CN103364333A - 核燃料及材料腐蚀性能试验用夹具及该夹具的应用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了核燃料及材料腐蚀性能试验用夹具，包括压簧（1）、上圆盘（2）及位于上圆盘（2）下方的下圆盘（3），其中，压簧（1）上下两端分别连接于釜盖（5）下端面和上圆盘（2）上端面，上圆盘（2）和下圆盘（3）均设有中心开孔，高温高压釜测温管（7）穿过上圆盘（2）和下圆盘（3）两者的中心开孔且与下圆盘（3）固定连接。本发明采用上述结构，整体结构简单，便于实现，本发明应用时在压簧（1）的调节作用下，能避免夹持试样（6）时出现应力腐蚀。

Description

核燃料及材料腐蚀性能试验用夹具及该夹具的应用方法
技术领域
本发明涉及核燃料或材料堆外腐蚀性能试验技术，具体是核燃料及材料腐蚀性能试验用夹具及该夹具的应用方法。
背景技术
核反应动力堆中，为保证燃料组件运行的安全性，其主要材料必须先在堆外进行长期的模拟堆中工况的腐蚀试验以检测其抗工作介质腐蚀的性能。腐蚀性能试验须在核设备专用的定制高温高压釜中进行，目前在对核燃料及燃料进行腐蚀试验时，常用挂钩来悬挂试样，商用压水反应堆的燃料元件一般为棒型，而包壳为管材，如需对长管棒材等长度较长或体积较大的试样，在釜内悬挂进行长期的腐蚀试验时，挂钩会承受试样相对较大的重量载荷而发生应力腐蚀断裂，从而会影响到试验的正常进行。
发明内容
本发明的目的在于解决采用挂钩悬挂长度较长或体积较大的核燃料及材料试样进行腐蚀性能试验时，易发生应力腐蚀断裂的问题，提供了一种核燃料及材料腐蚀性能试验用夹具，其用于夹持长度较长且体积较大的试样时能避免出现应力腐蚀，从而能保证试验的正常进行。本发明还公开了该核燃料及材料腐蚀性能试验用夹具的应用方法。
本发明的目的主要通过以下技术方案实现：核燃料及材料腐蚀性能试验用夹具，包括压簧、上圆盘及位于上圆盘下方的下圆盘，所述压簧上下两端分别连接于釜盖下端面和上圆盘上端面，所述上圆盘和下圆盘均设有中心开孔，高温高压釜测温管穿过上圆盘和下圆盘两者的中心开孔且与下圆盘固定连接。在本发明应用时，试样夹持于上圆盘与下圆盘之间，上圆盘在压簧的作用下可沿竖直方向活动，而高温高压釜测温管保证上圆盘在自由活动过程中不会出现偏移。
为了便于对上圆盘和下圆盘的水平高度进行调节，且便于上圆盘在压簧的作用下自由活动，作为优选，所述上圆盘和下圆盘两者中心开孔的孔径大于高温高压釜测温管的管径。
所述下圆盘上端面上凸构成有环形的定位凸块，该定位凸块中心位于下圆盘中心开孔的中轴线上；所述定位凸块设有多个贯穿其侧壁的螺纹孔，所述下圆盘通过多根穿过定位凸块的螺纹孔且顶持于高温高压釜测温管侧壁的定位螺杆与高温高压釜测温管固定连接。本发明的下圆盘在调节到适当位置时，通过定位螺杆与高温高压釜测温管固定连接来实现对下圆盘的定位，安装或拆卸方便，进而便于在上圆盘与下圆盘之间进行取放样。
因奥氏体不锈钢耐腐蚀性能较好且造价相对低廉，作为优选，所述压簧、上圆盘、下圆盘、定位螺杆、釜盖及高温高压釜测温管均采用奥氏体不锈钢材质制造。如此，本发明适用于核材料堆外长期腐蚀性能试验的工况，且可多次重复使用。
所述上圆盘下端面内凹构成有上定位槽，所述下圆盘上端面均内凹构成有与上定位槽位置对应的下定位槽。本发明应用时试样上下两端分别置于上定位槽和下定位槽内，如此，可通过上定位槽和下定位槽对试样进行限位，进一步保证试样稳固的夹持于上圆盘与下圆盘之间。
所述上定位槽为中心位于上圆盘中心开孔中轴线上的环形凹槽，所述下定位槽为中心位于下圆盘中心开孔中轴线上的环形凹槽。本发明的上定位槽和下定位槽均采用环形凹槽，如此，本发明应用时便于对多个试样进行固定，进而可提高试验的效率；其中，本发明用于夹持多个试样时，相邻的试样之间应保持一定的间距。
核燃料及材料腐蚀性能试验用夹具的应用方法，包括以下步骤：
步骤一、将试样下端放置在下圆盘的下定位槽内；
步骤二、沿高温高压釜测温管向上移动下圆盘直至试样上端接触上圆盘的上定位槽底部；
步骤三、再沿高温高压釜测温管向上移动下圆盘1.5～2.5mm；
步骤四、旋紧定位螺杆使其顶持于高温高压釜测温管侧壁，进而使下圆盘与高温高压釜测温管固定连接；
步骤五、将夹具及其夹持的试样放入高温高压釜中进行试验；
步骤六、待腐蚀试验结束后旋松定位螺杆，向下移动下圆盘，取出试样。
作为优选，所述步骤三中向上移动下圆盘的高度为2mm。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：（1）本发明上圆盘与釜盖之间的压簧可调节上圆盘和下圆盘对试样的压力，进而能避免本发明夹持长度较长或体积较大的试样并在釜内悬挂进行长期的腐蚀试验时，会因承受试样相对较大的重量载荷而发生应力腐蚀断裂的问题，从而能保证试验的正常进行。
（2）本发明应用时试样夹持于上圆盘与下圆盘之间，可避免试样与釜壁间的接触干扰，且保证试样完全接触腐蚀介质。
（3）本发明的下圆盘沿高温高压釜测温管长度轴向上下可调，故特别适用于夹持长度较长且体积较大的试样。
附图说明
图1为本发明固定试样时的结构示意图。
附图中附图标记所对应的名称为：1、压簧，2、上圆盘，3、下圆盘，4、定位螺杆，5、釜盖，6、试样，7、高温高压釜测温管。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明做进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
如图1所示，核燃料及材料腐蚀性能试验用夹具，包括压簧1、上圆盘2及位于上圆盘2下方的下圆盘3，本实施例的夹具夹持试样6后在核设备专用的高温高压釜内试验，核设备专用的高温高压釜为现有的设备，其包括釜盖5及高温高压釜测温管7，压簧1、上圆盘2、下圆盘3、釜盖5及高温高压釜测温管7应采用耐腐蚀性能的材质制造，压簧1上端连接于釜盖5下端面，其下端连接于上圆盘2上端面。上圆盘2和下圆盘3均设有中心开孔，高温高压釜测温管7穿过上圆盘2和下圆盘3两者的中心开孔且与下圆盘3固定连接。为了便于上圆盘2和下圆盘3沿竖直方向移动，作为优选，上圆盘2和下圆盘3两者中心开孔的孔径大于高温高压釜测温管7的管径。
本实施例应用时，将试样6放置在下圆盘3上，将下圆盘3沿高温高压釜测温管7向上移动直至试样6上端顶持于上圆盘2下端面后再向上移动1.5～2.5mm，再将下圆盘3与高温高压釜测温管7固定连接，然后将本实施例的夹具、釜盖5及高温高压釜测温管7放入高温高压釜中进行试验。其中，试样6上端顶持于上圆盘2下端面后向上移动的距离优选为2mm。核燃料及材料堆外腐蚀性能试验对样品在高温高压釜内的放置方式和试样总表面积/腐蚀介质的面容比都有严格的要求，如试样6与釜壁、试样6之间都不能相互接触，每次置于高压釜内试样6总表面积与高压釜容积之比不大于10dm2/L等。本实施例参照定制高温高压釜内腔的3L容积，可同时放置10个长度300mm，外径9.5mm的燃料包壳管。
实施例2
本实施例在实施例1的基础上对下圆盘3与高温高压釜测温管7的固定结构进行了进一步的限定，本实施例的下圆盘3上端面上凸构成有环形的定位凸块，该定位凸块中心位于下圆盘3中心开孔的中轴线上，定位凸块设有多个贯穿其侧壁的螺纹孔，下圆盘3通过多根穿过定位凸块的螺纹孔且顶持于高温高压釜测温管7侧壁的定位螺杆4与高温高压釜测温管7固定连接。其中，定位螺杆4也采用耐腐蚀性能的材质制造。本实施例应用时在下圆盘3调整到适当的距离时旋紧定位螺杆4使其顶持于高温高压釜测温管7侧壁，进而使下圆盘3与高温高压釜测温管7固定连接；待腐蚀试验结束后旋松定位螺杆4，向下移动下圆盘3，即可取出试样6。
实施例3
本实施例在实施例二的基础上对压簧1、上圆盘2、下圆盘3、定位螺杆4、釜盖5及高温高压釜测温管7的材质进行了进一步的限定，因奥氏体不锈钢耐腐蚀性能较好且造价相对低廉，本实施例的压簧1、上圆盘2、下圆盘3、定位螺杆4、釜盖5及高温高压釜测温管7均采用奥氏体不锈钢材质制造。本实施例各部件均为奥氏体不锈钢材质，已在温度360℃、压力18.6MPa的含Li水中连续使用800天而无损坏。
实施例4
本实施例在实施例1～3中任意一个实施例的基础上进行了进一步的改进：本实施例的上圆盘2下端面内凹构成有上定位槽，下圆盘3上端面均内凹构成有与上定位槽位置对应的下定位槽。在本实施例应用时，试样6下端放置在下圆盘3的下定位槽内，向上移动下圆盘3直至试样6上端接触上圆盘2的上定位槽底部后再将下圆盘3向上移动2mm，此时再对下圆盘3进行固定。
实施例5
本实施例在实施例4的基础上对上定位槽和下定位槽的结构进行了进一步的限定：本实施例的上定位槽为中心位于上圆盘2中心开孔中轴线上的环形凹槽，下定位槽为中心位于下圆盘2中心开孔中轴线上的环形凹槽。如此，本实施例应用时可对多个试样6进行固定，在固定试样时，应保证相邻的试样6之间存在一定的间距。
实施例6
核燃料及材料腐蚀性能试验用夹具的应用方法，包括以下步骤：步骤一、将试样6下端放置在下圆盘3的下定位槽内；步骤二、沿高温高压釜测温管7向上移动下圆盘3直至试样6上端接触上圆盘2的上定位槽底部；步骤三、再沿高温高压釜测温管7向上移动下圆盘31.5～2.5mm；步骤四、旋紧定位螺杆4使其顶持于高温高压釜测温管7侧壁，进而使下圆盘3与高温高压釜测温管7固定连接；步骤五、将夹具及其夹持的试样6放入高温高压釜中进行试验；步骤六、待腐蚀试验结束后旋松定位螺杆4，向下移动下圆盘3，取出试样6。其中，步骤三中向上移动下圆盘3的高度优选为2mm。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.核燃料及材料腐蚀性能试验用夹具，其特征在于，包括压簧（1）、上圆盘（2）及位于上圆盘（2）下方的下圆盘（3），所述压簧（1）上下两端分别连接于釜盖（5）下端面和上圆盘（2）上端面，所述上圆盘（2）和下圆盘（3）均设有中心开孔，高温高压釜测温管（7）穿过上圆盘（2）和下圆盘（3）两者的中心开孔且与下圆盘（3）固定连接。
2.根据权利要求1所述的核燃料及材料腐蚀性能试验用夹具，其特征在于，所述上圆盘（2）和下圆盘（3）两者中心开孔的孔径大于高温高压釜测温管（7）的管径。
3.根据权利要求1所述的核燃料及材料腐蚀性能试验用夹具，其特征在于，所述下圆盘（3）上端面上凸构成有环形的定位凸块，该定位凸块中心位于下圆盘（3）中心开孔的中轴线上；所述定位凸块设有多个贯穿其侧壁的螺纹孔，所述下圆盘（3）通过多根穿过定位凸块的螺纹孔且顶持于高温高压釜测温管（7）侧壁的定位螺杆（4）与高温高压釜测温管（7）固定连接。
4.根据权利要求3所述的核燃料及材料腐蚀性能试验用夹具，其特征在于，所述压簧（1）、上圆盘（2）、下圆盘（3）、定位螺杆（4）、釜盖（5）及高温高压釜测温管（7）均采用奥氏体不锈钢材质制造。
5.根据权利要求1～4中任意一项所述的核燃料及材料腐蚀性能试验用夹具，其特征在于，所述上圆盘（2）下端面内凹构成有上定位槽，所述下圆盘（3）上端面均内凹构成有与上定位槽位置对应的下定位槽。
6.根据权利要求5所述的核燃料及材料腐蚀性能试验用夹具，其特征在于，所述上定位槽为中心位于上圆盘（2）中心开孔中轴线上的环形凹槽，所述下定位槽为中心位于下圆盘（2）中心开孔中轴线上的环形凹槽。
7.核燃料及材料腐蚀性能试验用夹具的应用方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将试样（6）下端放置在下圆盘（3）的下定位槽内；
步骤二、沿高温高压釜测温管（7）向上移动下圆盘（3）直至试样（6）上端接触上圆盘（2）的上定位槽底部；
步骤三、再沿高温高压釜测温管（7）向上移动下圆盘（3）1.5～2.5mm；
步骤四、旋紧定位螺杆（4）使其顶持于高温高压釜测温管（7）侧壁，进而使下圆盘（3）与高温高压釜测温管（7）固定连接；
步骤五、将夹具及其夹持的试样（6）放入高温高压釜中进行试验；
步骤六、待腐蚀试验结束后旋松定位螺杆（4），向下移动下圆盘（3），取出试样（6）。
8.根据权利要求7所述的核燃料及材料腐蚀性能试验用夹具的应用方法，其特征在于，包括以下步骤：所述步骤三中向上移动下圆盘（3）的高度为2mm。
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