二氧化铀核芯焙烧还原一体化炉的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种二氧化铀核芯焙烧还原一体化炉，该炉包含底部开口的柱状体反应罐3，反应罐3底部有密封圈12，密封圈12中部有中空管道13穿过，中空管道13上部安装有中料盘14，密封圈12与中料盘14彼此的相对位置固定，中空管道13底部连接保护气体进气管7、空气进气管10和出气管8，反应罐3外部套有炉筒1，加热器2铺设在反应罐3的外部、炉筒1的内部。采用本一体化炉进行生产，可比传统方法在生产相同数量铀核芯原料时减少20小时的操作时间。
【专利说明】二氧化铀核芯焙烧还原一体化炉
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及核燃料的焙烧炉和还原炉设备【技术领域】，特别涉及一种焙烧还原一体化炉。
【背景技术】
[0002]在我国高温气冷堆示范工程，如HTR-PM，燃料生产期间，采用基于10丽高温气冷堆，如HTR-10，期间的全胶凝工艺而改进的外胶凝工艺制备二氧化铀陶瓷微球。在制备胶凝后的小球需要经过陈化、洗涤、干燥、焙烧、还原和烧结等工序，可得到致密的二氧化铀陶瓷微球。
[0003]胶凝后的干燥微球中含有部分游离水和结晶水，还包含聚乙烯醇、乙炔等有机物及胶凝过程产生的硝酸铵等杂质，必须在焙烧过程中去除，焙烧过程在氢气气氛下进行。焙烧后获得三氧化铀微球在氢气气氛下进行连续还原，从而获得结构均匀、具有良好烧结性能的准二氧化铀微球。
[0004]现有技术需要将焙烧和还原这两步分开，其步骤需要焙烧工艺的降温、卸料过程与还原工艺的升温、装料等过程，由于原料具有放射性污染，在两个步骤之间的原料转移会污染环境，不适合大批量规模化的生产。
实用新型内容
[0005](一)要解决的技术问题
[0006]本实用新型的目的在于解决传统工艺制备二氧化铀陶瓷微球时，需要将焙烧和还原这两步分开，导致两步骤之间搬运环境污染，生成效率第的问题。
[0007](二)技术方案
[0008]本实用新型采用以下技术方案:
[0009]一种二氧化铀核芯焙烧还原一体化炉，该一体化炉具有底部开口的柱状体反应罐3，反应罐3底部有密封圈12，密封圈12中部有中空管道13穿过，中空管道13上部安装有料盘14，密封圈12与料盘14彼此的相对位置固定，中空管道13底部连接反应气体进气管
7、保护气体进气管10，反应罐3外部套有炉筒1，加热器2铺设在反应罐3的外部、炉筒I的内部。
[0010]优选的，中空管道13下部穿过下炉底水套6，炉底水套6与过渡区水套5组成下炉底封闭结构，过渡区水套5与反应罐3固定。
[0011]进一步的，中空管道13与下炉底水套6两者相对位置不变。
[0012]优选的，中空管道13上部侧壁设有出气孔。
[0013]优选的，反应罐3外壁与炉筒I内壁彼此之间留有间隔。
[0014]进一步的，反应罐3外壁与炉筒I内壁中间设有保护罩15，且加热器2铺设在保护罩5的外部、反应罐3的外部，且三者之间的任意组合，彼此之间相互留有间隔。
[0015]优选的，料盘14为多层叠放或多层一体式结构，料盘14为同心形并在内壁设有通气孔，通气孔出气孔位于料盘表面。
[0016]优选的，反应罐3底部设有反应罐水套4。
[0017]优选的，出气管8中部设有水箱11，出气管8与下炉底水套6相连部下部有冷凝水出口与泠凝水管9相连。
[0018]优选的，保护气体进气管10进气部一端与中空管道13相连，另一端对炉筒I内部相连,对炉筒内部吹气。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是本实用新型实施例中二氧化铀核芯焙烧还原一体化炉的正面剖视图；
[0020]图2是本实用新型实施例中料盘的侧视刨面图；
[0021]图中:1_炉筒，2-加热器，3-反应罐，4-反应罐水套，5-过渡区水套，6-下炉底水套，7-反应气体进气管，8-出气管，9-出水管，10-保护气体进气管，11-水箱，12-密封圈，
13-中空管道，14-料盘。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图和实施例，对本实用新型的【具体实施方式】做进一步描述。以下实施例仅用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
[0023]图1是本实用新型实施例中二氧化铀核芯焙烧还原一体化炉的正面剖视图，以下实施例结合图1进行说明。
[0024]实施例
[0025]二氧化铀核芯焙烧还原一体化炉，该一体化炉具有底部开口的柱状体反应罐3，反应罐3底部有密封圈12，密封圈12中部有中空管道13穿过，中空管道13上部安装有料盘14，中空管道13、密封圈12与中料盘14的任意组合，彼此相对位置不变，中空管道13底部连接反应气体进气管7、保护气体进气管10，反应罐3外部套有炉筒1，加热器2铺设在反应罐3的外部、炉筒I的内部。
[0026]中空管道13下部穿过下炉底水套6，炉底水套6与过渡区水套5组成下炉底封闭结构，过渡区水套5与反应罐3固定。中空管道13与下炉底水套6两者相对位置不变。
[0027]中空管道13上部侧壁设有出气孔。
[0028]反应罐3外壁与炉筒I内壁彼此之间留有间隔。反应罐3外壁与炉筒I内壁中间设有保护罩15，且加热器2铺设在保护罩5的外部、反应罐3的外部，且三者之间的任意组合，彼此之间相互留有间隔。
[0029]料盘14为多层叠放或多层一体式结构，料盘14为同心形并设有通气孔。在本案例中，料盘的层数为10层，将待焙烧还原的微球按每盘的装料量装满十层料盘，料盘依次叠放好，将中空管道13插入到料盘14中心圆孔内，使得中空管道13上部的出气孔洞与料盘内圆侧壁的通气孔对齐。然后将放置好的全部料盘及进气管升入到反应罐内，通入压缩空气，启动加热程序，开始微球的焙烧过程。待焙烧过程结束后，加热程序保温，启动真空泵对反应罐抽真空，再通入氩气进行洗炉，最后通入氢气，加热程序继续升温进行还原反应。反应过程中废气通过出气管8排出，经水箱11过滤再排出，冷凝水通过出水口排出。反应罐3底部设有反应罐水套4。反应罐水套4、过渡区水套5、下炉底水套6对密封圈12进行冷却。待还原反应结束炉体冷却到室温，启动真空泵对反应罐3抽真空。然后打开进气阀，将保护气体通过保护气体进气管10重新充满罐体。待炉体恢复到常压后，开炉卸料，完成焙烧还原过程。
[0030]采用本一体化炉进行生产，可比传统方法在生产相同数量铀核芯原料时减少20小时的操作时间。
[0031]以上实施方式仅用于说明本实用新型，而并非对本实用新型的限制，有关【技术领域】的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本实用新型的保护范畴。
【权利要求】
1.一种二氧化铀核芯焙烧还原一体化炉，其特征在于，该一体化炉具有底部开口的柱状体反应罐(3)，反应罐(3)底部有密封圈(12)，密封圈(12)中部有中空管道(13)穿过，中空管道(13)上部安装有料盘(14)，密封圈(12)与中料盘(14)彼此的相对位置固定，中空管道(13)底部连接反应气体进气管(7)、保护气体进气管(10),反应罐(3)外部套有炉筒(1)，加热器(2)铺设在反应罐(3)的外部、炉筒(I)的内部。
2.根据权利要求1所述的二氧化铀核芯焙烧还原一体化炉，其特征在于，所述的中空管道(13)下部穿过下炉底水套(6)，炉底水套(6)与过渡区水套(5)组成下炉底封闭结构，过渡区水套(5)与反应罐(3)固定。
3.根据权利要求2所述的二氧化铀核芯焙烧还原一体化炉，其特征在于，所述的中空管道(13)与下炉底水套(6)两者相对位置不变。
4.根据权利要求1所述的二氧化铀核芯焙烧还原一体化炉，其特征在于，所述的中空管道(13)上部侧壁设有出气孔。
5.根据权利要求1所述的二氧化铀核芯焙烧还原一体化炉，其特征在于，所述的反应罐(3)外壁与炉筒(I)内壁彼此之间留有间隔。
6.根据权利要求5所述的二氧化铀核芯焙烧还原一体化炉，其特征在于，所述的反应罐(3)外壁与炉筒(I)内壁中间设有保护罩(15)，且加热器(2)铺设在保护罩(15)的内部、反应罐(3)的外部，且加热器(2)与保护罩(15)和反应罐(3)之间留有间隔。
7.根据权利要求1所述的二氧化铀核芯焙烧还原一体化炉，其特征在于，所述的料盘(14)为多层叠放或多层一体式结构，料盘(14)为同心形并在料盘(14)内壁设有通气孔，通气孔出气孔位于料盘表面。
8.根据权利要求1所述的二氧化铀核芯焙烧还原一体化炉，其特征在于，所述的反应罐(3 )底部设有反应罐水套(4 )。
9.根据权利要求1所述的二氧化铀核芯焙烧还原一体化炉，其特征在于，所述的出气管(8 )中部设有水箱(11)，出气管(8 )在下炉底水套(6 )相连部下部有冷凝水出口与泠凝水管(9)相连。
10.根据权利要求1所述的二氧化铀核芯焙烧还原一体化炉，其特征在于，所述的保护气体进气管(10)进气部一端与中空管道(13)相连，另一端对炉筒(I)内部相连，对炉筒内部吹气。
【文档编号】C01G43/025GK203411349SQ201320433999
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年7月19日 优先权日:2013年7月19日
【发明者】赵兴宇, 马景陶, 郝少昌, 王阳, 邓长生, 周湘文, 刘兵, 唐亚平 申请人:清华大学