(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
順に接続された、コア球基体粉末と核燃料粒子とを均一に混合させた後、コア球にプレスすることに用いられる燃料領域成形システムと、
無燃料基体粉末を前記コア球に被覆して、前記球状燃料素子を製造することに用いられる無燃料領域造形システムと、
前記球状燃料素子をグリーン球にプレスすることに用いられるグリーン球プレスシステムとを含み、
前記燃料領域成形システムは、順に設置されたコア球基体粉末定量輸送装置（1）と、核燃料粒子等分装置（2）と、核燃料粒子高精度定量装置（3）と、一次攪拌装置（4）と、吐出・金型内装入装置（5）と、二次攪拌装置（7）と、コア球プレス装置（8）とを含み、前記コア球基体粉末定量輸送装置（1）、核燃料粒子高精度定量装置（3）、一次攪拌装置（4）、及び吐出・金型内装入装置（5）の間には、材料タンクステーション転送装置（6）を介して接続され、
前記コア球基体粉末定量輸送装置（1）が、前記コア球基体粉末を定量的に前記材料タンクステーション転送装置（6）に輸送し、前記核燃料粒子等分装置（2）と核燃料粒子高精度定量装置（3）とが、前記核燃料を高精度で定量的に前記材料タンクステーション転送装置（6）に輸送し、前記材料タンクステーション転送装置（6）が、前記コア球基体粉末と前記核燃料とを前記一次攪拌装置（4）に輸送し、前記一次攪拌装置（4）が、前記コア球基体粉末と前記核燃料とを均一に攪拌し、前記材料タンクステーション転送装置（6）が、前記一次攪拌装置（4）を経過した前記コア球基体粉末と前記核燃料とを前記吐出・金型内装入装置（5）に輸送し、前記吐出・金型内装入装置（5）が、均一に攪拌された前記コア球基体粉末と前記核燃料とでコア球金型を満たし、前記二次攪拌装置（7）が、前記コア球金型における前記コア球基体粉末と前記核燃料とを攪拌し、
前記コア球プレス装置（8）が、前記コア球金型における前記コア球基体粉末と前記核燃料とをコア球にプレスすることを特徴とする球状燃料素子成形設備。
【請求項２】
前記コア球基体粉末定量輸送装置（1）が、前記コア球基体粉末の貯蔵に用いられる第1のホッパーと、前記ホッパーの底部に位置するスクリューフィーダーとを含み、前記コア球基体粉末の輸送量が前記スクリューフィーダーの材料供給時間によって制御されることを特徴とする請求項１に記載の球状燃料素子成形設備。
【請求項３】
前記核燃料粒子等分装置（2）は、核燃料を受けるための回転可能な第2のホッパー（2-1）と、前記第2のホッパー（2-1）に接続される分配管（2-2）と、前記分配管（2-2）が分配された前記核燃料を受けるための複数の柱状容器（2-3）を含み、
前記核燃料粒子高精度定量装置（3）は、底部吊下げ機能を備える天秤（3-1）と、前記天秤の底部に吊下げられた秤量ホッパー（3-2）と、前記秤量ホッパー（3-2）に核燃料を添加することに用いられ、核燃料を貯蔵することができる振動フィーダー（3-3）とを含み、
その中、前記柱状容器（2-3）の底部に管路が設けられ、前記複数の柱状容器（2-3）が回転することで、インポジションに回転された前記柱状容器（2-3）における前記核燃料を前記管路を介して前記秤量ホッパー（3-2）に輸送することを特徴とする請求項１に記載の球状燃料素子成形設備。
【請求項４】
前記材料タンクステーション転送装置（6）は、赤外線位置決めセンサーと、モータにより駆動されるチェーンと、前記チェーンに装着された若干の材料タンク（6-2）とを含み、前記赤外線位置決めセンサーは、前記若干の材料タンク（6-2）のタンク口が前記コア球基体粉末定量輸送装置（1）の輸送口と、前記核燃料粒子高精度定量装置（3）の秤量ホッパー（3-2）の吐出口と、前記一次攪拌装置（4）と、前記吐出・金型内装入装置（5）とにそれぞれ対応するかを確認することに用いられることを特徴とする請求項１に記載の球状燃料素子成形設備。
【請求項５】
前記二次攪拌装置（7）は、前記コア球基体粉末と前記核燃料とで満たされたコア球金型（7-0）を配置するためのベースプレート（7-1）と、ブラケット（7-3）と、前記ブラケットに装着された回転可能な攪拌ヘッド（7-2）とを含み、前記攪拌ヘッド（7-2）が前記コア球金型（7-0）のキャビティに伸ばし、
作業中において、前記攪拌ヘッド（7-2）がモーターにより駆動されることで前記コア球金型（7-0）における前記コア球基体粉末と前記核燃料とを攪拌し、前記ベースプレート（7-1）が前記モーターにより駆動されることで回転し、前記ベースプレート（7-1）の回転方向と前記攪拌ヘッド（7-2）の回転方向とが反対であることを特徴とする請求項１に記載の球状燃料素子成形設備。
【請求項６】
前記コア球プレス装置（8）は、上下に移動可能な外側スリーブ（8-1）と、前記外側スリーブ（8-1）内に固定された上パンチ（8-2）と、上下に移動可能な下パンチ（8-3）とを含み、前記コア球金型（7-0）の外径が、前記外側スリーブ（8-1）の内径、前記上パンチ（8-2）の外径、及び前記下パンチ（8-3）の外径とそれぞれ同じであることを特徴とする請求項１に記載の球状燃料素子成形設備。
【請求項７】
前記無燃料領域造形システムは、順に設置されたコア球位置決め搬送装置（9）と、コア球位置決め移送装置（12）と、無燃料領域基体粉末定量輸送装置と、無燃料領域造形装置とを含み、前記コア球位置決め搬送装置が、前記コア球位置決め移送装置を介して前記無燃料領域造形装置に接続され、前記無燃料領域基体粉末定量輸送装置が前記無燃料領域造形装置に接続され、
前記コア球位置決め搬送装置（9）と前記コア球位置決め移送装置（12）とが、前記コア球を前記無燃料領域造形装置に移送し、前記無燃料領域基体粉末定量輸送装置が前記無燃料領域造形装置に前記基体粉末を輸送し、前記無燃料領域造形装置が、前記基体粉末を前記コア球に被覆して前記球状燃料素子を製造することを特徴とする請求項１−６のいずれかに記載の球状燃料素子成形設備。
【請求項８】
前記コア球位置決め搬送装置（9）は位置決め回転可能な円盤（9-1）を含み、に前記コア球を配置するための若干のボス（9-2）が均一に分布し、
前記コア球位置決め移送装置（12）は、１つのグリッパー（12-1）と、前記グリッパー（12-1）を駆動して水平と垂直方向に沿って移動させるロボットアーム（12-2）とを含み、前記グリッパー（12-1）の水平方向における移動範囲は、前記コア球位置決め搬送装置（9）のボス（9-2）の真上から前記無燃料領域造形装置の金型の真上までであることを特徴とする請求項７に記載の球状燃料素子成形設備。
【請求項９】
前記無燃料領域造形装置は、金型を配置するための可動なベースプレートと、基体粉末の位置を検知するためのプローブと、前記球状燃料素子を成形させるための円弧状ブレードとを含み、前記円弧状ブレードの円心が前記金型の垂直軸線に位置することを特徴とする請求項７に記載の球状燃料素子成形設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子炉燃料素子製造の技術分野に関し、特に球状燃料素子成形設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、ペブルベッド型高温ガス冷却炉に使用される球状燃料素子は、直径が60mmであり、燃料領域と無燃料領域を含んでいる。球状燃料素子は、全体が黒鉛基体であり、外層が厚さ約5mm程度の無燃料領域であり、基本的な構造が、無燃料黒鉛シェルに被覆燃料粒子と黒鉛基体からなる分散燃料が満たされるものである。
球状燃料素子の製造プロセスには、基体黒鉛粉末の製造、被覆粒子のドレッシング、コア球のプレス、グリーンのプレス、ターニング、炭化、高温純化を含み、その中、グリーン球の燃料領域と無燃料領域の成形は、球状素子制造プロセスにおけるコア技術である。球状燃料素子成形のプロセス原理には、ドレッシング粒子と基体黒鉛粉末とが混合されること、混合物がゴム金型内にロードされてコア球にプレスされること、最終加圧型において無燃料領域が造形されること、及び最終的にプレスされて目的サイズよりやや大きいグリーンを得ることを含む。しかしながら、具体的にどのようにドレッシング粒子と基体黒鉛粉末とを混合させるか、どのようにコア球にプレスさせるか、及びどのように最終的に成形させるかを含む、どのように球状燃料素子を成形させるかは従来の技術において開示されていない。特許文献１：中国特許出願CN201210177503（中国特許出願公開CN102689450A）には、球状燃料素子のグリーンのプレスに用いられる真空準静水圧プレスが開示されるが、ドレッシング粒子と基体黒鉛粉末との混合、最終加圧型における無燃料領域の造形等の処理を含む、球状燃料素子成形の他のステップにおいてどのようなプロセスを採用するか、どのような設備を採用するかが開示されていない。従って、燃料素子のコストを低下させることができ、構造がコンパクトで操作が便利である球状燃料素子成形設備を提供することは、非常に重要な意味がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】中国特許出願公開公報第102689450A
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、構造がコンパクトで操作が便利である球状燃料素子成形設備をどのように提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
その目的を達成するために、本発明は、順に接続された、コア球基体粉末と核燃料粒子とを均一に混合させた後、コア球にプレスすることに用いられる燃料領域成形システムと、無燃料基体粉末を前記コア球に被覆して、前記球状燃料素子を製造することに用いられる無燃料領域造形システムと、
前記球状燃料素子をグリーン球にプレスすることに用いられるグリーン球プレスシステムとを含み、
前記燃料領域成形システムは、順に設置されたコア球基体粉末定量輸送装置と、核燃料粒子等分装置と、核燃料粒子高精度定量装置と、一次攪拌装置と、吐出・金型内装入装置と、二次攪拌装置と、コア球プレス装置とを含み、前記コア球基体粉末定量輸送装置、核燃料粒子高精度定量装置、一次攪拌装置、及び吐出・金型内装入装置の間には、材料タンクステーション転送装置を介して接続され、
前記コア球基体粉末定量輸送装置が、前記コア球基体粉末を定量的に前記材料タンクステーション転送装置に輸送し、前記核燃料粒子等分装置と核燃料粒子高精度定量装置とが、前記核燃料を高精度で定量的に前記材料タンクステーション転送装置に輸送し、前記材料タンクステーション転送装置が、前記コア球基体粉末と前記核燃料とを前記一次攪拌装置に輸送し、前記一次攪拌装置が、前記コア球基体粉末と前記核燃料とを均一に攪拌し、前記材料タンクステーション転送装置が、前記一次攪拌装置を経過した前記コア球基体粉末と前記核燃料とを前記吐出・金型内装入装置に輸送し、前記吐出・金型内装入装置が、均一に攪拌された前記コア球基体粉末と前記核燃料とでコア球金型を満たし、前記二次攪拌装置が、前記コア球金型における前記コア球基体粉末と前記核燃料とを攪拌し、
前記コア球プレス装置が、前記コア球金型における前記コア球基体粉末と前記核燃料とをコア球にプレスする球状燃料素子成形設備が提供される。
【０００７】
前記コア球基体粉末定量輸送装置が、前記コア球基体粉末の貯蔵に用いられる第1のホッパーと、前記ホッパーの底部に位置するスクリューフィーダーとを含み、前記コア球基体粉末の輸送量が前記スクリューフィーダーの材料供給時間によって制御されることが好ましい。
【０００８】
前記核燃料粒子等分装置は、核燃料を受けるための回転可能な第2のホッパーと、前記第2のホッパーに接続される分配管と、前記分配管が分配された前記核燃料を受けるための複数の柱状容器を含み、
前記核燃料粒子高精度定量装置は、底部吊下げ機能を備える天秤と、前記天秤の底部に吊下げられた秤量ホッパーと、前記秤量ホッパーに核燃料を添加することに用いられ、核燃料を貯蔵することができる振動フィーダーとを含み、
その中、前記柱状容器の底部に管路が設けられ、前記複数の柱状容器が回転することで、インポジションに回転された前記柱状容器における前記核燃料を前記管路を介して前記秤量ホッパーに輸送することが好ましい。
【０００９】
前記材料タンクステーション転送装置は、赤外線位置決めセンサーと、モータにより駆動されるチェーンと、前記チェーンに装着された若干の材料タンクとを含み、前記赤外線位置決めセンサーは、前記若干の材料タンクのタンク口が前記コア球基体粉末定量輸送装置の輸送口と、前記核燃料粒子高精度定量装置の秤量ホッパーの吐出口と、前記一次攪拌装置と、前記吐出・金型内装入装置とにそれぞれ対応するかを確認することに用いられることが好ましい。
【００１０】
前記二次攪拌装置は、前記コア球基体粉末と前記核燃料とで満たされたコア球金型を配置するためのベースプレートと、ブラケットと、前記ブラケットに装着された回転可能な攪拌ヘッドとを含み、前記攪拌ヘッドが前記コア球金型のキャビティに伸ばし、
作業中において、前記攪拌ヘッドがモーターにより駆動されることで前記コア球金型における前記コア球基体粉末と前記核燃料とを攪拌し、前記ベースプレートが前記モーターにより駆動されることで回転し、前記ベースプレートの回転方向と前記攪拌ヘッドの回転方向とが反対であることが好ましい。
【００１１】
前記コア球プレス装置は、上下に移動可能な外側スリーブと、前記外側スリーブ内に固定された上パンチと、上下に移動可能な下パンチとを含み、前記コア球金型の外径が、前記外側スリーブの内径、前記上パンチの外径、及び前記下パンチの外径とそれぞれ同じであることが好ましい。
【００１２】
前記無燃料領域造形システムは、順に設置されたコア球位置決め搬送装置と、コア球位置決め移送装置と、無燃料領域基体粉末定量輸送装置と、無燃料領域造形装置とを含み、前記コア球位置決め搬送装置が、前記コア球位置決め移送装置を介して前記無燃料領域造形装置に接続され、前記無燃料領域基体粉末定量輸送装置が前記無燃料領域造形装置に接続され、
前記コア球位置決め搬送装置と前記コア球位置決め移送装置とが、前記コア球を前記無燃料領域造形装置に移送し、前記無燃料領域基体粉末定量輸送装置が前記無燃料領域造形装置に前記基体粉末を輸送し、前記無燃料領域造形装置が、前記基体粉末を前記コア球に被覆して前記球状燃料素子を製造することが好ましい。
【００１３】
前記コア球位置決め搬送装置は位置決め回転可能な円盤を含み、円盤に前記コア球を配置するための若干のボスが均一に分布し、
前記コア球位置決め移送装置は、１つのグリッパーと、前記グリッパーを駆動して水平と垂直方向に沿って移動させるロボットアームとを含み、前記グリッパーの水平方向における移動範囲は、前記コア球位置決め搬送装置のボスの真上から前記無燃料領域造形装置の金型の真上までであることが好ましい。
【００１４】
前記無燃料領域造形装置は、金型を配置するための可動なベースプレートと、基体粉末の位置を検知するためのプローブと、前記球状燃料素子を成形させるための円弧状ブレードとを含み、前記円弧状ブレードの円心が前記金型の垂直軸線に位置することが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る球状燃料素子成形設備は、プロセスフローのライン作業に従って分布し、構造がコンパクトで操作が便利であり、それぞれの装置が合理的に接続されており、設備の運行が良好的な論理的関係を有し、自動化を実現し易い。無燃料領域造形システムにより、最終的にプレスされた後の球ブランクの球形度が高く、わずかな取り代しか必要せず、基体黒鉛粉末の浪費を減少し、燃料素子のコストを低下させた。また、核燃料粒子等分装置と核燃料粒子高精度定量装置により、得られた核燃料と基体粉末の配分が正確であるため、本発明の球状燃料素子成形設備を採用することで製造された球状燃料素子の歩留まりが高い。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
図面を参照することで、本発明の特徴と利点をより明確に理解でき、図面は概略図であり、本発明を如何なる制限するとは理解すべきではない。
【図１】本発明における燃料領域成形システムと無燃料領域造形システムの構造を示す概略図である。
【図２】本発明における一実施形態の燃料領域成形システムの構造を示す概略図である。
【図３】本発明における一実施形態の核燃料粒子等分装置を示す断面図である。
【図４】本発明における一実施形態の材料タンクステーション輸送装置を示す断面図である。
【図５】本発明における一実施形態の二次攪拌装置を示す斜視構造概略図である。
【図６】本発明における一実施形態のコア球プレス装置を示す断面図である。
【図７】本発明における一実施形態の無燃料領域造形システムを示す構造概略図である。
【図８】本発明における一実施形態の無燃料領域造形システムを示す斜視構造概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
【００１８】
図1に示すように、球状燃料素子成形設備は、順に接続された、コア球基体粉末と核燃料粒子とを均一に混合させた後、コア球にプレスすることに用いられる燃料領域成形システムと、無燃料基体粉末を前記コア球に被覆して、前記球状燃料素子を製造することに用いられる無燃料領域造形システムと、球状燃料素子をグリーン球にプレスすることに用いられるグリーン球プレスシステムとを含む。
【００１９】
具体的に、図2に示すように、前記燃料領域成形システムは、順に設置されたコア球基体粉末定量輸送装置1と、核燃料粒子等分装置2と、核燃料粒子高精度定量装置3と、一次攪拌装置4と、吐出・金型内装入装置5と、二次攪拌装置7と、コア球プレス装置8とを含み、前記コア球基体粉末定量輸送装置1、核燃料粒子高精度定量装置3、一次攪拌装置4、及び吐出・金型内装入装置5の間には、材料タンクステーション転送装置6を介して接続され、前記コア球基体粉末定量輸送装置1が、前記コア球基体粉末を定量的に前記材料タンクステーション転送装置6に輸送し、前記核燃料粒子等分装置2と核燃料粒子高精度定量装置3とが、前記核燃料を高精度で定量的に前記材料タンクステーション転送装置6に輸送し、前記材料タンクステーション転送装置6が、前記コア球基体粉末と前記核燃料とを前記一次攪拌装置4に輸送し、前記一次攪拌装置4が、前記コア球基体粉末と前記核燃料とを均一に攪拌し、前記材料タンクステーション転送装置6が、前記一次攪拌装置4を経過した前記コア球基体粉末と前記核燃料とを前記吐出・金型内装入装置5に輸送し、前記吐出・金型内装入装置5が、均一に攪拌された前記コア球基体粉末と前記核燃料とでコア球金型7-0を満たし、前記二次攪拌装置7が、前記コア球金型における前記コア球基体粉末と前記核燃料とを攪拌し、前記コア球プレス装置8が、前記コア球金型における前記コア球基体粉末と前記核燃料とをコア球にプレスする。
【００２０】
その中、コア球基体粉末定量輸送装置1が、前記コア球基体粉末の貯蔵に用いられる第1のホッパーと、前記ホッパーの底部に位置するスクリューフィーダーとを含み、前記コア球基体粉末の輸送量が前記スクリューフィーダーの材料供給時間によって制御されることが好ましい。図3に示すように、前記核燃料粒子等分装置2は、核燃料を受けるための回転可能な第2のホッパー2-1と、前記第2のホッパー2-1に接続される分配管2-2と、前記分配管が分配された前記核燃料を受けるための、全体が回転可能な複数の柱状容器2-3とを含み、好ましくは、前記複数の柱状容器2-3が、50個であり、分配盤に設置され、分配盤が回転することで当該複数の柱状容器2-3を回転させる。図4に示すように、前記核燃料粒子高精度定量装置3は、底部吊下げ機能を備える天秤3-1と、前記天秤の底部に吊下げられた秤量ホッパー3-2と、前記秤量ホッパーに核燃料を添加することに用いられ、核燃料を貯蔵することができる振動フィーダー3-3とを含み、その中、前記柱状容器2-3の底部に管路が設けられ、回転可能な前記複数の柱状容器2-3によって、インポジションに回転された柱状容器2-3における前記核燃料を前記管路を介して前記秤量ホッパー3-2に輸送する。
【００２１】
その中、図4に示すように、前記材料タンクステーション転送装置6は、赤外線位置決めセンサーと、モータにより駆動されるチェーンと、前記チェーンに装着された若干の材料タンク6-2とを含み、赤外線位置決めセンサーは、前記若干の材料タンク6-2のタンク口が前記コア球基体粉末定量輸送装置の輸送口6-1と、前記核燃料粒子高精度定量装置3の秤量ホッパー3-2の吐出口と、前記一次攪拌装置4と、前記吐出・金型内装入装置5とにそれぞれ対応するかを確認することに用いられることが好ましい。モーターによりチェーンを駆動することで、チェーンにおける若干の材料タンク6-2をコア球基体粉末定量輸送装置1の輸送口6-1と前記核燃料粒子高精度定量装置3の秤量ホッパー3-2の吐出口から一次攪拌装置4に輸送し、そして一次攪拌された混合材料を更に吐出・金型内装入装置5に送る。
【００２２】
その中、図5に示すように、前記二次攪拌装置7は、前記コア球基体粉末と前記核燃料で満たされたコア球金型7-0を配置するためのベースプレート7-1と、ブラケット7-3と、前記ブラケットに装着された回転可能な攪拌ヘッド7-2とを含み、前記攪拌ヘッド7-2が前記コア球金型のキャビティに伸ばし、作業中において、前記攪拌ヘッド7-2がモーターにより駆動されることで前記コア球金型における前記コア球基体粉末と前記核燃料とを攪拌し、前記ベースプレート7-1が前記モーターにより駆動されて回転でき、前記ベースプレート7-1の回転方向と前記攪拌ヘッド7-2の回転方向とが反対であることが好ましい。
【００２３】
その中、図6に示すように、前記コア球プレス装置8は、上下に移動可能な外側スリーブ8-1と、前記外側スリーブ8-1内に固定された上パンチ8-2と、上下に移動可能な下パンチ8-3とを含み、前記コア球金型の外径が、前記外側スリーブ8-1の内径、前記上パンチ8-2の外径、及び前記下パンチ8-3の外径とそれぞれ同じであることが好ましい。外側スリーブ8-1は、シリンダーにより上下にスライドすることが実現でき、ストロークが300mm以下であり、下パンチ8-3は、油圧により上下にスライドすることが実現でき、パンチでの圧力が40-120KPaであってもよい。
【００２４】
具体的には、図7に示すように、前記無燃料領域造形システムは、コア球位置決め搬送装置9と、コア球位置決め移送装置12と、無燃料領域基体粉末定量輸送装置と、無燃料領域造形装置とを含み、前記コア球位置決め搬送装置9と前記コア球位置決め移送装置12とが、前記コア球を前記無燃料領域造形装置に移送することに用いられ、前記無燃料領域基体粉末定量輸送装置が前記無燃料領域造形装置に前記基体粉末を輸送することに用いられ、前記無燃料領域造形装置が、前記基体粉末を前記コア球に被覆して前記球状燃料素子を製造することに用いられる。
【００２５】
その中、図8に示すように、前記コア球位置決め搬送装置9は位置決め回転可能な円盤9-1を含み、円盤9-1に前記コア球を配置するための若干のボス9-2が均一に分布することが好ましく、円盤9-1にコア球を配置するための12個のボス9-2が均一に分布し、円盤9-1の位置決め回転がシリンダーの駆動により実現されることが好ましい。前記コア球位置決め移送装置12は、1つのグリッパー12-1と、前記グリッパー12-1を駆動して水平と垂直方向に沿って移動させるロボットアーム12-2とを含み、前記グリッパー12-1が水平方向に前記コア球位置決め搬送装置9のボス9-2の真上と前記無燃料領域造形装置の金型の真上まで移動できる。無燃料領域造形装置は、下半球無燃料領域造形装置11と、上半球無燃料領域造形装置14とを含むことが好ましい。前記無燃料領域基体粉末定量輸送装置は、下半球無燃料領域基体粉末定量輸送装置10と、上半球無燃料領域基体粉末定量輸送装置13とを含む。グリッパー12-1は、ロボットアーム12-2に沿って水平方向において、一端がコア球位置決め搬送装置9に配置されたあるコア球の真上に位置し、他端が上半球無燃料領域造形装置14の上金型の真上に位置する。当該装置は、順にコア球の把持、持ち上げ、水平移動、降下、配置等の動作が完成できる。
【００２６】
その中、前記無燃料領域造形装置は、金型を配置するための可動なベースプレート11-1と、基体粉末の位置を検知するためのプローブと、前記球状燃料素子を成形させるための円弧状ブレード11-3とを含み、前記円弧状ブレード11-3の円心が前記金型の垂直軸線に位置することが好ましい。前記下半球無燃料領域造形装置11は、最終加圧型の下金型を配置するための１つの回転可能なベースプレート11-1と、シリンダーにより駆動されることで上下に移動可能な１つのブラケット11-2と、ブラケットの下方に垂直に固定された１つの円弧状ブレード11-3とを含み、前記ベースプレート11-1がモーターにより駆動されることで回転することが好ましい。前記移動ブラケット11-2の下方に一対の基体粉末の位置を検知するためのプローブが設けられ、基体粉末がプローブの位置に到着したら、前記下半球無燃料領域基体粉末定量輸送装置10が作業を停止するとともに、シリンダーが移動ブラケットを上に移動させるように駆動する。前記上半球無燃料領域基体粉末定量輸送装置13は、最終加圧型の上金型を配置するための１つのベースプレート13-1と、一対の基体粉末の位置を検知するためのプローブ13-2とを含んでもよく、前記ベースプレート13-1がモーターにより駆動されることで回転でき、前記プローブが最終加圧型の粉末供給口に位置し、基体粉末がプローブの位置に到着したら、前記上半球無燃料領域基体粉末定量輸送装置13が作業を停止することが好ましい。前記の上、下半球無燃料領域造形装置は何れも4個のベースプレートがあってもよく、4個のベースプレートが回転盤に均一に分布し、その中、4個のベースプレートがそれぞれ、下金型の無燃料領域の造形、コア球を配置して上金型でカバーすること、上金型の無燃料領域の造形、及び金型の変換に用られることが好ましい。
【００２７】
無燃料造形システムにより造形された最終加圧型が最後にグリーン球プレスシステムを通過して、300MPa以上の圧力にて直径が目的サイズよりやや大きいグリーン球にプレスされ、その中、グリーン球プレスシステムが真空準静水圧プレスであっても良い。
【００２８】
上記球状燃料素子成形設備を採用して球状燃料素子の造形及びグリーン球のプレスを行う過程は以下のとおりである。
S1：コア球基体粉末と無燃料領域基体粉末として、１群の黒鉛をそれぞれコア球基体粉末定量輸送装置の第1のホッパーと無燃料領域基体粉末定量輸送装置に装入する。
S2：材料タンクステーション転送装置における材料タンクがスクリューフィーダーの真下に位置する際に、所定量の黒鉛基体粉末が自動的に材料タンク内に加入する。
S3：250gのU含有核燃料粒子の重量の98%を核燃料粒子等分装置の第2のホッパーに投入し、それを50等分して、柱状容器に貯蔵され、残した2%の核燃料粒子を振動フィーダーに加入し、柱状容器の回転によって、柱状容器における核燃料粒子を天秤底部に吊下げられた秤量ホッパーに流入させ、微調整に必要な量を振動フィーダーによって加入する。
S4：材料タンクステーション転送装置の移送チェーンにおける材料タンクが秤量ホッパーの真下に運転される際に、秤量ホッパーにおける核燃料粒子を、既に所定量の黒鉛基体粉末が加入された材料タンク中に加入する。
S5：材料タンクステーション転送装置の移送チェーンが、核燃料粒子と黒鉛基体粉末が加入された材料タンクを一次攪拌装置のステーションに送り、一次攪拌装置が核燃料粒子と黒鉛基体粉末を均一に攪拌する。
S6：材料タンクステーション転送装置の移送チェーンが、さらに攪拌された核燃料粒子と黒鉛基体粉末を吐出・金型内装入装置に送り、吐出・金型内装入装置が攪拌された核燃料粒子と黒鉛基体粉末でコア球金型を満たす。
S7：材料で満たされたコア球金型を二次攪拌装置に配置して攪拌する。
S8：材料で満たされたコア球金型をコア球プレス装置に置いてコア球にプレスし、プレスされたコア球をコア球位置決め搬送装置のボスに置く。
S9：無燃料領域造形装置を起動して、無燃料領域造形装置の回転盤を90度回転させ、ベースプレートにおける下金型を次のステーションに移行させるように円盤におけるベースプレートを駆動し、所定量の黒鉛基体粉末を下半球無燃料領域基体粉末定量輸送装置によって下金型に輸送する。
S10：コア球位置決め移送装置を起動し、ロボットアームにより、グリッパーが、プリプレスして得られたコア球を黒鉛基体粉末が加入された下金型に置くよう制御し、コア球が金型腔の中間位置にあるようにする。
S11：上金型でカバーし、無燃料領域造形装置を起動して回転盤をさらに90度回転させ、金型を次のステーションに移行させ、上半球無燃料領域基体粉末定量輸送装置が金型のキャビティに所定量の黒鉛基体粉末を注入する。
S12：その後、金型を無燃料領域造形装置の回転盤から取り除いて、真空準静水圧プレスに入れて、グリーン球にプレスする。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明に係る球状燃料素子成形設備は、プロセスフローのライン作業に従って分布し、構造がコンパクトで操作が便利であり、それぞれの装置が合理的に接続されており、設備の運行が良好的な論理的関係を有し、自動化を実現し易い。無燃料領域造形システムにより、最終的にプレスされた後の球ブランクの球形度が高く、わずかな取り代しか必要せず、基体黒鉛粉末の浪費を減少し、燃料素子のコストを低下させた。また、核燃料粒子等分装置と核燃料粒子高精度定量装置により、得られた核燃料と基体粉末の配合割合が正確であるため、本発明の球状燃料素子成形設備を採用することで製造された球状燃料素子の歩留まりが高い。
【００３０】
図面を参照しながら本発明の実施形態を説明したが、当業者は、本発明の精神と範囲を逸脱しない場合に様々の変更と変形を実施し得る。このような変更と変形は、いずれも添付の請求の範囲に限定された範囲に含まれる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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