[发明专利]一种棒型核燃料元件磁脉冲紧密贴合封装-连接协同成形装置与方法

权利要求书

1.一种棒型核燃料元件磁脉冲紧密贴合封装-连接协同成形装置，其特征在于，包括真空系统、移动装置、成形线圈(2)、集磁器(1)和电磁成形机；

所述真空系统包括真空室(6)，真空室(6)的两个相对壁面上开设有用于穿设核燃料元件(5)并固定核燃料元件(5)端部的通孔，两个通孔之间形成核燃料元件(5)的固定工位；

所述集磁器(1)设置在真空室内并用于同轴装配在核燃料元件(5)的外壁上；

所述成形线圈(2)同轴缠绕装配在集磁器(1)上；

所述移动装置用于驱动集磁器(1)和成形线圈(2)沿着核燃料元件(5)的轴向来回移动；

所述电磁成形机用于向成形线圈(2)提供不同的放电电压。

2.根据权利要求1所述的一种棒型核燃料元件磁脉冲紧密贴合封装-连接协同成形装置，其特征在于，还包括驱动管(8)，所述驱动管(8)用于同轴套在核燃料元件(5)外壁上。

3.根据权利要求2所述的一种棒型核燃料元件磁脉冲紧密贴合封装-连接协同成形装置，其特征在于，所述驱动管(8)采用纯铝或铝合金管。

4.根据权利要求1所述的一种棒型核燃料元件磁脉冲紧密贴合封装-连接协同成形装置，其特征在于，所述集磁器(1)采用整体式集磁器，且集磁器上沿着圆周方向带有多个60°间隔的凹槽。

5.根据权利要求1所述的一种棒型核燃料元件磁脉冲紧密贴合封装-连接协同成形装置，其特征在于，所述移动装置包括设置在真空室(6)内的与核燃料元件(5)固定工位平行设置的滚珠丝杠(4)，滚珠丝杠(4)上滑动安装有移动平台(3)，集磁器(1)安装在所述移动平台(3)上。

6.根据权利要求5所述的一种棒型核燃料元件磁脉冲紧密贴合封装-连接协同成形装置，其特征在于，所述滚珠丝杠(4)设置有多个，且沿着固定工位的圆周方向均匀布置。

7.根据权利要求1所述的一种棒型核燃料元件磁脉冲紧密贴合封装-连接协同成形装置，其特征在于，通孔与核燃料元件(5)的端塞(9)之间设置有密封装置(7)。

8.一种棒型核燃料元件磁脉冲紧密贴合封装-连接协同成形方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将核燃料元件与驱动管同轴装配，再将装配体放入真空室中与集磁器和成形线圈装配，真空室内抽真空；

(2)将成形线圈和集磁器移动至核燃料元件包壳管中段，设定电磁成形机的放电参数，以包壳管中段为中心，在两侧采取对称间隔放电方式，进行包壳管与燃料芯体之间由中心向两端的逐步紧密贴合封装；

(3)将成形线圈和集磁器移动至端塞处，重新设定放电参数，采取两次脉冲连接方法，进行包壳管与端塞的连接。

9.根据权利要求8所述的一种棒型核燃料元件磁脉冲紧密贴合封装-连接协同成形方法，其特征在于，步骤(2)的具体方法如下：

成形线圈和集磁器移动至核燃料元件包壳管中段作为初始位置，以8kV放电电压进行初始放电道次，完成包壳管与燃料芯体中段的紧密贴合成形；

设置初始位置为Z轴坐标0点，成形线圈和集磁器沿Z轴正方向移动Y距离，以7.5kV的放电电压进行放电，成形线圈和集磁器沿Z轴负方向移动2Y距离，再以7.5kV的放电电压进行放电，两次对称放电成为第一个间隔放电道次；

将成形线圈和集磁器移动至Z轴±Y×N处分别进行两次对称放电，成为第N个间隔放电道次，N为2，3，4……n，完成包壳管与燃料芯体之间由中心向两端的逐步紧密贴合。

10.根据权利要求8所述的一种棒型核燃料元件磁脉冲紧密贴合封装-连接协同成形方法，其特征在于，步骤(3)的具体方法如下：

将成形线圈和集磁器移动至端塞末端±A距离处，以10kV的放电电压进行磁脉冲成形，然后沿背离端塞末端方向移动B距离，即在±(A+B)距离处再以10kV的放电电压进行磁脉冲成形，完成端塞与包壳管的连接。