[发明专利]一种用于快堆燃料棒充氦压塞的系统

说明书

技术领域

本发明属于反应堆工程技术领域，具体涉及一种用于快堆燃料棒充氦压塞的系统。

背景技术

快堆燃料棒的生产过程中需要往包壳管的管腔中装入芯块并在抽真空后充入一定压力的氦气，充入氦气后还需要将上端塞压入包壳管管腔。由于包壳管管径小只有6～7mm，因此充氦难度大且对压塞的同轴度及密封性要求均很高。现有的将上端塞压入包壳管是在手套箱内完成，由于手套箱空间较大，真空度难以保证、效率较低，直接影响了压塞质量。因此，需要一种包壳管真空度高、氦气利用率高且上端塞压入效率高的充氦压塞装置。

发明内容

(一)发明目的

根据现有技术所存在的问题，本发明提供了一种包壳管真空度高、氦气利用率高且上端塞压入效率高的快堆燃料棒充氦压塞的系统。

(二)技术方案

一种用于快堆燃料棒充氦压塞的系统，该系统包括机架及位于机架一侧的压塞装置、密闭装置及夹紧装置；该系统竖直放置于手套箱内，压塞装置位于密闭装置上方，密闭装置位于夹紧装置上方；该系统采用气缸作用动力源，人工辅助完成包壳管充氦压塞；

所述机架上安装有导向轴，该导向轴便于压塞装置与密闭装置在导向轴上水平滑动；

所述夹紧装置用于在包壳管装入芯块及压入上端塞过程中对包壳管进行夹紧，其包括夹紧气缸、压板、夹紧块及限位板，压板在夹紧气缸及弹簧的带动下可上下移动以对包壳管进行夹紧或松开；其中夹紧块和夹紧气缸分别位于压板的两端，且夹紧块的材质为弹性较小的非金属材料；夹紧块分为上夹紧块和下夹紧块，并且上夹紧块和下夹紧块的对应面设置有与包壳管相适应的圆弧槽，防止将包壳管压变形；限位板用于包壳管轴向定位；

所述密闭装置包括下密闭气缸、密闭体，其中密闭体的中心留有与包壳管管径相适应的包壳管通道，且密闭体的上下两端均安装有密封圈；下密闭气缸向上移动压至密闭体下端的密封圈将其挤压变形将密闭体下方密封，密闭体内部还安装有沿轴向均匀分布的3个钢球，每个钢球后面均安装有弹簧，钢球通过该弹簧与密闭体连接并且使钢球沿径向移动；进行上端塞压塞操作前将上端塞放置于3个钢球之间的缝隙处；

所述压塞装置包括上密闭气缸、压塞气缸、推杆、压杆、密封体；推杆位于上密闭气缸下方，上密闭气缸带动推杆下移将密闭体上端的密封圈挤压变形从而将整个密闭体密封；密封体和推杆之间通过上压板和下压板连接，密封体为弹性材质可随推杆上下移动而不影响密封性能；压杆为由一个横向压杆和竖向压杆组成的一体化的压杆，整体为“T”字形结构，其位于压塞气缸下方，在压塞气缸带动下移动，其中竖向压杆穿过密封体并可在压塞气缸的带动下下行至密闭体的包壳管通道内对包壳管进行压塞操作；

优选地，密闭装置上还设置有KF接头，密闭装置通过该接头与真空泵连接。

优选地，所述机架的材质为不锈钢。

优选地，上夹紧块和下夹紧块的材质为电木。

优选地，所述机架上导向轴的一侧安装有将压塞装置和密闭装置限位的限位装置。

利用该充氦压塞装置对包壳管进行芯块填装及充氦压塞时，其采取的步骤是：

(1)将压塞装置和密闭装置沿着导向轴移动为芯块填装留出空间，然后将包壳管的上端置入夹紧装置上夹紧块和下夹紧块之间的圆弧槽内，夹紧气缸动作带动压板将包壳管夹紧；

(2)向包壳管内装入芯块；

(3)将密闭装置沿着导向轴移动到右限位装置，包壳管通道与夹紧装置上的包壳管对齐，将上端塞放入密闭体钢球之间的缝隙处；

(4)将压塞装置沿着导向轴移动到右限位装置，压杆与与密闭装置内的包壳管通道对齐，夹紧气缸动作将压杆下移，将包壳管松开；

(5)将包壳管上移至密闭体钢球处，钢球后移，包壳管上端达到压塞位置；

(6)下密闭气缸向上移动压至密闭体下端的密封圈将其挤压变形将密闭体下方密封，上密闭气缸带动推杆下移将密闭体上端的密封圈挤压变形将整个密闭体密封；

(7)通过KF接头对密闭体抽真空，充氦气；抽真空压力小于10Pa，充氦气的压力为1.1atm～1.3atm；

(8)压塞气缸动作带动压杆向下移动至密闭体内，将上端塞压入包壳管内。

(三)有益效果

本装置提供的充氦压塞系统可以实现对燃料棒进行芯块填装、充入氦气并压入上端塞，具有真空度较易保证、压塞效率和压塞质量高的有益效果。具体解释为：