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。
技术实现要素：
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。
具体来说，所述空气压缩机的出气端还设有第二出气管，该第二出气管另一端与压力罐连通，以便于向压力罐内通入压缩气体使料浆翻滚，将其搅拌均匀。
具体来说，所述第二出气管上设有第二调节阀和第二气体流量计，且所述第二调节阀和第二气体流量计均与控制器电连接。
更具体的说，所述旋转电机还与变频器相连，以精确控制电机转速进而控制旋转罐体转速，该变频器也与控制器电连接。
进一步的，所述旋转罐体上连接有温控仪，该温控仪与控制器电连接。
更进一步的，所述压力罐上方还设有安全阀。
优选的，所述控制器为ARM处理器。
优选的，所述双气路自动喷枪为WA-101自动喷枪。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
(1)本实用新型是为惰性基弥散燃料核心的喷雾沉积包覆工艺提供的全自动包覆装置，弥补了现有的包覆工艺的空白，使其能够实现全自动化的工作，大大减小了工作量，并且工艺稳定性强可便于规模化生产。
(2)本实用新型装置可以全自动化工作，无需人工进行加热、高压气喷涂、人工喷涂等存在安全隐患的操作，使工作人员没有烫伤的危险，并且不用暴露在危险环境里，减小了对身体的伤害。
(3)本装置可使碳化硅均匀的多层包覆到TRISO颗粒表面，而且，碳化硅均匀的包覆到TRISO颗粒外后，可起到很好的缓冲释放压力的作用，显著降低旋转中的TRISO颗粒相互碰撞导致的颗粒破损，同时最大限度提高燃料芯块中 TRISO颗粒的含量，包覆效果极好。
(4)经多次试验发现，本实用新型装置不仅可以为惰性基弥散燃料核心包覆SiC材料，还可以包覆ZrC、石墨等材料，同时包覆的厚度、重量可以根据工艺要求控制，且包覆强度很高，适应性很强。
附图说明
图1为本实用新型装置的包覆原理图。
图2为本实用新型装置的构造图。
图3为本实用新型托星际弥散燃料核心包覆前后对比图。
其中，附图标记对应的名称为：
1-温控仪，2-变频器，3-应急开关，4-旋转电机，5-旋转罐体，6-喷枪气路A， 7-时间继电器，8-电磁阀，9-空气压缩机，10-第一气体流量计，11-第二气体流量计，12-安全阀，13-料浆流量计，14-压力罐，15-第一出气管，16-料浆管道， 17-喷枪气路B，18-第一调节阀，19-第二出气管，20-第二调节阀。
具体实施方式
下面结合附图说明和实施例对本实用新型作进一步说明，本实用新型的方式包括但不仅限于以下实施例。
本实施例的目的是为了提供一种惰性基弥散燃料核心的全自动包覆装置，如图1和图2所示，该包覆装置包括旋转电机4、旋转罐体5、加热板、压力罐 14、空气压缩机9、双气路自动喷枪、喷涂架和ARM处理器这几个主要部件。
其中，所述旋转罐体5内装有待包覆的惰性基弥散燃料核心，所述旋转电机4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，该装置作为旋转部件，可代替人手对装有惰性基弥散燃料核心器皿的晃动，更省力的同时还可使操作更为精准持久；为了使旋转电机4的电机转速控制更加精确，所述旋转电机4还与变频器2相连。由于在包覆工艺中，通常需要对TRISO颗粒进行加热，以使包覆料浆中的有机溶剂能够迅速挥发又不影响其包覆效果，因此，对加热的温度控制要求较高，本装置用环绕旋转罐体5设置的加热板作为加热部件，代替水浴对旋转罐体加热，使其加热更加可控，并且，所述旋转罐体5上还连接有温控仪1，以便于对加热的温度进行精确控温，使其能够随时满足工艺温度的需求。
所述双气路自动喷枪采用的是进口日本的新式盐田WA-101自动喷枪，该自动喷枪的喷头用于连接两个气路，一个气路是用于空气压缩机传来的气流传输，另一个气路则是用于待喷涂料浆的传输，为了便于描述，将上述与气流传输相连的双气路自动喷枪连接端设为喷枪气路A，而将与料浆传输相连的双气路自动喷枪连接端与喷枪气路B相连。所述压力罐14作为间歇供料部件，其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16，该料浆管道活动端设有喷枪气路A6；压力罐 14内的压力较大，可在无需泵助送的情况下使罐体内的包覆料浆通过料浆管道 16输送出来，而该自动喷枪即是代替喷壶对旋转罐体内的惰性基弥散燃料核心进行喷涂包覆的装置，本实施例双气路自动喷枪设置在喷涂架顶部，位于旋转罐体上方并朝向旋转罐体内，该喷涂架选用现有的能够达到上述固定安装喷头目的架体即可，也可直接选用伸缩杆加顶部可纵向转动的固定架(现有常见的转动固定架即可)这种组合结构，而自动喷枪的安装高度及倾斜与否以能够进行喷涂为准，并可根据实际情况进行调整。所述料浆管道16上设有第一调节阀 18和料浆流量计13，所述料浆流量计13可随时监控包覆料浆的流量大小，而第一调节阀则是可根据需要调整包覆料浆的流量大小，该设置一方面可使喷涂的包覆料浆可控，另一方面还可实现间歇式供料，以给予惰性基弥散燃料核心干燥的时间，使有机溶剂能够充分的挥发、碳化硅能够充分的包覆，增强了包覆的强度。此外，为提高整个装置的安全性，所述压力罐14上方还设有安全阀 12。
所述空气压缩机9作为供气部件，其出气端设有第一出气管15，该第一出气管活动端与喷枪气路B17相连，用于向旋转罐体通入压缩气体来加速浆料的干燥。为了实现精准控制，所述第一出气管上设有电磁阀8和第一气体流量计 10，而所述电磁阀8上设有时间继电器7，以便于控制气量通断间隔时间。
由于包覆料浆的均匀程度对惰性基弥散燃料核心的包覆效果影响极大，因此，本实施例装置还在所述空气压缩机9的出气端设有第二出气管19，该第二出气管另一端与压力罐14连通，以便于向压力罐内通入压缩气体使料浆翻滚，其作为储料搅拌部件，起到了搅拌料浆的效果。同样的，为使其搅拌效果可控，所述第二出气管19上设有第二调节阀20和第二气体流量计11。
最后，为了实现全自动控制，本实施例装置所述旋转电机4、加热板、空气压缩机9、喷枪气路A6、喷枪气路B17、第一调节阀18、料浆流量计13、第一气体流量计10、温控仪1、变频器2、时间继电器7、第二调节阀和第二气体流量计均与控制器电连接，而所述ARM处理器通过开关3与市电连接。
利用本实施例的全自动包覆装置对TRISO颗粒进行包覆，得到如图3所示的对比图(图左为TRISO颗粒，图右为TRISO颗粒包覆后)，可见本装置包覆效果好，包覆层厚度较大，且包覆均匀。
上述实施例仅为本实用新型的优选实施方式之一，不应当用于限制本实用新型的保护范围，但凡在本实用新型的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本实用新型一致的，均应当包含在本实用新型的保护范围之内。