[实用新型]一种爆炸复合生产聚变堆包层内含流道部件的装置

说明书

本实用新型公开了一种利用爆炸复合生产聚变堆包层内含流道部件的装置，包括：千斤顶，金属压条，流槽，弱酸弱碱盐粉末和低熔点金属颗粒混合填充物，雷管，炸药层，PVC发泡板缓冲层，覆盖板材，金属箔卷制的支撑柱和沙土地面，千斤顶的压头位于金属压条的上方，金属压条的侧壁面与流槽的流槽口内壁面紧密相切，其在受到千斤顶的压力后压缩弱酸弱碱盐粉末和低熔点金属颗粒混合填充物；雷管布置在炸药层的左侧中央位置，用于起爆炸药。本实用新型在铣好流槽的板件和覆盖板层中添加弱酸弱碱盐粉末和低熔点金属颗粒混合填充物，并对填充物做压实处理，保障了流道不发生变形的同时能轻松地去除填充物，提升了复合简单及复杂流道的连接质量和成功率。

技术领域

本实用新型属于材料复合加工技术领域，具体涉及一种爆炸复合生产聚变堆包层内含流道部件的装置。

背景技术

聚变堆包层是聚变反应堆的核心部件，其主要功能是增殖氚以维持聚变反应的同时转换利用聚变粒子(中子及α离子)的能量。反应堆内产生的高能(14MeV)高通量中子辐照及高能量密度热流(1MW/m²)对包层的耐热力学性能提出了严苛的考验。目前最有效的解决该问题的办法就是在面向热荷载的包层第一壁的内部安装冷却板，利用板内流通的冷却剂吸收上述热能，消除热荷载对部件的损伤，同时其带出的大量热能可以供日常使用。但是，冷却板内含有多组直线型流道和以U型流道为代表的异型流道，后者结构相对复杂，由于直线流道和异型流道内部构造差异明显，常规制造时需要采用不同的方法分别加工。

目前生产制造聚变堆包层内含直线型流道部件采用的方法有热等静压扩散连接，如专利CN100586638C，该方法在高温高压下实现了复合界面的原子间紧密结合，解决了传统铸造法的缩孔、偏析等明显结构缺陷问题，但是该方法受限于进行热等静压连接的设备尺寸，加工大尺寸流道比较困难。此外，专利CN105478991B提出用低熔点金属和碳钢板填充流槽，通过爆炸复合的方式来复合成流道。该方法为制备较小尺寸直线型流道提供了很好的解决思路，但是仍存在一定的技术缺陷，一方面金属颗粒之间及金属颗粒与碳钢板之间在填充后存在空气间隙，爆炸作用下流道容易变形，另一方面，当制造异型复杂流道或尺寸较大的直线型流道时，金属材料填充物在爆炸和后期加热的过程中容易被氧化，高熔点的氧化物附着在流道内不易去除，所以该方法具有一定的局限性。

目前生产制造聚变堆包层内含异型流道部件基本采用的是热等静压扩散连接方法，该方法是一种将异型管和内外平板通过热等静压扩散复合为一体的三明治式工艺。专利CN100586638C提出，在用热等静压法得到直线流道后，对流道进行整体弯曲处理进而获得异型流道，该方法确实简化了加工异型流道的工序，但是整体弯曲容易造成流道的畸变，且在后期无法矫正。专利CN102294577B对上述方案进行了改良，通过预先弯曲内外平板并在其表面车铣异型流槽，然后对预弯曲成型的异型管通过液压胀型再次成型，最后再进行热等静压扩散连接。该方法巧妙地解决了流道成型后再弯曲塑形带来的畸变问题，但是其工序复杂，异型管对流槽形状的适应性需要反复进行液压胀型成型调试，并且异型管的弯角在热等静压过程中容易出现二次变形，影响流道尺寸的精度。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种爆炸复合生产聚变堆包层内含流道部件的装置。鉴于现有方案存在的技术缺陷及应用局限，本实用新型通过爆炸复合的方式实现流槽和覆盖板之间的复合，为实现能同时加工直线型流道和异型流道的目的，本实用新型在铣好流槽的板件和覆盖板层中添加弱酸弱碱盐粉末和低熔点金属颗粒混合填充物，并对填充物做压实处理，保障了流道不发生变形的同时能顺利地去除填充物，提升了复合连接的质量和成功率。