[发明专利]一种球形燃料元件球坯的制备方法

说明书

本发明实施例涉及一种球形燃料元件球坯的制备方法，该制备方法包括以下步骤：将橡胶模具放在压制设备的模腔中，并且所述橡胶模具中装满基体石墨粉和位于基体石墨粉中心部位的穿衣颗粒，在压制设备中进行预压获得预压体；将从橡胶模具中取出的预压体真空密封包装，获得经过真空包装的单独预压体；将真空包装后的单独预压体放入等静压机的液缸内，进行等静压压制。本制备方法采用等静压压制的方式简单便捷，一次压制可制备多个球坯，并且在压制过程中球坯受力均匀，产品性能均一。

技术领域

本发明涉及核能材料制备领域，具体涉及一种球形燃料元件球坯的制备方法。

背景技术

球床式高温气冷堆因其固有的安全性、经济性被世人公认为最先进的核反应堆之一。该堆型所用的燃料为球形燃料元件，其球坯成型目前采用的方式是准等静压压制工艺，该工艺利用橡胶材料在高压下具有近似流体的特性进行压制，其过程是将装有穿衣颗粒和基体石墨粉的橡胶模具放入准等静压压机的模腔中，按设定的程序和工艺参数进行一次压制成型。但此种工艺由于是准等静压压制的方式，模具中球坯的不同位点受力相对不均匀；另外，在这种压制方式中为了防止球坯在压制的过程中开裂，要将装有穿衣颗粒和基体石墨粉的模具抽真空，即在准等静压压机中对模具内基体石墨粉和穿衣颗粒周围的气体抽真空，比较难完成；再有，在这种生产工艺中，一个压机内只能放置一个模具，一个循环只能压制一个球坯，生产效率不能满足球形燃料元件规模化生产的需要。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

发明目的

为进一步改善球形燃料元件性能，并且适应球形燃料元件规模化生产和提高元件生产效率的需要，本发明的目的在于提供一种球形燃料元件球坯的制备方法，该制备方法采用等静压压制的方式，在压制过程中球坯受力均匀，使得球形燃料元件的性能得到改善；并且该制备方法简单便捷，避免了在准等静压压机中对模具内基体石墨粉和穿衣颗粒周围的气体抽真空的步骤，一次压制可制备多个球坯，且其余步骤也可以批量化生产。

解决方案

为实现本发明目的，本发明实施例提供了以下技术方案：

一种球形燃料元件球坯的制备方法，包括以下步骤：

将橡胶模具放在压制设备的模腔中，并且所述橡胶模具中装满基体石墨粉和位于基体石墨粉中心部位的穿衣颗粒，在压制设备中进行预压获得预压体；

将从橡胶模具中取出的预压体真空密封包装，获得经过真空包装的单独预压体；

将真空包装后的单独预压体放入等静压机的液缸内，进行等静压压制。

上述制备方法在一种可能的实现方式中，进行等静压压制时要将等静压机先升压至设定压力，经过保压、泄压至常压的步骤进行压制，其中：等静压压制时的设定压力为150MPa-300MPa，可选为160MPa-280MPa，进一步可选为220MPa-260MPa。

上述制备方法在一种可能的实现方式中，等静压压制时升压至设定压力的时间为1min-20min；可选地为1min-10min；进一步可选地为1min-5min。

上述制备方法在一种可能的实现方式中，等静压压制时保压时间为5s-10min，可选地为5s-6min，进一步可选地为1min-5min。

上述制备方法在一种可能的实现方式中，等静压压制时的泄压为先慢速泄压，再快速泄压；其中：慢速泄压时间为1min-10min，快速泄压时间为2s-100s；可选地慢速泄压时间为1min-7min，快速泄压时间为10-100s。