一种混合氧化物芯块烧结气氛氧势控制装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109300560A(43)申请公布日2019.02.01(21)申请号201811292833.4(22)申请日2018.11.01(71)申请人中国原子能科学研究院地址102413北京市房山区新镇三强路1号院(72)发明人郑新海尹邦跃杨启法张顺孝屠振华魏国良屈哲昊(51)Int.Cl.G21C21/02(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种混合氧化物芯块烧结气氛氧势控制装置(57)摘要本发明属于快中子反应堆技术领域，公开了一种混合氧化物芯块烧结气氛氧势控制装置。该装置包括气瓶、干燥管、流量阀、鼓泡器、温度计、压力控制装置、混气罐、水分仪、烧结炉及控制柜，其中气瓶内为氢氩混合气体，气瓶出口通过连接管与干燥管连接，以干燥氢氩混合气体中的水分；流量阀分为第一流量阀和第二流量阀；干燥管远离气瓶的一端通过两路连接管线分别与第一流量阀和第二流量阀的一端连接，其中第一流量阀的另一端与混气罐入口端连接，第二流量阀的另一端与鼓泡器连接。该装置具有氧势控制准确、结构和控制过程简单、经济性高且能满足批量生产的有益效果。CN109300560ACN109300560A权利要求书1/1页1.一种混合氧化物芯块烧结气氛氧势控制装置，其特征在于，该装置包括气瓶、干燥管、流量阀、鼓泡器、温度计、压力控制装置、混气罐、水分仪、烧结炉及控制柜，其中气瓶内为氢氩混合气体，气瓶出口通过连接管与干燥管连接，以干燥氢氩混合气体中的水分；流量阀分为第一流量阀和第二流量阀；干燥管远离气瓶的一端通过两路连接管线分别与第一流量阀和第二流量阀的一端连接，其中第一流量阀的另一端与混气罐入口端连接，第二流量阀的另一端与鼓泡器连接；所述鼓泡器为密封结构，鼓泡器上端设置有进气管和出气管，其中进气管的一端与第二流量阀连接，另一端伸入至鼓泡器内纯水的液面之下；出气管从鼓泡器液面上方上行至混气罐入口端并与混气罐入口端连接；所述混气罐出口端通过管线与水分仪连接，以对混气罐中的水分精确测定，水分测定满足需求则进入烧结炉进行芯块烧结；若不满足设计需求则通过调节第一流量阀和第二流量阀的流量进而控制混气罐中的水分，以实现烧结氧势的控制。2.根据权利要求1所述的一种混合氧化物芯块烧结气氛氧势控制装置，其特征在于，所述混合氧化物芯块为UO2-PuO2、Gd2O3-UO2或UO2-CeO2芯块。3.根据权利要求1所述的一种混合氧化物芯块烧结气氛氧势控制装置，其特征在于，所述干燥管是放置的是无水氯化钙或氧化钙。4.根据权利要求1所述的一种混合氧化物芯块烧结气氛氧势控制装置，其特征在于，所述鼓泡器是通过低温水槽进行温度控制的。5.根据权利要求1所述的一种混合氧化物芯块烧结气氛氧势控制装置，其特征在于，所述压力控制装置安装于鼓泡器上方，用于测量鼓泡器内的压力，压力控制装置中包含压力计，精确度为1Pa。6.根据权利要求1所述的一种混合氧化物芯块烧结气氛氧势控制装置，其特征在于，所述烧结炉的材质是金属材料发热体钨或钼，以降低水气对发热体的腐蚀。7.根据权利要求1所述的一种混合氧化物芯块烧结气氛氧势控制装置，其特征在于，所述第一流量阀、第二流量阀和水分仪是通过控制柜控制的。8.根据权利要求1所述的一种混合氧化物芯块烧结气氛氧势控制装置，其特征在于，所述第一流量阀、第二流量阀的流量控制范围不应低于3000ml/min。9.根据权利要求1所述的一种混合氧化物芯块烧结气氛氧势控制装置，其特征在于，所述鼓泡器内的温度控制为环境温度或环境温度以下。2CN109300560A说明书1/3页一种混合氧化物芯块烧结气氛氧势控制装置技术领域[0001]本发明属于快中子反应堆技术领域，具体涉及一种混合氧化物芯块烧结气氛氧势控制装置。背景技术[0002]快堆MOX芯块制造时，芯块氧金属比O/M是非常重要的技术指标，要求氧金属比在1.96～1.99之间。因为氧金属比会影响燃料芯块的多种热物理性能，包括热导率、热扩散系数、密度等，还对包壳与芯块间相互作用产生重要影响。过高的氧金属比会加速包壳与芯块接触点的氧扩散速率，加速腐蚀包壳，降低MOX组件服役时间；过低的氧金属比会导致MOX芯块内产生第二相，第二相的产生同会使芯块整体的热导率、热扩散等热物性发生变化，影响堆内服役行为。因此，在烧结MOX芯块时，控制氧金属比是非常关键的工作。[0003]理论上，氧势的表达式为式子R为气体常数，T为温度，PO2为氧分压，在一定温度下，氧势与氧分压存在确定关系，技术人员通常就是通过烧结气氛的氧势来控制O/M。工艺上通用的方法是在烧结气氛中添加一定量的水气或氧气，进而达到控制气氛氧势的目的。其中添加氧气必须进行复杂的计算并且较难控制烧结过程，因为高温下氧