本发明专利技术提供了一种包覆颗粒弥散燃料芯块批量热压烧结装置，包括两个炉体，每个所述炉体的底部均设有行走机构，其中一个所述炉体进行加热加压、另外一个所述炉体进行降温冷却。本发明专利技术还提供一种包覆颗粒弥散燃料芯块批量热压烧结方法。本发明专利技术提供的装置和方法能够提高烧结效率，满足相关燃料批量化生产的需要。本发明专利技术提供的热压烧结装置通过设置双炉体及行走机构并通过氦气流速为1.5L/min进行降温炉体的冷却控制，缩短其冷却时间为6h左右，匹配加热速率及热压保温时间控制在6h左右。配加热速率及热压保温时间控制在6h左右。配加热速率及热压保温时间控制在6h左右。
【技术实现步骤摘要】
一种包覆颗粒弥散燃料芯块批量热压烧结装置和方法
[0001]本专利技术涉及燃料芯块制备
，尤其涉及一种包覆颗粒弥散燃料芯块批量热压烧结装置和方法。
技术介绍
[0002]包覆颗粒弥散燃料芯块是将TRISO颗粒封装在SiC基体之中，目前主要采用单炉体升降温加压的方式进行弥散燃料芯块的热压成型，其制备通量为1～3块/炉次，所需时间较长，为20h左右，很难满足相关燃料批量化生产的需要。
技术实现思路
[0003]本专利技术的目的在于克服现有技术中所述的缺陷，从而提供一种包覆颗粒弥散燃料芯块批量热压烧结装置和方法，该装置和方法能够提高烧结效率，满足相关燃料批量化生产的需要。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0005]一种包覆颗粒弥散燃料芯块批量热压烧结装置，包括两个炉体，每个所述炉体的底部均设有行走机构，其中一个所述炉体进行加热加压、另外一个所述炉体进行降温冷却。
[0006]包覆颗粒弥散燃料芯块批量热压烧结装置还包括模具，所述模具的尺寸为Ф(200～350)
×
70mm。
[0007]进一步地，所述炉体尺寸为Ф1.5m
×
1.7m。
[0008]进一步地，所述炉体的内表面均匀环绕分布有发热元件，所述炉体为6区分区加热，以炉膛内温场均匀分布。
[0009]进一步地，所述炉体采用立式结构，固定于压机平台上，炉门上布有紫铜水冷电极用于炉门温区供电。
[0010]进一步地，所述炉体和所述炉门均需采用双层水套结构，所述炉体和所述炉门之间采用梯形槽密封结构。
[0011]进一步地，所述炉体和所述炉门的内套为不锈钢，外套为碳钢。
[0012]进一步地，所述炉体的加热功率为200KW，热压烧结压力为50T。
[0013]进一步地，两个所述炉体共用一套压机、电源、真空系统和控制系统。
[0014]一种包覆颗粒弥散燃料芯块批量热压烧结方法，包括以下步骤：
[0015]步骤1：采用模具进行装料入炉；
[0016]步骤2：进行抽真空及模具预压：打开泵组进行抽真空，预抽真空度达到20Pa以下，点击压头上升进行模具预压；
[0017]步骤3：清洗管路，打开充气管路上的阀门向炉体内充入氩气，再关闭充气阀抽真空至20Pa以下，如此循环3次，关闭充气管路上的阀门；
[0018]步骤4：当完成清洗炉体及管道后，打开泵组，抽至5Pa以下；
[0019]步骤5：设置烧结曲线：温度为1800～1950℃、保温时间为2～3h，升温速率为10～
15℃/min，最高压力20～25T，其中1400℃保温0.5h～1h，压力达到按照0.1T/min升至14T，在后续工艺时间内匀速将压力升至最高压力；
[0020]步骤6：点击工艺运行，开始加热及加压烧结弥散燃料芯块；
[0021]步骤7：保温结束后，关闭泵组，将炉体通过行走机构移至冷却工位，并打开充气管路上的阀门向炉体内充入氦气，氦气流速1.5～5.0L/min，使其降温时间控制在6小时以内；
[0022]步骤8：而另一炉体可提前装好物料，在上一炉体移出后其移动至压机位置，重复步骤1～7进行热压烧结。
[0023]与现有技术相比，本专利技术提供的包覆颗粒弥散燃料芯块批量热压烧结装置和方法具有以下有益效果：
[0024]本专利技术提供的装置和方法能够提高烧结效率，满足相关燃料批量化生产的需要。本专利技术提供的热压烧结装置通过设置双炉体及行走机构并通过氦气流速为1.5L/min进行降温炉体的冷却控制，缩短其冷却时间为6h左右，匹配加热速率及热压保温时间控制在6h左右。
[0025]进一步地，本专利技术提供的热压烧结装置通过采用炉体尺寸由原来的Ф1.0m
×
1.5m提高至Ф1.5m
×
1.7m，热压烧结炉的加热功率由原来的100KW提高至200KW，发热元件均匀环绕分布在内炉表面，由原来的3区控温提高至6区分区加热，有效保证炉膛内温场的均匀分布，使得均温区由原来的由原来的Ф50
×
50mm增加至Ф350
×
350mm。
[0026]进一步地，本专利技术提供的热压烧结装置和方法将热压烧结压力由原来的25T提高至50T，模具尺寸由原来的Ф50
×
50mm提高至Ф(200～350)
×
70mm；模具布置层数由原来的单层提升至4层，装料量由原来的单炉次1～3块提升至50～80块。
[0027]通过本专利技术提供的热压烧结装置和方法获得了质量可靠的弥散燃料芯块，并且包覆颗粒弥散燃料芯块批量热压效率由原来的0.15块/小时提高至9块/小时。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0029]图1为本专利技术实施例所提供的包覆颗粒弥散燃料芯块批量热压烧结装置的主视图；
[0030]图2为本专利技术实施例所提供的包覆颗粒弥散燃料芯块批量热压烧结装置的侧视图；
[0031]图3为本专利技术实施例所提供的包覆颗粒弥散燃料芯块批量热压烧结装置的俯视图；
[0032]图4为本专利技术实施例所提供的炉体的正视图；
[0033]图5为本专利技术实施例所提供的行走机构的结构示意图；
[0034]图6为本专利技术实施例所提供的炉门的结构示意图；
[0035]图7为本专利技术实施例所提供的模具的俯视图；
[0036]图8为本专利技术实施例所提供的模具的剖视图。
[0037]附图标记说明：
[0038]1、第一炉体；2、第二炉体；3、行走机构；4、模具；5、炉门。
具体实施方式
[0039]下面通过具体实施方式进一步详细说明。
[0040]如图1至图8所示，本专利技术提供了一种包覆颗粒弥散燃料芯块批量热压烧结装置，主要用于在高温度、高压力下进行热压烧结，包括炉体、炉门、加热体、上下水冷压头、真空系统、压机系统及电控系统等。本专利技术具有双炉体结构，在每个炉体底部均配置行走机构3(如图5所示)，通过程序自动控制，需保证运行动作平稳，而压机保持不动，热压完成后的炉体通过行走机构3移出冷却、出炉、下一轮装料准备，而另一炉体可提前装好物料，在上一炉体移出后其移动至压机位置进行热压烧结。
[0041]本专利技术在同一热压设备中设置两个炉体(第一炉体1和第二炉体2)，其中一个炉体进行加热加压、另外一个炉体进行降温冷却，并通过匹配升降温速率，控制氦气流速为(1.0～2.0)L/min，缩短冷却炉体的冷却时间，使得热压炉体与冷却炉体时间接近，保证两个炉体之间的衔接，进一步提高制备效率，实现近似连续热压的效果，满足相关燃料的批量化制造需要。本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种包覆颗粒弥散燃料芯块批量热压烧结装置，其特征在于，包括两个炉体，每个所述炉体的底部均设有行走机构，其中一个所述炉体进行加热加压、另外一个所述炉体进行降温冷却。2.根据权利要求1所述的包覆颗粒弥散燃料芯块批量热压烧结装置，其特征在于，还包括模具，所述模具的尺寸为Ф(200～350)
×
70mm。3.根据权利要求1所述的包覆颗粒弥散燃料芯块批量热压烧结装置，其特征在于，所述炉体尺寸为Ф1.5m
×
1.7m。4.根据权利要求1所述的包覆颗粒弥散燃料芯块批量热压烧结装置，其特征在于，所述炉体的内表面均匀环绕分布有发热元件，所述炉体为6区分区加热，以炉膛内温场均匀分布。5.根据权利要求1所述的包覆颗粒弥散燃料芯块批量热压烧结装置，其特征在于，所述炉体采用立式结构，固定于压机平台上，炉门上布有紫铜水冷电极用于炉门温区供电。6.根据权利要求5所述的包覆颗粒弥散燃料芯块批量热压烧结装置，其特征在于，所述炉体和所述炉门均需采用双层水套结构，所述炉体和所述炉门之间采用梯形槽密封结构。7.根据权利要求6所述的包覆颗粒弥散燃料芯块批量热压烧结装置，其特征在于，所述炉体和所述炉门的内套为不锈钢，外套为碳钢。8.根据权利要求6所述的包覆颗粒弥散燃料芯块批量热压烧结装置，其特征在于，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：邵宗义，杜江平，李昱，陈晨，郝若彤，隋政，孟莹，
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：
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