鈉冷快堆結(jié)構(gòu)材料輻照罐的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種利用反應堆內(nèi)核輻射測量材料輻照性能的測量裝置。為解決現(xiàn)有技術(shù)中沒有方便適用的鈉冷快堆結(jié)構(gòu)材料輻照罐的問題，本發(fā)明提供了一種鈉冷快堆結(jié)構(gòu)材料輻照罐，包括外筒體、內(nèi)筒體和中心管；中心管位于內(nèi)筒體內(nèi)部中央；中心管與內(nèi)筒體之間設(shè)有樣品管放置區(qū)域；內(nèi)筒體開口端設(shè)有接頭；外筒體位于整體結(jié)構(gòu)外部，其頂端設(shè)有外端蓋；內(nèi)筒體內(nèi)部充有液鈉，內(nèi)筒體和外筒體之間充有氦氣；連接方式采用焊接。本發(fā)明的鈉冷快堆結(jié)構(gòu)材料輻照罐解決了現(xiàn)有技術(shù)中沒有方便適用的鈉冷快堆結(jié)構(gòu)材料輻照罐的問題，單次試驗能夠滿足標準試驗要求的最低樣品數(shù)，結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，便于使用，具有試驗參數(shù)的非在線監(jiān)測功能。
【專利說明】鈉冷快堆結(jié)構(gòu)材料輻照罐

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種利用反應堆內(nèi)核輻射測量材料輻照性能的測量裝置，特別涉及一種鈉冷快堆結(jié)構(gòu)材料輻照罐。

【背景技術(shù)】
[0002]材料輻照性能是核電站材料最重要的使用性能之一，應用于核電站中任何輻射場所的新材料都需要進行輻照考驗，以掌握其輻照性能。
[0003]快中子研究堆中核裂變產(chǎn)生的快中子場為加速完成核材料輻照考驗提供了輻照場所。開展材料輻照考驗，需要結(jié)合研究堆的輻照條件，并根據(jù)輻照材料的樣品尺寸、輻照溫度及損傷劑量等具體要求，研制獨特的輻照裝置。各國的試驗堆上都建立了獨特的輻照技術(shù)，并以此為基礎(chǔ)，進行了大量反應堆材料的輻照試驗研究。例如美國阿貢實驗室的快中子試驗堆EBR — II，在建成后經(jīng)過改造，成了美國研究材料輻照效應的有力工具。在1965至1975年EBR -1I堆上共完成了 6378次輻照試驗，輻照樣品包括氧化物燃料、其它鈉冷快堆燃料、驅(qū)動燃料、包殼和結(jié)構(gòu)材料以及控制材料等。
[0004]輻照技術(shù)已發(fā)展為專門的核工程技術(shù)，其技術(shù)特點集中反映在輻照裝置的設(shè)計上。輻照裝置的分類方法很多，最重要的是按傳熱途徑分類。I)直接或間接用一回路冷卻劑冷卻的稱為輻照罐:直接的是指開式輻照罐，樣品與冷卻劑直接接觸；間接的是指閉式輻照罐，樣品與冷卻劑之間有傳熱介質(zhì)。2)獨立于堆冷卻系統(tǒng)而自備小回路冷卻的，稱輻照回路。快中子實驗堆由于結(jié)構(gòu)和冷卻劑的特殊性，主要依靠輻照罐進行輻照試驗。
[0005]理論上，輻照罐大致可分為兩種:帶有測量儀器的輻照罐和無測量儀器的輻照罐。前者在輻照中，能測量或控制各部位溫度、壓力、變形等參數(shù)，結(jié)構(gòu)較復雜；而后者無在線測量功能，結(jié)構(gòu)相對簡單。輻照罐的設(shè)計要考慮物理、熱工、結(jié)構(gòu)、水力自緊以及測量要求。輻照罐在堆內(nèi)的導熱，是依靠改變罐和輻照孔道之間的間隙，以及改變罐壁的傳熱面積來進行的。輻照罐軸向溫度分布不均勻性的解決辦法可將輻照罐設(shè)計成階梯形，改變裝置的各部分和孔道之間的間隙，以調(diào)平溫度分布。
[0006]輻照試驗最為重要的監(jiān)測參數(shù)是溫度和中子注量。在線溫度測量通常采用熱電偶，選擇熱電偶材料取決于使用溫度，熱電偶熱點與測溫點的聯(lián)結(jié)，必須牢靠，通常采用點焊或壓緊固定。在不帶測量儀表的輻照罐中，溫度、中子注量監(jiān)測采用非在線的方法，溫度檢測常用的方法是利用材料的溫度效應，在輻照試驗后予以測量反推輻照溫度，例如采用共晶合金，根據(jù)其輻照后的狀態(tài)及微觀結(jié)構(gòu)判斷輻照溫度；積分注量常用探測片實測，較計算法準確?？熘凶臃e分注量的測量采用鎳、鐵、鎢等做探測片，也有用二氧化硅測快中子積分注量的報道。
[0007]由于鈉冷快堆結(jié)構(gòu)的特殊性，首先考慮的應是非在線測量的輻照罐，然而由于鈉冷快堆技術(shù)尚在發(fā)展之中，可供參考的公開文獻極為有限，至今沒有發(fā)現(xiàn)較為適于應用的此類輻照罐，因此基于實際需要，應研制一種方便適用的鈉冷快堆結(jié)構(gòu)材料輻照罐。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為解決現(xiàn)有技術(shù)中沒有方便適用的鈉冷快堆結(jié)構(gòu)材料輻照罐的問題，本發(fā)明提供了一種鈉冷快堆結(jié)構(gòu)材料輻照罐，具體如下:
該鈉冷快堆結(jié)構(gòu)材料輻照罐包括外筒體、內(nèi)筒體和中心管；所述內(nèi)筒體內(nèi)部底端設(shè)有下蓋片，內(nèi)筒體內(nèi)部開口端設(shè)有上蓋片，下蓋片和上蓋片均為多孔板；中心管位于內(nèi)筒體內(nèi)部中央，其兩端分別固定于下蓋片和上蓋片中心位置，中心管兩端分別設(shè)有上端塞和下端塞，中心管管壁開孔；中心管與內(nèi)筒體之間設(shè)有樣品管放置區(qū)域；內(nèi)筒體開口端設(shè)有接頭，接頭為中空結(jié)構(gòu)，接頭底端套在內(nèi)筒體內(nèi)部，接頭底端內(nèi)緣倒角，接頭頂部開口，開口周圍內(nèi)壁采用斜面設(shè)計；接頭頂部開口端設(shè)有密封塞和螺帽，螺帽通過壓緊管壓住密封塞實現(xiàn)接頭和內(nèi)筒體的密封，螺帽外部設(shè)有內(nèi)端蓋；外筒體位于內(nèi)筒體、接頭和內(nèi)端蓋組成的整體結(jié)構(gòu)外部，其頂端設(shè)有外端蓋；所述內(nèi)筒體內(nèi)部充有液鈉，接頭的中空部分充有氬氣，內(nèi)筒體和外筒體之間充有氦氣，中心管內(nèi)設(shè)有用于溫度監(jiān)測的共晶合金，外筒體外部設(shè)有均勻分布的用于中子注量測量的探測片；其中，內(nèi)筒體與接頭之間、接頭與內(nèi)端蓋之間以及外筒體與外端蓋之間的連接方式為焊接，所述外筒體和內(nèi)筒體的材料為不銹鋼。
[0009]所述上端塞通過壓扁螺母與上蓋片連接為優(yōu)選。
[0010]所述鈉冷快堆結(jié)構(gòu)材料輻照罐在使用時可以在軸向位置布置兩個以上，使用環(huán)境為堆芯活性區(qū)。
[0011]本發(fā)明的鈉冷快堆結(jié)構(gòu)材料輻照罐的功能和特點如下:
1.與鈉冷快堆堆芯條件相匹配:本發(fā)明的鈉冷快堆結(jié)構(gòu)材料輻照罐便于放入外形與鈉冷快堆堆芯組件相同的容器內(nèi)使用，此時的結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有操作系統(tǒng)相匹配，便于入堆、出堆的操作。
[0012]2.單次試驗能夠滿足標準試驗要求的最低樣品數(shù):最大化利用了內(nèi)部空間，通過結(jié)構(gòu)設(shè)計和優(yōu)化樣品布置方案，每個鈉冷快堆結(jié)構(gòu)材料輻照罐內(nèi)部放入的材料樣品可以涵蓋拉伸樣品、雙軸蠕變樣品以及微觀分析樣品等多種類型的樣品，且能夠滿足最低樣品數(shù)要求。
[0013]3.結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，便于使用:內(nèi)筒體內(nèi)部充有液鈉以使溫度分布均勻，上部留有氣體膨脹空間，外筒體和內(nèi)筒體之間充氦氣。根據(jù)鈉冷快堆運行功率，通過調(diào)整試驗樣品數(shù)量，以及外筒體和內(nèi)筒體之間的氣隙寬度，獲得所需輻照溫度。內(nèi)筒體上部設(shè)有密封塞，便于充液鈉和密封。
[0014]4.具有試驗參數(shù)的非在線監(jiān)測功能:設(shè)有用于中子注量測量的探測片和用于溫度監(jiān)測的共晶合金，可以通過輻照后檢驗獲取試驗參數(shù)。
[0015]5.必要時，鈉冷快堆結(jié)構(gòu)材料輻照罐可以在軸向位置布置兩個以上以增加樣品數(shù)量，并且可以設(shè)計成不同的輻照溫度。
[0016]本發(fā)明的鈉冷快堆結(jié)構(gòu)材料輻照罐解決了現(xiàn)有技術(shù)中沒有方便適用的鈉冷快堆結(jié)構(gòu)材料輻照罐的問題，與鈉冷快堆堆芯條件匹配良好；單次試驗能夠滿足標準試驗要求的最低樣品數(shù)，最大化利用了內(nèi)部空間；結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，便于使用；具有試驗參數(shù)的非在線監(jiān)測功能；使用時可以在軸向位置布置多個以增加樣品數(shù)量，并且可以設(shè)計成不同的輻照溫度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1本發(fā)明的鈉冷快堆結(jié)構(gòu)材料輻照罐結(jié)構(gòu)示意圖附圖標記:1.外端蓋；2.外筒體；3.內(nèi)端蓋；4.接頭；5.內(nèi)筒體；6.螺帽；7.壓緊管；
8.密封塞；9.壓扁螺母；10.上蓋片；11.上端塞；12.接管；13.中心管；14.板狀微觀分析樣品；15.雙軸蠕變樣品；16.拉伸樣品；17.支柱；18.下蓋片；19.下端塞。

【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式做進一步的說明。
實施例
[0019]該鈉冷快堆結(jié)構(gòu)材料輻照罐包括外筒體2、內(nèi)筒體5和中心管13 ;所述內(nèi)筒體5內(nèi)部底端設(shè)有下蓋片18，內(nèi)筒體5內(nèi)部開口端設(shè)有上蓋片10，下蓋片18和上蓋片10均為多孔板；中心管13位于內(nèi)筒體5內(nèi)部中央，其兩端分別固定于下蓋片18和上蓋片10中心位置，中心管13兩端分別設(shè)有上端塞11和下端塞19，中心管13管壁開孔；中心管13與內(nèi)筒體5之間設(shè)有樣品管放置區(qū)域；內(nèi)筒體5開口端設(shè)有接頭4，接頭4為中空結(jié)構(gòu)，接頭4底端套在內(nèi)筒體5內(nèi)部，接頭4底端內(nèi)緣倒角，接頭4頂部開口，開口周圍內(nèi)壁采用斜面設(shè)計；接頭4頂部開口端設(shè)有密封塞8和螺帽6，螺帽6通過壓緊管7壓住密封塞8實現(xiàn)接頭4和內(nèi)筒體5的密封，螺帽6外部設(shè)有內(nèi)端蓋3 ;外筒體2位于內(nèi)筒體5、接頭4和內(nèi)端蓋3組成的整體結(jié)構(gòu)外部，其頂端設(shè)有外端蓋I ;所述內(nèi)筒體5內(nèi)部充有液鈉，接頭4的中空部分充有氬氣，內(nèi)筒體5和外筒體2之間充有氦氣，中心管13內(nèi)設(shè)有用于溫度監(jiān)測的共晶合金，外筒體2外部設(shè)有均勻分布的用于中子注量測量的探測片；其中，內(nèi)筒體5與接頭4之間、接頭4與內(nèi)端蓋3之間以及外筒體2與外端蓋I之間的連接方式為焊接，所述外筒體2和內(nèi)筒體5的材料為不銹鋼。所述上端塞11通過壓扁螺母9與上蓋片10連接，所述鈉冷快堆結(jié)構(gòu)材料輻照罐使用時在軸向位置布置兩個以上。
[0020]其中，板狀微觀分析樣品14置于中心管13內(nèi)部；雙軸蠕變樣品15管圍繞中心管13放置，其上端可通過接管12與上蓋片10連接；拉伸樣品16管置于雙軸蠕變樣品15管外圍，其下部通過套于其內(nèi)的支柱17固定在下蓋片18上。輻照溫度約為450°C?600°C。
【權(quán)利要求】
1.一種鈉冷快堆結(jié)構(gòu)材料輻照罐，其特征在于:該鈉冷快堆結(jié)構(gòu)材料輻照罐包括外筒體、內(nèi)筒體和中心管；所述內(nèi)筒體內(nèi)部底端設(shè)有下蓋片，內(nèi)筒體內(nèi)部開口端設(shè)有上蓋片，下蓋片和上蓋片均為多孔板；中心管位于內(nèi)筒體內(nèi)部中央，其兩端分別固定于下蓋片和上蓋片中心位置，中心管兩端分別設(shè)有上端塞和下端塞，中心管管壁開孔；中心管與內(nèi)筒體之間設(shè)有樣品管放置區(qū)域；內(nèi)筒體開口端設(shè)有接頭，接頭為中空結(jié)構(gòu)，接頭底端套在內(nèi)筒體內(nèi)部，接頭底端內(nèi)緣倒角，接頭頂部開口，開口周圍內(nèi)壁采用斜面設(shè)計；接頭頂部開口端設(shè)有密封塞和螺帽，螺帽通過壓緊管壓住密封塞實現(xiàn)接頭和內(nèi)筒體的密封，螺帽外部設(shè)有內(nèi)端蓋；外筒體位于內(nèi)筒體、接頭和內(nèi)端蓋組成的整體結(jié)構(gòu)外部，其頂端設(shè)有外端蓋；所述內(nèi)筒體內(nèi)部充有液鈉，接頭的中空部分充有IS氣，內(nèi)筒體和外筒體之間充有氦氣，中心管內(nèi)設(shè)有用于溫度監(jiān)測的共晶合金，外筒體外部設(shè)有均勻分布的用于中子注量測量的探測片；其中，內(nèi)筒體與接頭之間、接頭與內(nèi)端蓋之間以及外筒體與外端蓋之間的連接方式為焊接，所述外筒體和內(nèi)筒體的材料為不銹鋼。
2.如權(quán)利要求1所述的鈉冷快堆結(jié)構(gòu)材料輻照罐，其特征在于:所述上端塞通過壓扁螺母與上蓋片連接。
3.如權(quán)利要求1所述的鈉冷快堆結(jié)構(gòu)材料輻照罐，其特征在于:所述鈉冷快堆結(jié)構(gòu)材料輻照罐在使用時可以在軸向位置布置兩個以上。
【文檔編號】G01N23/02GK104240787SQ201310222313
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年6月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月6日
【發(fā)明者】徐西安, 黃晨, 張培升, 張汝嫻, 馬勇哲, 徐寶玉 申請人:中國原子能科學研究院