CN105788685A - 环形二氧化铀芯块制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于核燃料元件芯块制备技术领域,具体涉及一种环形二氧化铀芯块制备方法。将环形的阴模、环形的下冲头和芯杆固定,下冲头套在芯杆外部,阴模套在下冲头外部,阴模下部设置有支撑杆,将称量过的UO2粉末装填在阴模与芯杆形成的环形空间内;将环形的上冲头放入阴模与芯杆形成的环形空间内,利用压机将UO2粉末压制成型UO2生坯;取出上冲头,利用脱模顶块将UO2生坯脱模,取出环形UO2生坯;将UO2生坯烧结成UO2芯块;对芯块外径进行磨削。本发明制备的内外壁都可以装包壳管的UO2环形芯块既能应用于单包壳燃料组件,也能应用于双包壳燃料组件。
Description
技术领域
本发明属于核燃料元件芯块制备技术领域,具体涉及一种环形二氧化铀芯块制备方法。
背景技术
随着核电技术的发展,研究人员对燃料元件的尺寸与结构及内部核燃料芯块的尺寸、形状、排布等也做了相应的改进,使反应堆安全性不断提高,更使反应堆功率进一步增大,同时铀的有效利用率也得到了不断提高。
国内目前只有中核建中核燃料元件有限公司生产的VVER-1000燃料组件中使用一种类似于环形芯块的中孔芯块,芯块的外径约为7.57mm,中心孔直径为1.3mm~1.9mm,内径较小,就像是在实心芯块轴向上打了一个通孔,而且这种中孔芯块内径公差范围高达0.6mm,而且燃料组件只在芯块外壁增加一层包壳管,和目前普遍采用的燃料组件单包壳管制造方式区别不大。
新型环形芯块与VVER-1000燃料组件及AP1000燃料组件中环形芯块最大的区别在于,VVER-1000及AP1000使用的环形芯块都是和实心芯块排在一起装入包壳管中,芯块外面仅有一层包壳管。而新型环形芯块内外壁都可以装包壳管,新型环形芯块外径为14.08mm~14.12mm、中心孔直径为9.90mm~9.96mm,内径公差范围仅有0.06mm。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型环形二氧化铀芯块制备方法。
为达到上述目的,本发明所采取的技术方案为:
一种环形二氧化铀芯块制备方法,将UO2粉末制粒;将环形的阴模、环形的下冲头和芯杆固定,下冲头套在芯杆外部,阴模套在下冲头外部,阴模下部设置有支撑杆,将称量过的UO2粉末装填在阴模与芯杆形成的环形空间内;将环形的上冲头放入阴模与芯杆形成的环形空间内,利用压机将UO2粉末压制成型UO2生坯;取出上冲头,利用脱模顶块将UO2生坯脱模,取出环形UO2生坯;将UO2生坯烧结成UO2芯块;对芯块外径进行磨削。
所述的环形二氧化铀芯块制备参数如下:制粒压力:40~65kN;压制压力:15~25kN,可根据粉末压制性能适当调整压力;烧结温度:1600℃~1690℃;烧结时间:21小时;烧结气氛:氢气;烧结压力:微正压。
本发明所取得的有益效果为:
(1)本发明制备的UO2环形芯块既能应用于单包壳燃料组件,也能应用于双包壳燃料组件。(2)本发明丰富了国内对核燃料元件制造方式的研究,为以后通过使用环形芯块的燃料组件,不断提高反应堆的安全性能,增大反应堆功率,进一步提高铀的有效利用率打下了基础。(3)本发明确定了环形芯块模具的设计方法,并通过一系列试验对设计的环形芯块模具的可使用性进行了验证,环形芯块模具可行有效。(4)本发明确定了重水堆核燃料芯块制备生产线生产环形芯块的可行性,为后续生产和科研提供了参考和依据。(5)本发明创造了一整套从试验、设计到所需设备、工装准备,进而应用于生产的环形芯块制备方法,对以后的环形芯块的进一步研究和实际应用,具有重大意义。
附图说明
图1为环形芯块成型模具的阴模结构图;
图2为环形芯块成型模具的上冲头结构图;
图3为环形芯块成型模具的下冲头结构图;
图4为环形芯块成型模具的芯杆结构图;
图5为环形UO2生坯压制过程中装填粉末步骤示意图;
图6为环形UO2生坯压制过程中压制成型步骤示意图;
图7为环形UO2生坯压制过程中生坯脱模步骤示意图;
图中:1、UO2粉末;2、阴模;3、芯杆;4、支撑杆;5、下冲头;6、上冲头;7、脱模顶块。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
如图1—图7所示,本发明所述环形二氧化铀芯块制备方法如下:
将UO2粉末制粒,提高粉末的流动性和松装密度;将环形的阴模2、环形的下冲头5和芯杆3固定,下冲头5套在芯杆3外部,阴模2套在下冲头5外部,阴模2下部设置有支撑杆4,将称量过的UO2粉末1装填在阴模2与芯杆3形成的环形空间内;将环形的上冲头6放入阴模2与芯杆3形成的环形空间内,利用压机在一定压力下将UO2粉末1压制成型UO2生坯;取出上冲头6,利用脱模顶块7将UO2生坯脱模,取出环形UO2生坯;将UO2生坯烧结成UO2芯块;根据技术要求,对芯块外径进行磨削,使其外径和粗糙度满足要求。
环形二氧化铀芯块制备参数如下:
制粒压力:40~65kN;压制压力:15~25kN,可根据粉末压制性能适当调整压力;烧结温度:1600℃~1690℃;烧结时间:21小时;烧结气氛:氢气;烧结压力:微正压。
Claims (2)
1.一种环形二氧化铀芯块制备方法,其特征在于:将UO2粉末制粒;将环形的阴模(2)、环形的下冲头(5)和芯杆(3)固定,下冲头(5)套在芯杆(3)外部,阴模(2)套在下冲头(5)外部,阴模(2)下部设置有支撑杆(4),将称量过的UO2粉末(1)装填在阴模(2)与芯杆(3)形成的环形空间内;将环形的上冲头(6)放入阴模(2)与芯杆(3)形成的环形空间内,利用压机将UO2粉末(1)压制成型UO2生坯;取出上冲头(6),利用脱模顶块(7)将UO2生坯脱模,取出环形UO2生坯;将UO2生坯烧结成UO2芯块;对UO2芯块外径进行磨削。
2.根据权利要求1所述的环形二氧化铀芯块制备方法,其特征在于:所述的环形二氧化铀芯块制备参数如下:制粒压力:40~65kN;压制压力:15~25kN;烧结温度:1600℃~1690℃;烧结时间:21小时;烧结气氛:氢气;烧结压力:微正压。
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