CN109721111B - Mox用二氧化钚原料预处理装置 - Google Patents

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Abstract

一种MOX用二氧化钚预处理装置，包括电阻炉体，电阻炉体从里到外分别为电热元件、耐火材料、保温材料、炉壳、冷却水套；电热元件通过固定在耐火材料上的搁砖固定在电阻炉炉腔四周，电热元件电极放置在炉体上方；耐火材料、保温材料通过不锈钢框架将土砖固定为一个整体，上设有吊钩；电阻炉炉盖位于电阻炉体上部，电阻炉炉盖通过绳索连接置物台架，置物台架上放置活动式石英舟，用以放置预处理原料，置物台架可随电阻炉炉盖升降；电阻炉炉盖上开有进气管道，用以通入干燥空气；电阻炉炉盖内焊有不锈钢冷却水管道；铠装热电偶通过位于电阻炉炉盖上的孔洞深入炉体内部。

Description

MOX用二氧化钚原料预处理装置
技术领域
本发明属于预处理领域，具体涉及一种MOX用二氧化钚原料预处理装置。
背景技术
二氧化钚粉末是MOX燃料芯块重要原料，其烧结活性、杂质含量等各项参数直接影响到芯块产品的合格率以及进入反应堆中的使用性能。MOX用二氧化钚原料长时间暴露在大气中，由于水分的存在，导致物料粘性增大，影响球磨、混料处理效果，部分具有还原性的杂质在烧结过程中形成还原性气体杂质，会阻碍烧结过程。因此，在不显著降低物料的烧结活性前提下，需对二氧化钚原料进行预处理，去除水分及杂质，改善氧金属比值。传统煅烧炉仅能够应用于非放射性领域，对于气氛与温度控制、尾气处理及辐射防护等问题考虑不充分，不满足放射性原料预处理要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种安全、高效、可靠的MOX烧结过程安全保护监控与报警技术，保证烧结的质量与烧结过程平稳、安全地进行。
本发明的技术方案如下：一种MOX用二氧化钚预处理装置，包括电阻炉体，电阻炉体从里到外分别为电热元件、耐火材料、保温材料、炉壳、冷却水套；电热元件通过固定在耐火材料上的搁砖固定在电阻炉炉腔四周，电热元件电极放置在炉体上方；耐火材料、保温材料通过不锈钢框架将土砖固定为一个整体，上设有吊钩；
电阻炉炉盖位于电阻炉体上部，电阻炉炉盖通过绳索连接置物台架，置物台架上放置活动式石英舟，用以放置预处理原料，置物台架可随电阻炉炉盖升降；电阻炉炉盖上开有进气管道，用以通入干燥空气；电阻炉炉盖内焊有不锈钢冷却水管道；铠装热电偶通过位于电阻炉炉盖上的孔洞深入炉体内部；
在电阻炉体最外层还安装有屏蔽层，而手套箱下底板与电阻炉连接；
冷却水套位于炉壳与屏蔽层之间，通过两层材料之间间隔进行固定。冷却水套为两个半圆型套筒；
所述炉壳采用5mm厚普通钢板。
所述电热元件采用镍铬系电热元件，材料型号为Cr20Ni80。
所述耐火材料为黏土砖，保温材料为硅藻土砖，且土砖均为四分之一圆结构，交错布置。
所述电阻炉炉盖采用沟槽设计，同时设有弹性密封圈，通过利用炉盖升降电机的压紧作用，保证密封。
所述铠装热电偶材质为镍铬硅-镍铬镁。
手套箱下底板通过焊接与电阻炉连接。
冷却水套设有夹层，夹层内设有导流挡板，材料为不锈钢。
还包括气氛控制装置，其包括依次串联的单项阀A、干燥器、电阻炉、单项阀B、多级高效过滤器、机械泵，压缩空气经气氛控制装置处理后，通过电阻炉炉盖上方的管道进入炉体内部。
还包括尾气处理装置；尾气处理装置包括气体单向阀、高效过滤器和机械泵；其中电阻炉通过不锈钢管道连接高效过滤器，高效过滤器通过不锈钢管道连接气体单向阀，气体单向阀通过不锈钢管道连接机械泵。
附图说明
图1为本发明所述的MOX用二氧化钚原料预处理装置保温层示意图；
图2为本发明所述的MOX用二氧化钚原料预处理装置手套箱底板示意图；
图3为本发明所述的MOX用二氧化钚原料预处理装置示意图；
图4为本发明所述的MOX用二氧化钚原料预处理装置气氛控制装置示意图
图5为本发明所述的MOX用二氧化钚原料预处理装置尾气处理装置示意图
图中：1-电热元件、2-耐火材料、3-保温材料、4-冷却水套、5-进气管道、6-铠装热电偶、7-电阻炉炉盖、8-置物台架、9-不锈钢框架、10-手套箱底板、11-重屏蔽材料、12炉壳、13-电阻炉、14-干燥器、15-单项阀A、16-单项阀B、17-多级高效过滤器、18-机械泵、19高效过滤器、20气体单向阀、21机械泵
具体实施方式
一种MOX用二氧化钚预处理装置，如图3所示，电阻炉体从里到外分别为电热元件1、耐火材料2、保温材料3、炉壳12、冷却水套4；其中炉壳12采用5mm厚普通钢板，作为固定和炉体支撑结构；电热元件1采用镍铬系电热元件，材料型号为Cr20Ni80，为螺旋型机构，通过固定在耐火材料2上的搁砖固定在电阻炉炉腔四周，电热元件1电极放置在炉体上方，与电极通过快速插拔方式连接，通过吊具可将电热元件快速吊起与放置，方便更换。
如图1所示，耐火材料2为黏土砖，保温材料3为硅藻土砖，且土砖均为四分之一圆结构，交错布置，通过高强度不锈钢框架9将土砖固定为一个整体，上设有吊钩，在外将砖组装上后，可直接吊入炉体内，方便安装与更换。
电阻炉炉盖7位于电阻炉体上部，电阻炉炉盖7通过绳索连接置物台架8，置物台架8上放置活动式石英舟，用以放置预处理原料，置物台架8可随电阻炉炉盖7升降，方便物料出入；电阻炉炉盖7上开有进气管道5，用以通入干燥空气；电阻炉炉盖7内焊有不锈钢冷却水管道4，通入冷却水可及时散热；电阻炉炉盖7采用沟槽设计，同时设有弹性密封圈，通过利用炉盖升降电机的压紧作用，保证密封。铠装热电偶6通过位于电阻炉炉盖7上的孔洞深入炉体内部，用来测量温度，其材质为镍铬硅-镍铬镁。
如图2所示，在电阻炉最外层还安装有屏蔽层11，而手套箱下底板10通过焊接与电阻炉连接。
为及时对炉体外壁散热，炉壳12与屏蔽层11之间安装有冷却水套4，通过两层材料之间间隔进行固定。冷却水套4为两个半圆型套筒，材料为不锈钢，冷却水套4设有夹层，夹层内设有导流挡板，去离子水由冷却水套4下方进入，上方流出，进、出水管道均设置在炉体上部，才用快接方式，方便对接与更换。因夹层的导流作用，冷却水在冷却水套4内充分流动，充分吸热，提高冷却质量。冷却水套通过螺栓固定为一体，并设有挂钩，方便吊起安装与更换。
处理过程中，需通入干燥空气，保证炉内气氛。设置有气氛控制装置，压缩空气经管道传输至气氛控制装置。气氛控制装置包括依次串联的单项阀A15、干燥器14、电阻炉13、单项阀B16、多级高效过滤器17、机械泵18。压缩空气经气氛控制装置干燥过滤器做除尘、除油、除水处理，保证气体干燥且无杂质。处理后的压缩空气经通过电阻炉炉盖7上方的管道进入炉体内部。
在原料粉末预处理过程中会产生杂质气体，主要成分为水蒸气、挥发性杂质、裂变气体，在处理过程中，为保持气氛稳定，本装置设计有尾气处理装置。尾气处理装置包括气体单向阀20、高效过滤器19和机械泵21。其中电阻炉13通过不锈钢管道连接高效过滤器19，高效过滤器19通过不锈钢管道连接气体单向阀20，气体单向阀20通过不锈钢管道连接机械泵21。机械泵21提供负压以排放尾气。由于机械泵21的作用，尾气经过位于电阻炉13后的不锈钢尾气管道自然降温，之后进入多级高效过滤器19除尘、除水以及裂变气体，最终合格的尾气通过单向阀20进入排气管道排放。由于多级高效过滤器19为消耗品，需要更换，多级高效过滤器19以及机械泵21、单向阀20均放置与手套箱内，采用快接接口，便于手套箱内维修与更换。

Claims (8)

1.一种MOX用二氧化钚预处理装置，其特征在于：包括电阻炉体，电阻炉体从里到外分别为电热元件(1)、耐火材料(2)、保温材料(3)、炉壳(12)、冷却水套(4)；电热元件(1)通过固定在耐火材料(2)上的搁砖固定在电阻炉炉腔四周，电热元件(1)电极放置在炉体上方；耐火材料(2)、保温材料(3)通过不锈钢框架(9)将土砖固定为一个整体，上设有吊钩；
电阻炉炉盖(7)位于电阻炉体上部，电阻炉炉盖(7)通过绳索连接置物台架(8)，置物台架(8)上放置活动式石英舟，用以放置预处理原料，置物台架(8)可随电阻炉炉盖(7)升降；电阻炉炉盖(7)上开有进气管道(5)，用以通入干燥空气；电阻炉炉盖(7)内焊有不锈钢冷却水管道(4)；铠装热电偶(6)通过位于电阻炉炉盖(7)上的孔洞深入炉体内部；
在电阻炉体最外层还安装有屏蔽层(11)，而手套箱下底板(10)与电阻炉连接；
冷却水套(4)位于炉壳(12)与屏蔽层(11)之间，通过两层材料之间间隔进行固定；冷却水套(4)为两个半圆型套筒；
还包括气氛控制装置，其包括依次串联的单项阀A(15)、干燥器(14)、电阻炉(13)、单项阀B(16)、多级高效过滤器(17)、机械泵(18)；
还包括尾气处理装置；尾气处理装置包括气体单向阀(20)、高效过滤器(19)和机械泵(21)；其中电阻炉(13)通过不锈钢管道连接高效过滤器(19)，高效过滤器(19)通过不锈钢管道连接气体单向阀(20)，气体单向阀(20)通过不锈钢管道连接机械泵(21)。
2.根据权利要求1所述的一种MOX用二氧化钚预处理装置，其特征在于：所述炉壳(12)采用5mm厚普通钢板。
3.根据权利要求1所述的一种MOX用二氧化钚预处理装置，其特征在于：所述电热元件(1)采用镍铬系电热元件，材料型号为Cr20Ni80。
4.根据权利要求1所述的一种MOX用二氧化钚预处理装置，其特征在于：所述耐火材料(2)为黏土砖，保温材料(3)为硅藻土砖，且土砖均为四分之一圆结构，交错布置。
5.根据权利要求1所述的一种MOX用二氧化钚预处理装置，其特征在于：所述电阻炉炉盖(7)采用沟槽设计，同时设有弹性密封圈，通过利用炉盖升降电机的压紧作用，保证密封。
6.根据权利要求1所述的一种MOX用二氧化钚预处理装置，其特征在于：所述铠装热电偶(6)材质为镍铬硅-镍铬镁。
7.根据权利要求1所述的一种MOX用二氧化钚预处理装置，其特征在于：手套箱下底板(10)通过焊接与电阻炉连接。
8.根据权利要求1所述的一种MOX用二氧化钚预处理装置，其特征在于：冷却水套(4)设有夹层，夹层内设有导流挡板，材料为不锈钢。
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