[发明专利]一种球形燃料元件制样设备和工艺

说明书

本发明公开了一种球形燃料元件制样设备和工艺，设备包括：底座，设置于热室内部；加工工具驱动组件，安装于所述底座上，用于球形燃料元件制样的工具可拆卸地传动安装于所述加工工具驱动组件，且所述加工工具驱动组件带动其上的工具做旋转或直线运动；工件驱动组件，待制样工件可拆卸地传动安装于所述工件驱动组件上，且所述工件驱动组件带动其上的待制样工件做直线运动；电控组件，设置于所述热室的外部，所述电控组件与所述加工工具驱动组件和所述工件驱动组件分别通过电缆相连接；所述电缆包括动力电缆和信号线缆，所述信号线缆为屏蔽电缆。从而解决了球形燃料元件制样缺少专用设备、人工操作困难，操作风险较大的技术问题。

技术领域

本发明涉及核技术应用领域，尤其涉及一种球形燃料元件制样设备和工艺。

背景技术

在核反应领域中，球形燃料元件可用于高温气冷堆、熔盐堆等核反应堆，由TRISO型包覆燃料颗粒弥散在基体材料(如石墨等)中，直径约为60mm，而TRISO包覆颗粒由直径约为500μm的UO₂燃料核芯颗粒和四层包覆层构成。因此，为了研究球形燃料元件在反应堆中运行后微观结构和性能，需要对辐照后的球形燃料元件进行检测。

由于辐照后的球形燃料元件具有高放射性，无法在常规实验室中采用常规设备进行检测。热室是处理对人体和环境具有危害的高放射性物质的封闭专用设施，具有放射性或者沾染放射性物质尤其是属于髙放射性的样品，必须在热室内进行相关的检测工作。辐照后的球形燃料元件具有高放射性，则辐照后球形燃料元件的检测工作必须在热室内进行。

为了进行辐照后球形燃料元件的检测工作，需要完成从球形燃料元件中钻取样柱、切割样柱和攻丝连接部件的样品制备工作，但是，由于样品制备工作也必须在热室内进行，目前缺少专用的核燃料样品制备设备，而工作人员直接操作需要配备辐射隔离装备，人工操作困难，且存在较大的安全风险。

发明内容

本发明的目的是通过一种球形燃料元件制样设备和工艺，以至少部分解决球形燃料元件制样缺少专用设备、人工操作困难，操作风险较大的技术问题。该目的是通过以下技术方案实现的：

一种球形燃料元件制样设备，包括：

底座，所述底座设置于热室内部；

加工工具驱动组件，所述加工工具驱动组件安装于所述底座，用于球形燃料元件制样的工具可拆卸地传动安装于所述加工工具驱动组件上，且所述加工工具驱动组件带动其上的工具做旋转或直线运动；

工件驱动组件，待制样工件可拆卸地传动安装于所述工件驱动组件上，且所述工件驱动组件带动其上的待制样工件做直线运动；

电控组件，所述电控组件设置于所述热室的外部，所述电控组件与所述加工工具驱动组件和所述工件驱动组件分别通过电缆相连接；所述电缆包括动力电缆和信号线缆，所述信号线缆为屏蔽电缆。

进一步地，所述加工工具驱动组件包括：

动力头驱动电机，所述动力头驱动电机与所述电控组件通过所述电缆相连接；

动力头固定件，所述动力头固定件与所述动力头驱动电机的主轴传动连接，且用于球形燃料元件制样的工具可拆卸地安装于所述动力头固定件上。

进一步地，所述动力头固定件包括：

套筒，所述套筒为径向开口可调结构；

卡盘，所述卡盘安装于所述套筒的外周，所述工具通过所述卡盘固定于所述套筒内。

进一步地，所述工件驱动组件包括：

工作台，所述工作台上安装有沿横向延伸的滑轨；

X轴驱动电机，所述X轴驱动电机的输出轴传动连接有传动螺母，所述传动螺母可滑动地安装于所述滑轨上，并在所述X轴驱动电机的驱动下沿所述滑轨移动；