CN103971773A - 一种用于反应堆内的金属材料辐照装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于反应堆材料辐照性能研究技术领域，公开了一种用于反应堆内的金属材料辐照装置。该装置包括封装套管、样品套管、芯轴、底座和压盖，封装套管位于样品套管的上方，与样品套管通过卡槽连接；所述样品套管由1个或1个以上的分套管组成，分套管内侧设置有1个或1个以上的能够放置标准试样的隔离装置用于放置标准试样。该装置具有温度分布均匀，能够放置多个标准试样的特点。

Description

一种用于反应堆内的金属材料辐照装置
技术领域
本发明属于反应堆材料辐照性能研究技术领域，具体涉及一种用于反应堆内的金属材料辐照装置。
背景技术
反应堆内所用的各个构件在设计完成前必须对其构成材料进行抗辐照能力测试，为了进行抗辐照能力测试，通常将不同金属材料制成各种标准试样后送入反应堆内进行辐照考验。
在反应堆内进行辐照考验还具有以下几个特点：(1)周期长。长时间堆内高温辐照要求辐照装置、试样加热系统具有很高的长期堆内使用可靠性，如二代压水堆核电厂压力容器60年使用寿期末，其快中子辐照剂量约为6×1019n/cm2,达到相应辐照剂量的堆内辐照时间约需要1.5年，因此要求辐照装置安全可靠。(2)难度大。试样辐照考验的复杂程度高。为了适应辐照孔道的空间，同时减少试验中产生的感生放射性，辐照考验中必须将试验对象的体积尽量缩小。(3)费用昂贵，辐照考验需要在开堆情况下操作，费用极为昂贵。(4)辐照试样的温度要求一致。试样置入辐照装置以后其温度要保持一致，这样在对试样辐照后性能进行分析时才具有意义。
目前的公开文献中有对开式的辐照装置，如发明名称为《对开式试验堆辐照装置》的专利中，公开了一种结构简单，便于拆解的辐照装置，但是该装置是用于辐照保温材料，不能满足辐照反应堆内标准试样的需要。
发明内容
(一)发明目的
根据现有技术所存在的问题，本发明提供了一种温度分布均匀，能够放置多个标准试样的辐照装置。
(二)技术方案
为了解决现有技术所存在的问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种用于反应堆内的金属材料辐照装置，该装置用于反应堆工程领域，其包括封装套管、样品套管、芯轴、底座和压盖；所述封装套管、样品套管均为直径相同的、中空的圆柱形，其中封装套管位于样品套管的上方，与样品套管通过卡槽连接；所述样品套管由1个或1个以上的分套管组成，且从上到下依次通过卡槽组装在一起；所述分套管内侧设置有1个或1个以上的用于放置标准试样的隔离装置，标准试样放置于两隔离装置之间；所述芯轴的中心轴为贯穿的圆孔，其置于封装套管和样品套管径向中心位置，上端高出封装套管，下端与位于样品套管底部的底座固定连接。
优选地，所述分套管内部设置的隔离装置是分套管内侧设置的凸块，其是均匀分布的，分套管的长度与标准试样的长度一致。
优选地，所述封装套管、样品套管、压盖和底座的材质均为铝合金。
优选地，所述封装套管位于样品套管的上方，可防止标准试样在上下振动时从辐照装置中脱离；封装套管的上方置有圆环形压盖，圆环形压盖与芯轴之间通过螺纹连接并压紧封装套管。
优选地，每段加热棒的温度分别通过温控仪控制，其中用于测温的热电偶的端头位于每个分套管轴向中心位置处。
优选地，芯轴内部的径向中心位置放置有可分段加热的加热棒，分段加热的段数与分套管的数量相匹配，加热棒的总长度不短于样品套管的长度。
(三)有益效果
本发明提供的辐照装置结构简单，安全可靠，并且能保证样品套管的径向、轴向温度一致。第一，封装套管和样品套管之间通过卡槽连接，结构简单且保证了各个套管之间不会转动。第二，分套管内部的隔离装置可根据标准试样的不同而设计成不同的凸块，并且凸块是均匀分布的，保证了每个分套管内部标准试样的温度一致。第三，位于芯轴内部的加热棒设置为分段加热的，即每个分套管内部的温度可通过分段加热温控仪控制，这样也保证了整个样品套管内部的温度一致，才能用于材料的辐照性能检测。
附图说明
图1是辐照装置示意图；
其中1是芯轴；2是压盖；3是封装套管；4是上分套管；5是中分套管；6是下分套管；7是底座；
图2是芯轴示意图；
图3是封装套管示意图；
图4是上分套管示意图
图5是中分套管和下分套管示意图
图6是压盖示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步阐述。
实施例
一种用于反应堆内的金属材料辐照装置，该装置用于反应堆工程领域，如附图所示，其包括封装套管3、样品套管、芯轴1、底座7和压盖2；所述封装套管3、样品套管均为直径相同的、中空的圆柱形，其中封装套管3位于样品套管的上方，与样品套管通过卡槽连接；所述样品套管由上分套管4、中分套管5、下分套管6共3个分套管，且从上到下依次通过卡槽组装在一起。其中中分套管5和下分套管6的尺寸和结构相同，分套管的长度与标准试样的长度一致；所述中分套管5和下分套管6内侧设置有12个均匀分布的、能够放置标准试样的凸块；上分套管内侧设置3个均匀分布的、能够放置标准试样的凸块；所述芯轴的中心轴为贯穿的圆孔，芯轴上部(对应上套管及以上的位置处)侧面带有3个凹槽，为适应特定形状的标准试样，芯轴置于封装套管和样品套管径向中心位置，上端高出封装套管，下端与位于样品套管底部的底座固定连接；芯轴内部的径向中心位置放置有可分3段加热的加热棒，每段加热棒位于一个分套管内。每段加热棒的温度分别通过温控仪控制，温度通过热电偶测温，热电偶通过分套管轴向中心位置处的插孔插入分套管内部的凸块内。
所述封装套管3、样品套管、压盖2和底座7的材质均为铝合金。
所述封装套管3位于样品套管的上方，可防止标准试样在上下振动时从辐照装置中脱离；封装套管的上方置有圆环形压盖2，圆环形压盖2与芯轴1之间通过螺纹连接并压紧封装套管3。
本辐照装置的操作及使用方法为：
(1)首先将底座与芯轴进行连接固定，将下分套管放置在底座上，并在该分套管内部放置标准试样；
(2)将中分套管放置在下分套管上，通过卡槽连接，在中分套管内放置标准试样；
(3)将上分套管放置在中分套管上，上分套管内放置标准试样；
(4)用封装套管和压盖将整体装置进行封闭；
(5)放入反应堆内辐照。
该装置在中国原子能科学研究院492堆内照射时，标准试样的温度保持一致，并且标准试样并未从辐照装置中脱落。

Claims (5)

1.一种用于反应堆内的金属材料辐照装置，其特征在于，该装置用于反应堆工程领域，其包括封装套管、样品套管、芯轴、底座和压盖；所述封装套管、样品套管均为直径相同的、中空的圆柱形，其中封装套管位于样品套管的上方，与样品套管通过卡槽连接；所述样品套管由1个或1个以上的分套管组成，且从上到下依次通过卡槽组装在一起；所述分套管内侧设置有1个或1个以上的用于放置标准试样的隔离装置；所述芯轴的中心轴为贯穿的圆孔，其置于封装套管和样品套管径向中心位置，上端高出封装套管，下端与位于样品套管底部的底座固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于反应堆内的金属材料辐照装置，其特征在于，所述分套管内部设置的隔离装置是分套管内侧设置的凸块，其是均匀分布的，分套管的长度与标准试样的长度一致。
3.根据权利要求1所述的一种用于反应堆内的金属材料辐照装置，其特征在于，所述封装套管、样品套管、压盖和底座的材质均为铝合金。
4.根据权利要求1所述的一种用于反应堆内的金属材料辐照装置，其特征在于，所述封装套管位于样品套管的上方，可防止标准试样在上下振动时从辐照装置中脱离；封装套管的上方置有圆环形压盖，圆环形压盖与芯轴之间通过螺纹连接并压紧封装套管。
5.根据权利要求1所述的一种用于反应堆内的金属材料辐照装置，其特征在于，所述芯轴内部的径向中心位置放置有可分段加热的加热棒，分段加热的段数与分套管的数量相匹配，加热棒的总长度不短于样品套管的长度。
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