一种复杂熔融物的熔炼方法技术

本发明专利技术涉及一种复杂熔融物的熔炼方法，具体涉及UO2、ZrO2、Zr、Fe等混合材料的熔炼方法。炉料采用的工质为混合均匀后的UO2、ZrO2、Zr、Fe粉末，将其预先压制成饼状块，将部分Zr粉与Fe粉单独压制成金属块；在坩埚底部预铺粉末状工质并压实，随后加入压制的饼状块，饼状块之间放入金属块，将剩余粉末填充空隙中并适当压实；引燃物采用金属环，通过抽真空洗炉后充入氩气，开始熔炼；功率较低时，引燃物先行熔化，进而通过热传导，将混合物升温，当处于熔融物状态时，形成完全导磁体，继续升高功率，直至炉料完全均匀化。采用金属粉末压块作为引燃物，进而将混合粉末压块熔化，从而形成整体熔化的状况，获得了复杂熔融物的很好的熔炼效果。获得了复杂熔融物的很好的熔炼效果。

【技术实现步骤摘要】
一种复杂熔融物的熔炼方法


[0001]本专利技术涉及一种复杂熔融物的熔炼方法，具体涉及UO2、ZrO2、Zr、Fe等混合材料的熔炼方法。

技术介绍

[0002]压力容器外水冷实现堆芯熔融物压力容器内滞留(IVR)是非能动核电厂严重事故管理策略之一。其中UO2芯块堆芯溶化同时释放大量的热，导致Zr包壳、支撑材料Fe等熔化，从而形成UO2、ZrO2、Zr、Fe的混合物，因此需设计一种制备方式，模拟试验工况。由于熔融物的结构研究主要由高熔点难熔氧化物构成，直接常规熔炼存在困难。目前探究出一种熔炼方式，从而使熔炼的混合物满足分析要求。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种复杂熔融物的熔炼方法，利用高温感应熔炼技术制得的复杂熔融物，进行模拟堆芯熔化条件下堆芯内部结构件、燃料组件等形成熔融物的流入下封头后的相互作用，从而掌握堆芯熔化条件下下封头中熔融物的存在特征，为有效预防下封头可能存在的隐患奠定试验和数据基础。
[0004]为达到上述目的，本专利技术所采取的技术方案为：
[0005]一种复杂熔融物的熔炼方法，炉料采用的工质为混合均匀后的UO2、ZrO2、Zr、Fe粉末，将其预先压制成饼状块，将部分Zr粉与Fe粉单独压制成金属块；在坩埚底部预铺粉末状工质并压实，随后加入压制的饼状块，饼状块之间放入金属块，将剩余粉末填充空隙中并适当压实；引燃物采用金属环，通过抽真空洗炉后充入氩气，开始熔炼；功率较低时，引燃物先行熔化，进而通过热传导，将混合物升温，当处于熔融物状态时，形成完全导磁体，继续升高功率，直至炉料完全均匀化。
[0006]炉料采用的工质为混合均匀后的UO2、ZrO2、Zr、Fe粉，将其总质量的60％～70％预先压制成3～4个直径70mm，厚10mm的饼状块。
[0007]将部分Zr粉与Fe粉单独压制成Φ40～45mm，厚5～10mm的金属块。
[0008]在坩埚底部预铺粉状工质5～10mm厚。
[0009]金属环采用铁环或不锈钢环，内径：40～45mm，外径：55～60mm；厚度5～10mm。
[0010]通过抽真空洗炉后充入氩气，达到设定值
‑
0.05MPa时，开始熔炼。
[0011]熔炼过程通过炉盖观察窗以及摄像头观察坩埚内熔炼情况，如中途发现桥结，利用捣料杆捣砸炉料，使炉料松脱掉入熔池。
[0012]熔炼时间40～60min，熔炼功率采用50～80kW；熔炼过程中，保证炉内压力不变。
[0013]本专利技术所取得的有益效果为：
[0014]本专利技术熔炼在高频感应炉中，采用金属粉末压块作为引燃物，进而将混合粉末压块熔化，从而形成整体熔化的状况，获得了复杂熔融物的很好的熔炼效果。
具体实施方式
[0015]下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。
[0016]1、炉料采用的工质为混合均匀后的UO2、ZrO2、Zr、Fe粉，将其总质量的60％～70％预先压制成3～4个Φ70mm，厚10mm的饼状块。将部分Zr粉与Fe粉单独压制成Φ40～45mm，厚5～10mm的金属块，作为导磁的引燃物。
[0017]2、在坩埚底部预铺粉状工质约5～10mm，并压实，随后加入压制的饼状块，饼状块之间放入金属块，将剩余粉末填充空隙中并适当压实。引燃物采用金属环，其中金属环根据熔炼锭成分要求采用铁环或不锈钢环。尺寸内径：40～45mm，外径：55～60mm；厚度5～10mm，具体根据配比进行测算；
[0018]3、通过抽真空洗炉后充入氩气，达到设定值(约
‑
0.05MPa)时，开始熔炼。
[0019]4、熔炼：高频功率加热，熔炼过程通过炉盖观察窗以及摄像头观察坩埚内熔炼情况，如中途发现桥结，可利用捣料杆捣砸炉料，使炉料松脱掉入熔池，功率较低时，引燃物先行熔化，进而通过热传导，将混合物升温，当处于熔融物状态时，形成完全导磁体，继续升高功率，直至炉料完全均匀化。整体熔炼时间约40～60min，熔炼功率根据所添加的原材料不同，采用50～80kW。熔炼过程中，保证炉内压力基本不变。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复杂熔融物的熔炼方法，其特征在于：炉料采用的工质为混合均匀后的UO2、ZrO2、Zr、Fe粉末，将其预先压制成饼状块，将部分Zr粉与Fe粉单独压制成金属块；在坩埚底部预铺粉末状工质并压实，随后加入压制的饼状块，饼状块之间放入金属块，将剩余粉末填充空隙中并适当压实；引燃物采用金属环，通过抽真空洗炉后充入氩气，开始熔炼；功率较低时，引燃物先行熔化，进而通过热传导，将混合物升温，当处于熔融物状态时，形成完全导磁体，继续升高功率，直至炉料完全均匀化。2.根据权利要求1所述的复杂熔融物的熔炼方法，其特征在于：炉料采用的工质为混合均匀后的UO2、ZrO2、Zr、Fe粉，将其总质量的60％～70％预先压制成3～4个直径70mm，厚10mm的饼状块。3.根据权利要求1所述的复杂熔融物的熔炼方法，其特征在于：将部分Zr粉与Fe粉单独压制成Φ40～4...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘建成，康泰峰，单宏祎，李明阳，钱跃庆，刘志华，
申请(专利权)人：中核北方核燃料元件有限公司，
类型：发明
国别省市：