[发明专利]含有细晶体铀箔的制造方法及其制造装置

说明书

本发明主要涉及一种使用冷却辊从熔体中快速固化含有细晶体颗粒的铀箔的制造方法和制造装置。更详细地说，本发明涉及低或高浓缩铀和铀合金箔，其制造装置和制造方法，其中铀(U)和铀合金[U-(A)Q-(B)X-(C)Y(Q：Al、Fe、Ni、Si、Cr、Zr元素，X：Al、Fe、Ni、Si、Cr、Zr元素，Y：Al、Fe、Ni、Si、Cr、Zr元素，Q≠X≠Y，(A)≤1％(重量)，(B)≤1％(重量)，(C)≤1％(重量))]箔是从熔体中直接铸造得到，不通过真空感应熔炼和铸造、铸锭切割、热轧和热处理加工，而是通过双辊铸造加工。

一般地，铀箔的常规制造方法有如下不利的复杂过程：经过将铀或铀合金保存在大约1300℃的真空感应炉子中后，将其进行铸造；切割所得的杆状铸锭成适合的尺寸以便在600℃或更高温度下热轧；通过多次压炼，厚的铸锭逐渐变薄制造成为100-200μm厚的铀箔；最后在800℃下热处理并淬火制得的铀箔以获得要求达到的尺寸和取向。

因为铀是活性物质，在常规的方法中必须在真空或惰性气体中加热和压炼，通过多次重复热轧来获得适合厚度的铀箔。由于热轧方法花费长的时间，生产率较低。在热处理后必须进行洗涤/干燥处理以除去表面的杂质。为了获得在辐射中具有更稳定性能的细晶体结构，必须进行热处理和淬火。铀或铀合金的高硬度和低延性使它难以滚压成为箔。在加工中由于剩余的应力，使箔易于裂开导致低收率。由于比常规方法有更高的生产率和收率，因此认为本发明提高了生产铀箔的效益。

与此同时，由热轧产生的具有过多剩余应力的铀箔在热循环和辐射中会变形或毁坏。另外，在热循环中，这些变形区域或产生的裂缝可作为穿透途径，通过该穿透途径能使铀和涂层(如Al或Ni，作为防止铀和在辐射冲击板中的固定管之间的反应的保护剂)之间发生互扩散反应。

本发明目的是减轻以上描述的问题。使铀熔体通过双辊铸造制造低或高浓缩铀和铀合金箔，无需热轧加工和热处理加工。可预期，由于工艺的简化提高了生产率和加工效益以及由于在箔上没有任何剩余应力而得到较好的质量。

因此，通过提供由双辊铸造快速固化的铀箔，以及制造所述铀箔的装置及方法可实现本发明的上述目标。

更具体地将，通过提供制造所述铀箔的装置和方法能实现本发明，其中称量低或高浓缩铀和掺杂元素材料，然后装进一个装备有开槽的耐火材料槽的耐热坩埚中。将所述坩埚放在能通过真空泵系统维持在10^-3托或更高真空度的真空室内部。然后，通过高频率电功率熔融所述铀和掺杂元素。将合金熔体进料通过槽到达两边有挡板和两个用电动马达驱动的旋转辊筒处，通过用冷却辊挤压部分固化的熔体形成了薄箔。用提供的惰性冷气体对生产的箔进行进一步的冷却。

由以下参照附图的详细描述，将会更加清晰地理解本发明的上述目的、特征和优点，其中：

图1显示了根据本发明用以制造铀箔的装置的构造的示意图。

参考图1，那是根据本发明用双辊制造铀箔的装置。

本发明的装置包括：耐热坩埚(2)，有开槽的耐火材料槽(1)，连接到高频发生装置(没显示)以提高坩埚(2)的温度的感应线圈(3)，用以对室(4)抽真空以达到适合的真空度的真空泵系统(5)，安装在室(4)内的辊筒(6)，用以防止铀熔体从坩埚流出后温度迅速降低和引导铀熔体进入辊筒(6)的具有电阻加热器(没显示)的侧挡板，用以提供冷气进入室(4)内的进气阀(7)，和用来收集制造的箔的回收箱(8)。

将铀和掺杂元素装入安装在室(4)上部的耐热坩埚(2)的较低部分。在所述坩埚中还装有塞子(9)。通过高频率发生装置，安装在耐热坩埚(2)周围的感应线圈(3)将装入的物质过热至比熔融温度高出约200℃。

真空泵系统(5)可以对室(4)抽真空至10^-3托或更高的适合真空度，所述真空泵系统连接到室(4)的一侧面上。

辊筒(6)和开槽(1)一样安装在室(4)的腰面上。同时，通过电动马达(没显示)操作所述辊筒使合金熔体浇注通过开槽(1)制造铀箔。所述预热侧挡板(没显示)防止铀熔体从坩埚流出后温度迅速降低和引导铀熔体到辊筒(6)。

所述合金熔体进料通过开槽(1)，通过用电动马达驱动的旋转辊筒制造成为铀箔，所得的箔在氩或氦冷却气体下快速冷却。

连接到室(4)的进气阀(7)进料惰性氩或氦冷却气体到室(4)内以快速冷却通过冷却辊(6)制造的铀箔。

通过进气阀(7)流进室(4)的惰性氩或氦冷却气体通过安装在室(4)上部的气体喷嘴喷射到室(4)中。