[实用新型]惰性基弥散燃料核心的全自动包覆装置

说明书

本实用新型公开了惰性基弥散燃料核心的全自动包覆装置，包括旋转电机、旋转罐体、加热板、压力罐、空气压缩机、双气路自动喷枪、喷涂架和控制器；所述旋转电机与旋转罐体相连、以带动旋转罐体转动；所述加热板环绕旋转罐体设置；所述压力罐上设有料浆管道，该料浆管道活动端与双气路自动喷枪相连；所述空气压缩机的出气端设有第一出气管，该第一出气管活动端也与双气路自动喷枪相连，所述双气路自动喷枪设置在喷涂架顶部，且两个自动喷头均位于旋转罐体上方并朝向旋转罐体内。该装置可全自动工作，包覆效果好，且省时省力，安全系数高。

技术领域

本实用新型涉及核燃料领域，具体涉及惰性基弥散燃料核心的全自动包覆装置。

背景技术

福岛核事故以后，事故容错核燃料受到极大关注，特别是惰性基弥散核燃料(IMDP)。高性能IMDP芯块制备的难点之一是不易使TRISO颗粒(惰性基弥散燃料核心)均匀的分散于碳化硅基体中，而结构的均匀性很大程度上决定了性能的稳定性，作为新型事故容错燃料，IMDP芯块必须在最大程度上提高自身的性能稳定性才能显著提高其本质安全性能。此外，由于TRISO颗粒的结构类似于中空的多层包覆结构小球，强度偏低，若与碳化硅基体粉末混合不均匀则容易相互接触，在压制过程中小球之间相互挤压，极易发生TRISO颗粒变形破碎的现象，影响其性能稳定性。由此可见，对于IMDP芯块的研制来说，提高其包覆均匀性和稳定性进而提高结构的均匀性是十分重要的。然而，TRISO 颗粒的粒径接近1mm，球形度高，表面光滑，碳化硅基体所用粉末均为纳微米级，流动性差，无法将干燥的碳化硅粉末直接包覆在TRISO颗粒表面。而且工艺要求需要在TRISO颗粒外表包覆较厚的包覆层，采用常规混合工艺难以实现其均匀包覆且包覆强度低。

为解决上述问题，经过多次试验发现，采用喷雾沉积工艺是最理想的包覆方法，其操作流程为：先用无水乙醇等低温易挥发的有机溶剂将SiC基体粉末制备成具有一定粘度的混合浆料，将SiC混合浆料间歇喷涂到TRISO颗粒表面，浆料中的有机溶剂迅速挥发掉，并在TRISO颗粒表面形成一层均匀的SiC包覆层，经多次喷涂后，SiC包覆层厚度不断增加，直至达到设定的要求值。然而，经调研后发现目前的制备技术均为手动操作，尚无自动化的工艺设备完成这项工作。初期在实验室条件下采用的是将惰性基弥散燃料核心放在器皿内，手工晃动水浴锅内的器皿以及用喷壶手动喷料，由于体力有限，并不能长时间手工晃动器皿，费时费力而且包覆工艺不稳定，包覆效果不好，此外，还容易造成大量的浆料凝结在器皿底部，造成浆料的大量浪费。总体来说，手工包覆的缺点较多，操作繁杂、效率低、处理量少、稳定性差，无法长时间连续作业，不利于大规模批量化生产，且由于需要加热，工作人员有烫伤的危险；而且，碳化硅基体所用粉末均为纳微米级，使工作人员暴露在危险环境里，极易吸入体内。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决上述技术问题，提供一种惰性基弥散燃料核心的全自动包覆装置，该装置可全自动工作，包覆效果好，且省时省力，安全系数高。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

惰性基弥散燃料核心的全自动包覆装置，包括旋转电机、旋转罐体、加热板、压力罐、空气压缩机、双气路自动喷枪、喷涂架和控制器；所述旋转罐体内装有待包覆的惰性基弥散燃料核心，所述旋转电机与旋转罐体相连、以带动旋转罐体转动，进而使旋转罐体内的惰性基弥散燃料核心转动；所述加热板环绕旋转罐体设置、为旋转罐体加热；所述压力罐内装有用于给惰性基弥散燃料核心进行包覆的包覆料浆，压力罐上设有用于将包覆料浆输送出去的料浆管道，该料浆管道活动端作为料浆供应气路与双气路自动喷枪相连；所述空气压缩机的出气端设有第一出气管，该第一出气管活动端作为气体供应气路与双气路自动喷枪相连，所述双气路自动喷枪设置在喷涂架顶部，且位于旋转罐体上方并朝向旋转罐体内，所述料浆管道上设有第一调节阀和料浆流量计，所述第一出气管上设有电磁阀和第一气体流量计；所述旋转电机、加热板、空气压缩机、双气路自动喷枪、第一调节阀、料浆流量计和第一气体流量计均与控制器电连接，所述控制器通过开关与市电连接。

具体来说，所述电磁阀上设有与控制器相连的时间继电器。