research refers to an experimental nuclear reactor that uses neutron beams generated from nuclear reactors to investigate the effect of radiation on objects and organisms or to produce isotopes. Other than nuclear reactors, for example, test reactors for nuclear power reactors, material test reactors, and the like.
상기와 같은 연구로에 사용되는 핵연료봉은 외부 둘레로 8개의 핀을 갖는 피복재가 구비되고, 이 피복재의 내부로 핵연료 심재가 구비되어 구성되는 것이다.The nuclear fuel rod used in the above research furnace is provided with a coating material having eight fins around its outer circumference, and a nuclear fuel core material is provided inside the coating material.
도 7에 도시한 블록도로, 연구로용 핵연료봉을 제조하기 위한 종래의 방법을 설명하면 다음과 같다.Referring to the block diagram shown in Figure 7, a conventional method for manufacturing a nuclear fuel rod for a research reactor is as follows.
핵연료봉의 제조방법은 우라늄합금 분말과 기지물질인 알루미늄 분말을 일정한 비율로 혼합하는 혼합단계(S10)와, 상기 혼합단계(S10)에 의해 혼합된 분말을 압분하는 심재압분단계(S20)와, 상기 심재압분단계(S20)에 의해 형성된 압분체를 직접압출하여 일정한 직경의 심재를 제조하는 심재압출단계(S30)와, 상기 심재압출단계(S30)에 의해 형성된 심재를 다시 인발가공하는 심재인발단계(S40)와, 인발가공된 심재의 양단에 플러그를 삽입하는 플러그삽입단계(S50)와, 플러그가 삽입된 심재의 외부로 피복재가 둘러싸면서 8개의 핀이 형성되도록 동심압출을 하는 피복재압출단계(S60)와, 심재를 둘러싼 피복재의 양단을 가공하는 기계가공단계(S70)와, 상기 기계가공단계(S70)의 다음으로 피복재의 양단과 플러그의 외부면 사이를 용접하는 봉단용접단계(S80)로 이루어지는 것이다.The method for producing a nuclear fuel rod is a mixing step (S10) of mixing a uranium alloy powder and a known material aluminum powder in a predetermined ratio, and the core material compacting step (S20) for compacting the powder mixed by the mixing step (S10), and Core extruded step (S30) for directly extruding the green compact formed by the core milling step (S20) to produce a core material of a certain diameter, and core material drawing step of drawing out the core material formed by the core extruded step (S30) again ( S40, and the plug insertion step (S50) for inserting the plugs at both ends of the drawn core material, and the coating material extrusion step (S60) to concentrically extrude so that eight pins are formed while the coating material is surrounded by the outside of the core material in which the plug is inserted (S60). ), And a machining step (S70) for processing both ends of the covering material surrounding the core material, and a step welding step (S80) for welding between both ends of the coating material and the outer surface of the plug after the machining step (S70). It will eojineun.
그리고, 도 8에 도시한 것처럼 상기 도 7의 제조방법에 의해 제조된 핵연료봉의 측단면도를 설명하면 다음과 같다.And, as shown in Figure 8 will be described the side cross-sectional view of the nuclear fuel rod manufactured by the manufacturing method of FIG.
핵연료봉은 심재(10a)를 둘러싸도록 피복재(20a)가 구비되고, 상기 피복재(20a)의 외주로 8개의 핀(21a)이 형성되며, 상기 심재(10a)의 양단으로 플러그(30a)가 삽입되고, 상기 피복재(20a)와 플러그(30a)의 맞닿는 부위가 용접되어 구성되는 것이다.The nuclear fuel rod is provided with a covering
그런데, 상기와 같이 2차례에 걸친 압출공정과 얇은 두께의 알루미늄 피복재를 플러그에 용접하는 공정 등 기술적으로 까다로우면서 복잡한 공정으로 이루어진 문제점이 있다.By the way, as described above, there are problems in that the process is made technically difficult and complicated, such as two extrusion processes and a process of welding a thin aluminum coating material to a plug.
그리고, 상기와 같이 복잡하고 까다로운 공정은 연구로용 핵연료봉의 제조 및 생산효율을 현저히 떨어뜨리게 하면서 핵연료봉의 결함 발생률을 높이는 요인이다.In addition, the complicated and difficult process as described above is a factor to increase the defect rate of the nuclear fuel rods while significantly reducing the manufacturing and production efficiency of the research reactor nuclear fuel rods.
아울러, 상기와 같이 핵연료봉의 봉단부를 용접하는 공정이 소요됨으로, 핵 연료봉의 용접부위에 표면손상이 발생하고, 그에 따라 결함의 발생률이 증대하여 불량률이 증대되는 문제점이 있다.In addition, since the process of welding the end of the nuclear fuel rod is required as described above, surface damage occurs in the welded portion of the nuclear fuel rod, there is a problem that the failure rate increases by increasing the defect rate.
그리고, 상기와 같이 다수의 압축과 인발에 의해 플러그와 피복재의 사이에 간극이 발생하게 되고, 이 간극으로 인해 핵연료봉이 연소 중에 부풀어 터지게 되어 누출사고가 발생하게 되는 문제점이 있다.In addition, as described above, a gap is generated between the plug and the cladding material by a plurality of compressions and draws, and the gap causes the nuclear fuel rod to swell during combustion, resulting in a leak accident.
이에 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해서 안출된 것으로,Accordingly, the present invention has been made to solve the conventional problems as described above,
그 목적은 봉형의 연구로용 핵연료봉의 제조공정을 간소화하면서 동시에 봉단용접공정을 제거하여 핵연료봉의 불량률이 극소화되도록 하는 간접압출을 이용한 연구로용 핵연료봉의 제조방법을 제공함에 있다.The purpose of the present invention is to provide a method for manufacturing nuclear fuel rods for research reactors using indirect extrusion, which simplifies the manufacturing process of the nuclear fuel rods for rod-shaped research furnaces and at the same time eliminates the end welding process to minimize the defect rate of the nuclear fuel rods.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 심재의 압분밀도를 적절히 제한하는 간접압출을 이용한 연구로용 핵연료봉의 제조방법을 제공함에 있다.In addition, another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a nuclear fuel rod for research furnaces using indirect extrusion to appropriately limit the compaction density of the core material.
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또한, 본 발명의 또 다른 목적은 빌렛이 압출되기 전에 적절한 예열이 이루어지도록 하는 간접압출을 이용한 연구로용 핵연료봉의 제조방법을 제공함에 있다.In addition, another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a nuclear reactor fuel rod using indirect extrusion to ensure that the preheating before the billet is extruded.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 빌렛의 압출속도를 제한하여 압출이 보다 적절히 이루어지도록 하는 간접압출을 이용한 연구로용 핵연료봉의 제조방법을 제공함에 있다. In addition, another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a nuclear fuel rod for research furnaces using indirect extrusion to limit the extrusion rate of the billet to make the extrusion more appropriate.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 우라늄합금 분말과 기지물질인 알루미늄 분말을 균질 혼합하는 혼합단계와, 상기 혼합단계에 의해 혼합된 핵연료 분말을 일정한 직경의 금형에 핵연료 심재의 무게만큼을 장입한 후 압분하여 압분심재를 형성하는 심재압분단계로 구성되는 연구로용 핵연료봉을 제조하는 방법에 있어서; 상기 심재압분단계에 의해 형성된 압분심재가 수용되도록 알루미늄 봉재를 가공하여 캔을 제조하고, 이 캔에 압분심재를 삽입한 다음 양단에 동일한 알루미늄 재질의 플러그를 용접하여 빌렛을 형성하는 빌렛형성단계와; 상기 빌렛형성단계에 의해 형성된 빌렛을 압출기에 장입한 후에 간접압출을 하여 핵연료 심재와 8개의 핀을 갖는 피복재를 동시에 형성하는 빌렛압출단계와; 상기 빌렛압출단계에 의해 형성된 핵연료봉의 양단을 단차지게 기계로 가공하는 양단가공단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 것이다.In order to achieve the above object, the present invention provides a mixing step of homogeneously mixing the uranium alloy powder and a known aluminum powder, and the fuel powder mixed by the mixing step in the mold of a constant diameter as much as the weight of the nuclear core material In the method for manufacturing a nuclear fuel rod for a research furnace consisting of a core material compacting step of charging and compacting to form a compacted core material; A billet forming step of manufacturing a can by processing an aluminum rod to accommodate the green core formed by the core pressing step, inserting a green core into the can, and then welding a plug of the same aluminum material at both ends to form a billet; A billet extrusion step of simultaneously charging the billet formed by the billet forming step into an extruder and indirectly extruding to simultaneously form a nuclear fuel core material and a coating material having eight fins; It characterized in that it comprises a two-stage processing step of machining both ends of the nuclear fuel rod formed by the billet extrusion step stepped.
이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1에 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 제조방법의 블록도로 본 발명의 구성을 설명하면 다음과 같다.Referring to the configuration of the present invention as a block diagram of the manufacturing method according to the invention as shown in Figure 1 as follows.
연구로용 핵연료봉의 제조방법은 우라늄합금 분말과 기지물질인 알루미늄 분말을 적절히 혼합하는 혼합단계(S1)와, 이 혼합물을 압분하여 압분심재를 형성하는 심재압분단계(S2)와, 이 압분심재를 캔에 넣고 플러그를 끼워 빌렛을 형성하는 빌렛형성단계(S3)와, 이렇게 형성된 빌렛을 간접압출하는 빌렛압출단계(S4)와, 빌렛 의 압출로 형성된 핵연료봉의 양단을 가공하는 양단가공단게로 이루어지는 것이다.The method of manufacturing a nuclear reactor rod for research reactors includes a mixing step (S1) of properly mixing uranium alloy powder and a known aluminum powder, a core material compacting step (S2) of compressing the mixture to form a green core material, and the green core material. The billet forming step (S3) of inserting the plug into the can to form a billet, billet extrusion step (S4) for indirectly extruding the billet formed in this way, and both ends processing step for processing both ends of the nuclear fuel rod formed by the extrusion of the billet. .
여기서, 상기 혼합단계(S1)는 우라늄합금 분말과 기지물질인 알루미늄 분말을 불활성기체 분위기에서 혼합기를 사용하여 60∼100 rpm의 회전속도로 1시간동안 균질 혼합하는 단계를 말하는 것이다.Here, the mixing step (S1) refers to the step of homogeneously mixing the uranium alloy powder and the known aluminum powder for 1 hour at a rotational speed of 60 to 100 rpm using a mixer in an inert gas atmosphere.
그리고, 우라늄합금 분말과 알루미늄 분말을 불활성기체 분위기에서 혼합기를 사용하여 60∼100 rpm의 회전속도로 1시간동안 혼합하는 이유는 우라늄의 산화가 방지되면서 고른 혼합이 일어나도록 하기 위한 것이다.The reason why the uranium alloy powder and the aluminum powder are mixed for 1 hour at a rotational speed of 60 to 100 rpm using a mixer in an inert gas atmosphere is to allow even mixing while preventing oxidation of uranium.
또한, 상기 심재압분단계(S2)는 혼합된 핵연료 분말을 일정한 직경의 금형에 핵연료 심재의 무게만큼을 장입한 후 압분밀도가 이론밀도의 65 ~ 75%가 되도록 압분하여 압분심재를 형성하는 단계를 말하는 것이다.In addition, the core material compacting step (S2) is a step of forming a powdered core material by charging the mixed fuel powder into a mold having a predetermined diameter as much as the weight of the nuclear core material so that the compacted density becomes 65 to 75% of the theoretical density. I speak.
그런데, 상기와 같이 압분심재의 압분밀도가 이론밀도의 65 ~ 75%가 되도록 하는 이유는 65%보다 낮으면 고형체로써의 기능을 상실하여 취급 중에 쉽게 파손되기 때문이고 75%보다 높으면 압분 중에 금형에 달라붙어 압분심재가 용이하게 형성되지 않기 때문이다.However, as described above, the powder density of the green core material is 65 to 75% of the theoretical density because lower than 65% loses its function as a solid and easily breaks during handling. This is because the powdered core material is not easily formed by sticking to it.
또한, 상기 빌렛형성단계(S3)는 심재압분단계(S2)에 의해 형성된 압분심재가 수용되도록 알루미늄 봉재를 가공하여 캔을 제조하고, 이 캔에 압분심재를 삽입한 다음 양단에 동일한 알루미늄 재질의 플러그를 용접하여 빌렛을 형성하며, 이때 플러그의 용접은 진공 분위기에서 전자빔으로 용접되도록 하는 단계를 말하는 것이다.In addition, the billet forming step (S3) is to produce a can by processing the aluminum rod to accommodate the green core formed by the core material pressing step (S2), inserting the green core in the can and then plugs of the same aluminum material at both ends Welding to form a billet, wherein the welding of the plug refers to the step of being welded with the electron beam in a vacuum atmosphere.
그리고, 상기와 같이 플러그의 용접이 진공 분위기에서 전자빔으로 이루어짐 으로써, 용접 중에 빌렛의 내부로 공기의 유입이 방지되어 우라늄의 산화가 적절히 방지되는 것이다.As the welding of the plug is made of an electron beam in a vacuum atmosphere as described above, the inflow of air into the billet during the welding is prevented, and the oxidation of uranium is appropriately prevented.
또한, 상기 빌렛압출단계(S4)는 빌렛형성단계(S3)에 의해 형성된 빌렛을 압출기에 장입한 후에 간접압출을 하여 핵연료 심재와 8개의 핀을 갖는 피복재를 동시에 형성하고, 빌렛을 압출기에 장입한 후에 간접압출을 하기 전에 300 ~ 450℃의 고온에서 30분 정도 유지하여 예열이 되도록 하며, 빌렛의 압출속도는 8 ~ 12mm/s로 이루어지는 단계를 말하는 것이다.In addition, the billet extrusion step (S4) is charged into the extruder after the billet formed by the billet forming step (S3) in the indirect extrusion to form a nuclear fuel core and a coating material having eight fins at the same time, the billet is charged into the extruder After the indirect extrusion after the preheating is maintained for 30 minutes at a high temperature of 300 ~ 450 ℃ to be preheated, the extrusion rate of the billet refers to a step consisting of 8 ~ 12mm / s.
상기와 같이 빌렛을 간접압출함으로써, 직접압출에 비해 압출압력이 작게 소요되고 빌렛과 컨테이너 사이의 마찰이 최소화되며 빌렛 내부의 변형 발생이 극소화되어 보다 효과적인 압출이 이루어지는 것이다.By indirectly extruding the billet as described above, the extrusion pressure is smaller than that of the direct extrusion, the friction between the billet and the container is minimized, and the occurrence of deformation in the billet is minimized.
그리고, 상기와 같이 압출을 하기 전에 압출기의 컨테이너에 300 ~ 450℃의 고온에서 30분 정도 유지하여 빌렛이 예열이 되도록 함으로써, 빌렛이 적절한 유동성을 가져 용이하게 압출이 되는 것이다.In addition, as described above, the billet is preheated by being held in the container of the extruder at a high temperature of 300 to 450 ° C. for about 30 minutes, so that the billet is easily extruded with appropriate fluidity.
아울러, 상기와 같이 빌렛의 압출속도가 8 ~ 12mm/s로 이루어지는 이유는 8mm/s보다 작을 때는 압출 후에 피복재의 표면에 물결무늬가 형성되어 표면상태가 불량해지기 때문이고, 12mm/s보다 클 때는 압출 후에 피복재의 표면이 찢겨져 불량률이 증가하기 때문이다.In addition, as described above, the reason why the billet extrusion speed is 8 to 12 mm / s is because when a wavelet is formed on the surface of the coating material after extrusion when it is smaller than 8 mm / s, the surface state becomes poor. This is because the surface of the coating material is torn after extrusion to increase the defective rate.
또한, 상기 양단가공단계(S5)는 빌렛이 압출되어 형성된 핵연료봉의 양단을 단차지게 기계로 가공하는 단계를 말하는 것으로, 이는 핵연료봉의 봉단부를 적절히 가공하여 핵연료다발로 구성하기 위한 최종 마무리 공정을 말하는 것이다.In addition, the both ends processing step (S5) refers to the step of machining the both ends of the nuclear fuel rods formed by the billet extruded step, which refers to the final finishing process for forming the fuel bundle by appropriately processing the end of the nuclear fuel rods. will be.
따라서, 본 연구로용 핵연료봉 제조방법은 간단한 공정으로 피복재와 플러그 사이의 용접공정이 제거되고 피복재와 플러그 사이의 간극발생이 미연에 방지되며 미려한 표면과 일정한 두께를 갖는 피복재가 심재의 외부면으로 적절히 둘러싸이도록 제조되어 핵연료봉의 불량률이 현저히 감소되도록 하는 것이다.Therefore, the method of manufacturing nuclear fuel rods for this research is a simple process, which eliminates the welding process between the coating material and the plug, prevents the gap between the coating material and the plug, and the coating material having a beautiful surface and a constant thickness is applied to the outer surface of the core material. It is manufactured to be properly enclosed so that the failure rate of the fuel rods is significantly reduced.
한편, 도 2는 본 발명에 따른 빌렛의 분해 사시도이고,On the other hand, Figure 2 is an exploded perspective view of the billet according to the present invention,
도 3은 본 발명에 따른 빌렛의 결합 종단면도이며,3 is a coupling longitudinal cross-sectional view of the billet according to the present invention,
도 4는 본 발명에 따른 빌렛의 압출상태를 나타내는 개략적인 종단면도이고,Figure 4 is a schematic longitudinal cross-sectional view showing the extrusion state of the billet according to the present invention,
도 5는 본 발명에 따라 제조된 핵연료봉의 횡단면도이며,5 is a cross-sectional view of a nuclear fuel rod manufactured according to the present invention,
도 6은 본 발명에 따라 제조된 핵연료봉의 종단면도이다.6 is a longitudinal sectional view of a nuclear fuel rod manufactured in accordance with the present invention.
상기 도 2에서 도 6으로 본 발명을 설명하면 다음과 같다.2 to 6, the present invention will be described.
상기 도 2에 도시한 것처럼, 빌렛(100)은 우라늄합금 분말과 알루미늄 분말을 혼합하여 압분한 압분심재(10)와, 상기 압분심재(10)가 수용되는 피복재와 동일한 재질인 알루미늄 재질의 캔(20)과, 상기 캔(20)의 상하단으로 끼움된 후에 용접되어 고정되는 두 개의 플러그(30)로 구성되는 것이다.As shown in FIG. 2, the
상기 도 3에 도시한 것처럼, 상기 빌렛(100)은 캔(20)의 내부로 압분심재(10)가 끼워지고, 상기 캔(20)의 상하 양단으로 플러그(30)가 끼워지며, 상기 캔(20)과 플러그(30)가 진공상태에서 전자빔으로 용접되어 상기 캔(20)의 내부로 공기가 유입되지 않은 상태로 기밀하게 용접되어 결합되는 것이다.As shown in FIG. 3, in the
이와 같이 결합된 상기 빌렛(100)은 도 4에 도시한 것처럼 압출기(200)의 컨테이너(201)에 장입된 후에 상기 컨테이너(201)를 300℃ ~ 450℃의 고온으로 가열 한 상태로 30분간 유지하여 예열을 하게 되는 것이다.The
이렇게 상기 컨테이너(201)에서 빌렛(100)이 예열된 다음에 상기 컨테이너(201)를 다이(202)로 이동하여 간접압출을 하게 되는 것이다.In this way, the
이때, 상기 빌렛(100)은 다이(202)를 통과하면서 핵연료봉(100a)으로 형성되는 것이다.At this time, the
이와 같이 형성된 핵연료봉(100a)은 도 5에 도시한 것처럼, 압분심재(10)가 심재(10a)로 변형되고, 캔(20)이 외주로 8개의 핀(21a)을 갖는 피복재(20a)로 변형되는 것이다.As shown in FIG. 5, the
이렇게 형성된 상기 핵연료봉(100a)은 도 6에 도시한 것처럼, 빌렛(100)의 플러그(30)가 캔(20)과 일체로 형성되어 피복재(20a)로 형성되고, 상기 핵연료봉(100a)의 피복재(20a) 양단을 절삭 등의 기계가공으로 단차지게 형성하여 핵연료다발을 용이하게 형성하도록 하는 것이다.The nuclear fuel rod (100a) formed as described above, as shown in Figure 6, the
상기와 같은 과정으로 핵연료봉(100a)의 제조는 완전하게 마무리되고, 그에 따라 심재(10a)와 피복재(20a)는 간극의 형성이 방지되면서 마무리 단계에서 용접공정이 사라져 용접으로 인한 결함이 완전히 방지되는 것이다.Through the above process, the production of the
상술한 바와 같이 본 발명은 봉형의 연구로용 핵연료봉의 제조공정을 간소화하면서 동시에 봉단용접공정을 제거하여 핵연료봉의 불량률이 극소화되도록 함으로써, 핵연료봉의 봉단부의 간극 발생이 방지되고 용접에 의한 결함이 미연에 방지되며 그에 따라 핵연료봉의 연소 중에 피복재의 손상으로 인한 누출사고가 미연에 방 지되고 핵연료봉의 제조에 있어 불량률이 현저히 감소하는 효과를 갖는다.As described above, the present invention simplifies the manufacturing process of the rod-shaped research reactor nuclear fuel rod while simultaneously eliminating the end welding process to minimize the defect rate of the nuclear fuel rod, thereby preventing the occurrence of gaps in the end portions of the nuclear fuel rods and preventing defects due to welding. This prevents leakage accidents due to damage to the cladding during combustion of the fuel rods, and significantly reduces the failure rate in the manufacture of fuel rods.
또한, 본 발명은 심재의 압분밀도를 제한함으로써, 압분 시에 금형에 결착되는 것이 방지되고 취급 시에 파손이 방지되는 효과를 갖는다.In addition, the present invention has the effect of preventing the binder from binding to the mold at the time of compaction and preventing damage at the time of handling by limiting the compaction density of the core material.
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또한, 본 발명은 빌렛이 압출되기 전에 적절한 예열이 이루어지도록 함으로써, 빌렛이 적절한 유동성을 가져 작은 압출압력으로 손쉽게 압출이 이루어지는 효과를 갖는다. In addition, the present invention has the effect that the preheating before the billet is extruded, so that the billet has an appropriate fluidity, and the extrusion is easily performed at a small extrusion pressure.
또한, 본 발명은 빌렛의 압출속도를 제한하여 압출이 보다 적절히 이루어지도록 함으로써, 피복재의 표면상태 불량이 미연에 방지되는 효과를 갖는다.In addition, the present invention by limiting the extrusion rate of the billet to make the extrusion more appropriate, has the effect of preventing the surface state defect of the coating material in advance.
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