CN101300643B - 生产核燃料芯块的设备及采用该设备的生产方法 - Google Patents

Abstract

一种生产设备，包括挤压机、用于将芯块从挤压机运送到烧结区域的传送带(4)、将芯块从挤压机运送至传送带(4)的装置(26)、和在挤压机出口检查至少一个核燃料芯块的装置，所述检查装置包括用于根据其初始铸模识别每个芯块的装置(20)。

Description

生产核燃料芯块的设备及采用该设备的生产方法

技术领域和背景技术

本发明涉及一种生产核燃料芯块特别是MOX的设备和采用该设备的制造方法；

特别是MOX(钚氧化物和铀氧化物的混合物)类核燃料芯块被用于制造核燃料组件，这些组件将给送核反应堆。

必须精确控制燃料芯块的特征、以及其尺寸、其密度和其成分以保证安全、最佳地运行反应堆。

通过在铸模中挤压粉末和通过烧结这些挤压的芯块获得这些燃料芯块。

在生产燃料芯块时一直对这些特征进行几项检查，例如在挤压机出口、然后在烧结燃料后、和将其置于覆层内之前。

在挤压机出口的检查特别复杂。实际上，该挤压机包括多个铸模(或者模具)，每个铸模可允许挤压一个燃料芯块。为进行有效的检查，有必要检查每个铸模的正常操作，特别是填充和挤压方面。

从专利公开文献EP01534065，已知一种检查燃料芯块中是否存在裂缝的设备，在挤压机中直接进行该检查，挤压机旋转，同时可生产多个燃料芯块。该检查包括测量振动和将其与有缺陷芯块的典型振动进行比较。

该设备例如不能检查芯块密度。另外，该设备检查每个芯块，这延长了制造燃料芯块的时间。

因此，本发明的目的在于提供一种可检查所生产燃料芯块密度的生产设备。

本发明的目的还在于提供一种可检查燃料芯块而不延长生产周期的生产方法。

发明内容

该目标通过一种生产设备实现，借助该设备可根据原始铸模定位每个芯块，并且可挑选至少一个芯块进行分析。因此，可检查铸模是否存在缺陷因而进行干预。

换言之，根据本发明的设备可识别每个芯块，因此可通过检查源自所述铸模的芯块而简单核对确定铸模的合适运行。

本发明的主题主要是一种生产设备，其包括设有铸模的挤压机；用于将挤压机产生的芯块运送到烧结区域的传送器；将芯块从挤压机运送至传送带的运送装置；和在挤压机出口检查至少一个核燃料芯块的检查装置，其特征在于所述检查装置包括用于根据芯块的初始铸模识别每个芯块的装置。

该识别装置有利地由传送器承载，并由传送带表面上的一系列凹部(housing)形成，每个凹部可接收燃料芯块。

另外，这些凹部可垂直于传送带的移动方向。

有利地，两个相邻凹部隔开的距离等于两个铸模隔开的距离，所述铸模在平行于传送器移动方向的线上相应的投影最为靠近。

传送器还可包括将凹部与铸模对准的装置。

在示意性实施例中，由辊移动传送器，辊旋转的完整转圈对应确定数量的凹部的位移。

在特别实施例中，凹部适合于容纳平放的芯块。

传送器例如为环带。

有利地，由基本上垂直于带的翼限定凹部。

根据本发明的设备可包括至少一个用于挑选确定铸模上至少一个芯块以将其运送至分析设备的装置。

可由活塞形成该挑选装置，当对应的凹部正对活塞时，该活塞能够平行于凹部的轴线滑动并将确定的芯块推出其凹部。

该运送装置有利地包括能够垂直于传送器移动方向在铸模上滑动的梳状物。

该梳状物包括通过空间隔开的指状物，空间数至少等于铸模数。

这些空间在传送带方向上优选为扩口形以容纳芯块。

有利地，该运送装置能够围绕平行于传送带移动方向的轴线旋转。

根据示意性实施例，该挤压机包括以传送带为边界的端部，所述端部包括在传送带方向上向下的斜面。

根据本发明的设备还包括分析所挑选芯块的设备。本发明设备还包括当燃料芯块特征可接受时将所挑选燃料芯块送入位于挑选装置下游的生产设备的装置。

本发明的主题还是一种挤压后挑选芯块以对其进行检查的方法，包括如下步骤：

用粉末填充铸模，

挤压粉末，

将芯块运送至传送带上，

启动传送带，

从确定的铸模挑选芯块

将芯块运送至烧结区域。

有利地，在挑选步骤中，挑选的芯块是来自与前面的挑选步骤中的所挑选那个芯块的铸模不同的铸模。

在示意性实施例中，在启动传送器步骤，可设置成传送器移动数目等于所装载燃料芯块数加一的凹部。

在另一个实例实施例中，可设置成在启动传送器步骤中，传送器移动数目等于所装载燃料芯块数的凹部。

在运送步骤中，传送器例如相对于挤压机静止以使每个铸模与凹部对准。

有利地，在运送步骤中，芯块围绕平行于传送带移动方向的轴从直立位置倾覆至平放位置。

还可设置一个步骤，其中，如果认为所挑选的芯块可接受，则其被重新送入生产线。

根据本发明的设备优选集成在生产线上，并且不会减慢或者导致仅仅非常少的生产速度。另外，其可快速检测缺陷。

根据本发明的设备设置成有利地对通过采样进行检查，从而不会过度扰乱生产线。

附图说明

借助下面的描述和附图将可更好地理解本发明，其中：

图1是根据本发明的生产设备的示意图，

图2是根据本发明的传送带的细节的侧视图，

图3为图2的传送带的俯视图，

图4是从上面观测的根据本发明的生产设备细节的示意图，

图5a和5b为两个根据本发明的传送芯块的步骤的视图，

图6为根据本发明的带的示意图。

具体实施方式

在图1中，可看到根据本发明的设备的视图，所述设备包括用于芯块(燃料芯块)P的挤压机2，可将芯块P从挤压机2运送至船(boat)6的传送器4，该船6将在炉(未示出)内循环以烧结其所包括的芯块。

挤压机2包括设有形成模具的铸模10(图2)的工作台8，其中借助于冲压机(未示出)挤压粉末。

所产生的芯块P的形状基本上为规则的柱形。

通过由给料器14供有粉末的座(shoe)12对铸模10进行填充。该座12用于在铸模上方移动以基本上均匀地将粉末分配在铸模10中。

在图2中，铸模如图所示分布为两行R1、R2，各铸模互相相对地横向移动，从而沿着箭头16看时，R1行的一个铸模处于R2行的两个铸模之间。

在所描述的示意性实施例中，每行R1、R2包括七个平行于轴线X的铸模。

根据本发明的生产设备可检查每个铸模的生产质量特别是检查用于该铸模的冲压机，所述设备包括检查燃料芯块特征例如密度的装置。例如根据芯块的质量(其通过称重获得)和芯块的体积来计算密度；在确定挤压机参数的过程中定义燃料芯块的直径，并在挤压机出口测量芯块的高度，芯块的端部可包括倾斜的边缘，在确定参数的过程中限定它们的直径。

根据本发明，传送器4包括能够单独接收来自确定的铸模10的芯块的凹部20。

传送器4有利地形成有支持凹部20的环带22。该环带缠绕在至少一个驱动辊和至少一个隔开足够距离用于张紧该带的引导辊上。每个辊可围绕轴线旋转，这些轴线是平行的。驱动辊的旋转造成传送带的移动，该带通过引导辊被引向第二端。

还准备两个同步驱动辊。

相邻两个凹部20隔开的距离基本上等于两个铸模10隔开的距离，所述铸模在平行于传送器移动方向的线上相应的投影最为靠近(图4)。

每个凹部都能接收平放的芯块。

带的横向尺寸有利地至少与芯块P的纵向尺寸一样大，以改进其在带上的放置。

凹部20例如被添加至带22上或者有利地与例如通过模压获得的带形成一体。该带例如由防辐射弹性体制成。

在图6中，可看到凹部20的示例性实施例。该带包括基本上垂直于带和限定形成凹部20的舱室的翼40。借助该种带，芯块的位置可被设置成与弹射设备垂直。

有利地，弹射设备位于带的倾斜部分上；该倾斜部分可使芯块滚动并将其本身定位于接触传送器的翼。因此，通常以相同的方法设置芯块以向尺寸检查设备弹射。

还可提供具有横向V或者U截面的凹部。

考虑到烧结操作，传送器4沿着箭头24所示的方向移动以将燃料芯块P传送至装载区域。

在所描述的实例中，带移动十四个凹部或者十五个凹部，在后一种情况下在挤压机击打后的每次装载之间留出空凹部。

当带移动十五个凹部时，其在挤压机的每次通过之间空出一个凹部，从而首次定位在挤压机中的冲压机中挤压芯块的位置被在每次挤压机冲击后沿带移动的方向可视地定位。这一点特别适合于连续生产燃料芯块。

当需要尺寸检查时，该带一次移动一个凹部，并且每次向尺寸检查设备卸载燃料芯块。重复该操作十四次以挑选对应挤压机十四次冲压的十四个芯块。

生产设备还包括使槽口20与铸模10对准的装置。

根据本发明，有利地设置成，根据所设置的装载方法，辊绕其轴旋转一圈体现了十四个或者十五个凹部的位移。因此，借助简单的旋转传感器，可监控带的位移。然后在生产循环开始时足以调整槽口的对正以及铸模的对正。

还可设置成，所需要数目的凹部的位移例如对应辊的半圈旋转、四分之一圈旋转或者大于一圈的旋转。

有利地，在传送器上装载燃料芯块时，传送器处于静止状态。

根据本发明的设备还包括将芯块从挤压机运送至传送器4上的装置，该装置由梳状物26形成，该梳状物26能够平行于工作台表面移动且包括垂直于传送器方向的轴线X延伸的指状物28。该梳状物定位成足够高以避免与较低的冲压机之间任何的相互作用，并定位成足够低以保证在工作台移动时芯块区域保持为与工作台平面垂直。

如果挤压机包括n个铸模，则梳状物有利地包括n+1个指状物，它们两两限定沿与轴线X垂直的轴线铸模10对正的空间30。例如，该挤压机包括十四个铸模，该梳状物包括十五个指状物(图2)。

因此，每个铸模10和空间30相关。

在将芯块运送至传送带时，芯块在其初始铸模处从工作台伸出，它们的轴线垂直于工作台所在的平面。梳状物向传送器4移动，然后每个芯块接收在相关的空间30中。梳状物26移动芯块，直到芯块倾覆在传送器(图5a)上。然后每个燃料芯块P平放在凹部20内(图5b)。

有利地，每个指状物包括朝向传送器的端部32，该端部倾斜以限定扩口形空间30，同时改进燃料芯块在工作台上移动时芯块P的保持。

有利地，梳状物连至填充座12的端部。

从图5a和5b可以看出，传送器限定了工作台端部的边界，以促进芯块的枢转，其中工作台的端部有利地包括朝向传送器的向下斜面36。芯块在传送器上的平放位置有利于芯块的抓持。

在带的每次装载之后，带移动以再次产生n个朝向n个铸模的空凹部20。

根据本发明的生产设备还包括抓持至少一个燃料芯块以允许对其进行检查的装置。可通过能够沿垂直于方向X的轴线滑动且尺寸比凹部20小的活塞形成该挑选装置。

当确定的凹部在活塞前面经过时，控制装置允许启动活塞。

该活塞例如可通过气动的方式、水力的方式或机电的方式驱动。

有利地，传送器保持短时间静止以挑选燃料芯块。

装载时，每个凹部与确定的铸模对准，然后通过带的有组织的移动进行接下来的装载。因此，任何时候，每个芯块的来源都是已知的。

另一方面，可在每次挤压机冲击时进行非冗余检查，即可挑选源自和先前检查的一个芯块的铸模不同的铸模的芯块。因此，容易以循环方式系统的检查所有的铸模。另一方面，通过已知最初铸模，可以以具有目的的方式插入相关的铸模，使得修理更快、更简单。

可通过下述方法进行检查，即：

通过在第一次挤压机冲击时从1号冲压机对芯块采样，在第二次挤压机冲击时从2号冲压机对芯块采样，等等…

通过从相同的挤压机冲击对十四个芯块采样。

一方面，如果该检查未检测到所挑选的芯块的特征相对于确定值范围的任何不能接受的偏差，则将燃料芯块送入生产设备中。

另一方面，如果该检查显示出了芯块的至少一个特征相对于设定标准的偏差，则闲置该燃料芯块。然后停止生产设备以调整挤压机。

有利地，设置成，在所产生的十四个芯块中仅仅挑选一个芯块。而且，每次挤压机冲击时，检查源自与一个前面所挑选的芯块的铸模不同的铸模的芯块。通过采样进行的该检查产生了与所产生芯块质量非常相关的信息。

传送器4有利地正好将燃料芯块传送至另一个运送设备38，例如将燃料芯块正好运送至船装载设备的带传送器。

然后通过炉内的导轨移动该船以烧结燃料芯块。

根据本发明的生产方法包括下面的步骤：

填充铸模，

挤压粉末，

将芯块运送至根据本发明的传送器上，

挑选至少一个芯块以检查其特征和对其进行检查，

将芯块传送至烧结区域。

现在我们将详细描述根据本发明的方法的步骤。

在填充步骤，座12在工作台所在的表面上进行往复运动，使得粉末可均匀分配在铸模中。

当填充完成后，将座移离铸模从而较低的冲压床和较高的冲压床可起作用以在每个铸模中挤压粉末。

当挤压完成后，有利地降低工作台，较低的冲压床保持静止使得芯块从铸模显露，然后芯块的轴线垂直于工作台所在的平面。

座所承载的梳状物然后向传送器4移动，将芯块推向传送器。当芯块到达以传送器为边界的工作台的端部时，芯块围绕平行于传送器的移动方向的轴线从直立位置倾覆至平放位置。

在该运送步骤中以及在芯块的倾覆之前，传送器有利地处于静止状态，从而凹部20与铸模10对准。

然后，根据所选择的调整，传送带可移动数目等于待装载芯块数目的凹部或者数目等于待装载芯块数加一的凹部。

在挑选步骤中，有利地设置成挑选仅仅一个芯块，所挑选的芯块源自和前面的挑选步骤中所挑选的那个芯块的铸模不同的铸模。

在运送步骤中，传送器向装载船区域运送剩下的芯块以对所述芯块进行烧结。还可以设置成，当发现可接受时，重新送入所挑选和检查的芯块。

Claims (23)

1.一种生产核燃料芯块的设备，包括设有铸模(10)的挤压机(2)；用于将芯块(P)从挤压机(2)运送到烧结区域的传送器(4)；将芯块从挤压机(2)运送至传送器(4)的运送装置(26)；和在挤压机(2)出口检查至少一个核燃料芯块的检查装置，所述检查装置包括用于根据芯块的初始铸模(10)识别每个芯块的识别装置(20)，由传送器(4)的表面上承载的一系列凹部(20)形成所述识别装置，每个凹部可容纳与确定的铸模相连的芯块(P)；所述生产核燃料芯块的设备还包括将所述凹部与所述铸模对准的装置，以使得所述芯块装载到所述传送器的凹部中，在传送器上装载燃料芯块时，传送器处于静止状态。

2.根据权利要求1的设备，其中所述凹部(20)垂直于所述传送器的移动方向(X)。

3.根据权利要求1或2的设备，其中两个相邻凹部(20)隔开的距离等于两个铸模(10)隔开的距离，所述铸模在平行于传送器的移动方向的线上相应的投影最为靠近。

4.根据权利要求1或2的设备，其中由辊移动传送器，辊旋转的完整一圈对应确定数量的凹部(20)的位移。

5.根据权利要求1或2的设备，其中所述凹部(20)适合于容纳平放的芯块(P)。

6.根据权利要求5的设备，其中所述传送器(4)形成有支持凹部(20)的环带(22)，由基本上垂直于所述环带的翼(40)限定凹部(20)。

7.根据权利要求1或2的设备，其中所述传送器(4)为环带(22)。

8.根据权利要求1或2的设备，还包括至少一个用于挑选确定铸模(10)上至少一个芯块(P)以将其运送至分析设备的挑选装置。

9.根据权利要求8的设备，其中所述挑选装置为活塞，当确定的芯块所位于的凹部(20)面对活塞时，所述活塞适于平行于凹部(20)的轴线滑动并将确定的芯块(P)推出其凹部(20)。

10.根据权利要求1或2的设备，其中所述运送装置包括适于垂直于传送器移动方向(X)在铸模(10)上滑动的梳状物(26)。

11.根据权利要求10的设备，其中所述梳状物(26)包括由空间(30)隔开的指状物(28)，所述空间(30)数至少等于铸模(10)数。

12.根据权利要求11的设备，其中所述空间(30)在朝向传送器的方向上为扩口形以容纳所述芯块(P)。

13.根据权利要求1或2的设备，其中所述凹部(20)垂直于所述传送器的移动方向(X)，其中所述运送装置适于围绕平行于传送器(4)移动方向的轴线旋转。

14.根据权利要求1或2的设备，其中所述挤压机包括以传送器为边界的端部，所述端部包括在朝向传送器方向向下的斜面(36)。

15.根据权利要求8的设备，还包括分析所挑选芯块的设备。

16.根据权利要求8的设备，还包括当芯块特征可接受时将所挑选芯块送入位于挑选装置下游的生产设备的装置。

17.一种应用根据权利要求1至16任一项的设备生产核燃料芯块的方法，包括如下步骤：

用粉末填充铸模(10)，

挤压粉末，

将燃料芯块(P)运送至传送器(4)上，

启动传送器(4)，

从确定的铸模(10)挑选芯块(P)，

通过检查源自所述铸模的所述芯块而检查所述确定的铸模的合适操作，

将芯块(P)向烧结区域运送。

18.根据权利要求17的方法，其中在挑选步骤中，所挑选的芯块(P)是来自与前面的挑选步骤中的所挑选的那个芯块的铸模不同的铸模(10)。

19.根据权利要求17或18的方法，其中在启动传送器(4)的步骤，传送器移动数目等于所装载的芯块(P)数目加一的凹部(20)。

20.根据权利要求17或18的方法，其中在启动传送器(4)步骤中，传送器移动数目等于所装载的芯块(P)数的凹部(20)。

21.根据权利要求17或18的方法，其中在运送步骤中，传送器(4)相对于铸模(10)静止以使每个铸模(10)与凹部(20)对准。

22.根据权利要求17或18的方法，其中在运送步骤中，燃料芯块(P)围绕平行于传送器移动方向的轴线从直立位置倾覆至平放位置。

23.根据权利要求17或18的方法，还包括附加的步骤，当认为所挑选的芯块可接受时，则将所挑选的芯块送入挑选装置后的生产设备。

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