二氧化鈾核芯焙燒還原一體化爐的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種二氧化鈾核芯焙燒還原一體化爐，該爐包含底部開口的柱狀體反應(yīng)罐3，反應(yīng)罐3底部有密封圈12，密封圈12中部有中空管道13穿過，中空管道13上部安裝有中料盤14，密封圈12與中料盤14彼此的相對(duì)位置固定，中空管道13底部連接保護(hù)氣體進(jìn)氣管7、空氣進(jìn)氣管10和出氣管8，反應(yīng)罐3外部套有爐筒1，加熱器2鋪設(shè)在反應(yīng)罐3的外部、爐筒1的內(nèi)部。采用本一體化爐進(jìn)行生產(chǎn)，可比傳統(tǒng)方法在生產(chǎn)相同數(shù)量鈾核芯原料時(shí)減少20小時(shí)的操作時(shí)間。
【專利說(shuō)明】二氧化鈾核芯焙燒還原一體化爐
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及核燃料的焙燒爐和還原爐設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種焙燒還原一體化爐。
【背景技術(shù)】
[0002]在我國(guó)高溫氣冷堆示范工程，如HTR-PM，燃料生產(chǎn)期間，采用基于10麗高溫氣冷堆，如HTR-10，期間的全膠凝工藝而改進(jìn)的外膠凝工藝制備二氧化鈾陶瓷微球。在制備膠凝后的小球需要經(jīng)過陳化、洗滌、干燥、焙燒、還原和燒結(jié)等工序，可得到致密的二氧化鈾陶瓷微球。
[0003]膠凝后的干燥微球中含有部分游離水和結(jié)晶水，還包含聚乙烯醇、乙炔等有機(jī)物及膠凝過程產(chǎn)生的硝酸銨等雜質(zhì)，必須在焙燒過程中去除，焙燒過程在氫氣氣氛下進(jìn)行。焙燒后獲得三氧化鈾微球在氫氣氣氛下進(jìn)行連續(xù)還原，從而獲得結(jié)構(gòu)均勻、具有良好燒結(jié)性能的準(zhǔn)二氧化鈾微球。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)需要將焙燒和還原這兩步分開，其步驟需要焙燒工藝的降溫、卸料過程與還原工藝的升溫、裝料等過程，由于原料具有放射性污染，在兩個(gè)步驟之間的原料轉(zhuǎn)移會(huì)污染環(huán)境，不適合大批量規(guī)?；纳a(chǎn)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005](一)要解決的技術(shù)問題
[0006]本實(shí)用新型的目的在于解決傳統(tǒng)工藝制備二氧化鈾陶瓷微球時(shí)，需要將焙燒和還原這兩步分開，導(dǎo)致兩步驟之間搬運(yùn)環(huán)境污染，生成效率第的問題。
[0007](二)技術(shù)方案
[0008]本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:
[0009]一種二氧化鈾核芯焙燒還原一體化爐，該一體化爐具有底部開口的柱狀體反應(yīng)罐3，反應(yīng)罐3底部有密封圈12，密封圈12中部有中空管道13穿過，中空管道13上部安裝有料盤14，密封圈12與料盤14彼此的相對(duì)位置固定，中空管道13底部連接反應(yīng)氣體進(jìn)氣管
7、保護(hù)氣體進(jìn)氣管10，反應(yīng)罐3外部套有爐筒1，加熱器2鋪設(shè)在反應(yīng)罐3的外部、爐筒I的內(nèi)部。
[0010]優(yōu)選的，中空管道13下部穿過下爐底水套6，爐底水套6與過渡區(qū)水套5組成下爐底封閉結(jié)構(gòu)，過渡區(qū)水套5與反應(yīng)罐3固定。
[0011]進(jìn)一步的，中空管道13與下爐底水套6兩者相對(duì)位置不變。
[0012]優(yōu)選的，中空管道13上部側(cè)壁設(shè)有出氣孔。
[0013]優(yōu)選的，反應(yīng)罐3外壁與爐筒I內(nèi)壁彼此之間留有間隔。
[0014]進(jìn)一步的，反應(yīng)罐3外壁與爐筒I內(nèi)壁中間設(shè)有保護(hù)罩15，且加熱器2鋪設(shè)在保護(hù)罩5的外部、反應(yīng)罐3的外部，且三者之間的任意組合，彼此之間相互留有間隔。
[0015]優(yōu)選的，料盤14為多層疊放或多層一體式結(jié)構(gòu)，料盤14為同心形并在內(nèi)壁設(shè)有通氣孔，通氣孔出氣孔位于料盤表面。
[0016]優(yōu)選的，反應(yīng)罐3底部設(shè)有反應(yīng)罐水套4。
[0017]優(yōu)選的，出氣管8中部設(shè)有水箱11，出氣管8與下爐底水套6相連部下部有冷凝水出口與泠凝水管9相連。
[0018]優(yōu)選的，保護(hù)氣體進(jìn)氣管10進(jìn)氣部一端與中空管道13相連，另一端對(duì)爐筒I內(nèi)部相連,對(duì)爐筒內(nèi)部吹氣。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例中二氧化鈾核芯焙燒還原一體化爐的正面剖視圖；
[0020]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例中料盤的側(cè)視刨面圖；
[0021]圖中:1_爐筒，2-加熱器，3-反應(yīng)罐，4-反應(yīng)罐水套，5-過渡區(qū)水套，6-下爐底水套，7-反應(yīng)氣體進(jìn)氣管，8-出氣管，9-出水管，10-保護(hù)氣體進(jìn)氣管，11-水箱，12-密封圈，
13-中空管道，14-料盤。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】做進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于說(shuō)明本實(shí)用新型，但不用來(lái)限制本實(shí)用新型的范圍。
[0023]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例中二氧化鈾核芯焙燒還原一體化爐的正面剖視圖，以下實(shí)施例結(jié)合圖1進(jìn)行說(shuō)明。
[0024]實(shí)施例
[0025]二氧化鈾核芯焙燒還原一體化爐，該一體化爐具有底部開口的柱狀體反應(yīng)罐3，反應(yīng)罐3底部有密封圈12，密封圈12中部有中空管道13穿過，中空管道13上部安裝有料盤14，中空管道13、密封圈12與中料盤14的任意組合，彼此相對(duì)位置不變，中空管道13底部連接反應(yīng)氣體進(jìn)氣管7、保護(hù)氣體進(jìn)氣管10，反應(yīng)罐3外部套有爐筒1，加熱器2鋪設(shè)在反應(yīng)罐3的外部、爐筒I的內(nèi)部。
[0026]中空管道13下部穿過下爐底水套6，爐底水套6與過渡區(qū)水套5組成下爐底封閉結(jié)構(gòu)，過渡區(qū)水套5與反應(yīng)罐3固定。中空管道13與下爐底水套6兩者相對(duì)位置不變。
[0027]中空管道13上部側(cè)壁設(shè)有出氣孔。
[0028]反應(yīng)罐3外壁與爐筒I內(nèi)壁彼此之間留有間隔。反應(yīng)罐3外壁與爐筒I內(nèi)壁中間設(shè)有保護(hù)罩15，且加熱器2鋪設(shè)在保護(hù)罩5的外部、反應(yīng)罐3的外部，且三者之間的任意組合，彼此之間相互留有間隔。
[0029]料盤14為多層疊放或多層一體式結(jié)構(gòu)，料盤14為同心形并設(shè)有通氣孔。在本案例中，料盤的層數(shù)為10層，將待焙燒還原的微球按每盤的裝料量裝滿十層料盤，料盤依次疊放好，將中空管道13插入到料盤14中心圓孔內(nèi)，使得中空管道13上部的出氣孔洞與料盤內(nèi)圓側(cè)壁的通氣孔對(duì)齊。然后將放置好的全部料盤及進(jìn)氣管升入到反應(yīng)罐內(nèi)，通入壓縮空氣，啟動(dòng)加熱程序，開始微球的焙燒過程。待焙燒過程結(jié)束后，加熱程序保溫，啟動(dòng)真空泵對(duì)反應(yīng)罐抽真空，再通入氬氣進(jìn)行洗爐，最后通入氫氣，加熱程序繼續(xù)升溫進(jìn)行還原反應(yīng)。反應(yīng)過程中廢氣通過出氣管8排出，經(jīng)水箱11過濾再排出，冷凝水通過出水口排出。反應(yīng)罐3底部設(shè)有反應(yīng)罐水套4。反應(yīng)罐水套4、過渡區(qū)水套5、下爐底水套6對(duì)密封圈12進(jìn)行冷卻。待還原反應(yīng)結(jié)束爐體冷卻到室溫，啟動(dòng)真空泵對(duì)反應(yīng)罐3抽真空。然后打開進(jìn)氣閥，將保護(hù)氣體通過保護(hù)氣體進(jìn)氣管10重新充滿罐體。待爐體恢復(fù)到常壓后，開爐卸料，完成焙燒還原過程。
[0030]采用本一體化爐進(jìn)行生產(chǎn)，可比傳統(tǒng)方法在生產(chǎn)相同數(shù)量鈾核芯原料時(shí)減少20小時(shí)的操作時(shí)間。
[0031]以上實(shí)施方式僅用于說(shuō)明本實(shí)用新型，而并非對(duì)本實(shí)用新型的限制，有關(guān)【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范疇。
【權(quán)利要求】
1.一種二氧化鈾核芯焙燒還原一體化爐，其特征在于，該一體化爐具有底部開口的柱狀體反應(yīng)罐(3)，反應(yīng)罐(3)底部有密封圈(12)，密封圈(12)中部有中空管道(13)穿過，中空管道(13)上部安裝有料盤(14)，密封圈(12)與中料盤(14)彼此的相對(duì)位置固定，中空管道(13)底部連接反應(yīng)氣體進(jìn)氣管(7)、保護(hù)氣體進(jìn)氣管(10),反應(yīng)罐(3)外部套有爐筒(1)，加熱器(2)鋪設(shè)在反應(yīng)罐(3)的外部、爐筒(I)的內(nèi)部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化鈾核芯焙燒還原一體化爐，其特征在于，所述的中空管道(13)下部穿過下爐底水套(6)，爐底水套(6)與過渡區(qū)水套(5)組成下爐底封閉結(jié)構(gòu)，過渡區(qū)水套(5)與反應(yīng)罐(3)固定。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的二氧化鈾核芯焙燒還原一體化爐，其特征在于，所述的中空管道(13)與下爐底水套(6)兩者相對(duì)位置不變。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化鈾核芯焙燒還原一體化爐，其特征在于，所述的中空管道(13)上部側(cè)壁設(shè)有出氣孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化鈾核芯焙燒還原一體化爐，其特征在于，所述的反應(yīng)罐(3)外壁與爐筒(I)內(nèi)壁彼此之間留有間隔。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的二氧化鈾核芯焙燒還原一體化爐，其特征在于，所述的反應(yīng)罐(3)外壁與爐筒(I)內(nèi)壁中間設(shè)有保護(hù)罩(15)，且加熱器(2)鋪設(shè)在保護(hù)罩(15)的內(nèi)部、反應(yīng)罐(3)的外部，且加熱器(2)與保護(hù)罩(15)和反應(yīng)罐(3)之間留有間隔。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化鈾核芯焙燒還原一體化爐，其特征在于，所述的料盤(14)為多層疊放或多層一體式結(jié)構(gòu)，料盤(14)為同心形并在料盤(14)內(nèi)壁設(shè)有通氣孔，通氣孔出氣孔位于料盤表面。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化鈾核芯焙燒還原一體化爐，其特征在于，所述的反應(yīng)罐(3 )底部設(shè)有反應(yīng)罐水套(4 )。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化鈾核芯焙燒還原一體化爐，其特征在于，所述的出氣管(8 )中部設(shè)有水箱(11)，出氣管(8 )在下爐底水套(6 )相連部下部有冷凝水出口與泠凝水管(9)相連。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化鈾核芯焙燒還原一體化爐，其特征在于，所述的保護(hù)氣體進(jìn)氣管(10)進(jìn)氣部一端與中空管道(13)相連，另一端對(duì)爐筒(I)內(nèi)部相連，對(duì)爐筒內(nèi)部吹氣。
【文檔編號(hào)】C01G43/025GK203411349SQ201320433999
【公開日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年7月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月19日
【發(fā)明者】趙興宇, 馬景陶, 郝少昌, 王陽(yáng), 鄧長(zhǎng)生, 周湘文, 劉兵, 唐亞平 申請(qǐng)人:清華大學(xué)