常、氣瓶氣量是否充足，待各路正常且氣量充足方可開(kāi)爐。
[0053]通過(guò)安裝門(mén)16打開(kāi)爐體1，安裝鈾金屬料棒18。裝料時(shí)一定要耐心細(xì)致，保證上卡頭3和下卡頭4對(duì)中，安裝時(shí)上下位置要認(rèn)真對(duì)好并鎖緊，區(qū)域熔煉坩禍2和鈾金屬料棒18之間需要有合適的間隙。各密封處需處理干凈，待準(zhǔn)備就緒即可封閉爐體并進(jìn)行抽真空處理。
[0054]先開(kāi)啟機(jī)械泵13，打開(kāi)前級(jí)閥，打開(kāi)預(yù)真空閥19并對(duì)分子泵14預(yù)抽2?3分鐘，然后關(guān)閉預(yù)真空閥19 ;同時(shí)打開(kāi)低真空閥20，對(duì)爐體I進(jìn)行抽真空，待真空表抽到-0.1MPa時(shí)，按下分子泵14的開(kāi)啟按扭并啟動(dòng)分子泵14對(duì)爐體I進(jìn)行進(jìn)一步抽空。然后打開(kāi)真空計(jì)，再打開(kāi)預(yù)真空閥19，對(duì)爐體I和分子泵14同時(shí)抽真空，實(shí)時(shí)觀測(cè)真空情況。
[0055]將感應(yīng)線圈設(shè)置在鈾金屬料棒的頂部并根據(jù)工藝要求送中頻電流進(jìn)行熔煉，并按照中頻電源11的操作說(shuō)明進(jìn)行操作。
[0056]開(kāi)始加熱時(shí)，熔煉要慢，待熔料除氣后方可送大功率電。隨時(shí)觀察鈾金屬料棒18的情況，當(dāng)鈾金屬料棒18開(kāi)始熔化時(shí)，開(kāi)啟伺服系統(tǒng)8的升降單元9，調(diào)整好移動(dòng)速度并使感應(yīng)線圈12向下移動(dòng)，必要時(shí)開(kāi)啟伺服系統(tǒng)8的旋轉(zhuǎn)單元10。
[0057]停止時(shí)，先將移動(dòng)速度和旋轉(zhuǎn)速度調(diào)到零，然后再停止；停止中頻電源11時(shí)，先調(diào)整功率至零，再停止送電。在熔煉過(guò)程當(dāng)中，如果需要高真空時(shí)，先關(guān)閉低真空閥20，再打開(kāi)高真空閥21，通過(guò)高真空閥21、預(yù)真空閥19對(duì)爐體I抽真空；如果不需要高真空，只打開(kāi)低真空閥20即可。當(dāng)感應(yīng)線圈12的溫度過(guò)高時(shí)，首先應(yīng)停止向感應(yīng)線圈12供電，打開(kāi)冷卻水，以免損壞設(shè)備和影響工作。
[0058]直至區(qū)域熔煉結(jié)束，取下熔煉后的鈾金屬料棒18，即得高純鈾金屬。
[0059]圖2a和圖2b分別示出了鈾金屬料棒在利用本發(fā)明的高純鈾金屬的制備裝置進(jìn)行區(qū)域熔煉提純前、后的微觀組織圖。由圖2a和圖2b可以看出，利用本發(fā)明高純鈾金屬的制備裝置和制備方法對(duì)鈾金屬料棒進(jìn)行多次區(qū)域熔煉后得到的高純鈾金屬中的夾雜物明顯減少。
[0060]圖3a、圖3b、圖3c、圖3d分別示出了含1000 μ g/g雜質(zhì)元素Fe的鈾金屬料棒的微觀組織圖、含1000 μ g/g雜質(zhì)元素Fe的鈾金屬料棒在利用本發(fā)明的高純鈾金屬的制備裝置進(jìn)行區(qū)域熔煉提純后的鈾金屬料棒中部的微觀組織圖、含1000 μ g/g雜質(zhì)元素Fe的鈾金屬料棒在利用本發(fā)明的高純鈾金屬的制備裝置進(jìn)行區(qū)域熔煉提純后的鈾金屬料棒中尾部的微觀組織圖、含1000 μ g/g雜質(zhì)元素Fe的鈾金屬料棒在利用本發(fā)明的高純鈾金屬的制備裝置進(jìn)行區(qū)域熔煉提純后的鈾金屬料棒尾部的微觀組織圖。
[0061]根據(jù)圖3a、圖3b、圖3c、圖3d，區(qū)域熔煉后的高純鈾金屬的中尾部、尾部的組織中可見(jiàn)沿晶分布較多的U6Fe金屬間化合物和(a +U6Fe)共晶組織，而中部的組織中，這兩種組織難以觀察到。這說(shuō)明本發(fā)明的制備裝置和方法可以有效地去除鈾金屬中的雜質(zhì)元素Fe。
[0062]綜上所述，本發(fā)明的高純鈾金屬的制備裝置及制備方法可以方便地通過(guò)感應(yīng)熔煉的方法對(duì)鈾金屬進(jìn)行提純，并能對(duì)鈾金屬中的雜質(zhì)元素有效地去除；所用裝置不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加熱方便，而且可根據(jù)被提純物的特性方便地調(diào)整加熱溫度以及伺服系統(tǒng)中升降系統(tǒng)的運(yùn)行速率和往復(fù)次數(shù)，最終獲得高品質(zhì)提純材料，既實(shí)用又安全、可靠。
[0063]盡管上面已經(jīng)結(jié)合示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明的高純鈾金屬的制備裝置及制備方法，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該清楚，在不脫離權(quán)利要求的精神和范圍的情況下，可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行各種修改和變化。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高純鈾金屬的制備裝置，其特征在于，所述制備裝置包括爐體、區(qū)域熔煉坩禍、熔煉系統(tǒng)、抽真空系統(tǒng)、測(cè)溫系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)， 所述爐體中設(shè)置有料棒固定單元，所述料棒固定單元包括分別位于爐體頂部和底部并且相對(duì)設(shè)置的上卡頭與下卡頭； 所述區(qū)域熔煉坩禍放置于所述下卡頭上，鈾金屬料棒穿過(guò)所述區(qū)域熔煉坩禍而固定在上卡頭與下卡頭之間； 所述熔煉系統(tǒng)包括中頻電源和感應(yīng)線圈，所述感應(yīng)線圈環(huán)繞在所述區(qū)域熔煉坩禍的外圍并能夠沿著鈾金屬料棒的長(zhǎng)度方向移動(dòng)，所述感應(yīng)線圈與中頻電源連接； 所述抽真空系統(tǒng)通過(guò)管道與所述爐體連通； 所述測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)置在爐體上； 所述伺服系統(tǒng)包括升降單元與旋轉(zhuǎn)單元，所述升降單元與所述感應(yīng)線圈連接以實(shí)現(xiàn)并控制感應(yīng)線圈的移動(dòng)，所述旋轉(zhuǎn)單元與所述上卡頭或下卡頭連接以實(shí)現(xiàn)并控制固定在上卡頭與下卡頭之間的鈾金屬料棒的自轉(zhuǎn)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高純鈾金屬的制備裝置，其特征在于，所述制備裝置還包括控制柜以及與爐體連通的冷卻水系統(tǒng)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高純鈾金屬的制備裝置，其特征在于，所述爐體上還設(shè)置有安裝門(mén)和觀察窗。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高純鈾金屬的制備裝置，其特征在于，所述區(qū)域熔煉坩禍為陶瓷坩禍并且為圓柱管結(jié)構(gòu)坩禍。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高純鈾金屬的制備裝置，其特征在于，所述抽真空系統(tǒng)包括機(jī)械泵、分子泵、真空閥、真空計(jì)和排氣閥，所述分子泵與爐體直接連接，所述機(jī)械泵與分子泵連接，所述真空計(jì)和排氣閥設(shè)置在爐體上。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高純鈾金屬的制備裝置，其特征在于，所述真空閥包括預(yù)真空閥、低真空閥和高真空閥，所述預(yù)真空閥和低真空閥并聯(lián)設(shè)置在分子泵與機(jī)械泵之間，所述高真空閥設(shè)置在分子泵上。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高純鈾金屬的制備裝置，其特征在于，所述測(cè)溫系統(tǒng)包括測(cè)溫組件和溫度顯示組件，所述測(cè)溫組件伸入至爐體內(nèi)并且與設(shè)置在爐體上的溫度顯示組件電連接。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高純鈾金屬的制備裝置，其特征在于，所述測(cè)溫組件為熱電偶，所述測(cè)溫系統(tǒng)還包括雙比色紅外測(cè)溫儀。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高純鈾金屬的制備裝置，其特征在于，所述升降單元包括升降驅(qū)動(dòng)電機(jī)、升降機(jī)構(gòu)和第一減速機(jī)，所述旋轉(zhuǎn)單元包括旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)連桿和第二減速機(jī)。10.一種高純鈾金屬的制備方法，其特征在于，采用權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的高純鈾金屬的制備裝置進(jìn)行高純鈾金屬的制備，并且所述制備方法包括以下步驟: 將鈾金屬料棒裝入爐體并固定在料棒固定單元上； 封閉爐體并抽真空至預(yù)定真空度； 開(kāi)啟中頻電源并向位于鈾金屬料棒的頂部處的感應(yīng)線圈送中頻電流，開(kāi)始區(qū)域熔煉； 待鈾金屬料棒開(kāi)始熔化后，開(kāi)啟升降單元使感應(yīng)線圈向下移動(dòng)至鈾金屬料棒的底部處，必要時(shí)開(kāi)啟旋轉(zhuǎn)單元使鈾金屬料棒自轉(zhuǎn)，同時(shí)調(diào)整移動(dòng)速度和自轉(zhuǎn)速度直至完成區(qū)域熔煉，得到高純鈾金屬。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種高純鈾金屬的制備裝置及制備方法。制備裝置包括爐體、區(qū)域熔煉坩堝、熔煉系統(tǒng)、抽真空系統(tǒng)、測(cè)溫系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)，爐體中設(shè)置有料棒固定單元，料棒固定單元包括分別位于爐體頂部和底部并且相對(duì)設(shè)置的上卡頭與下卡頭；區(qū)域熔煉坩堝放置于下卡頭上，鈾金屬料棒穿過(guò)區(qū)域熔煉坩堝而固定在上卡頭與下卡頭之間；熔煉系統(tǒng)包括中頻電源和感應(yīng)線圈，感應(yīng)線圈環(huán)繞在區(qū)域熔煉坩堝的外圍并能夠沿著鈾金屬料棒的長(zhǎng)度方向移動(dòng)，感應(yīng)線圈與中頻電源連接；抽真空系統(tǒng)通過(guò)管道與爐體連通；測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)置在爐體上；伺服系統(tǒng)包括升降單元與旋轉(zhuǎn)單元，升降單元與感應(yīng)線圈連接，旋轉(zhuǎn)單元與上卡頭或下卡頭連接。
【IPC分類】C22B60/02
【公開(kāi)號(hào)】CN104975194
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510425162
【發(fā)明人】王震宏, 張新建, 石潔, 魏怡蕓, 楊勛剛, 凃遠(yuǎn)洋
【申請(qǐng)人】中國(guó)工程物理研究院材料研究所
【公開(kāi)日】2015年10月14日
【申請(qǐng)日】2015年7月20日