[实用新型]一种高纯铀金属的制备装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及金属铀提纯的技术领域，更具体地讲，涉及一种可用于区域熔炼铀金属及其他难熔重金属的制备装置。

背景技术

铀金属中的杂质元素、夹杂物种类和含量会直接影响铀金属的力学性能和抗腐蚀性能。

区域熔炼是目前应用较多的材料提纯的方法，其原理是当一狭窄的熔区缓慢地由一长的金属料棒的一端移向另一端时，利用固液界面处溶质在液、固界面处的浓度差，使得富集在熔区的杂质被逐渐赶到金属料棒的尾端，经多次区域熔炼之后，金属料棒的前端可达到较高的纯度。

区域熔炼的加热方式很多，主要包括感应加热、电阻加热、激光加热和电子束加热等。激光加热和电子束加热可获得较为理想的熔区宽度，但电子枪和激光器的价格较高；电阻加热时，固液界面的形态难以控制，并且熔区宽度较大。

难熔重金属铀及其合金的单晶因具有许多独特的优异性能而被广泛地应用于航空航天、高能物理、武器、电子电气、医学等许多高科技领域，成为国防部门的重要材料。区域熔炼还可进行金属单晶的制备，对于区域提纯来说，单晶体的生长并不是一个必要的产物，然而二者是可以同时完成的。因为晶体的完整性及可溶杂质的控制往往是可以一起实现的，一些极为完善的半导体晶体也是利用区域熔炼法生长出来的。

因此，研制一种简单、经济、有效的高纯铀金属的制备装置，对制备获得高纯贫铀金属，不仅具有显著的工程应用价值，还具有重要的科学研究意义。

实用新型内容

针对上述现有技术中存在的问题和不足，本实用新型的目的在于提供一种结构简单、操作方便并且能够用于金属铀提纯、单晶制备、熔炼于一体的高纯铀金属的制备装置。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种高纯铀金属的制备装置，所述制备装置包括炉体、区域熔炼坩埚、熔炼系统、抽真空系统、测温系统和伺服系统，所述炉体中设置有料棒固定单元，所述料棒固定单元包括分别位于炉体顶部和底部并且相对设置的上卡头与下卡头；所述区域熔炼坩埚放置于所述下卡头上，铀金属料棒穿过所述区域熔炼坩埚而固定在上卡头与下卡头之间；所述熔炼系统包括中频电源和感应线圈，所述感应线圈环绕在所述区域熔炼坩埚的外围并能够沿着铀金属料棒的长度方向移动，所述感应线圈与中频电源连接；所述抽真空系统通过管道与所述炉体连通；所述测温系统设置在炉体上；所述伺服系统包括升降单元与旋转单元，所述升降单元与所述感应线圈连接以实现并控制感应线圈的移动，所述旋转单元与所述上卡头或下卡头连接以实现并控制固定在上卡头与下卡头之间的铀金属料棒的自转。

根据本实用新型的高纯铀金属的制备装置的一个实施例，所述制备装置还包括控制柜以及与炉体连通的冷却水系统。

根据本实用新型的高纯铀金属的制备装置的一个实施例，所述炉体上还设置有安装门和观察窗。

根据本实用新型的高纯铀金属的制备装置的一个实施例，所述区域熔炼坩埚为陶瓷坩埚并且为圆柱管结构坩埚。

根据本实用新型的高纯铀金属的制备装置的一个实施例，所述抽真空系统包括机械泵、分子泵、真空阀、真空计和排气阀，所述分子泵与炉体直接连接，所述机械泵与分子泵连接，所述真空计和排气阀设置在炉体上。

根据本实用新型的高纯铀金属的制备装置的一个实施例，所述真空阀包括预真空阀、低真空阀和高真空阀，所述预真空阀和低真空阀并联设置在分子泵与机械泵之间，所述高真空阀设置在分子泵上。

根据本实用新型的高纯铀金属的制备装置的一个实施例，所述测温系统包括测温组件和温度显示组件，所述测温组件伸入至炉体内并且与设置在炉体上的温度显示组件电连接。

根据本实用新型的高纯铀金属的制备装置的一个实施例，所述测温组件为热电偶。

根据本实用新型的高纯铀金属的制备装置的一个实施例，所述测温系统还包括双比色红外测温仪。

根据本实用新型的高纯铀金属的制备装置的一个实施例，所述升降单元包括升降驱动电机、升降机构和第一减速机，所述旋转单元包括旋转驱动电机、旋转机构、传动连杆和第二减速机。

本实用新型高纯铀金属的制备装置结构紧凑合理，整个系统使用安全、操作方便且具有较好推广应用价值。具体来说，本实用新型具有以下几方面的特点：

1)采用陶瓷材料作为区域熔炼坩埚的材料，显著减小了其与难熔重金属铀在区熔过程中发生反应的可能性；并且，本实用新型的区熔坩埚材料的抗热震性能好，可实现多次区域熔炼提纯，大大提高了提纯效率和产品产量；