德国发展的球床高温气冷堆使用球形燃料元件。球形燃料元件的直径为60mm,燃料区的直径为50mm。球形燃料元件的制造采用橡胶模,冷半(准)等静压工艺,一般分石墨基体粉末制备、包覆颗粒"穿衣"、球芯预压、终压成型和热处理五道工序。
(1)石墨基体粉末制备:按一定比例,把天然石墨粉、人造石墨粉和黏结剂热塑性酚醛树脂(质量百分比分别为64%、16%和20%)混合,经混捏、干燥、粉碎和筛分等工序制得石墨基体粉末。
(2)包覆颗粒"穿衣":用糖衣机(一种药用机械)在包覆颗粒表面团聚一层100~200μm厚的石墨基体粉末。此工序的目的,一是使包覆颗粒在石墨基体中分布均匀,二是防止压制时包覆颗粒互相接触,以减少破损率。
(3)球芯预压:把"穿衣"过的包覆颗粒和石墨基体粉末混合,采用橡胶模半(准)等静压工艺,在较低压力(3MPa)下预压燃料为球芯。
(4)终压成型:采用橡胶模半(准)等静压工艺,在300MPa压力下把石墨基体粉末压制到球芯外面,成为球形燃料元件。再经X射线在线检验,并车削成半成品。
(5)热处理:包括在800℃ Ar气保护下使树脂焦化和在1900℃左右真空下除气与纯化。