CN109703132A - 核乏燃料运输容器减震器用双向瓦楞蜂窝铝及制造方法 - Google Patents

Abstract

核乏燃料运输容器减震器用双向瓦楞蜂窝铝及制造方法，属于核乏燃料运输技术领域。其特征在于：包括间隔设置的多层瓦楞铝板（1），相邻两层瓦楞铝板（1）的瓦楞方向相互垂直，在相邻两层瓦楞铝板（1）之间设置有间隔铝平板（2），瓦楞铝板（1）的瓦楞面与间隔铝平板（2）的板面贴合之后，在瓦楞铝板（1）与间隔铝平板（2）之间形成蜂窝状的减震孔。在本核乏燃料运输容器减震器用双向瓦楞蜂窝铝及制造方法中，通过瓦楞方向相互垂直的瓦楞铝板组成减震材料，因此可以承受来自各个垂直方向上的压力，避免了现有技术中采用木材作为减震材料时需要按照木材的特性而对压力的方向性而进行考虑，大大降低了减震器在设计过程中的复杂程度。

Description

核乏燃料运输容器减震器用双向瓦楞蜂窝铝及制造方法

技术领域

核乏燃料运输容器减震器用双向瓦楞蜂窝铝及制造方法，属于核乏燃料运输技术领域。

背景技术

近年来，我国核电工业发展迅猛，如此大规模的核电建设导致对大型核乏燃料运输容器需求的迅速增加。核乏燃料的放射性活度大、衰变热大，含有相当量的可裂变材料，处理不当可能会造成极大危害，因此，核乏燃料的运输容器要求具有极高的安全性，运输容器本身必须具有密封好、耐低温高温、防辐射的作用，同时运输容器的抗震特性也是其极为重要的参数之一。

为保证运输容器有极好的抗震特性，需要在运输容器的两端安装减震器，减震器由减震材料以及包覆在减震材料外部的金属板制成，由于运输容器自身的重量达到上百吨，为了使的运输容器具有合格的减震性能，减震器是能够满足完整性要求的关键安全组件，而减震材料的选择是减震器最为重要的一个因素。

到目前为止，木材是应用最广泛的核乏燃料运输容器减震器材料。主要应用的木材有轻木和橡木两种。法国的AREVA能源公司在世界上研究乏燃料减震器一直处于领先地位，对木材作为减震器材料作了深入的研究，研究发现木材具有较高的吸能性能。Vuraland Ravichandra对巴尔杉木的动态响应和能量耗散特性进行了研究和分析，发现巴尔杉木在纵向上具有良好的吸能性能。而在目前国内，由于对核乏燃料运输容器减震材料的研究较少，对于材料的选用集中于泡桐木、杉木和松木等几类木材。

对于木材而言，虽然具有较高的吸能性能，但是木材自身存在有以下几个难以克服的缺陷：（1）木材是各向异性的材料，因此在作为减震材料使用时，在生产上需要考虑其方向性。（2）木材的力学性能对温度和湿度的敏感性很高，一旦运输过程中温度和湿度变化较大，对木材的减震特性会有较大影响。（3）木材不具有防火性能，由于核乏燃料含有相当量的可裂变材料，因此在运输过程中处理不当容易引起火灾，并且先前已发生过发生火灾的案例。（4）木材同时不具有防潮以及防腐烂特点，因此其使用寿命大大降低，一旦减震器不满足其性能要求，无论是减震器的更换或安装都需要消耗大量的人力物力。因此寻求一种能够代替木材并且能够克服木材的自身缺陷的减震材料成为本领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种核乏燃料运输容器减震器用双向瓦楞蜂窝铝及制造方法，通过瓦楞方向相互垂直的瓦楞铝板组成减震材料，因此可以承受来自各个垂直方向上的压力，大大降低了减震器在设计过程中的复杂程度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该核乏燃料运输容器减震器用双向瓦楞蜂窝铝，其特征在于：包括间隔设置的多层瓦楞铝板，相邻两层瓦楞铝板的瓦楞方向相互垂直，在相邻两层瓦楞铝板之间设置有间隔铝平板，瓦楞铝板的瓦楞面与间隔铝平板的板面贴合之后，瓦楞铝板的瓦楞结构与间隔铝平板之间形成蜂窝状的减震孔。

优选的，所述的瓦楞结构为等腰梯形孔结构。

优选的，在所述的等腰梯形孔结构中，下底宽度a的参数范围为4~9mm，上底宽度b的参数范围为2~4.5mm。

优选的，在所述的等腰梯形孔结构中，高度h的参数范围为1.5~5.5mm。

优选的，所述的瓦楞铝板与间隔铝平板的板厚相同。

优选的，所述瓦楞铝板以及间隔铝平板板厚的参数范围为0.1~0.6mm。

一种制成核乏燃料运输容器减震器用双向瓦楞蜂窝铝的制造方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤a，选取用于制造间隔铝平板以及瓦楞铝板的铝板；

步骤b，按照预定长度切割得到间隔铝平板以及用于制造瓦楞铝板的平面铝板，然后将平面铝板进行滚压，形成瓦楞铝板；

步骤c，将瓦楞铝板以及间隔铝平板打磨之后进行粘结，形成单层减震结构；

步骤d，反复重复执行步骤a~步骤c，制成预定厚度的多层减震材料，并在进行单层减震结构的粘接时，将相邻两层的瓦楞结构垂直设置；

步骤e，在预定厚度的多层减震材料的上方放置重物对多层减震材料进行保压，保压结束后得到双向瓦楞减震材料。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：

在本核乏燃料运输容器减震器用双向瓦楞蜂窝铝及制造方法中，通过瓦楞方向相互垂直的瓦楞铝板组成减震材料，因此可以承受来自各个垂直方向上的压力，因此在后续利用本减震材料制造减震器时，避免了现有技术中采用木材作为减震材料时需要按照木材的特性而对压力的方向性而进行考虑，大大降低了减震器在设计过程中的复杂程度。

当梯形结构的减震孔的下底宽度a的参数范围为4~9mm，上底宽度b的参数范围为2~4.5mm，高度h的参数范围为1.5~5.5mm，瓦楞铝板及间隔铝平板的厚度d为0.1~0.6mm时，所制成的减震材料所能承受的静压力值范围为：8.7~18.5MPa，满足减震材料所需要的5~20MPa的设计要求。

附图说明

图1为核乏燃料运输容器减震器用双向瓦楞蜂窝铝结构示意图。

图2为核乏燃料运输容器减震器用双向瓦楞蜂窝铝结构剖视图。

图3为核乏燃料运输容器减震器用双向瓦楞蜂窝铝制造方法流程图。

其中：1、瓦楞铝板 2、间隔铝平板。

具体实施方式

图1~3是本发明的最佳实施例，下面结合附图1~3对本发明做进一步说明。

如图1所示，核乏燃料运输容器减震器用双向瓦楞蜂窝铝（以下简称减震材料），包括间隔设置的多层瓦楞铝板1，在相邻两层瓦楞铝板1之间设置有间隔铝平板2，瓦楞铝板1的瓦楞面与间隔铝平板2的板面贴合，若干层瓦楞铝板1以及间隔铝平板2贴合之后，在瓦楞铝板1与间隔铝平板2之间形成蜂窝结构。相邻两层瓦楞铝板1的瓦楞方向相互垂直，由于瓦楞铝板1垂直设置，因此本减震材料可以承受来自各个垂直方向上的压力（如图1箭头所示），因此在后续利用本减震材料制造减震器时，避免了现有技术中采用木材作为减震材料时需要按照木材的特性而对压力的方向性而进行考虑，大大降低了减震器在设计过程中的复杂程度。

如图2所示，在本减震材料中，瓦楞铝板1的截面包括并排设置的若干瓦楞结构，每一个瓦楞结构采用等腰梯形，瓦楞结构的下底宽度、上底宽度、高度以及板材的厚度依次用参数a、b、h、d表示，在本减震材料中，梯形结构的下底a的参数范围为4~9mm，上底b的参数范围为2~4.5mm，高度h的参数范围为1.5~5.5mm，板材的厚度为0.1~0.6mm，且瓦楞铝板1的板厚与间隔铝平板2 的板厚相同。

在如图1所示的减震材料中，根据核乏燃料运输容器的特性，结合材料自身的密度、价格、减震性能以及加工难度，选取铝板作为加工瓦楞铝板1和间隔铝平板2的最佳材质。如图3所示，制造如图1所示的减震材料，包括如下步骤：

步骤1001，选取铝板板材；

选取铝板板材，铝板板材的厚度为0.2~0.8mm。

步骤1002，分别制成瓦楞铝板1以及间隔铝平板2；

按照预定长度切割得到间隔铝平板2以及用于制造瓦楞铝板1的平面铝板，然后将平面铝板进行滚压，形成瓦楞铝板1。在进行瓦楞铝板1的滚压时，可采用相互啮合的齿轮实现，当平面铝板经过两齿轮之间的间隙时，利用齿轮周圈轮齿的形状滚压形成瓦楞铝板1，齿轮周圈轮齿的参数可根据瓦楞铝板1的形状要求进行设置，使得滚压而成的满足预定参数的瓦楞铝板1。

步骤1003，将瓦楞铝板1以及间隔铝平板2打磨之后进行粘结，形成单层减震结构。

步骤1004，按照预定厚度重复执行步骤1001~步骤1003，制成预定厚度的多层减震材料，在进行单层减震结构的粘接时，需要将相邻两层的瓦楞结构垂直设置。

步骤1005，对步骤1004中完成的多层减震结构进行保压，在进行多层减震结构的保压时，将一定重量的重物放置在双向瓦楞材料的上方，利用重物的重力对双向瓦楞减震材料进行压紧，最终得到如图1所示的双向瓦楞减震材料。

双向瓦楞减震材料性能测试：

根据减震器的参数需要，若减震器所可以承受的冲击力过小，则迫使减震器发生合理程度形变所需要的冲击力较小，此时无法起到预设的减震效果；同理，若减震器所可以承受的冲击力过大，则减震器承受了较大冲击力之后仍不会出现应有的形变，则减震器所承受的震动有可能会传递到核乏燃料的运输容器，因此需要减震器所承受的冲击力处于一个合理的范围。

由于减震器是有减震材料制成的，因此减震材料所可以承受的冲击力直接关系到减震器所可以承受的冲击力，但是如果将减震材料制成减震器之后进行冲击力试验，虽然可以更为直接的得到减震器所能承受的冲击力，但是将减震器制成减震材料的过程较为繁琐，因此大大增加了试验的复杂程度，降低了效率，因此可以通过减震材料所能承受的静压力间接反映减震材料所能承受的冲击力，进而进一步得到制成减震器之后减震器所能承受的冲击力，在本申请中，减震材料所能承受的静压用准静态压缩实验进行验证，并且根据计算得到，当减震材料所能承受的静压力为5~20MPa时对应于减震器所能承受的冲击力合理范围。

在进行准静态压缩实现时，采用型号为YAW-3000A的全自动压力试验机完成，该压力试验机的试验力测试范围为80 KN~2000 KN。在进行实际测试时采用单向压缩方案，即固定X、Y两个方向，对Z向匀速下压，得到减震材料所能承受的静压力值。

由上述可知，减震材料所能从承受的静压力由上述减震材料中瓦楞结构的下底宽度a、上底宽度b、高度h以及板材的厚度d共同决定，并在瓦楞结构的下底宽度a、上底宽度b、高度h以及板材的厚度d取值相同的情况下分别进行多次压力测试，得到瓦楞结构的下底宽度a、上底宽度b、高度h以及板材的厚度d在不同取值下得到减震材料所对应的静压力值，如下各表格所示：

表1

表2

表3

由上述表1~表3数据所示，当梯形结构的下底a的参数范围为4~9mm，上底b的参数范围为2~4.5mm，高度h的参数范围为1.5~5.5mm，板材（瓦楞铝板1及间隔铝平板2）的厚度d为0.1~0.6mm时，所制成的减震材料所能承受的静压力值范围为：8.7~18.5MPa，满足减震材料所需要的5~20MPa的设计要求。

表4

表5

由上述表4~表5数据所示，在上底宽度b、高度h以及板材厚度d取值不变且取值分别在各自参数范围的前提下，当下底宽度a的取值超出4~9mm的取值范围时，在进行多次试验后，虽然部分静压力值满足减震材料所需要的5~20MPa的设计要求，但是仍存在若干超出5~20MPa的静压力数值存在。

表6

表7

由上述表6~表7数据所示，在下底宽度a、高度h以及板材厚度d取值不变且取值分别在各自参数范围的前提下，当上底宽度b的取值超出2~4.5mm的取值范围时，在进行多次试验后，虽然部分静压力值满足减震材料所需要的5~20MPa的设计要求，但是仍存在若干超出5~20MPa的静压力数值存在。

表8

表9

由上述表8~表9数据所示，在下底宽度a、上底宽度b以及板材厚度d取值不变且取值分别在各自参数范围的前提下，当高度h的取值超出1.5~5.5mm的取值范围时，在进行多次试验后，所测得的静压力值范围几乎全部超出减震材料所需要的5~20MPa的设计要求。

表10

表11

由上述表10~表11数据所示，在下底宽度a、上底宽度b以及高度h取值不变且取值分别在各自参数范围的前提下，当板材厚度d的取值超出0.1~0.6mm的取值范围时，在进行多次试验后，所测得的静压力值范围同样几乎全部超出减震材料所需要的5~20MPa的设计要求。

综上所述，当梯形结构的下底a的参数范围为4~9mm，上底b的参数范围为2~4.5mm，高度h的参数范围为1.5~5.5mm，板材（瓦楞铝板1及间隔铝平板2）的厚度d为0.1~0.6mm时，所制成的减震材料所能承受的静压力完全满足减震材料所需要的5~20MPa的设计要求，而上述任意参数的取值超出各自的参数范围时，最终得到的减震材料所能承受的静压力值均存在超出5~20MPa设计要求的数值，且高度h以及板材厚度d对减震材料静压力值承受力的影响远远大于下底宽度a、上底宽度b的影响。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (7)

1.核乏燃料运输容器减震器用双向瓦楞蜂窝铝，其特征在于：包括间隔设置的多层瓦楞铝板（1），相邻两层瓦楞铝板（1）的瓦楞方向相互垂直，在相邻两层瓦楞铝板（1）之间设置有间隔铝平板（2），瓦楞铝板（1）的瓦楞面与间隔铝平板（2）的板面贴合之后，瓦楞铝板（1）的瓦楞结构与间隔铝平板（2）之间形成蜂窝状的减震孔。

2.根据权利要求1所述的核乏燃料运输容器减震器用双向瓦楞蜂窝铝，其特征在于：所述的瓦楞结构为等腰梯形孔结构。

3.根据权利要求2所述的核乏燃料运输容器减震器用双向瓦楞蜂窝铝，其特征在于：在所述的等腰梯形孔结构中，下底宽度a的参数范围为4~9mm，上底宽度b的参数范围为2~4.5mm。

4.根据权利要求2所述的核乏燃料运输容器减震器用双向瓦楞蜂窝铝，其特征在于：在所述的等腰梯形孔结构中，高度h的参数范围为1.5~5.5mm。

5.根据权利要求1所述的核乏燃料运输容器减震器用双向瓦楞蜂窝铝，其特征在于：所述的瓦楞铝板（1）与间隔铝平板（2）的板厚相同。

6.根据权利要求5所述的核乏燃料运输容器减震器用双向瓦楞蜂窝铝，其特征在于：所述瓦楞铝板（1）以及间隔铝平板（2）板厚的参数范围为0.1~0.6mm。

7.制成权利要求1~6任一项所述的核乏燃料运输容器减震器用双向瓦楞蜂窝铝的制造方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤a，选取用于制造间隔铝平板（2）以及瓦楞铝板（1）的铝板；

步骤b，按照预定长度切割得到间隔铝平板（2）以及用于制造瓦楞铝板（1）的平面铝板，然后将平面铝板进行滚压，形成瓦楞铝板（1）；

步骤c，将瓦楞铝板（1）以及间隔铝平板（2）打磨之后进行粘结，形成单层减震结构；

步骤d，反复重复执行步骤a~步骤c，制成预定厚度的多层减震材料，并在进行单层减震结构的粘接时，将相邻两层的瓦楞结构垂直设置；

步骤e，在预定厚度的多层减震材料的上方放置重物对多层减震材料进行保压，保压结束后得到双向瓦楞减震材料。