CN118090408A - 放射性样品应力腐蚀测试系统 - Google Patents

Abstract

本申请的实施例涉及用机械应力测试固体材料的强度特性，具体涉及一种放射性样品应力腐蚀测试系统，该系统包括热室、操作台、应力腐蚀测试装置、第一组机械手以及第二组机械手。热室设置成为放射性样品的应力腐蚀测试提供操作空间；操作台设置于热室内，设置成用于放置待测试的放射性样品；应力腐蚀测试装置设置于热室内，设置成用于对待测试的放射性样品进行应力腐蚀测试；两组机械手自热室外进入热室内，用于将操作台的放射性样品与应力腐蚀测试装置的夹具组装，并将组装后的夹具放入应力腐蚀测试装置进行应力腐蚀测试。本申请的实施例提供的系统设置两组机械手操作放射性样品进行应力腐蚀测试，更加便于操作。

Description

放射性样品应力腐蚀测试系统

技术领域

本申请的实施例涉及用机械应力测试固体材料的强度特性，具体涉及一种放射性样品应力腐蚀测试系统。

背景技术

这里的陈述仅仅提供与本申请有关的背景信息，而不必然地构成现有技术。

辐照促进应力腐蚀开裂（IASCC）是影响核电站堆内构件寿命的主要因素之一。为提高反应堆内构件的使用寿命，有必要对反应堆内的构件开展应力腐蚀测试，以获取应力腐蚀测试的数据。

发明内容

在下文中给出了关于本申请的简要概述，以便提供关于本申请的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本申请的穷举性概述。它并不是意图确定本申请的关键或重要部分，也不是意图限定本申请的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

本申请的实施例提供一种放射性样品应力腐蚀测试系统，该系统包括热室、操作台、应力腐蚀测试装置、第一组机械手以及第二组机械手。热室设置成为放射性样品的应力腐蚀测试提供操作空间；操作台设置于热室内，操作台设置成用于放置待测试的放射性样品；应力腐蚀测试装置设置于热室内，应力腐蚀测试装置设置成用于对待测试的放射性样品进行应力腐蚀测试；第一组机械手用于将操作台上的放射性样品与应力腐蚀测试装置的夹具组装，或者将放射性样品从夹具中取出放在操作台；第二组机械手面对应力腐蚀测试装置设置，用于将组装后的夹具放入应力腐蚀测试装置或者将夹具从应力腐蚀测试装置上取下放在操作台；第一组机械手和第二组机械手分别包括：穿墙连接件，穿墙连接件经由穿墙管从热室外部进入热室内部；其中，第一组机械手的穿墙连接件位于热室内的长度小于第二组机械手的穿墙连接件位于热室内的长度。

本申请的实施例通过将两组机械手的穿墙连接件位于热室内的长度设置得不同，有利于第一组机械手能够在较近距离范围内将样品与夹具组装或拆卸，同时有利于第二组机械手将组装后的夹具与应力腐蚀测试装置组装或拆卸。

附图说明

通过下文中参照附图对本申请的实施例所作的描述，本申请的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本申请有全面的理解。

图1是本申请的实施例提供的系统的结构示意图。

图2是图1所示的系统的俯视示意图。

图3是从另一角度观察图1所示系统的结构示意图。

附图标记说明：

100、系统；

10、热室；11、第一屏蔽墙；111、第一窥视窗；112、第二窥视窗；113、第三窥视窗；114、机械手穿墙孔；12、第二屏蔽墙；13、第三屏蔽墙；14、第四屏蔽墙；141、通道；20、操作台；21、凹陷部；22、暂存区；30、应力腐蚀测试装置；41、第一组机械手；42、第二组机械手；43、穿墙连接件；50、传送件；60、样品架；70、图像获取部；80、腐蚀介质提供部；

200、放射性样品容器。

需要说明的是，附图并不一定按比例来绘制，而是仅以不影响读者理解的示意性方式示出。

具体实施方式

在下文中将结合附图对本申请的示范性实施例进行描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施例的过程中必须做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，例如，符合与系统及业务相关的那些限制条件，并且这些限制条件可能会随着实施方式的不同而有所改变。此外，还应该了解，虽然开发工作有可能是非常复杂和费时的，但对得益于本申请内容的本领域技术人员来说，这种开发工作仅仅是例行的任务。

在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本申请，在附图中仅仅示出了与根据本申请的方案密切相关的设备结构和/或处理步骤，而省略了与本申请关系不大的其他细节。

反应堆内的构件在服役时主要受中子辐照，而中子辐照后的材料具有感生放射性，因而研究辐照促进应力腐蚀开裂的数据多通过离子辐照模拟获得，数据不够准确。

针对上述技术问题，本申请的实施例提供一种放射性样品应力腐蚀测试系统。如图1至图3所示，系统100包括热室10、操作台20、应力腐蚀测试装置30和至少一组机械手。热室10设置成为放射性样品的应力腐蚀测试提供操作空间。操作台20设置于热室10内，操作台20设置成用于放置待测试的放射性样品。应力腐蚀测试装置30设置于热室10内，应力腐蚀测试装置30设置成用于对待测试的放射性样品进行应力腐蚀测试。每组机械手自热室10外进入热室10内，用于将操作台20的放射性样品与应力腐蚀测试装置30的夹具组装，并将组装后的夹具放入应力腐蚀测试装置30进行应力腐蚀测试。

本申请的实施例提供的系统100通过至少一组机械手操作放射性样品在热室10内进行应力腐蚀测试，有利于减少操作人员受到的辐射。

一组机械手通常包括两个机械手，两个机械手合作共同完成某种操作，例如两个机械手共同将操作台20的放射性样品与应力腐蚀测试装置30的夹具组装，两个机械手共同将组装后的夹具放入应力腐蚀测试装置30。

在一些实施例中，系统100可以包括第一组机械手41和第二组机械手42。其中，第一组机械手41用于将操作台20上的放射性样品放入夹具中，或者将放射性样品从夹具中取出放在操作台20。第二组机械手42面对应力腐蚀测试装置30设置，第二组机械手42用于将组装后的夹具放入应力腐蚀测试装置30或者将夹具从应力腐蚀测试装置30上取下放在操作台20。本申请的实施例设置两组机械手进行分工操作。

在一些实施例中，热室10具有第一窥视窗111和第二窥视窗112。在一些实施例中，操作台20邻近第一窥视窗111和第二窥视窗112设置，第一组机械手41和第二组机械手42分别对应第一窥视窗111和第二窥视窗112设置。

参见图1和图2，在一些实施例中，应力腐蚀测试装置30面对第二窥视窗112设置，且应力腐蚀测试装置30与第二窥视窗112之间由操作台20隔开，以便于第二组机械手42在操作台20上进行相关操作。

参见图1，在一些实施例中，操作台20对应第二窥视窗112的区域朝第二窥视窗112的方向凹陷以形成凹陷部21，应力腐蚀测试装置30设置于凹陷部21。通过将应力腐蚀测试装置30设置于凹陷部21，缩短了应力腐蚀测试装置30与第二窥视窗112之间的距离，避免应力腐蚀测试装置30与第二窥视窗112之间的距离太远，而影响第二组机械手42的操作；同时避免操作台20其他区域太窄，而减少第一组机械手41的操作空间。

在一些实施例中，第二窥视窗112还可以用于观察应力腐蚀测试装置30的工作状态是否正常。

在一些实施例中，机械手可以为关节式机械手。机械手可以包括位于热室内的从动机械手和位于热室外的主动机械手。

参见图1和图2，在一些实施例中，第一组机械手41和第二组机械手42还分别包括穿墙连接件43，穿墙连接件43经由穿墙管从热室10外部进入热室10内部。穿墙连接件43用于连接机械手的从动机械手和主动机械手。

其中，第一组机械手41的穿墙连接件43位于热室10内的长度小于第二组机械手42的穿墙连接件43位于热室10内的长度。

第一组机械手41用于实现放射性样品与应力腐蚀测试装置30的夹具间的装卸以及下文提及的放射性样品从放射性样品容器中的取出或放回以及把放射性样品或断头夹到合适的位置进行测量尺寸、拍照等，因此第一组机械手41的穿墙连接件43位于热室10内的长度较短，这样有利于操作者在热室外对机械手进行更复杂精细的操作。应力腐蚀测试装置30与第二窥视窗112之间需要由操作台20隔开，以便于第二组机械手42将组装后的夹具放入应力腐蚀测试装置30或者将夹具从应力腐蚀测试装置30上取下放在操作台20，这样使得应力腐蚀测试装置30与第二窥视窗112之间的距离稍远。将第二组机械手42的穿墙连接件43位于热室10内的长度设置的更长，有利于第二组机械手42相对于第二窥视窗112具有更远的操作距离。

本申请的实施例通过设置两个窥视窗和两组机械手，并将第一组机械手41的穿墙连接件43位于热室10内的长度设置得较短，使第一组机械手41能够在较近距离范围内将样品与夹具组装或拆卸；同时由于将第二组机械手42的穿墙连接件43位于热室10内的长度设置得较长，有利于第二组机械手42将组装后的夹具放入应力腐蚀测试装置30或者将夹具从应力腐蚀测试装置30上取下放在操作台20。

在一些实施例中，第一组机械手41在操作台20上的操作区域与第二组机械手42在操作台20上的操作区域不重合。在一些实施例中，系统100还可以包括传送件50，传送件50设置于操作台20上，传送件50用于在第一组机械手41的操作区域和第二组机械手42的操作区域之间传送装有放射性样品的夹具。

在一些实施例中，每组机械手在操作台20上的操作区域为该组的两个机械手在操作台20上能够操作的范围。

在一些实施例中，传送件50可以为传送带。

在一些实施例中，系统100还可以包括样品架60，样品架60设置于传送件50上，样品架60用于放置夹具。

在一些实施例中，传送件50为传送带时，样品架60可以夹持在传送件50上，防止夹具和放射性样品脱落。

在一些实施例中，系统100还可以包括腐蚀介质提供部80，腐蚀介质提供部80设置于热室10内，腐蚀介质提供部80可以用于向应力腐蚀测试装置30提供腐蚀测试所需要的腐蚀介质。

在一些实施例中，腐蚀介质提供部80与应力腐蚀测试装置30之间通过管路连通，腐蚀介质通过管路移动至应力腐蚀测试装置30。在一些实施例中，腐蚀介质提供部80可以为水回路，腐蚀介质可以为水溶液。在一些实施例中，在开展测试前，可以根据测试相关的参数调整腐蚀介质，其中，测试相关的参数可以包括电导率、pH值、特定溶质浓度等。

在一些实施例中，应力腐蚀测试装置30与腐蚀介质提供部80之间的距离可以较小，既能够缩短连通二者的管路的长度，也可以留出设备检修的空间。

在一些实施例中，放射性样品容器200可以放置于操作台20。未进行应力腐蚀测试时，放射性样品储存在放射性样品容器200中；进行应力腐蚀测试时，可以通过第一组机械手将放射性样品从放射性样品容器200中取出放到操作台20，以及在应力腐蚀测试结束后，通过第一组机械手将放射性样品（或样品断头）放回放射性样品容器200。

在一些实施例中，放射性样品容器200可以为铅罐。

参见图1，在一些实施例中，热室10内设置有暂存区22，进行应力腐蚀测试之前，放射性样品容器200可以暂时放置在暂存区22；应力腐蚀测试完成后，放置在暂存区22的放射性样品容器200可以转运至用于长期存放放射性物品的区域，例如可以为储存井。

在一些实施例中，热室10可以包括第一屏蔽墙11、在第一屏蔽墙11的两端分别与第一屏蔽墙11连接的第二屏蔽墙12和第三屏蔽墙13。在一些实施例中，操作台20自第二屏蔽墙12沿着第一屏蔽墙11朝第三屏蔽墙13的方向延伸至与第三屏蔽墙13之间存在预设距离。

在一些实施例中，热室10还可以包括第四屏蔽墙14，第二屏蔽墙12和第三屏蔽墙13的一端分别与第四屏蔽墙14连接，第一屏蔽墙11面对第四屏蔽墙14。在一些实施例中，暂存区22自第二屏蔽墙12沿第四屏蔽墙14延伸至与第三屏蔽墙13之间存在一定距离。

在一些实施例中，热室10的屏蔽墙可以为铅墙，用于屏蔽放射性样品产生的电离辐射，以保障操作人员的安全。在一些实施例中，铅墙的厚度与放射性样品的放射性核素种类有关，铅墙的厚度应确保铅墙屏蔽后的辐射强度满足相关标准和规定。

应力腐蚀测试装置30用于进行应力腐蚀测试。在一些实施例中，应力腐蚀测试装置30包括能承受高温高压的测试釜，放射性样品能够在测试釜内进行应力腐蚀测试。

在一些实施例中，应力腐蚀测试装置30具有密封功能，密封功能是通过应力腐蚀测试装置30上的密封螺母实现的，通过自动拧紧或自动松开密封螺母，以确保密封螺母拧紧后测试釜内保持密封，不会发生泄漏。

在一些实施例中，应力腐蚀测试装置30还具有开启功能，以便于在出现测试釜的釜盖和釜体黏连的情况时，使釜盖和釜体分开将放射性样品取出。

在一些实施例中，第二窥视窗112位于第一屏蔽墙11的中部，第一窥视窗111位于第一屏蔽墙11靠近第二屏蔽墙12处。

在一些实施例中，第一窥视窗111可以用于操作人员观察热室10内的放射性样品、夹具等测试用品所在的位置，以便于测试的顺利进行。

参见图1，在一些实施例中，腐蚀介质提供部80设置于操作台20与第三屏蔽墙13之间。

参见图1，在一些实施例中，系统100还可以包括图像获取部70、显示部（附图中未示出）以及控制部（附图中未示出）。其中，图像获取部70设置于操作台20，图像获取部70的镜头朝向操作台20的台面，图像获取部70用于获取包含放射性样品的图像；显示部设置于热室10外，显示部用于显示图像获取部70获取的图像；控制部用于控制图像获取部70获取图像。在一些实施例中，图像获取部70还用于测量放射性样品的尺寸，显示部还用于显示放射性样品的尺寸，控制部用于控制图像获取部70测量放射性样品的尺寸。

在一些实施例中，图像获取部70可以设置于第一窥视窗111附近，可以通过第一组机械手41将放射性样品放置于图像获取部70的镜头下方的测量台，以便于图像获取部70获取包含放射性样品的图像。

在一些实施例中，图像获取部70获取的包含放射性样品的图像可以用于测量放射性样品的尺寸，以及显示应力腐蚀测试前后放射性样品的形貌变化。可以过第一组机械手41将放射性样品或断头夹到测量台上合适的位置测尺寸、拍照，拍摄测量过程中夹持放射性样品或断头更换拍照面，拍完测完后把放射性样品或断头夹回。

在一些实施例中，显示部可以为电脑。在一些实施例中，显示部还可以显示测试过程中的测试数据。

在一些实施例中，系统100还可以包括控制柜（附图中未示出），控制柜设置于热室10外，控制部可以设置控制柜内。

在一些实施例中，控制部还可以用于控制腐蚀介质提供部80向应力腐蚀测试装置30提供的腐蚀介质的量、系统100的测试参数、应力腐蚀测试装置30的测试釜的开闭与升降以及记录试验数据。

在一些实施例中，操作台20面对第一窥视窗111和第二窥视窗112的区域可以分别作为测试区和准备区。第一组机械手41在操作台20上的操作区域即为准备区；第二组机械手42在操作台20上的操作区域即为测试区。

目前的机械手主要为爪夹式，进行精细操作时较困难且需要一定的操作空间。但为保证热室10的气密性，机械手安装完成后需要进行固定，固定后的机械手在靠近第一屏蔽墙11的区域进行精细操作的能力受限。若只设置测试区，测试所需的操作均需在测试区完成，测试区的尺寸过大会使机械手无法将夹具放入应力腐蚀测试装置30或者将夹具取下；测试区的尺寸过小会导致机械手无法完成测试所需的所有操作，且一旦出现放射性样品的掉落，机械手无法将放射性样品捡回。因此，增设准备区后，准备区的机械手不需要将夹具放入应力腐蚀测试装置30，准备区的机械手的固定位置可以更靠近第一屏蔽墙11。在准备区内完成相对复杂的操作，测试区的机械手能够避免进行相对复杂的操作，有利于提高测试的快捷性和效率。

在一些实施例中，在准备区可以进行测试前的准备操作，准备操作包括从放射性样品容器200中取出放射性样品，测量放射性样品的尺寸并获取测试前的放射性样品的图像，将放射性样品放入夹具中。

在一些实施例中，在准备区还可以测试完成后的后续操作，具体操作包括利用第一组机械手从夹具中取出测试后的放射性样品或断头，获取测试后的放射性样品的图像，将测试后的放射性样品放回放射性样品容器200。

在一些实施例中，在测试区可以进行试验操作，具体操作包括利用第二组机械手将组装后的夹具放入应力腐蚀测试装置30以及测试后将夹具从应力腐蚀测试装置30上取下放在操作台20。

参见图3，在一些实施例中，热室10还可以包括通道141，通道141设置于第四屏蔽墙14靠近第三屏蔽墙13处，通道141用于转运放射性样品、开展应力腐蚀测试以及检修设备的操作人员进出。在一些实施例中，通道141上设有铅门，以屏蔽放射性样品的电离辐射。

在一些实施例中，还可以在第一屏蔽墙11上设置其他穿墙管，穿墙管内设置电线等用于应力腐蚀测试装置30与控制部之间的电性连接，以及用于腐蚀介质提供部80与控制部之间的电性连接。为避免热室10内的电离辐射泄漏到热室10外，穿墙管与第一屏蔽墙11的接触处通常设置成由多段曲折复杂的路径组成，以避免可能的辐射外泄。

在一些实施例中，腐蚀介质提供部80与第一屏蔽墙11和第三屏蔽墙13之间存在检修空间，便于对腐蚀介质提供部80进行检修。

参见图2，在一些实施例中，热室10还可以包括第三窥视窗113和机械手穿墙孔114，第三窥视窗113位于第一屏蔽墙11靠近第三屏蔽墙13的部分；机械手穿墙孔114位于第三窥视窗113的上方的第一屏蔽墙11上，机械手穿墙孔114可以用于安装机械手。第三窥视窗113和机械手穿墙孔114可以用于在热室10布置发生变化时，起到现有的窥视窗和机械手的作用。

结合图1，对利用本申请的实施例提供的系统100开展应力腐蚀测试的过程进行说明。

开展测试前，首先对腐蚀介质进行调整，通过通道141将部分装有放射性样品的放射性样品容器200运输至暂存区22，将另一部分放射性样品容器200放置在准备区，确认准备区的放射性样品容器200适合第一组机械手41进行相关操作，上述操作完成后，操作人员从通道141离开热室10并关闭铅门。

开展测试时，在准备区先用第一组机械手41将放射性样品从放射性样品容器200中取出，利用图像获取部70获得测试前的放射性样品的图像和尺寸后，利用第一组机械手41将放射性样品放入夹具中；将夹具放置在样品架60上，通过传送件50送至测试区；在测试区利用第二组机械手42将组装后的夹具从样品架60上取下，并放入应力腐蚀测试装置30；操作第二组机械手42移动至不影响应力腐蚀测试装置30运行的安全位置后，利用控制部控制应力腐蚀测试装置30进行应力腐蚀测试，测试过程中的测试数据通过显示部进行显示并保存。

测试完成后，待系统100恢复至常温、常压状态后，通过控制部控制应力腐蚀测试装置30的测试釜开启，利用第二组机械手42将夹具取下，并将夹具放置在样品架60上，通过传送件50送至准备区；利用第一组机械手41将放射性样品从夹具中取出，并进行后续操作（后续操作可以包括获得测试后的放射性样品的图像，确定断裂的放射性样品的伸长率等）；完成后续操作后，利用第一组机械手41将放射性样品放回放射性样品容器200中，开始下一次的应力腐蚀测试。

在完成准备区内的所有放射性样品的应力腐蚀测试后，封闭准备区内的放射性样品容器200，确定热室10内的辐射剂量符合相关规定后，打开铅门，操作人员从通道141进入热室10内，将准备区的放射性样品容器200放置在暂存区22，将暂存区22的放射性样品容器200放置到准备区，开展应力腐蚀测试。

在完成所有放射性样品的应力腐蚀测试后，将所有放射性样品容器200转运至用于长期存放放射性物品的区域进行长期储存。

对于本申请的实施例，还需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。

以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种放射性样品应力腐蚀测试系统，其特征在于，包括：

热室，所述热室设置成为所述放射性样品的应力腐蚀测试提供操作空间；

操作台，设置于所述热室内，设置成用于放置待测试的放射性样品；

应力腐蚀测试装置，设置于所述热室内，设置成用于对待测试的放射性样品进行应力腐蚀测试；

第一组机械手，用于将所述操作台上的放射性样品与所述应力腐蚀测试装置的夹具组装，或者将所述放射性样品从所述夹具中取出放在所述操作台；

第二组机械手，面对所述应力腐蚀测试装置设置，用于将组装后的所述夹具放入所述应力腐蚀测试装置或者将所述夹具从所述应力腐蚀测试装置上取下放在所述操作台；

所述第一组机械手和所述第二组机械手分别包括：

穿墙连接件，所述穿墙连接件经由穿墙管从热室外部进入所述热室内部；

其中，所述第一组机械手的所述穿墙连接件位于所述热室内的长度小于所述第二组机械手的所述穿墙连接件位于所述热室内的长度。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述热室具有第一窥视窗和第二窥视窗，

所述操作台邻近所述第一窥视窗和第二窥视窗设置，所述第一组机械手和所述第二组机械手分别对应所述第一窥视窗和所述第二窥视窗设置。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述应力腐蚀测试装置面对所述第二窥视窗设置，且所述应力腐蚀测试装置与所述第二窥视窗之间由所述操作台隔开。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述操作台对应所述第二窥视窗的区域朝所述第二窥视窗的方向凹陷以形成凹陷部，所述应力腐蚀测试装置设置于所述凹陷部。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一组机械手在所述操作台上的操作区域与所述第二组机械手在所述操作台上的操作区域不重合，所述系统还包括：

传送件，设置于所述操作台上，用于在所述第一组机械手的操作区域和所述第二组机械手的操作区域之间传送装有所述放射性样品的所述夹具。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，还包括：

样品架，设置于所述传送件上，用于放置所述夹具。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：

腐蚀介质提供部，设置于所述热室内，用于向所述应力腐蚀测试装置提供腐蚀测试所需要的腐蚀介质。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的系统，其特征在于，还包括：

图像获取部，设置于操作台，所述图像获取部的镜头朝向所述操作台的台面，用于获取包含所述放射性样品的图像；

显示部，设置于所述热室外，用于显示所述图像获取部获取的图像；以及

控制部，用于控制所述图像获取部获取图像。