[其他]给核燃料芯块涂可燃吸收剂用的设备

说明书

本发明一般涉及在衬底上沉积涂层用的设备，特别是涉及给核燃料芯块溅射涂层用的设备。

核燃料芯块通常具有正圆柱的形状。燃料芯块含有裂变物质，如二氧化铀、二氧化钍、二氧化钚或它们的混合物。芯块首尾相接地放置在包套管中（典型的包套管由锆合金或不锈钢制成），做成燃料棒。燃料棒通常被组合在一起，形成一个燃料组件。若干个燃料组件排列在一起，构成核反应堆的堆芯。

如反应堆技术中众所周知的，将开始为较大量的裂变物质与计算量的可燃料吸收剂结合，可以延长燃料组件的寿命。可燃吸收剂是中子吸收几率（或截面）高的物质（诸如硼、钆、钐、铕之类），形成中子俘获截面非常低而对中子大体上透明的同位素，始终不产生新的或额外的中子。在燃料组件的使用初期，可燃吸收剂抵销较大量的裂变物质。在反应堆运行期间，可燃吸收剂的量逐渐减少，使得燃料组件的裂变水准在较长时期内相当恒定。燃料组件寿命较长，意味着核反应堆燃料组件的更换次数减少，这种更换称为反应堆燃料更换，它又费钱又费时间。

美国专利第3427222号披露了一个将可燃吸收体（也称作可燃吸收剂）薄层熔融结合在核燃料芯块衬底表面上的方法，而本专利申请人的专利申请（W.E.专利案第51305号）披露了利用溅射在核燃料芯块上沉积一薄层可燃吸收体的方法。在溅射过程中，惰性气体被引入一个真空室，室内含一个阳极和一个靶阴极，阳极就是待涂层的衬底。在阳极和靶阴极之间加高压，使气体分子电离并轰击靶阴极。这导致靶阴极的原子和分子从靶阴极表面被溅射出来。衬底放置在拦截溅射的靶物质的位置，靶物质在轰击衬底时形成粘着的涂层。溅射是一种普遍瞄准的涂层过程。

在美国专利第4080281中披露了一种溅射设备，用来制造诸如电阻器或电容器电极之类金属膜。衬底放置在一个圆筒形笼框内，笼框当作阳极。外边的同轴圆筒形靶阴极环绕着笼框从各个方向径向地向内对着笼框溅射，包括向下溅射。里边的同轴棒状靶阴极沿笼框的纵轴放置，从各个方向径向地向外对着笼框溅射，包括向下溅射。笼框转动着，使金属膜更为均匀。

美国专利第3562140和3632494号披露了给剃刀刀片涂铬用的溅射设备。剃刀刀片放置在一个转动的筒上。当筒转动时刀片随着转动，以使双刃刀片的两个刀刃能由一个单独的靶阴极进行涂层。

本发明的主要目的是提供在核燃料芯块上沉积涂层的设备，发明相应地包括下列设备：（a）一个一般说来为圆筒形的空桶，其周界至少有一个敞开区域;（b）一个承受待涂层燃料的托架，该托架包括一对彼此面对面分开的隔板，使得中间限定一个容纳燃料芯块的空间，该空间的深度只容许放置一层燃料芯块，而上述托架可以移放到上述空桶中去，放置的方式要使托架的两个隔板大体上面对空桶的径向;（c）一个密封室，上述空桶可以移入密封室并移出，空桶在该密封室中以这样的方式支撑，即使得桶的纵轴通常处于水平位置，而该空桶具有与此相联的驱动机构，能使空桶围绕其纵轴转动;（d）将上述涂层料溅射到空桶上可拆地安装的托架内所含的燃料芯块上的机构，溅射机构至少包括一个静止的上靶和一个静止的下靶，上靶和下靶支撑的位置使得当空桶转动时上下靶能溅射涂层料到上述托架内的燃料芯块上，排列方式是这样的，即是当空桶放入上述密封室内时，上述或每一个上靶被定位在桶内纵轴上面的水平面上并接近于桶的周界，靶面取向通常向上，并沿桶的径向向外，而上述或每一个下靶被定位在桶的外面和下面并接近于桶的周界，靶面取向通常向上，并沿桶的径向向内。

下面描述一种仅作为例子的本发明的较好实施方案，参考的附图有：

图1是实施本发明的涂层设备的草图;

图2是表示图1涂层设备的空桶从它的密封室移出的草图;

图3是图2的敞开或空的密封室下部的内部前视草图，显示了静止的下靶，包括靶瓦;

图4是桶的后视图，它也描绘出了静止的上靶;

图5是沿图1中Ⅴ-Ⅴ线的剖面草图，显示出桶上的包含芯块的托架，同时附有静止的下靶和上靶;

图6是图5中从桶上拆卸下来的一个断开了其它部分的芯块的平面视图;

图7是图6中托架的透视图，上隔板已从下隔板上拆卸下来;

图8是涂层的核燃料芯块的透视图;

图9是分别从图3和图4所示的静止的下靶或上靶之一上面移下的靶瓦的放大透视图。