RU2065213C1

RU2065213C1 - Method of and device for filling fuel elements with gas

Info

Publication number: RU2065213C1
Application number: SU914945232A
Authority: RU
Inventors: Ю.И. Казеннов; В.В. Кудрявцев; Е.А. Брыксин
Original assignee: Всероссийский научно-исследовательский институт неорганических материалов им.акад.А.А.Бочвара
Priority date: 1991-06-17
Filing date: 1991-06-17
Publication date: 1996-08-10

Abstract

FIELD: manufacture of fuel elements, fuel rods with burnable absorbers, etc. SUBSTANCE: through microchamber with evacuation and gas-filling systems is placed directly under welding head. Microchamber case has upper hinged cover with end seal secured under welding head. Microchamber case is provided with inner separate side channels for evacuation and filling it with gas. Bottom part of microchamber houses shell with hold-down ring accommodating flexible sealing member of crimping type. Device has also fuel element vertical displacement assembly placed coaxially in respect to microchamber. Method for filling fuel elements with gas followed by their sealing involves placing fuel element with preinstalled end cap having axial hole inside microchamber, evacuating inner space of fuel element through axial hole in end cap, filling fuel element with gas under pressure higher than that required inside fuel element after sealing; after fuel element is filled with gas, it is transferred to welding head and cladding is welded with end cap simultaneously withe sealing this hole to form single weld. Desired gage pressure Pgage and time of fuel element transfer to welding head τ_tr are interrelated by equation Pgage = A.τ_tr, where A = (0.08-0.12).10⁵ Pa/s. EFFECT: improved reliability of fuel element sealing upon filling it with gas. 7 cl, 2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к сварке тепловыделяющих элементов атомных энергетических установок. The present invention relates to the welding of fuel elements of nuclear power plants.

Предлагается устройство для заполнения газом и газодуговой сварки неплавящимся электродом тонкостенных труб с концевой деталью (заглушкой), которое может быть использовано при изготовлении таких компонентов активных зон атомных энергетических установок как тепловыделяющие элементы, стержни с выгорающими поглотителями и замедлителями, компенсации реактивности и т.п. A device is proposed for filling gas and gas-arc welding with a non-consumable electrode of thin-walled pipes with an end part (plug), which can be used in the manufacture of such components of the active zones of nuclear power plants as fuel elements, rods with burnable absorbers and moderators, reactivity compensation, etc.

Известны устройства для выполнения стержневых твэлом с таблетированным и порошковым топливом, когда после снаряжения оболочек топливом производят их заполнение гелием или другим теплопроводящим газом, а затем герметизируют сваркой. Известно несколько решений:
1 заполнение изделия гелием и герметизация в одной общей рабочей камере, в которой находится весь твэл и сварочная головка, где перед началом процесса осуществляют вакуумирование камеры и внутренней полости твэла с последующим заполнением их гелием, запрессовкой заглушки и приварки последней к оболочке. Таким путем выполняли герметизацию твэлом аппаратов БР-5М (1963 г. ), БОР-60 (1970 г.) и др. Подобный принцип заполнения и герметизации описан в патентах США N 4188521 (1980 г.), Франции N 2167247 (1972 г) и ряде других. В Японии герметизацию твэлов быстрого реактора выполняют в общей камере снаряжения, заполненной гелием (заявка N 60-37978, 1985 г.);
2 заполнение изделия гелием и герметизация, осуществляемые в два этапа на раздельном оборудовании, когда в камере, в которой размещают либо все изделие, либо его часть, осуществляют вакуумирование внутренней полости изделия, заполнение его гелием и постановку сплошной заглушки, а на втором рабочем месте, куда транспортируют изделие, производят герметизацию известными способами. При этом устройство для заполнения гелием и сварочная головка размещаются не на одной оси;
3 другое решение (см. патенты Великобритании N1 174030, 1968 г. и США N 3842238, 1975 г. а также а/з Япония N 56-215088, 1961 г.) основано на реализации приемов, выполняемых в следующей последовательности: постановка в обычной атмосфере заглушки, имеющей осевые или боковые продольные каналы (щели), и сварка ее с оболочкой периметрическим швом (эти операции выполняют после снаряжения твэла), помещение конца таким образом подготовленного твэла в специальную камеру, в которой производят вакуумирование полости твэла, заполнение ее инертным газом под некоторым давлением и сварку в той же камере с образованием торцевого шва, заплавляющего осевой канал. Используют камеру, открываемую лишь с одной стороны, либо две расположенные противоположно надвижные сварочные камеры.Known devices for making rod fuel rods with pelletized and powder fuel, when after equipping the shells with fuel, they are filled with helium or other heat-conducting gas, and then sealed by welding. Several solutions are known:
1 filling the product with helium and sealing in one common working chamber, in which the entire fuel rod and welding head are located, where before the start of the process, the chamber and the internal cavity of the fuel rod are evacuated, followed by their filling with helium, pressing in the plug and welding the latter to the shell. In this way, fuel-sealing of the BR-5M (1963), BOR-60 (1970) and other devices was performed. A similar principle of filling and sealing is described in US Pat. Nos. 4,188,521 (1980), France N 2,167,247 (1972) and a number of others. In Japan, the sealing of the fast reactor fuel rods is performed in a common equipment chamber filled with helium (application N 60-37978, 1985);
2 filling the product with helium and sealing, carried out in two stages on separate equipment, when in the chamber in which either the entire product or its part is placed, the internal cavity of the product is evacuated, it is filled with helium and a solid plug is placed, and in the second workplace, where the product is transported, sealing is performed by known methods. In this case, the device for filling with helium and the welding head are not placed on the same axis;
3 another solution (see UK patents N1 174030, 1968 and US N 3842238, 1975 and also a / z Japan N 56-215088, 1961) is based on the implementation of techniques performed in the following sequence: atmosphere of a plug having axial or lateral longitudinal channels (slots), and welding it with a sheath with a perimeter seam (these operations are carried out after the fueling of the fuel rod), placing the end of the fuel element thus prepared in a special chamber in which the fuel cavity is evacuated, filling it with an inert gas under some pressure we also weld in the same chamber with the formation of an end weld that fuses the axial channel. Use a camera that can be opened only on one side, or two opposite opposite sliding welding chambers.

В качестве прототипа взят патент США N 3683148 (1972 г на имя Воуко и др. ), в котором изложен способ герметизации в камере твэла с предварительно приваренной, имеющей осевое отверстие заглушкой, с вакуумированием этой камеры и помещенного в ней твэла через названное отверстие, заполнением камеры и твэла инертным газом под некоторым давлением и заполнением отверстия путем сварки плавлением, используя для этой цели сварочную головку, размещенную в той же камере. As a prototype taken US patent N 3683148 (1972 in the name of Vouko and others), which sets forth a method of sealing in a fuel chamber with a pre-welded, having an axial hole plug, with the evacuation of this camera and the fuel rod placed in it through the named hole, filling the chamber and the fuel rod with an inert gas under some pressure and filling the hole by fusion welding, using for this purpose a welding head placed in the same chamber.

Недостатком первого варианта является усложнение аппаратуры за счет введения в рабочую камеру большого объема нескольких исполнительных инструментов: органов вакуумирования, механизмов подачи заглушек и их запрессовки в оболочку, сварочной головки. Если же камера является частью сварочной установки, то все эти недостатки остаются. Сложности прогрессивно нарастают, когда переходят к оборудованию, эксплуатируемому дистанционно в больших боксах камерах с биологической защитой, например, в линиях изготовления твэлов со смешанным U(Pu)O₂ топливом. И эти сложности определяются, в первую очередь, необходимостью регламентных зачисток оборудования, его ремонта со сменой деталей и узлов. Такие работы приходится выполнять посредством манипуляторов или, в крайней случае, через перчаточные люки.The disadvantage of the first option is the complexity of the equipment due to the introduction of a large volume of several executive tools into the working chamber: evacuation bodies, mechanisms for supplying plugs and pressing them into the shell, welding head. If the chamber is part of the welding installation, then all these shortcomings remain. Difficulties progressively increase when they switch to equipment operated remotely in large boxes with biological protection chambers, for example, in the production lines of fuel elements with mixed U (Pu) O ₂ fuel. And these difficulties are determined, first of all, by the need for routine cleaning of equipment, its repair with the replacement of parts and assemblies. Such work has to be done by means of manipulators or, in the extreme case, through glove hatches.

При втором решении отсутствует необходимость в выполнении работ с разборкой рабочих камер. И блок заполнения изделия гелием с одновременной постановкой заглушки, и сама сварочная установка в рабочую технологическую камеру не заключены; они находятся лишь в общей защитной камере. По сравнению с предыдущим вариантом обслуживания рабочих постов облегченно; они становятся более ремонтноспособными. In the second decision, there is no need to perform work with disassembling the working chambers. Both the unit for filling the product with helium with the simultaneous setting of the plug, and the welding unit itself are not enclosed in the working process chamber; they are only in the common protective chamber. Compared with the previous option, the maintenance of work stations is facilitated; they become more repairable.

При третьем решении приходится рабочую сварочную камеру располагать в общей технологической защитной камере, что крайне затрудняет проведение наладочных работ и ремонта, а также влечет за собой повышенный расход защитного газа. In the third solution, it is necessary to place the working welding chamber in a common technological protective chamber, which makes installation and repair work extremely difficult, and also entails an increased consumption of protective gas.

Для всех названных решений существует один существенный недостаток: при снаряжении твэла и во время его вакуумирования выносится пылевидная фракция топлива, которая частично оседает на стенке оболочки твэла, попадает в зазор между оболочкой и заглушкой и далее, при расплавлении, в шов; оксидная топливная составляющая, попадающая в шов, располагается в нем в виде нитевидных включений, являясь в ряде случаев причиной появления негерметичности у твэла. For all these solutions, there is one significant drawback: when the fuel element is equipped and during its evacuation, a dusty fraction of the fuel is carried out, which partially settles on the wall of the fuel rod shell, falls into the gap between the shell and the plug, and then, when melted, into the seam; the oxide fuel component that enters the seam is located in it in the form of filamentary inclusions, which in some cases is the cause of leakage in a fuel element.

Авторы предлагают устройство, позволяющее отказаться от конструкции камеры вакуумирования, содержащей системы подачи и запрессовки заглушки, предельно его упростить и минимизировать объем и расход гелия. В камеру опрессовки гелием поступает изделие с заранее поставленной, но не приваренной к оболочке заглушкой, еще на операции снаряжения, когда после введения топлива производят обеспыливание внутренней поверхности оболочки у ее конца, осуществляют постановку заглушки. The authors propose a device that allows you to abandon the design of the vacuum chamber containing the supply system and press-fit plugs, to simplify it as much as possible and minimize the volume and consumption of helium. A product with a pre-installed, but not welded to the shell plug, is supplied to the pressure chamber with helium, even during the equipment operation, when after the fuel is introduced, the inner surface of the shell is dusted off at its end, and the plug is placed.

Сама заглушка имеет осевое отверстие и через него в миниатюрной камере вакуумирования заполнения гелием производят введением последнего в изделие. При вакуумировании газовый поток вместе с топливной пылью проходит через осевое отверстие. Тем самым пыль не оседает на стенке оболочки, а лишь частично в осевом отверстии. И, если оксидные включения в шов попадают, то они располагаются, как правило, в купольной, нерасчетной части шва, не приводят к нарушению герметичности. The plug itself has an axial hole and through it in a miniature vacuum chamber filling with helium is carried out by introducing the latter into the product. During evacuation, the gas stream, together with the fuel dust, passes through the axial hole. Thus, the dust does not settle on the wall of the shell, but only partially in the axial hole. And, if oxide inclusions get into the seam, then they are usually located in the domed, non-calculated part of the seam, and do not lead to leakage.

При передаче изделия с устройства "вакуумирования-заполнения" в позицию сварки неизбежен выход гелия через осевое отверстие. Интенсивность снижения концентрации гелия в изделии (а его в твэле реактора на быстрых нейтронах должно быть при давлении 1,1^-0,05 атм не менее 94% объемных) зависит от давления опрессовки, времени между опрессовкой и герметизацией, степени разрежения воздушной атмосферы в общей рабочей камере обычно на 15-20 мм вод.ст. (150-200 Па) меньшего, чем в окружающей атмосфере. Чтобы обеспечить названные требования по содержанию гелия, предложено микрокамеру вакуумирования и опрессовки, внутренний объем которой не более двух объемов части твэла вводимого у уплотняемого в микрокамере, выполнить объем не более 5 см³, расположив ее непосредственно под сварочной установкой по одной оси. Эта микрокамера сделана проходной с уплотнением боковым (снизу камеры) и торцевым (сверху камеры). Заполнение газом следует производить давлением на 0,3 атм (0,3•10⁵ Па) выше требуемого.When transferring the product from the vacuum-filling device to the welding position, helium escape through the axial hole is inevitable. The intensity of the decrease in the concentration of helium in the product (and it should be at least 94% by volume at a pressure of 1.1 ^-0.05 atm at a pressure of ^1.0–0.05 atm) depends on the pressure of the pressure test, the time between pressure testing and sealing, the degree of rarefaction of the air atmosphere in the total the working chamber is usually 15-20 mm water column (150-200 Pa) less than in the surrounding atmosphere. To ensure the above requirements for helium content, it was proposed to use a vacuum and pressure microchamber, the internal volume of which is not more than two volumes of a part of the fuel rod introduced by the fuel rod being sealed in the microchamber, to make a volume of not more than 5 cm ³ , placing it directly under the welding machine along one axis. This microcamera is made through with a seal side (bottom of the camera) and end (top of the camera). Filling with gas should be done at a pressure of 0.3 atm (0.3 • 10 ⁵ Pa) above the required.

Схематично общий вид устройства приведен на фиг.1. Изделие 1 рукой манипулятора 2 подают на "ось" установки. Закрепленные на стойке 3 хваты-замыкатели 4, которые были до этого раскрытыми, охватывают изделие 1, позволяя руке манипулятора вернуться в исходное или другое не связанное с данным устройством положение. Затем хваты-замыкатели ослабевают, несколько раскрываясь, и твэл под собственным весом, скользя, опускается на подпружиненную грузовую площадку 5. Названные хваты устроены таким образом, что их раскрытие в рабочем цикле обеспечивает свободное перемещение твэла в вертикальном положении, исключая при этом возможности его выпадания из хватов и радиальные смещения на грузовой площадке 5. На стойке находятся два хвата. Узел перемещения (6) твэла в камеру 7 и далее к сварочной установке 9 работает во взаимодействии с механизмом (8), обеспечивающим все действия по уплотнению проходной камеры 7 (по поверхности твэла и торцу камеры). Этот узел перемещения, расположенный под упругим элементом, содержит многоходовой пневмоцилиндр. Управляющая работой пневмоцилиндром система обеспечивает следующие положения цикла: исходное (нижнее), подъем в камеру конца твэла и нахождение последнего в ней во время вакуумирования и заполнения твэла газом, дальнейший подъем изделия к сварочной головке, опускание его по завершению цикла сварки в исходное положение. Schematically, a General view of the device shown in figure 1. The product 1 by the hand of the manipulator 2 is fed to the "axis" of the installation. Clamps 4 fixed on the rack 3, which were previously opened, cover the product 1, allowing the manipulator's hand to return to its original or other position unrelated to this device. Then, the clamping grippers weaken, opening slightly, and the fuel rod, under its own weight, sliding, lowers onto the spring-loaded cargo area 5. The named grips are designed in such a way that their opening in the working cycle ensures the free movement of the fuel rod in a vertical position, eliminating the possibility of its falling out from grabs and radial displacements on the cargo area 5. There are two grips on the rack. The node for moving the fuel rod (6) into the chamber 7 and further to the welding unit 9 works in conjunction with the mechanism (8) that provides all the actions for sealing the passage chamber 7 (along the surface of the fuel rod and the end of the chamber). This displacement unit, located under the elastic element, contains a multi-way pneumatic cylinder. The system that controls the operation of the pneumatic cylinder provides the following cycle positions: initial (lower), raising the end of the fuel rod into the chamber and finding the last one in it during evacuation and filling of the fuel rod with gas, further raising the product to the welding head, lowering it at the end of the welding cycle to its original position.

Назначение упругого элемента под грузовой площадкой исключить ударное соприкосновение конца вольфрамового электрода сварочной головки 9 с торцем заглушки поднимаемого твэла и компенсировать различие в длине твэла (в пределах чертежа). Этот упругий элемент может быть в виде пружины. The purpose of the elastic element under the cargo area is to exclude shock contact of the end of the tungsten electrode of the welding head 9 with the end face of the plug of the raised fuel rod and to compensate for the difference in the length of the fuel rod (within the drawing). This elastic element may be in the form of a spring.

В составе установки предложено использовать устройство для вакуумирования и заполнения газом, показанное на фиг.2 (цифровые обозначения даны для этой фигуры). Оно состоит из корпуса камеры 1 с патрубками вакуумирования 2 и заполнения газом 3, контактного датчика ограничителя вертикального перемещения твэла 4, торцевого верхнего уплотнения 5 и нижнего торцевого уплотнения 6. Уплотнения срабатывают от одного исполнительного механизма клинорычажного типа, имеющего распределительный клин 7, перемещаемый пневмоцилиндром 8. При перемещении клина вперед, его грань нажимает на шток роликоопоры 9 и через рычаг 10 происходит нажатие кольцом со сферической поверхностью 11 на стакан 12, в котором расположен упругий уплотнительный элемент, обнимающий поданное в корпус изделие. Одновременно названный клин через роликоопору 13 нажимает на крышку 14, в основании которой закреплено торцевое уплотнение 5, обеспечивающее герметизацию корпуса 1, закрепленного на плите 15. При перемещении клина влево крышка поворачивается, откидывается на угол 60 ± 5 ^o (угол откидывания установлен экспериментальным путем) открывая доступ для прохождения изделия вверх; одновременно освобождается нижнее уплотнение.As part of the installation, it is proposed to use a device for evacuating and filling with gas, shown in figure 2 (digital designations are given for this figure). It consists of a chamber body 1 with evacuation tubes 2 and gas filling 3, a contact sensor for the vertical limiter of a fuel rod 4, an upper mechanical seal 5 and a lower mechanical seal 6. The seals are actuated by a single wedge type actuator having a distribution wedge 7 moved by a pneumatic cylinder 8 . When moving the wedge forward, its face presses on the rod of the roller support 9 and through the lever 10, the ring with a spherical surface 11 is pressed onto the glass 12, in which the Another sealing element embracing the product supplied to the housing. At the same time, the wedge through the roller support 13 presses on the cover 14, at the base of which a mechanical seal 5 is fixed, which provides sealing of the housing 1, mounted on the plate 15. When the wedge is moved to the left, the cover rotates, tilts at an angle of 60 ± 5 ^o (experimentally set the tilt angle) opening access for the product to go up; the lower seal is released at the same time.

После вакуумирования и заполнения газом изделие подают к сварочной головке (фиг.1) для выполнения торцевого шва, которым одновременно сплавляют оболочку с заглушкой и заполняют осевое отверстие. Цикл сварки начинается с касания заглушки электрода головки. Во избежание повреждения электрода от удара при подъеме предусмотрена упругая компенсация за счет пружины 5 в узле подъема 6. After evacuation and filling with gas, the product is fed to the welding head (Fig. 1) to make an end seam, which simultaneously fuse the shell with a plug and fill the axial hole. The welding cycle begins by touching the plug of the head electrode. In order to avoid damage to the electrode from impact during lifting, elastic compensation is provided due to the spring 5 in the lifting unit 6.

В качестве сварочной головки может быть использована, например, известная установка для сварки дугой, управляемой магнитным полем (см. "Опыт создания установок для дуговой сварки оболочек из циркониевых сплавов в струе защитного газа". Б.Р. Рябченко, М.С. Гриценко и др. "Вопросы атомной науки и техники. Серия: Сварка в ядерной технологии, вып. 2(15), 1985 г. стр. 14-19). Этого типа установки работают в настоящее время в цикле с независимыми устройствами для опрессовки изделий гелием и последующей постановки заглушек, не имеющих осевых отверстий. Головка сварочной установки и устройства опрессовки гелием постановки заглушек размещают в таком случае параллельно, на некотором расстоянии друг от друга, и связаны дополнительным транспортером - манипулятором. As a welding head, for example, the well-known installation for arc welding controlled by a magnetic field can be used (see "Experience in creating installations for arc welding of shells of zirconium alloys in a shielding gas stream." BR Ryabchenko, MS Gritsenko et al. "Issues of Atomic Science and Technology. Series: Welding in Nuclear Technology, vol. 2 (15), 1985, pp. 14-19). This type of installation is currently operating in a cycle with independent devices for crimping helium products and subsequent placement of plugs that do not have axial holes. welding installation and the device setting helium crimping stubs are placed in such a case, parallel, spaced apart, and associated additional conveyor - manipulator.

Предлагаемая для установки схема предусматривает расположение сварочной головки и устройства опрессовки газом на одной оси без механизма постановки заглушки. The scheme proposed for installation provides for the location of the welding head and the gas pressure testing device on the same axis without the mechanism for setting the plug.

При касании изделием электрода сварочной головки замыкается цепь электрод изделие и выдается команда на отключение механизма подъема и на зажатие изделия в губках сварочной головки. Горелка последней поднимается на заданный уровень дугового промежутка, возбуждается дуга, выполняется торцевой шов. По остывания шва в потоке газа (10-15 с) изделие освобождается из губок и подается ниже на площадке, проходя микрокамеру. Время на разгерметизацию микрокамеры после заполнения твэла гелием, подачу его вверх к сварочной головке и возбуждение дуги оставляет менее 5 с. За время переноса твэла через отверстие в заглушке (диаметром 1,5-2 мм) происходит сброс давления в твэле от 1,3-1,5 атм/(1,3-1,5) • 10⁵ Па/ до 1,0-1,05 атм /(1,0-1,05) • 10⁵ Па/. Объемное содержание гелия в твэле остается на уровне 94-97% Чтобы обеспечить более стабильное содержание гелия в твэлах, давление этого газа при опрессовке повышают до ≥ 2 • 10⁵ Па. Тогда существенного снижения гелия при транспортировании к сварочной головке не происходит даже в течение 10-15 с. Получают изделия, соответствующие требованиям конструкторской документации.When the product touches the electrode of the welding head, the electrode electrode closes the circuit and a command is issued to turn off the lifting mechanism and to clamp the product in the jaws of the welding head. The burner of the latter rises to a predetermined level of the arc gap, the arc is excited, the butt weld is performed. After cooling the seam in the gas stream (10-15 s), the product is released from the jaws and fed lower at the site, passing through a microchamber. Time for depressurization of the microchamber after filling the fuel rod with helium, feeding it up to the welding head and arc excitation leaves less than 5 s. During the transfer of the fuel rod through the hole in the plug (with a diameter of 1.5-2 mm), the pressure in the fuel rod is released from 1.3-1.5 atm / (1.3-1.5) • 10 ⁵ Pa / to 1.0 -1.05 atm / (1.0-1.05) • 10 ⁵ Pa /. The volume content of helium in the fuel element remains at the level of 94-97%. To ensure a more stable helium content in the fuel elements, the pressure of this gas during pressure testing is increased to ≥ 2 • 10 ⁵ Pa. Then, a significant decrease in helium during transportation to the welding head does not occur even within 10-15 s. Receive products that meet the requirements of design documentation.

Выбор величины давления опрессовки твэла гелием в зависимости от длительности времени от опрессовки до герметизации осуществляется по следующей эмпирической зависимости:
Р А • τ_кр,
где Р давление опрессовки в Па,
А- согласующий коэффициент в пределах (0,08-0,12) ^o 10⁵ Па/с,
τ время от опрессовки до герметизации в с.The choice of the pressure value for crimping a fuel rod with helium, depending on the length of time from pressure testing to sealing, is carried out according to the following empirical dependence:
P A • τ _cr ,
where P is the pressure test in Pa,
A - matching coefficient in the range of (0.08-0.12) ^o 10 ⁵ PA / s,
τ time from crimping to sealing in sec.

Расход гелия на установках с разными вариантами решения (с учетом коммуникаций) показан в таблице. Helium consumption in plants with different solutions (including communications) is shown in the table.

В результате реализации предложенные устройства достигают следующие новые технические результаты:
повышения производительности за счет уменьшения объема работ по сварке и сопутствующей ей операций. Вместо двух сварочных процессов (по прототипному решению сварка заглушки с оболочкой + заплавление отверстия в заглушке) используется один (сварка и заплавление за один прием);
сокращение количества оборудования и рабочих мест;
возможности автоматизации процесса, который требуется при изготовлении изделий с токсичными материалами, в первую очередь твэлов со смешанным (UPuO₂) топливом;
повышении качества герметизирующего соединения твэла за счет уменьшения попадания в шов топливной пыли;
уменьшения расхода инертных газов. Во-первых за счет уменьшения числа сварочных операций, проводимых под защитой таких газов; во-вторых, минимизации объема камеры опрессовки твэла.As a result of the implementation of the proposed device achieve the following new technical results:
increase productivity by reducing the amount of welding and related operations. Instead of two welding processes (according to the prototype solution, welding of the plug with the shell + fusion of the hole in the plug), one is used (welding and fusion in one step);
reduction in the number of equipment and jobs;
automation of the process that is required in the manufacture of products with toxic materials, primarily fuel elements with mixed (UPuO ₂ ) fuel;
improving the quality of the fuel rod sealing compound by reducing the ingress of fuel dust into the joint;
reduce inert gas consumption. Firstly, by reducing the number of welding operations carried out under the protection of such gases; secondly, minimizing the volume of the crimping chamber of the fuel rod.

Claims

1. A device for filling the fuel rods with gas and subsequent sealing, containing a microchamber with systems for evacuating and filling the fuel rods with gas, a welding head and a sealing system for the fuel rod in the axial hole of the microchamber for the passage of the fuel rod, characterized in that the axial hole for the passage of the fuel rod is made through, Separate side channels are made to the housing of the microchamber equipped with an upper hinged lid with an end seal and fixed under a welding head located outside the chamber above an axial through hole. A fuel rod evacuation and filling with gas, and the bottom of the microchamber is mounted glass with the tightening ring, wherein a resilient sealing member crimp type, the device further comprises an assembly of vertical movement of the fuel element disposed coaxially under the microchamber.

2. The device according to claim 1, characterized in that the chamber sealing system is equipped with a wedge-type actuator having a distribution wedge, under which there is a roller support fixed in the plate, equipped with a lever, the end of which facing the microcamera glass, is made in the form of a fork, and at the end adjacent to the top cover of the microchamber, a control element with a roller support is installed.

3. The device according to claims 1 and 2, characterized in that under the glass with a clamping ring, a cylindrical support ring is installed having spherical-shaped supporting surfaces facing the lever fork and the pressure pad glass.

4. The device according to claims 1 and 2, characterized in that the top cover with an end seal is made in the form of a bracket and a base with elastic sealing material, the bracket being located relative to the base at an angle of 55 65 ^o , and a slot is made in the bracket itself for a roller support ring.

5. The device according to claim 1, characterized in that the node for the vertical movement of the fuel rod is equipped with a cargo area and an elastic element for compensating movement, made, for example, in the form of a spring located under the cargo area.

6. The device according to claim 1, characterized in that a sensor, for example, of a tactile (tactile) type, is located in the micro-camera body.

7. A method of filling fuel rods with gas and subsequent sealing, including placing a fuel rod with a pre-installed plug with an axial hole in the microchamber, evacuating the internal cavity of the fuel rod through an axial hole in the plug, filling the fuel rod with gas and its subsequent sealing, characterized in that the fuel rod is filled with gas pressure higher than that required in a fuel rod after sealing, after filling the fuel rod with gas, the fuel rod is moved to the welding head and, at the same time, the holes are fused, they are fused shell with a plug, forming a single end sealing joint, and the required excess pressure and the time of transportation of the fuel rod to the welding head are related by the ratio
P _hut = A • τ _p
where P _huts. excess pressure, Pa;
A matching coefficient in the range of (0.08 0.12) • 10 ⁵ Pa / s;
τ _p time of transportation of the fuel rod to the welding head, s.