CN101504355A - 一种高通量研究堆堆芯容器的辐照监督装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高通量研究堆堆芯容器的辐照监督装置，它包括吊环(1)、样品支承体(2)、底栅板(3)，其特征在于，所述的样品支承体(2)内设置小尺寸的CT样品、拉伸样品和温度监测计。本发明提供了一种适用于研究堆堆芯容器的结构简单、体积小、随堆监测的辐照监督装置。
Description
技术领域
本发明涉及一种研究堆堆芯容器辐照监督技术领域，特别涉及一种高通量研究堆堆芯容器的辐照监督装置。
背景技术
研究堆堆芯容器是堆本体中极为关键的部件，在反应堆运行期间堆芯容器要经受较强的热中子辐照。高通量研究堆堆芯容器在寿期内接受1023(n/cm2)量级以上的中子辐照。中子辐照引起铝合金的辐照损伤和合金元素嬗变引起材料组织结构变化，造成堆芯容器材料的脆化和使用性能降级。为了保障反应堆运行安全和评估堆芯容器的使用寿命，必须对堆芯容器材料的辐照性能进行在位监督。
当前国内外对于核电厂的压水堆压力容器普遍开展辐照监督，但是压水堆压力容器材料是铁素体钢并在高温高压下运行，因此它的辐照监督装置包括监督样品和样品辐照温度监测计不适用于研究堆。研究堆堆芯容器的服役温度在100℃以下，监督样品温度必须低于100℃，但样品和装置材料的核发率高达1.5瓦/克，同时反应堆内空间受到严格限制，因此样品和装置的体积应尽量减小。样品容纳装置必须通透，进而使冷却剂直接流过样品表面并尽量降低流动阻力。样品温度需在线监督，保证样品温度不超过100℃。而目前现有的辐照监督装置无法应用。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供了一种适用于研究堆堆芯容器的结构简单、体积小的且能够监测样品温度的辐照监督装置，。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种高通量研究堆堆芯容器的辐照监督装置，包括吊环、样品支承体、底栅板，关键在于，所述的样品支承体内设置小尺寸的CT样品、拉伸样品和温度监测计。
作为本发明的进一步改进：所述的温度监测计的结构为盒盖胀接在盒体上，盒体内设置带有套筒盖的套筒体，套筒体内放入合金锥，盒体内抽真空且充入氦气。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过在样品支承体内设置温度检测计可以对样品温度进行监督，同时能够监测出支承体内样品的温度是否超标。同时该装置中合金锥外形不易遭受机械损伤。该装置结构简单、体积小，而且样品的尺寸小，能很好的满足空间和核发热的要求。盒体内抽真空且充入氦气，改善了合金堆的导热。
附图说明
图1辐照监督样品容纳装置示意图
图2温度监测计的结构示意图
图3样品支承体的立体图
图4样品支承体的俯视图
图5CT样品示意图
图6拉伸样品示意图
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
一种高通量研究堆堆芯容器的辐照监督装置，包括吊环1、样品支承体2、底栅板3，所述的样品支承体2内放置CT样品、拉伸样品及温度监测计。该温度监测计由盒盖5和盒体6组成，其中盒盖5胀接在盒体6上，盒体6内设置带有套筒盖7的套筒体8，套筒体8内放入合金9，盒体6和套筒体8内抽真空且充入氦气，气压为0.2MPa。其中，吊环1与支承体2的榫合处4焊接。底栅板3通过埋头螺钉固定在样品支承体2上。本实施例优选采用的合金9为锥形合金，即合金锥9，套筒盖7带有锥形凹槽，使其与合金锥9匹配。盒体6、盒盖5、套筒体8、套筒盖7的材质为铝或与被监测的样品材质相同。本发明中温度监测计可以采用多个熔点不同的合金9，根据研究堆的需要，本实施例采用了熔点为80℃和100℃的两个合金锥9。
由于受空间和核发热的限制，装置和样品的体积必须尽可能地减小。监督样品包括断裂韧度(K1c)测试样品和拉伸样品。K1c测试采用紧凑拉伸(CT)型样品，它的厚度、宽度和韧带尺寸是国际上可查的同类测试样品的最小尺寸，对于中等强度的铝材，应用相关的规范准则进行检验并经过试验验证，这种样品尺寸及其测试结果有效。拉伸样品形状采用圆形，在保障试验结果有效性和试验可操作性的前提下，样品尺寸降至最小。
辐照监督装置中放置1组CT样品、1组拉伸样品和1只样品温度监测计。样品在装置中取放自如，同时防止样品因冷却剂流动而大幅晃动或漏出。样品之间留有通道，确保样品的四面能与流动的冷却剂直接接触，因此样品支承体2除了保留必要的支撑柱和样品导槽以外全部被掏空，如图3所示。样品支承体2的材料为铝或与样品材料相同，具有较强的抗辐照性能和耐腐蚀性能，同时装置的结构具有足够的机械强度，因为最后一组监督样品要在堆内放置二十几年。装置上部设计一个吊环1，可利用真空抓钩自如地将装置放置和取出于辐照孔道。
装置的安装步骤如下：
(1)如图2所示的温度监测计，将合金锥9放入套筒体8内，盖上套筒盖7，并置入盒体6内。然后，抽真空和充氦气至0.2MPa，盖上盒盖5，盒盖5与盒体6胀接，同时检验氦气是否漏出。
(2)将样品支承体2与吊环1榫合连接，在榫合处4采用焊接。
(3)将样品支承体2倒置(吊环1在下)，将CT样品和温度监测计装入如图4所示的样品支承体2中的样品槽10，拉伸样品装入圆孔11中，盖上底栅板3并用埋头螺钉固定。
当建立反应堆时，在接近堆芯容器的辐照孔道中放置6个辐照监督装置。当反应堆试运行且在满功率运行一段时间后，从堆内取出一个辐照监督装置，在热室中将装置的底栅板3去除，倒出样品和温度监测计。将温度监测计盒体6(胀接处)切开，取出合金堆9，观察其尖部和锥体是否变形，若两个合金锥9都未变形，表明在反应堆运行期间样品温度未超过80℃；一个合金锥变形另一个合金锥未变形，则样品温度已超过80℃但未超过100℃；一个合金锥的锥体熔融变形，另一个仅尖部变形，表明样品温度已达到100℃，但超过100℃的量不多或在此温度停留时间很短；假若两个合金锥都熔融坍塌，表明样品温度曾经超过100℃，而且超过量较大。前两种情况正常，监督样品有效；第三种情况监督样品可用，但对测试结果要进行分析；第四种情况表明样品性能已经变化，不可用于测试。若遇到第三、四种情况，表明样品冷却不充分，需改善样品冷却条件(流速等)。由于超温，样品性能已经改变，需更新堆内所有辐照装置中样品和温度监测计。
Claims (9)
1.一种高通量研究堆堆芯容器的辐照监督装置，包括吊环(1)、样品支承体(2)、底栅板(3)，其特征在于，所述的样品支承体(2)内设置CT样品、拉伸样品及温度监测计。
2.根据权利要求1所述的一种高通量研究堆堆芯容器的辐照监督装置，其特征在于，所述的温度监测计包括盒盖(5)和盒体(6)，盒体(6)内设置带有套筒盖(7)的套筒体(8)，套筒体(8)内放入合金(9)，盒体(6)和套筒体(8)内抽真空且充入氦气。
3.根据权利要求2所述的一种高通量研究堆堆芯容器的辐照监督装置，其特征在于，所述的套筒盖(7)有锥形凹槽，合金(9)为锥形。
4.根据权利要求2所述的一种高通量研究堆堆芯容器的辐照监督装置，其特征在于，所述的盒盖(5)胀接在盒体(6)上。
5.根据权利要求1所述的一种高通量研究堆堆芯容器的辐照监督装置，其特征在于，所述的吊环(1)榫合在样品支承体(2)上，榫合处(4)采用焊接。
6.根据权利要求1所述的一种高通量研究堆堆芯容器的辐照监督装置，其特征在于，所述的底栅板(3)通过埋头螺钉与样品支承体(2)固定。
7.根据权利要求2所述的一种高通量研究堆堆芯容器的辐照监督装置，其特征在于，所述的合金锥(9)为两个。
8.根据权利要求2所述的一种高通量研究堆堆芯容器的辐照监督装置，其特征在于，所述的盒体(6)和套筒体(8)内氦气的气压为0.2MPa。
9.根据权利要求1所述的一种高通量研究堆堆芯容器的辐照监督装置，其特征在于，温度监测计的盒体(6)、盒盖(5)、套筒体(8)、套筒盖(7)材质为铝或样品的材质。
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