br>[0054]S9:启动无燃料区造型装置，无燃料区造型装置的转盘转90度，带动圆盘上的底盘运动，使底盘内的下半模模具进行下一工位，定量的石墨基体粉通过下半球无燃料区基体粉定量输送装置输送至下半模模具内；
[0055]S10:启动芯球定位转移装置，机械臂控制机械爪将预压得到的芯球放入装有石墨基体粉的下半模模具中，芯球处于模腔中间位置；
[0056]Sll:盖上上半模模具，启动无燃料区造型装置的转盘再转90度，使模具进行下一工位，上半球无燃料区基体粉定量输送装置向模具模腔内注入定量的石墨基体粉；
[0057]S12:之后从无燃料区造型装置的转盘上取下模具，放入真空准等静压压机上进行压制成生坯球。
[0058]本发明所提供的球形燃料元件成型的设备，按照工艺流程流水线作业分布，结构紧凑、操作方便、每个装置衔接合理，设备运行有较好的逻辑关系，易于实现自动化。通过无燃料区造型系统，得到终压后的球坯的球形度较好，只需要较少的加工裕量，减少了基体石墨粉的浪费，降低了燃料元件成本。另外，通过核燃料均分装置和核燃料颗粒精确定位装置，得到的核燃料和基体粉的配比准确，因此通过采用本发明球形燃料元件成型的设备制作的球形燃料元件的成品率高。
[0059]虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。
【主权项】
1.一种球形燃料元件成型的设备，其特征在于，包括:依次连接的燃料区成型系统、无燃料区造型系统和生坯球压制系统； 所述燃料区成型系统用于将芯球基体粉与核燃料颗粒均匀混合后压制成芯球； 所述无燃料区造型系统用于将无燃料的基体粉包裹所述芯球制成所述球形燃料元件； 所述生坯球压制系统用于将所述球形燃料元件压制成生坯球。2.根据权利要求1所述的一种球形燃料元件成型的设备，其特征在于，所述燃料区成型系统包括依次设置的芯球基体粉定量输送装置(I)、核燃料颗粒均分装置(2)、核燃料颗粒精确定量装置(3)、初次搅拌装置(4)、卸料装模装置(5)、二次搅拌装置(7)和芯球压制装置(8)；所述芯球基体粉定量输送装置(I)、核燃料颗粒精确定量装置(3)、初次搅拌装置(4)和卸料装模装置(5)之间通过物料罐工位传输装置(6)进行连接； 所述芯球基体粉定量输送装置(I)定量输送所述芯球基体粉至所述物料罐工位传输装置(6);所述核燃料颗粒均分装置(2)和核燃料颗粒精确定量装置(3)精确定量输送所述核燃料至所述物料罐工位传输装置(6);所述物料罐工位传输装置(6)输送所述芯球基体粉和所述核燃料至所述初次搅拌装置(4);所述初次搅拌装置(4)将所述芯球基体粉和所述核燃料搅拌均匀;所述物料罐工位传输装置(6)将经过所述初次搅拌装置(4)的所述芯球基体粉和所述核燃料输送至所述卸料装模装置(5);所述卸料装模装置(5)将搅拌均匀的所述芯球基体粉和所述核燃料装满芯球模具;所述二次搅拌装置(7)对所述芯球模具内的所述芯球基体粉和所述核燃料进行搅拌;所述芯球压制装置(8)将所述芯球模具内的所述芯球基体粉和所述核燃料压制成芯球。3.根据权利要求2所述的一种球形燃料元件成型的设备，其特征在于，所述芯球基体粉定量输送装置(I)包括用于所述芯球基体粉存储的第一料斗和位于所述料斗底部的螺旋给料器，所述芯球基体粉的输送量是通过所述螺旋给料器的给料时间控制的。4.根据权利要求2所述的一种球形燃料元件成型的设备，其特征在于，所述核燃料颗粒均分装置(2)包括用于接收核燃料的旋转的第二料斗(2-1)、与所述第二料斗(2-1)相连接的分配管(2-2)和多个用于接收所述分配管(2-2)分配的所述核燃料的柱状容器(2-3); 所述核燃料精确定量装置(3)包括具有底部悬挂功能的天平(3-1)、悬挂于所述天平的底部的称量斗(3-2)和用于向所述称量斗(3-2)中添加核燃料并能储存核燃料的振动给料器(3-3); 其中，所述柱状容器(2-3)的底部设有管道，通过所述多个柱状容器(2-3)的旋转，将旋转到位的所述柱状容器(2-3)内的所述核燃料通过所述管道输送至所述称量斗(3-2)。5.根据权利要求2所述的一种球形燃料元件成型的设备，其特征在于，所述物料罐工位传输装置(6)包括红外线定位传感器、靠电机传动的链条和安装于所述链条上的若干物料罐(6-2);所述红外线定位传感器用于确定所述若干物料罐(6-2)的罐口是否分别对应所述芯球基体粉定量输送装置(I)的输送口、所述核燃料精确定量装置(3)的称量斗(3-2)的卸料口、所述初次搅拌装置(4)和所述卸料装模装置(5)。6.根据权利要求2所述的一种球形燃料元件成型的设备，其特征在于， 所述二次搅拌装置(7)包括用于放置装满所述芯球基体粉和所述核燃料的芯球模具(7-0)的底盘(7-1)、支架(7-3)和安装在所述支架上的可旋转的搅拌头(7-2);所述搅拌头(7-2)伸入所述芯球模具(7-0)的内腔； 工作时，所述搅拌头(7-2)通过电机带动对所述芯球模具(7-0)内的所述芯球基体粉和所述核燃料进行搅拌;所述底盘(7-1)通过所述电机带动旋转，所述底盘(7-1)的旋转方向与所述搅拌头(7-2)的旋转方向相反。7.根据权利要求2所述的一种球形燃料元件成型的设备，其特征在于，所述芯球压制装置(8)包括可上下移动的外套筒(8-1)、固定在所述外套筒(8-1)内的上冲头(8-2)和可上下移动的下冲头(8-3);所述芯球模具(7-0)的外径分别与所述外套筒(8-1)的内径、所述上冲头(8-2)的外径和所述下冲头(8-3)的外径相同。8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种球形燃料元件成型的设备，其特征在于，所述无燃料区造型系统包括依次设置的芯球定位传送装置(9)、芯球定位转移装置(12)、无燃料区基体粉定量输送装置和无燃料区造型装置;所述芯球定位传送装置通过所述芯球定位转移装置连接所述无燃料区造型装置;所述无燃料区基体粉定量输送装置连接所述无燃料区造型装置； 所述芯球定位传送装置(9)和所述芯球定位转移装置(12)将所述芯球转移到所述无燃料区造型装置;所述无燃料区基体粉定量输送装置向所述无燃料区造型装置输送所述基体粉;所述无燃料区造型装置使所述基体粉包裹所述芯球制成所述球形燃料元件。9.根据权利要求8所述的一种球形燃料元件成型的设备，其特征在于， 所述芯球定位传送装置(9)包括用于定位旋转的圆盘(9-1)，圆盘(9-1)上均匀分布有若干用于放置所述芯球的凸台(9-2); 所述芯球定位转移装置(12)包括一个机械爪(12-1)和带动所述机械爪(12-1)沿水平和垂直方向移动的机械臂(12-2);所述机械爪(12-1)在水平方向的移动范围为从所述芯球定位传送装置(9)的凸台(9-2)的正上方至所述无燃料区造型装置的模具的正上方。10.根据权利要求8所述的一种球形燃料元件成型的设备，其特征在于， 所述无燃料区造型装置包括用于放置模具的活动的底盘、用于探测基体粉料位的探针和用于使所述球形燃料元件成型的圆弧形刮片;所述圆弧形刮片的圆心位于所述模具的垂直轴心线上。
【专利摘要】本发明涉及一种球形燃料元件成型的设备，包括：依次连接的燃料区成型系统、无燃料区造型系统和生坯球压制系统；燃料区成型系统用于将芯球基体粉与核燃料颗粒均匀混合后压制成芯球；无燃料区造型系统用于将无燃料的基体粉包裹芯球制成球形燃料元件；生坯球压制系统用于将球形燃料元件压制成生坯球。本发明所提供的球形燃料元件成型的设备，按照工艺流程流水线作业分布，结构紧凑、操作方便、每个装置衔接合理，设备运行有较好的逻辑关系，易于实现自动化。且得到终压后的球坯的球形度较好，只需要较少的加工裕量，减少了基体石墨粉的浪费，降低了燃料元件成本。另外，通过采用本发明球形燃料元件成型的设备制作的球形燃料元件的成品率高。
【IPC分类】G21C21/10
【公开号】CN105679387
【申请号】CN201610041710
【发明人】刘兵, 张 杰, 卢振明, 周湘文, 唐亚平, 唐春和, 张作义
【申请人】清华大学
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年1月21日