一种高放射性粉末分体式密封取样机构的制作方法

1.本发明属于高放射性粉末自动取样领域，具体涉及一种高放射性粉末分体式密封取样机构。


背景技术：

2.核燃料芯块制造过程中涉及煅烧、混料、球磨、均质化等多项冶金工艺，每项工艺及产品质量都有严苛的技术指标与稳定性要求，这对于核燃料厂的稳定生产及燃料芯块安全入堆是极其必要的。在生产中，主要通过取样分析来监控工艺流程、产品数据，但是核燃料制造的工艺物料主要是放射性极强、毒性高的核素粉末，传统领域的取样方法及设备无法满足要求，故核燃料厂一般开发专用于核素粉末取样的机构，并通过与生产装备对接进行取样操作。基于特殊工况，取样机构必须满足自动化取样、密封取样和物料定量控制三项基本条件。自动控制中，高放射性环境会造成驱动单元的电子元件及精密结构损伤，自动化控制方式及取样形式受限；密封要求在取样过程及取样后物料转运期间无粉末泄露，且阀体拆卸过程中沾污在取样机构器壁上的无粉末泄露或洒落；定量控制要保证取样量为10g，且偏差在
±
1g之间，以减小放射性废物产生及核素粉末资源的浪费。而国内目前在高放射性核素粉末自动取样技术无显著成果，特别是在取样全过程密封及定量控制方面，无法满足核燃料生产要求。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于：为核燃料生产工艺设备提供一种全过程密封、取样量可控的高放射性粉末自动取样机构。采用“分体密封”方案，研制出了mox粉末自动取样机构，解决了高放射性、密闭环境下取样自动化、取样密封及定量取样问题，实现了模拟粉末物料的自动取样及控制，满足项目技术指标需求：单次取样量10g，取样误差
±
10％以内，取样全过程密封。
4.本发明的技术方案如下：一种高放射性粉末分体式密封取样机构，包括取样器阀座，取样器阀座与设备对接法兰连接；旋转气缸固定在取样器阀座侧壁，并通过球阀连接轴与上半球阀瓣连接；抗辐照密封橡胶垫紧密贴合取样器阀座内壁，同时包裹上半球阀；两个锁紧气缸分别固定在取样器阀座上，并通过机械连杆控制锁紧圈动作；手持杆对称分布于取样器阀座两侧，抗辐照密封橡胶安装在采样瓶的预留凹槽，并通过阀芯固定法兰挤压密封；阀芯固定法兰固定在采样瓶上方；下半球阀瓣安装在阀芯固定法兰上。
5.还包括对接到位传感器与锁紧到位传感器，对接到位传感器与锁紧到位传感器固定在取样器阀座上，并将到位与锁紧信号反馈至控制系统。
6.取样器阀座与设备对接法兰通过螺栓紧固。
7.两个锁紧气缸分别固定在取样器阀座的45
°
方向上
8.阀芯固定法兰通过螺栓固定在采样瓶上方
9.下半球阀瓣取样沉槽。
10.还包括防护格架，防护格架固定在采样瓶的下端。
11.抗辐照密封橡胶包裹下半球阀瓣，并机械锁死。
12.本发明的显著效果在于：本发明将取样操作与密封控制集成在同一取样器中，实现高放射性粉末自动定容取样，其密封性《密封箱室密封性分级及其检验方法》(ej/t1096
‑
1999)的二级密封标准，单次取样量10g，取样误差
±
10％以内，取样效果与核安全要求满足《固体化工产品采样通则》、《核燃料循环中核材料取样通则》相关标准。
附图说明
13.附图1为本发明所述的一种高放射性粉末分体式密封取样机构示意图；
14.附图2为剖视图
15.附图3为主动机构示意图
16.附图4为被动机构示意图
17.附图5为主动机构侧视图
18.附图6为主动机构俯视图
19.图中：1取样器阀座；2设备对接法兰；3抗辐照密封橡胶；4旋转气缸；5 球阀连接轴；6锁紧气缸；7锁紧圈；8上半球阀瓣；9下半球阀瓣(带沉槽)； 10采样瓶；11防护格架；12手持杆；13阀芯固定法兰；14手动机械锁；15对接到位传感器；16锁紧到位传感器
具体实施方式
20.一种高放射性粉末分体式密封取样机构，包括主动机构、被动机构；
21.主动机构包括：取样器阀座1、设备对接法兰2、抗辐照密封橡胶3、旋转气缸4、球阀连接轴5、锁紧气缸6、锁紧圈7、上半球阀瓣8、手持杆12、对接到位传感器15、锁紧到位传感器16。被动机构包括：下半球阀9(带取样沉槽)、采样瓶10、防护格架11、阀芯固定法兰13、手动机械锁14。其中，主动机构通过设备对接法兰2与取样装备连接。
22.主动机构通过设备对接法兰2与取样装备连接。取样器阀座1与设备对接法兰2通过螺栓紧固。旋转气缸4固定在取样器阀座1侧壁，并通过球阀连接轴5与上半球阀瓣8连接。抗辐照密封橡胶3紧密贴合取样器阀座1内壁，同时包裹上半球阀8。两个锁紧气缸6分别固定在取样器阀座1的45
°
方向上，通过机械连杆控制锁紧圈7动作。对接到位传感器15与锁紧到位传感器16固定在取样器阀座1上，并将到位与锁紧信号反馈至控制系统。手持杆12对称分布于取样器阀座1两侧，在阀体拆卸、维修更换中起到力臂作用。被动部分为采样集成机构，抗辐照密封橡胶3安装在采样瓶10的预留凹槽，并通过阀芯固定法兰13挤压密封。阀芯固定法兰13通过螺栓固定在采样瓶10上方。下半球阀瓣9(带取样沉槽)安装在阀芯固定法兰13上，由抗辐照密封橡胶3包裹，并机械锁死。安装好的下半球阀瓣9(带取样沉槽)仅可通过主动机构控制，正常运行状态下无法脱离阀芯固定法兰13。防护格架11固定在采样瓶10的下端，防止被动机构跌落损坏，且利于操作人员手持。
23.作业时，主动机构与被动机构对接，下半球阀瓣9与上半球阀瓣8贴合，并阀芯固定法兰13固定，对接到位传感器15反馈对接到位信号，锁紧气缸6 带动锁紧圈7转动到锁紧位置，锁紧到位传感器16反馈锁紧信号。锁紧后，旋转气缸4控制球阀连接轴5旋转180
°
，合体后的下半球阀瓣9与上半球阀瓣8 旋转到取样位，粉末在重力作用填充满下半球阀瓣9上的
取样沉槽中，取好样品。旋转气缸4控制球阀连接轴5旋转复位，合体后的下半球阀瓣9与上半球阀瓣8回到初始位置，下半球阀瓣9上的沉槽正对采样瓶10的瓶口，粉末落入采样瓶10，完成取样。之后，取样设备将母体粉末转移，人员受控剂量安全情况下，锁紧气缸6控制锁紧圈7至解锁位置，锁紧到位传感器16反馈解锁信号，通过拨动手动机械锁14开关，将被动机构与主动机构脱离，整体移交分析室，完成操作。


技术特征：
1.一种高放射性粉末分体式密封取样机构，其特征在于：包括取样器阀座(1)，取样器阀座(1)与设备对接法兰(2)连接；旋转气缸(4)固定在取样器阀座(1)侧壁，并通过球阀连接轴(5)与上半球阀瓣(8)连接；抗辐照密封橡胶(3)紧密贴合取样器阀座(1)内壁，同时包裹上半球阀瓣(8)；两个锁紧气缸(6)分别固定在取样器阀座(1)上，并通过机械连杆控制锁紧圈(7)动作；手持杆(12)对称分布于取样器阀座(1)两侧，抗辐照密封橡胶(3)安装在采样瓶(10)的预留凹槽，并通过阀芯固定法兰(13)挤压密封；阀芯固定法兰(13)固定在采样瓶(10)上方；下半球阀瓣(9)安装在阀芯固定法兰(13)上。2.根据权利要求1所述的一种高放射性粉末分体式密封取样机构，其特征在于：还包括对接到位传感器(15)与锁紧到位传感器(16)，对接到位传感器(15)与锁紧到位传感器(16)固定在取样器阀座(1)上。3.根据权利要求1所述的一种高放射性粉末分体式密封取样机构，其特征在于：取样器阀座(1)与设备对接法兰(2)通过螺栓紧固。4.根据权利要求1所述的一种高放射性粉末分体式密封取样机构，其特征在于：两个锁紧气缸(6)分别固定在取样器阀座(1)的45
°
方向上。5.根据权利要求1所述的一种高放射性粉末分体式密封取样机构，其特征在于：阀芯固定法兰(13)通过螺栓固定在采样瓶(10)上方。6.根据权利要求1所述的一种高放射性粉末分体式密封取样机构，其特征在于：下半球阀瓣(9)取样沉槽。7.根据权利要求1所述的一种高放射性粉末分体式密封取样机构，其特征在于：还包括防护格架(11)，防护格架(11)固定在采样瓶(10)的下端。8.根据权利要求1所述的一种高放射性粉末分体式密封取样机构，其特征在于：抗辐照密封橡胶(3)包裹下半球阀瓣(9)，并机械锁死。

技术总结
一种高放射性粉末分体式密封取样机构，包括取样器阀座，取样器阀座与设备对接法兰连接；旋转气缸固定在取样器阀座侧壁，并通过球阀连接轴与上半球阀瓣连接；抗辐照密封橡胶垫紧密贴合取样器阀座内壁，同时包裹上半球阀；两个锁紧气缸分别固定在取样器阀座上，并通过机械连杆控制锁紧圈动作；手持杆对称分布于取样器阀座两侧，抗辐照密封橡胶安装在采样瓶的预留凹槽，并通过阀芯固定法兰挤压密封；阀芯固定法兰固定在采样瓶上方；下半球阀瓣安装在阀芯固定法兰上。阀芯固定法兰上。阀芯固定法兰上。


技术研发人员：王强 周国梁 邓锡斌 艾利君 潘传龙 李春冬 王正海 张雷雪
受保护的技术使用者：中核四0四有限公司
技术研发日：2020.11.24
技术公布日：2021/9/17