[发明专利]一种压制球形燃料元件生坯的装置及方法

说明书

本发明涉及核燃料制备技术领域，公开了一种压制球形燃料元件生坯的装置及方法，包括生坯压制单元、液压传动单元、抽真空单元和控制单元，所述生坯压制单元包括液压缸，所述液压缸内部套设有一端开口的弹性内胆，所述弹性内胆的内部叠设有多个弹性软模，且所述弹性软模内部设置有多个球形模腔。本发明提供的一种压制球形燃料元件生坯的装置及方法，通过在弹性内胆的内部叠设有多个弹性软模，且在所述弹性软模内部设置有多个球形模腔，实现了燃料元件球坯一次性压制多个，大大提高了生产效率；该设备结构简单，运行动作简化，结构紧凑，具有操作简单，便于与物料填装线自动化接口，该设备能够兼用于球形燃料元件燃料区球芯的成型。

技术领域

本发明涉及核燃料制备技术领域，尤其涉及一种压制球形燃料元件生坯的装置及方法。

背景技术

我国球床式高温气冷堆所使用的球形燃料元件直径为60mm，整体为石墨基体，外层为厚约5mm左右的无燃料区，内部为球形包覆颗粒(TRISO)弥散在石墨基体的燃料区。但现有的球形燃料元件生坯设备单次只能压制一个元件球坯，一定程度上影响了生产效率和元件生产成本，随着高温堆、熔盐堆等各种堆型的发展，对球形燃料元件制备的生产效率及成本提出了更高的要求，压制环节作为一个关键生产工艺，其生产效率有待大幅提高。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种压制球形燃料元件生坯的装置及方法，旨在解决现有技术中的球形燃料元件生坯设备单次只能压制一个元件球坯，元件球坯生产效率低下，生产成本高的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种压制球形燃料元件生坯的装置，包括生坯压制单元、液压传动单元、抽真空单元和控制单元，所述生坯压制单元均与所述液压传动单元和抽真空单元连接，所述液压传动单元和抽真空单元均与所述控制单元电连接；所述生坯压制单元包括液压缸一端开口的弹性内胆、弹性软模，所述弹性内胆位于所述液压缸内部，所述弹性内胆的内部可容纳弹性软模，且所述弹性软模内部设置有多个球形模腔。

其中，所述弹性内胆和弹性软模由天然橡胶、硅橡胶、聚氨基甲酸酯、丁腈橡胶、聚氯乙烯、聚氯丁烯、聚丁二烯、聚异丁烯或聚异戊二烯中的一种或多种制成。

其中，所述液压缸与所述弹性内胆之间形成一个用以容纳传压介质的第一密封空间。

其中，所述生坯压制单元还包括压力冲头，所述压力冲头的前端呈阶梯状，所述压力冲头前端的细段与所述弹性内胆相套设，用以对所述弹性软模进行挤压。

其中，所述压力冲头前端的阶梯面上设置有环绕所述压力冲头前端的O形密封圈，所述压力冲头与所述弹性内胆之间通过所述O形密封圈形成第二密封空间。

其中，所述抽真空单元包括真空泵、第一真空管路和第二真空管路，所述真空泵分别通过所述第一真空管路和第二真空管路与所述第二密封空间连通，所述第一真空管路穿过所述液压缸与所述第二密封空间连通，所述第二真空管路穿过所述压力冲头与所述第二密封空间连通。

其中，所述液压传动单元包括液压机和液压管路，所述液压机通过所述液压管路与所述第一密封空间连通。

其中，弹性软模可以为单层，也可以为多层叠放，每层都设有多个球形模腔。

本发明还提供了一种压制球形燃料元件生坯的方法，包括以下步骤：

S1：将核燃料颗粒和基体粉混合后装入所述弹性软模的球形模腔内，并搅拌均匀；

S2：将所述弹性软模放置在所述弹性内胆内，并通过所述传压介质加压，压制出球芯；

S3：将步骤S2中的所述弹性软模通过造型，将所述球芯包裹在无燃料区的所述基体粉中；