JP2006315055A - Method and device for manufacturing fuel compact - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device for manufacturing a fuel compact, which needs no large space, easily sets the temperatures of a die and a punch, and easily sets the drive of the punch. <P>SOLUTION: A raw material M of the fuel compact, which contains coated fuel particles, is charged into die cavities 20V of a die 20 and subjected to press molding by pressing punches 30 into the die cavities 20V to manufacture a fuel compact F. The die cavities 20V have the shapes of notches, which are provided so as to be opened toward the peripheral face of the disk-like die 20 at some intervals in the peripheral direction. After the raw material M is sequentially charged into each of the die cavities 20V, the corresponding punches 30 are inserted into the die cavities 20V. The punches 30 are pressed into the die cavities 20V by the relative rotation of the die 20 and a punch press 40, which is provided closely to the peripheral face of the die 20 and has a circular arc face 40S with a cam 40SA. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、高温ガス炉に用いられる燃料コンパクトを製造する方法及び装置に関し、特に多数の燃料コンパクトを連続して製造することができる方法及び装置に関するものである。   The present invention relates to a method and apparatus for manufacturing a fuel compact used in a HTGR, and more particularly to a method and apparatus capable of manufacturing a large number of fuel compacts in succession.

高温ガス炉は、燃料を含む炉心構造を熱容量が大きく良好な高温健全性を有する黒鉛で構成し、また高温下でも化学的反応が起こることがないヘリウムガス等を冷却ガスとして用いることによって、固有の安全性が高く約900℃の高い出口温度のヘリウムガスを取り出すことができ、このヘリウムガスの高温熱は、発電や水素製造や化学プラント等の幅広い分野での利用することができる。   The high temperature gas reactor is composed of graphite that has a large heat capacity and good high temperature integrity, and helium gas that does not cause chemical reaction even at high temperatures. Therefore, helium gas having a high outlet temperature of about 900 ° C. can be taken out, and the high-temperature heat of this helium gas can be used in a wide range of fields such as power generation, hydrogen production, and chemical plants.

この高温ガス炉の燃料は、二酸化ウランをセラミック状に焼結した直径が約350〜650ミクロンの燃料核の周囲に4層の被覆を施して形成されている。第一層は、密度が約1g/cmの低密度熱分解炭素の被覆であり、これは、ガス状の核分裂生成物(FP)のガス溜めとしての機能と燃料核のスウェリングを吸収するバッファとしての機能とを併せ持っている。第二層は、密度が約1.8g/cmの高密度熱分解炭素の被覆であり、これは、ガス状FPの保持機能を有する。第三層は、密度が約3.2g/cmの炭化珪素(SiC)の被覆であり、これは、固体FPの保持機能を有すると共に、被覆の主要な補強部材としての機能を有する。最後に、第四層は、第二層と同様に、密度が約1.8g/cmの高密度熱分解炭素の被覆であり、これは、ガス状FPの保持機能と第三層の保護層としての機能を有する。 The fuel of this HTGR is formed by coating four layers around a fuel core having a diameter of about 350 to 650 microns obtained by sintering uranium dioxide into a ceramic form. The first layer is a coating of low density pyrolytic carbon with a density of about 1 g / cm 3 , which absorbs the function of the gaseous fission product (FP) as a reservoir and fuel nuclear swelling. It also has a function as a buffer. The second layer is a coating of high density pyrolytic carbon having a density of about 1.8 g / cm 3 , which has a retention function for gaseous FP. The third layer is a coating of silicon carbide (SiC) having a density of about 3.2 g / cm 3 , which has a function of holding solid FP and functioning as a main reinforcing member of the coating. Finally, the fourth layer, like the second layer, is a high-density pyrolytic carbon coating with a density of about 1.8 g / cm 3 , which is a gaseous FP retention function and third layer protection. It functions as a layer.

一般的な被覆燃料粒子は、約500〜1000ミクロンの直径を有する。この被覆燃料粒子は、黒鉛マトリックス中に分散させた後、一定形状の燃料コンパクトの形態に成型加工され、この燃料コンパクトの一定数量を黒鉛筒に入れ、上下を栓で閉じて燃料棒とされる。この燃料棒は、六角柱型黒鉛ブロックの複数の挿入口に差し込まれて高温ガス炉の燃料となる。多数個の六角柱型黒鉛ブロックをハニカム配列に多段に重ねて炉心を構成している。   Typical coated fuel particles have a diameter of about 500 to 1000 microns. The coated fuel particles are dispersed in a graphite matrix, and then molded into a fixed fuel compact shape. A fixed amount of the fuel compact is placed in a graphite tube, and the top and bottom are closed with plugs to form fuel rods. . This fuel rod is inserted into a plurality of insertion ports of the hexagonal column type graphite block and becomes fuel for the high temperature gas furnace. A large number of hexagonal columnar graphite blocks are stacked in multiple stages on a honeycomb array to constitute a core.

高温ガス炉の燃料は、一般的には、次のようにして製造される。まず、酸化ウラン粉末を硝酸に溶かして硝酸ウラニル原液とし、この硝酸ウラニル原液に純水、増粘剤を添加し攪拌して滴下原液を作る。増粘剤は、滴下された硝酸ウラニル原液の滴液が落下中にそれ自体の表面張力で真球状になるように作用する。このような増粘剤としては、アルカリ条件下で凝固する性質を有する樹脂、例えば、ポリビニールアルコール樹脂、ポリエチレングリコール、メトローズ等を使用することができる。このように調製された滴下原液は、所定の温度に冷却されて粘度が調整された後、細径の滴下ノズルを振動させる等の方法を用いてアンモニア水中に滴下される。   Generally, the fuel for the HTGR is manufactured as follows. First, uranium oxide powder is dissolved in nitric acid to form a uranyl nitrate stock solution, and pure water and a thickener are added to the uranyl nitrate stock solution and stirred to prepare a dropping stock solution. The thickener acts so that the dropped solution of the uranyl nitrate stock solution dropped into a spherical shape with its own surface tension during dropping. As such a thickener, a resin having a property of solidifying under an alkaline condition, for example, a polyvinyl alcohol resin, polyethylene glycol, or metroise can be used. The dripping stock solution prepared in this manner is cooled to a predetermined temperature and the viscosity is adjusted, and then dropped into ammonia water using a method of vibrating a small-diameter dropping nozzle.

滴液は、アンモニア水溶液表面に着水するまでの空間でアンモニアガスを吹き付けて表面をゲル化させることによって着水時の変形が防止される。硝酸ウラニルは、アンモニア水中でアンモニアと充分に反応させ、重ウラン酸アンモニウムの粒子(以下ADU粒子と称する)となる。このADU粒子は、乾燥後、大気中で焙焼され三酸化ウラン粒子となり、更に還元焼結されて高密度のセラミック状の二酸化ウラン粒子なる。この粒子は、篩分けして所定の粒径の燃料核を得る。   The droplet liquid is prevented from being deformed at the time of landing by spraying ammonia gas in a space until it reaches the surface of the aqueous ammonia solution to gel the surface. Uranyl nitrate is sufficiently reacted with ammonia in ammonia water to form particles of ammonium heavy uranate (hereinafter referred to as ADU particles). After drying, the ADU particles are roasted in the atmosphere to become uranium trioxide particles, and further reduced and sintered to become high-density ceramic uranium dioxide particles. The particles are sieved to obtain fuel nuclei with a predetermined particle size.

この燃料核は、流動床に装荷され、この流動床内に供給される反応ガス(被覆ガス)が熱分解されて燃料核の上に被覆が施される。第一層の低密度熱分解炭素は、約1400℃でアセチレン(C)を熱分解して被覆される。第二層及び第四層の高密度熱分解炭素は、約1400℃でプロピレン(C)を熱分解して被覆される。第三層のSiCは、約1600℃でメチルトリクロロシラン(MTS)(CHSiCl)を熱分解して被覆される。このように4層の被覆が施されて被覆粒子燃料が得られる。 The fuel nuclei are loaded on the fluidized bed, and the reaction gas (coating gas) supplied into the fluidized bed is thermally decomposed to coat the fuel nuclei. The first layer of low density pyrolytic carbon is coated by pyrolyzing acetylene (C 2 H 2 ) at about 1400 ° C. The high density pyrolytic carbon of the second and fourth layers is coated by pyrolyzing propylene (C 3 H 6 ) at about 1400 ° C. The third layer of SiC is coated by pyrolyzing methyltrichlorosilane (MTS) (CH 3 SiCl 3 ) at about 1600 ° C. In this way, four layers of coating are applied to obtain a coated particle fuel.

燃料コンパクトは、この被覆燃料粒子を加圧成型して製造される。この場合、被覆燃料粒子は、黒鉛マトリックスに分散させた状態で加圧成型したり、被覆燃料粒子に黒鉛マトリックスをオーバーコートしてオーバーコート粒子だけでまたはオーバーコート粒子を黒鉛マトリックスに分散させた状態で加圧成型したりしている。   The fuel compact is manufactured by pressure molding the coated fuel particles. In this case, the coated fuel particles are pressure molded in a state dispersed in the graphite matrix, or the coated fuel particles are overcoated with the graphite matrix and the overcoated particles are dispersed in the graphite matrix alone. Or press molding.

従来技術では、図3に示す装置を用いて原料を加圧成型している。この装置は、型窪20Vを有するダイス20と型窪20V内に差し込まれて原料を加圧する上下のパンチ30U、30Dとから成っている。被覆燃料粒子を含む原料は、型窪20V内に装填された後、上または下のパンチ30U、30Dをゆっくりと押し込んで加圧成型されるが、黒鉛マトリックスに含まれるフェノール樹脂を軟化させて成型を容易にするために、原料、ダイス及びパンチは、フェノール樹脂の軟化温度まで加熱される。   In the prior art, the raw material is pressure-molded using the apparatus shown in FIG. This apparatus includes a die 20 having a mold recess 20V and upper and lower punches 30U and 30D which are inserted into the mold recess 20V and pressurize a raw material. After the raw material containing the coated fuel particles is loaded into the mold cavity 20V, the upper or lower punches 30U and 30D are slowly pushed in and molded by pressure, but the phenol resin contained in the graphite matrix is softened and molded. In order to facilitate, the raw material, the die and the punch are heated to the softening temperature of the phenolic resin.

この従来技術においては、パンチを低速度で移動しなければならないため、生産性を向上するために、複数組のダイスとパンチを用いて連続的に成型することが必要になるが、複数組のダイスとパンチを設置するためのスペースが大きくなる上に、複数組のダイス及びパンチを同時に駆動させるための手段や複数組のダイス及びパンチの温度を調節する手段を設けることが必要となり、従って装置が複雑化、大型化する欠点があった。   In this prior art, since the punch must be moved at a low speed, it is necessary to continuously mold using a plurality of sets of dies and punches in order to improve productivity. In addition to a large space for installing the dies and punches, it is necessary to provide means for simultaneously driving a plurality of sets of dies and punches and a means for adjusting the temperature of the plurality of dies and punches. However, there is a drawback that it is complicated and large.

本発明が解決しようとする1つの課題は、大きなスペースを必要とすることなく、またダイスやパンチの温度、パンチの同時駆動を容易に設定することができる燃料コンパクトの製造方法を提供することにある。   One problem to be solved by the present invention is to provide a method for manufacturing a fuel compact that does not require a large space, and that can easily set the temperature of the die and punch and the simultaneous driving of the punch. is there.

本発明が解決しようとする他の課題は、大きなスペースを必要とすることなく、またダイスやパンチの温度、パンチの同時駆動を容易に設定することができる燃料コンパクトの製造装置を提供することにある。   Another problem to be solved by the present invention is to provide a fuel compact manufacturing apparatus that can easily set the temperature of the die and punch and the simultaneous driving of the punch without requiring a large space. is there.

本発明の第1の課題解決手段は、ダイスの型窪に被覆燃料粒子を含む燃料コンパクトの原料を装填し、この型窪内にパンチを押し込んで加圧成型し燃料コンパクトを製造する方法において、型窪は円盤状のダイスの周面に開口するように周方向に間隔をあけて設けられており、各型窪内に原料を順次装填した後、この型窪内に相応するパンチを差し込み、ダイスとダイスの周面に接近して設けられたカム付き円弧面を有するパンチ押さえとの相対的な回転によってパンチを押し込むことを特徴とする燃料コンパクトの製造方法を提供することにある。   A first problem-solving means of the present invention is a method for manufacturing a fuel compact by loading a fuel compact material containing coated fuel particles into a die cavity of a die, and pressing and pressing the punch into the mold cavity. The mold recesses are provided at intervals in the circumferential direction so as to open to the peripheral surface of the disk-shaped die, and after sequentially loading the raw materials into each mold recess, the corresponding punches are inserted into the mold recesses, It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a fuel compact characterized in that a punch is pushed in by relative rotation between a die and a punch press having a circular arc surface with a cam provided close to the peripheral surface of the die.

本発明の第1の課題解決手段において、パンチ押さえは固定され、ダイスの周面がパンチ押えの円弧面に沿って移動するようにダイスを回転するのが好ましい。この場合、ダイスは、水平回転軸線を中心に回転し、型窪が上方位置にあるときに原料を装填し、パンチ押さえを通過して型窪が下方位置にあるときに燃料コンパクトを自重で取り出すようにすることができる。   In the first problem solving means of the present invention, it is preferable that the punch press is fixed and the die is rotated so that the peripheral surface of the die moves along the arc surface of the punch presser. In this case, the die rotates around the horizontal rotation axis, and when the mold recess is in the upper position, the die is loaded, and when passing through the punch press and the mold recess is in the lower position, the fuel compact is taken out by its own weight. Can be.

本発明の第2の課題解決手段は、ダイスの型窪に被覆燃料粒子を含む燃料コンパクトの原料が装填されるべき型窪を有するダイスと、この型窪内に押し込んで原料を加圧成型するパンチとから成る燃料コンパクトの製造装置において、ダイスは、その周面に開口するように周方向に間隔をあけて設けられた複数の切欠き状の型窪を有する円盤状の形態を有し、且つダイスの周面に接近して設けられてダイスとの相対的な回転運動によって型窪内に差し込まれたパンチを押し込むカム付き円弧面を有するパンチ押さえを更に備えていることを特徴とする燃料コンパクトの製造装置を提供することにある。   According to a second means for solving the problems of the present invention, a die having a mold recess into which a fuel compact material containing coated fuel particles is to be loaded in a die cavity of the die, and being pressed into the mold cavity to press-mold the material. In the fuel compact manufacturing apparatus comprising a punch, the die has a disk shape having a plurality of notch-shaped recesses provided at intervals in the circumferential direction so as to open on the peripheral surface thereof, The fuel further comprises a punch press having a circular arc surface with a cam that is provided close to the peripheral surface of the die and presses the punch inserted into the mold cavity by a rotational movement relative to the die. The object is to provide a compact manufacturing apparatus.

本発明の第2の課題解決手段において、パンチ押さえは固定され、ダイスの周面がパンチ押さえの円弧面に沿って移動するようにダイスを回転するダイス回転手段を備えているのが好ましい。この場合、ダイス回転手段は、ダイスを水平回転軸線を中心に回転するように構成され、型窪が上方位置にあるときに原料を装填し、パンチ押さえを通過して型窪が下方位置にあるときに燃料コンパクトを自重で取り出すようにすることができる。   In the second problem-solving means of the present invention, it is preferable that the punch press is fixed and a die rotating means for rotating the die so that the peripheral surface of the die moves along the arc surface of the punch press is provided. In this case, the die rotating means is configured to rotate the die about the horizontal rotation axis, and is loaded with the raw material when the die recess is in the upper position, passes through the punch press, and the die recess is in the lower position. Sometimes the fuel compact can be removed by its own weight.

本発明は、上記のように、1つの円盤状ダイスに複数の型窪を有し、各型窪に対応して1つのパンチを対応させるだけでよいので、小型の装置で多数の燃料コンパクトを製造することができ、従って装置の設置スペースが小さくて済み、また複数のパンチは、1つの単純なパンチ押さえで押し込むことができるので、装置が複雑になることがなく、小型で簡単な装置で燃料コンパクトを量産することができる上に、装置の管理が容易となる。   As described above, the present invention has a plurality of mold recesses in one disk-shaped die, and it is only necessary to correspond one punch to each mold recess. Since it can be manufactured, and therefore the installation space of the apparatus is small, and a plurality of punches can be pushed in with one simple punch press, the apparatus is not complicated, and the apparatus is small and simple. The fuel compact can be mass-produced and the device can be easily managed.

装置の動きが単純である上に、成型終了後、パンチを再びダイスに差し込むことにより装置を連続運転することができるので、装置を容易に自動化することができる。   Since the movement of the apparatus is simple and the apparatus can be continuously operated by inserting the punch into the die again after the molding is completed, the apparatus can be easily automated.

ダイスの回転の過程で型窪が上方位置にあるときに、型窪に原料を装填し、パンチ押さえを通過して型窪が下方位置に達したとき、パンチと共に燃料コンパクトを自重で型窪から自然落下させることにより燃料コンパクトを取り出すことができるので,特別な取出し操作やそのための手段を必要としないので有利である。   When the mold cavity is in the upper position during the rotation of the die, the material is loaded into the mold cavity, and when the mold recess reaches the lower position after passing through the punch holder, the fuel compact is removed from the mold cavity with its own weight. Since it is possible to take out the fuel compact by letting it fall naturally, it is advantageous because it does not require any special removal operation and means for it.

本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に述べると、図1は、本発明に係わる燃料コンパクトの製造方法を実施するのに好適な製造装置10を示し、この製造装置10は、被覆燃料粒子を含む燃料コンパクトの原料Mが装填されるべき型窪20Vを有するダイス20と、この型窪20V内に押し込んで原料Mを加圧成型するパンチ30とから成っている。   An embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a manufacturing apparatus 10 suitable for carrying out a method for manufacturing a fuel compact according to the present invention. It comprises a die 20 having a mold recess 20V to be loaded with a fuel compact material M containing fuel particles, and a punch 30 for pressing the material M into the mold recess 20V.

ダイス20は、周面に開口するように周方向に間隔をあけて設けられた複数の切欠き状の型窪20Vを有する円盤状の形態を有し、パンチ30は、これらの複数の型窪20Vに対応して用意されている。図示の形態では、8つの型窪20Vが45度の角度間隔で設けられているが、型窪の数は適宜設定される。   The die 20 has a disk-like form having a plurality of notched mold recesses 20V provided at intervals in the circumferential direction so as to open to the peripheral surface, and the punch 30 has a plurality of these mold recesses. It is prepared for 20V. In the illustrated form, eight mold recesses 20V are provided at an angular interval of 45 degrees, but the number of mold recesses is set as appropriate.

本発明の製造装置10は、ダイス20の周面に接近して設けられてダイス20との相対的な回転運動によって型窪20V内に差し込まれたパンチ30を押し込むカム付き円弧面40Sを有するパンチ押さえ40を更に備えている。パンチ押さえ40の円弧面40Sのカム40SAは、ダイス20とパンチ押さえパンチ30との相対的な回転運動でパンチ30が入り込む部分(入口)ではダイス20の周面との間隔が大きく、パンチ30が入り込むにつれてダイス20の周面との間隔が小さくなるように形成されていてパンチ30を次第に型窪20V内に深く押し込むように案内する。   The manufacturing apparatus 10 of the present invention has a cam-equipped arc surface 40S that is provided close to the peripheral surface of the die 20 and that pushes the punch 30 inserted into the mold recess 20V by a relative rotational movement with the die 20. A presser 40 is further provided. The cam 40SA of the circular arc surface 40S of the punch presser 40 has a large distance from the peripheral surface of the die 20 at the portion (inlet) where the punch 30 enters due to the relative rotational movement of the die 20 and the punch press punch 30. It is formed so that the distance from the peripheral surface of the die 20 becomes smaller as it enters, and the punch 30 is guided to be gradually pushed deeply into the mold recess 20V.

図示の形態では、パンチ押さえ40は、ダイス20の周面のほぼ半分の周面部分を覆うように配置して固定され、またダイス20の周面がパンチ押さえ40の円弧面40Sに沿って移動するようにダイス20を回転するダイス回転手段(図示せず)を備えている。   In the form shown in the figure, the punch presser 40 is disposed and fixed so as to cover a substantially half of the peripheral surface of the die 20, and the peripheral surface of the die 20 moves along the arc surface 40 </ b> S of the punch presser 40. A die rotating means (not shown) for rotating the die 20 is provided.

ダイス回転手段は、ダイス20をその中心に設けられた水平回転軸線X(図1参照)を中心に回転するように構成されている。燃料コンパクトの原料Mは、各型窪20が上方位置付近(図示の例では、真上よりやや左によった位置(I))にあるときに、その型窪20に装填され、この型窪20Vがパンチ押え40を通過して所定の燃料コンパクトFが成型された後でその型窪20がパンチ押さえ40から外れて下方位置(図示の例では真下の位置(III))にあるときに、相応するパンチ30と燃料コンパクトFとは、型窪20から自重で取り出される。なお、図2において、位置(II)は、各型窪20V内に差し込まれたパンチ30がパンチ押さえ40のカム40SAに係合し始める位置である。   The die rotating means is configured to rotate around the horizontal rotation axis X (see FIG. 1) provided at the center of the die 20. The fuel compact material M is loaded into the mold cavity 20 when each mold cavity 20 is in the vicinity of the upper position (in the illustrated example, the position slightly above the left (I)). After 20V passes through the punch presser 40 and a predetermined fuel compact F is molded, when the mold recess 20 is removed from the punch presser 40 and is in a lower position (position (III) immediately below in the illustrated example) The corresponding punch 30 and the fuel compact F are taken out of the mold cavity 20 by their own weight. In FIG. 2, the position (II) is a position where the punch 30 inserted into each mold recess 20 </ b> V starts to engage with the cam 40 SA of the punch presser 40.

次に、本発明の燃料コンパクトの製造方法を図1を参照して述べると、先ず、図1の位置(I)にある型窪20Vに燃料コンパクトの原料Mを装填し、この型窪20V1内に相応するパンチ30を差し込む。原料Mは、ダイス20の回転で位置(I)に順次達する型窪20Vに同様にして原料Mを装填する。既に述べたように、原料Mは、被覆燃料粒子と黒鉛マトリックスの混合物、オーバーコート粒子と黒鉛マトリックスの混合物またはオーバーコート粒子のみとすることができる。   Next, a method for manufacturing a fuel compact according to the present invention will be described with reference to FIG. 1. First, a fuel compact material M is loaded into a mold recess 20V at position (I) in FIG. The punch 30 corresponding to is inserted. The raw material M is loaded in the same manner into the mold recess 20V that sequentially reaches the position (I) by the rotation of the die 20. As already mentioned, the raw material M can be a mixture of coated fuel particles and graphite matrix, a mixture of overcoat particles and graphite matrix or overcoat particles only.

各型窪20V内に原料Mを装填した後、各型窪20V内にパンチ30を差し込むが、このパンチ30は、ダイス20の回転につれて位置(II)でパンチ押さえ40のカム40SAに係合し始める。円弧面40Sのカム40SAは、次第にダイス周面に近づくように形成されているので、パンチ30は、このカム40SAによって次第に型窪20V内に押し込まれるように案内されて原料Mを加圧し成型する。カム40SAを通過した後には、円弧面40Sは、ダイス周面と同じ間隔で延びているので、パンチ30は、それ以上型窪20V内に押し込まれることはなく、原料Mを過度に加圧することはない。   After the raw material M is loaded into each mold recess 20V, the punch 30 is inserted into each mold recess 20V. The punch 30 engages with the cam 40SA of the punch presser 40 at position (II) as the die 20 rotates. start. Since the cam 40SA of the arc surface 40S is formed so as to gradually approach the die peripheral surface, the punch 30 is guided by the cam 40SA so as to be gradually pushed into the mold recess 20V to pressurize and mold the material M. . After passing through the cam 40SA, the arc surface 40S extends at the same interval as the peripheral surface of the die, so that the punch 30 is not pushed further into the mold recess 20V and excessively pressurizes the raw material M. There is no.

パンチ30が挿入されている各型窪20Vがパンチ押さえ40の円弧面40Sの最後の部分を通過して位置(III)に達すると、型窪20Vは下向きに開口するので、パンチ30と成型品である燃料コンパクトFは、自重で型窪20Vから自然落下して取り出される。   When each mold recess 20V in which the punch 30 is inserted passes through the last part of the arc surface 40S of the punch retainer 40 and reaches the position (III), the mold recess 20V opens downward. The fuel compact F is naturally dropped from the mold cavity 20V and taken out.

上記の動作が順次繰り返されて多数の燃料コンパクトFを順次製造することができる。この方法では、1つのダイス20と1つのパンチ押さえ(パンチ駆動手段)を使用するので、すべての加圧成型は、同じダイス温度と同じパンチ加圧力とで行われ、これらの制御、管理が容易となる。   A number of fuel compacts F can be manufactured sequentially by repeating the above operations. In this method, since one die 20 and one punch press (punch driving means) are used, all pressure molding is performed at the same die temperature and the same punch pressure, and these controls and management are easy. It becomes.

なお、上記実施の形態では、パンチ押さえ40を固定してダイス20を回転したが、ダイス20を回転するのではなく、パンチ押さえ40をダイス20の周面に沿って回転してもよいが、この場合でも、少なくとも原料Mの装填を行う場合に、型窪20Vが上向きまたは斜め上向きに開口するようにダイス20を回転変位することができるようにする必要がある。   In the above embodiment, the punch press 40 is fixed and the die 20 is rotated. Instead of rotating the die 20, the punch press 40 may be rotated along the peripheral surface of the die 20. Even in this case, at least when the raw material M is loaded, it is necessary to be able to rotationally displace the die 20 so that the mold recess 20V opens upward or obliquely upward.

また、ダイス20の型窪20Vの切欠きの深さ、切欠き底部の形状、パンチ30の長さ、パンチ30の先端頭部の形状は、パンチ30をダイス20の型窪20V内に装入した際に両者によって形成される空間が燃料コンパクトの外径と一致するように定める。   Further, the depth of the notch of the die recess 20V of the die 20, the shape of the bottom of the notch, the length of the punch 30, and the shape of the tip head of the punch 30 are inserted into the die recess 20V of the die 20. In this case, the space formed by the two is determined so as to coincide with the outer diameter of the fuel compact.

原料がオーバーコート粒子と黒鉛マトリックスの混合物である場合、既に述べたように、オーバーコート粒子の圧縮性の観点から、ダイス20内に装填する以前の段階でオーバーコート粒子自体の温度を黒鉛マトリックス内のフェノール樹脂の軟化温度まで上昇させておくことが好ましい。フェノール樹脂の軟化温度まで加温されているオーバーコート粒子は、パンチ30により圧縮されている間に自然冷却され、位置(III)で取り出される時にはフェノール樹脂が硬化しているので、その形状を保ったままその後の処理を行うことができる。   When the raw material is a mixture of overcoat particles and graphite matrix, as described above, from the viewpoint of compressibility of the overcoat particles, the temperature of the overcoat particles themselves is set in the graphite matrix before loading into the die 20. It is preferable to raise to the softening temperature of the phenol resin. The overcoat particles heated to the softening temperature of the phenol resin are naturally cooled while being compressed by the punch 30, and the phenol resin is cured when taken out at the position (III), so that the shape is maintained. The subsequent processing can be performed as it is.

本発明の一実施例を述べると、ダイス20、パンチ30、パンチ押さえ40は、それぞれ合金エ具鋼で作られた。ダイス20の型窪20Vである切欠きの表面、パンチ30の表面およびパンチ押さえ40のパンチ30との接触面はラップ仕上げとした。これらの表面に硬質クロムメッキ等の表面処理を施して耐摩耗性を向上させると一層有効である。ダイス20の半径は130mmとし、その周面に8つの切欠き状の型窪20Vを均等に形成した。また、型窪20Vの切欠きの深さ(直線部分の長さ)及びパンチ30の高さ(直線部分の長さ)は40mm、切欠きの底部及びパンチ30の先端頭部の形状は半径13mmのR形状とした(図2参照)。更に、パンチ30のパンチ押さえ40と接触する面の形状は、半径20mmの球面形状とし、パンチ30とパンチ押さえ40の円弧面40Sとの隙間Gは、5mmとした(図2参照)。ダイス20は、1回転20分当たり回転速度で図1の時計方向に回転させた。   In one embodiment of the present invention, the die 20, the punch 30, and the punch presser 40 were each made of alloy tool steel. The surface of the notch which is the mold recess 20V of the die 20, the surface of the punch 30, and the contact surface of the punch presser 40 with the punch 30 were lapped. It is more effective to improve the wear resistance by subjecting these surfaces to surface treatment such as hard chrome plating. The radius of the die 20 was 130 mm, and eight notch-shaped mold recesses 20V were uniformly formed on the peripheral surface. Further, the notch depth of the mold recess 20V (the length of the straight portion) and the height of the punch 30 (the length of the straight portion) are 40 mm, and the shape of the bottom portion of the notch and the tip head portion of the punch 30 is a radius of 13 mm. R shape (see FIG. 2). Further, the shape of the surface of the punch 30 that contacts the punch retainer 40 was a spherical shape with a radius of 20 mm, and the gap G between the punch 30 and the arcuate surface 40S of the punch retainer 40 was 5 mm (see FIG. 2). The die 20 was rotated clockwise in FIG. 1 at a rotation speed per rotation of 20 minutes.

なお、上記実施例では、型窪20V及びパンチ30の個数は、8つであったが、これらの個数は、必要に応じて変えることができることはもちろんである。即ち、設置スペースの制限からあまりダイス20の外径を大きくすることができない場合やそれほど大量の燃料コンパクトを成型する必要がない場合には、ダイス20の半径を130mmよりも小さくして型窪20V及びパンチ30の個数を少なくしてもよい。また、設置スペースに制限がない場合や大量の燃料コンパクトを成型する必要がある場合や燃料コンパクトFを充分に冷却した後に取り出す必要がある場合には、ダイス20の半径を130mmより大きくし、型窪20Vである切欠き及びパンチ30の個数を多くすることができる。また、型窪20Vである切欠きの深さやパンチ30の高さ寸法は、使用する黒鉛粉末の特性、成型後の焼成条件、燃料コンパクト寸法規格により変わるので、それぞれの条件に合わせて変更すべきである。また、パンチ30の頭部の球面寸法、パンチ30とパンチ押さえ40の円弧面40Sとの隙間Gは、パンチ30及びパンチ押さえ40の材質、表面粗さ、表面処理状態等の如き摩擦に与える影響を考慮して適宜変更するのがよい。   In the above embodiment, the number of the mold recesses 20V and the punches 30 is eight, but it goes without saying that these numbers can be changed as necessary. That is, when the outer diameter of the die 20 cannot be increased so much due to the limitation of the installation space or when it is not necessary to mold a large amount of fuel compact, the die recess 20V is reduced by making the radius of the die 20 smaller than 130 mm. The number of punches 30 may be reduced. If the installation space is not limited, if it is necessary to mold a large amount of fuel compact, or if it is necessary to take out the fuel compact F after it has been sufficiently cooled, the die 20 has a radius larger than 130 mm, The number of notches and punches 30 that are the recesses 20V can be increased. Further, the depth of the notch 20V and the height of the punch 30 vary depending on the characteristics of the graphite powder used, the firing conditions after molding, and the fuel compact size standard, and should be changed according to each condition. It is. Further, the spherical dimension of the head of the punch 30 and the gap G between the punch 30 and the arcuate surface 40S of the punch retainer 40 have an effect on friction such as the material, surface roughness, surface treatment state, etc. of the punch 30 and punch retainer 40. It is good to change appropriately considering the above.

本発明によれば、1つの円盤状のダイスの周面に複数の切欠き状の型窪を設けてこのダイスの各型窪内に入れられた原料を加圧するパンチをダイスの周面に接近して設けられたパンチ押さえの相対的な回転運動によって型窪内に押し込んで原料を加圧するので、小さなスペースと簡単な構成で多数の燃料コンパクトを順次製造することができ、また温度を容易に管理設定することができ、産業上の利用性が向上する。   According to the present invention, a plurality of notch-shaped mold depressions are provided on the peripheral surface of one disk-shaped die, and a punch for pressing the raw material placed in each mold depression of the die is brought close to the peripheral surface of the die. Since the raw material is pressurized by being pushed into the mold recess by the relative rotational movement of the punch press provided, a large number of fuel compacts can be manufactured sequentially with a small space and a simple configuration, and the temperature can be easily set. Management settings can be made, and industrial applicability is improved.

本発明の燃料コンパクト製造装置の概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing of the fuel compact manufacturing apparatus of this invention. 1つの型窪とパンチとパンチ押さえとの寸法関係を説明する図である。It is a figure explaining the dimensional relationship of one mold depression, a punch, and a punch press. 従来技術による燃料コンパクトの製造装置の加圧前(A)と加圧後(B)との断面図である。It is sectional drawing before pressurization (A) and after pressurization (B) of the fuel compact manufacturing apparatus by a prior art.

符号の説明Explanation of symbols

10 燃料コンパクトの製造装置
20 ダイス
20V 型窪
30 パンチ
40 パンチ押さえ
40S 円弧面
40SA カム
X 軸線
G 隙間
M 原料
F 燃料コンパクト





























DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Fuel compact manufacturing apparatus 20 Dice 20V Type recess 30 Punch 40 Punch presser 40S Circular surface 40SA Cam X axis G Gap M Raw material F Fuel compact





























Claims (6)

ダイスの型窪に被覆燃料粒子を含む燃料コンパクトの原料を装填し、前記型窪内にパンチを押し込んで加圧成型し燃料コンパクトを製造する方法において、前記型窪は円盤状のダイスの周面に開口するように周方向に間隔をあけて設けられており、前記型窪内に前記原料を装填した後、前記型窪内に前記パンチを差し込み、前記ダイスと前記ダイスの周面に接近して設けられたカム付き円弧面を有するパンチ押さえとの相対的な回転によって前記パンチを押し込むことを特徴とする燃料コンパクトの製造方法。 In a method for manufacturing a fuel compact by loading a fuel compact raw material containing coated fuel particles into a die recess of a die and pressing a punch into the mold recess to produce a fuel compact, the mold recess is a peripheral surface of a disk-shaped die Are opened at intervals in the circumferential direction, and after the raw material is loaded into the mold recess, the punch is inserted into the mold recess and approaches the die and the peripheral surface of the die. A method for producing a fuel compact, wherein the punch is pushed in by relative rotation with a punch press having a circular arc surface with a cam provided. 請求項1に記載の燃料コンパクトの製造方法であって、前記パンチ押さえは固定され、前記ダイスの周面が前記パンチ押えの円弧面に沿って移動するように前記ダイスを回転することを特徴とする燃料コンパクトの製造方法。 2. The fuel compact manufacturing method according to claim 1, wherein the punch press is fixed, and the die is rotated so that a peripheral surface of the die moves along an arc surface of the punch presser. A method for manufacturing a fuel compact. 請求項2に記載の燃料コンパクトの製造方法であって、前記ダイスは、水平回転軸を中心に回転し、前記型窪が上方位置にあるときに前記原料を装填し、前記パンチ押えを通過して前記型窪が下方位置にあるときに前記燃料コンパクトを自重で取り出すようにしたことを特徴とする燃料コンパクトの製造方法。 3. The method of manufacturing a fuel compact according to claim 2, wherein the die rotates about a horizontal rotation axis, and the raw material is loaded when the mold recess is at an upper position, and passes through the punch presser. A method of manufacturing a fuel compact, wherein the fuel compact is taken out by its own weight when the mold cavity is in a lower position. 被覆燃料粒子を含む燃料コンパクトの原料が装填されるべき型窪を有するダイスと、前記型窪内に押し込んで前記原料を加圧成型するパンチとから成る燃料コンパクトの製造装置において、前記ダイスは、その周面に開口するように周方向に間隔をあけて設けられた切欠き状の複数の型窪を有する円盤状の形態を有し、且つ前記ダイスの周面に接近して設けられて前記ダイスとの相対的な回転運動によって前記型窪内に差し込まれた前記パンチを押し込むカム付き円弧面を有するパンチ押さえを更に備えていることを特徴とする燃料コンパクトの製造装置。 In a fuel compact manufacturing apparatus comprising a die having a mold recess to be filled with a fuel compact raw material containing coated fuel particles, and a punch for pressing the raw material into the mold recess, the die comprises: It has a disk-like form having a plurality of notch-shaped recesses provided at intervals in the circumferential direction so as to open to the peripheral surface, and is provided close to the peripheral surface of the die. An apparatus for manufacturing a fuel compact, further comprising a punch press having a circular arc surface with a cam for pressing the punch inserted into the mold cavity by a rotational movement relative to a die. 請求項4に記載の燃料コンパクトの製造装置であって、前記パンチ押さえは固定され、前記ダイスの周面が前記パンチ押さえの円弧面に沿って移動するように前記ダイスを回転するダイス回転手段を備えていることを特徴とする燃料コンパクトの製造装置。 5. The fuel compact manufacturing apparatus according to claim 4, wherein the punch press is fixed, and the die rotating means is configured to rotate the die so that a peripheral surface of the die moves along an arc surface of the punch press. An apparatus for manufacturing a fuel compact, comprising: 請求項5に記載の燃料コンパクトの製造装置であって、前記ダイス回転手段は、前記ダイスを水平回転軸を中心に回転するように構成され、前記型窪が上方位置にあるときに前記原料を装填し、前記パンチ押さえを通過して前記型窪が下方位置にあるときに前記燃料コンパクトを自重で取り出すようにしたことを特徴とする燃料コンパクトの製造装置。

















6. The fuel compact manufacturing apparatus according to claim 5, wherein the dice rotating means is configured to rotate the dice around a horizontal rotation axis, and the raw material is supplied when the mold recess is in an upper position. An apparatus for manufacturing a fuel compact, wherein the fuel compact is taken out by its own weight when loaded and passed through the punch press and the mold recess is in a lower position.

















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