辐照后反应堆结构材料热导率测试样的制备方法及试样盒技术

本发明专利技术公开了一种辐照后反应堆结构材料热导率测试试样的制备方法，依次包括以下步骤：步骤1，取未经辐照的反应堆结构材进行加工获得预制样品，预制样品的尺寸大小及表面光洁度等需满足热导率测试试样的要求；步骤2，将步骤1获得的样品置于闭合容器内，通过夹块夹持闭合容器，并装载到辐照装置内再入堆进行辐照考验；步骤3，辐照结束后，取出闭合容器中辐照后样品可直接用于热分析检测。本发明专利技术有效解决了现有辐照后反应堆结构材料热导率试样制备难度大、尺寸精度差、成品率低及不易批量化等问题；且避免热导率试样在辐照装置内不易固定及热传导不均匀等问题，尤其适用于小尺寸辐照后热导率试样的制备。后热导率试样的制备。后热导率试样的制备。

【技术实现步骤摘要】
辐照后反应堆结构材料热导率测试样的制备方法及试样盒


[0001]本专利技术涉及核燃料循环
，具体涉及辐照后反应堆结构材料热导率测试样的制备方法及试样盒。

技术介绍

[0002]反应堆结构材料是反应堆安全的重要组成部分，对反应堆的安全运行有着至关重要的作用。随着核动力技术的进步，反应堆延寿及燃料燃耗加深逐渐成为核动力发展的新趋势，对反应堆结构材料在严苛工况条件下的可靠性也提出了更高的要求，而热导率，尤其是辐照后反应堆结构材料的热导率，是衡量反应堆结构材料可靠性的重要性能指标之一。例如，在正常服役工况条件下，燃料芯块受链式核裂变反应的影响，中心温度可达1200℃～1600℃，通过芯块与包壳之间的热传导与一回路水进行热交换，从而实现对燃料芯块温度的控制；当反应堆功率骤升或冷却水流量减小时，燃料芯块的温度也会随之升高，若燃料元件包壳材料的热导率不够优良或因辐照产生的缺陷导致材料的热导率明显降低，而不能及时将燃料芯块中多余的热量带走，可能导致燃料元件因过热而发生熔毁和坍塌，影响反应堆的安全运行。因此，开展辐照后反应堆结构材料的热导率研究对反应堆的安全性能至关重要。
[0003]试样制备一直是辐照后反应堆结构材料显微分析及性能测试中的一大难题，传统的辐照后显微分析试样制备方法是先利用热室内的切割铣床或慢速切割机对辐照后的材料进行切割，然后将切割获得的试样依次进行镶嵌、研磨、抛光及喷金处理，才能进行显微分析。对于热导率分析等性能测试样品，除了要求试样的表面平整、光洁，还对试样的尺寸(主要的规格为Ф12.7mm、Ф10mm和Ф6mm的圆片，厚度约1～3mm)和质量有严格的要求，因此存在以下问题：
[0004]1、受辐照后材料中缺陷的影响，切割薄片时容易开裂，利用传统方法制备辐照后热导率分析试样存在制备难度大、尺寸精度差、成品率低等问题。
[0005]2、材料在堆内的辐照考验实验是通过在辐照孔道内放置特殊的辐照装置来实现的，其中，受辐照的试样需要提前用夹块进行固定，然后装载到辐照装置内再进行辐照考验。结合热导率分析对试样尺寸的具体要求，为减小辐照后反应堆结构材料热导率试样的辐照剂量水平，通常会控制热导率试样的尺寸(如Ф6mm
×
1～2mm)，因此，热导率试样在辐照装置内不能直接使用夹块进行固定，试样在辐照装置内的热传导不易控制，影响辐照过程中试样温度的评估。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是：采用传统方法制备辐照后反应堆结构材料的热导率试样，存在制备难度较大、成品率低等问题，本专利技术提供了解决上述问题的辐照后反应堆结构材料热导率测试样的制备方法及试样盒，有效解决了现有辐照后反应堆结构材料热导率试样制备难度大、尺寸精度差、成品率低及不易批量化等问题；且避免热导率试样在辐照
装置内不易固定及热传导不均匀等问题，尤其适用于小尺寸辐照后热导率试样的制备。
[0007]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0008]一种辐照后反应堆结构材料热导率测试试样的制备方法，依次包括以下步骤：
[0009]步骤1，取未经辐照的反应堆结构材进行加工获得预制样品，预制样品的尺寸大小及表观质量满足热导率测试试样的要求；
[0010]步骤2，将步骤1获得的样品置于闭合容器内，通过夹块固定闭合容器，并装载到辐照装置内再入堆进行辐照考验；
[0011]步骤3，辐照结束后，取出闭合容器中辐照后样品，即可用于热分析检测。
[0012]采用传统方法制备反应堆结构材料的热导率试样，受辐照后材料中缺陷的影响，切割薄片时容易开裂，操作控制难度非常大，因此利用传统方法制备辐照后热导率分析试样存在制备难度大、尺寸精度差、成品率低等问题。此外，反应堆结构材料在堆内的辐照考验实验是通过在辐照孔道内放置特殊的辐照装置来实现的，其中，受辐照的试样需要提前用夹块进行固定，然后装载到辐照装置内再进行辐照考验。结合热导率分析对试样尺寸的具体要求，为减小辐照后反应堆结构材料热导率试样的辐照剂量水平，通常会控制热导率试样的尺寸(如Ф6mm
×
1～2mm)，因此，热导率试样在辐照装置内不能直接使用夹块进行固定，导致试样在辐照装置内的热传导不易控制，从而影响辐照过程中试样温度的评估。
[0013]目前常规的做法是通过优化对辐照后样品的加工方法，提高加工质量、以及改进辐照装置及夹持装置，以克服上述不足，基于该技术背景情况，本专利技术提供了一种辐照后反应堆结构材料热导率测试试样的制备方法，将对样品的加工工序移至前端，直接先对未辐照的样品进行加工处理，使其满足热分析检测需求，未经辐照的样品力学结构均匀，相对于辐照后的样品，加工的控制难度、操作难度及成本大大降低；加工包括切割、镶嵌、研磨、抛光及脱模等常规处理步骤，加工完成后，预制样品满足热分析需求即可，如尺寸大小及表面光洁度等。通过预先制备未辐照热导率试样，装入闭合容器内封装，然后将闭合容器置于辐照装置内，再入堆进行辐照，辐照后取出闭合容器内的样品可直接用于热导率检测，使用本专利技术进行辐照后热导率测试试样的制备，可避免辐照装置中的夹块直接接触试样，导致试样因受力不均而发生变形或局部热传导不均而影响试样的温度评估。综上所述，有效解决了现有辐照后反应堆结构材料热导率试样制备难度大、尺寸精度差、成品率低及不易批量化等问题；且避免热导率试样在辐照装置内不易固定及热传导不均匀等问题，尤其适用于小尺寸辐照后热导率试样的制备。
[0014]进一步优选，所述预制样品的尺寸大小为Ф6mm
×
1～2mm。
[0015]本专利技术提供的制备方法可适用于各种尺寸规格的热导率试样制备，但对于小尺寸的热导率试样样品，难以夹持固定的问题尤为严重，而本专利技术可完全有效解决该问题，本专利技术尤其适用于小尺寸辐照样品热导率检测试样的制备。
[0016]进一步优选，所述步骤1中，对未经辐照的反应堆结构材进行加工处理的方法包括：电火花线切割、镶嵌、研磨、抛光及脱模处理。
[0017]上述步骤1中，对未辐照样品的加工处理过程包括电火花线切割、镶嵌、研磨、抛光及脱模等常规处理步骤，加工完成后，预制样品需满足热分析需求，如尺寸大小和试样表面光洁度等。
[0018]进一步优选，所述步骤2中，将一个或多个样品置于闭合容器中，同时用于辐照考
验，实现对反应堆结构材料热分析试样的批量加工、批量辐照，大大缩减了制作成本、提高了制备效率。。
[0019]一种辐照试样盒，在上述的一种辐照后反应堆结构材料热导率测试试样的制备方法中，用作闭合容器；所述辐照试样盒包括下底座和上盖板，所述下底座的上表面上设有凹槽，所述凹槽用于容纳预制样品；所述上盖板的下表面与下底座的上表面贴合固定。
[0020]基于目前辐照后热导率检测试样制备难度大、尺寸精度差、成品率低等问题、以及夹持样品进行辐照过程中存在的问题，本专利技术结合辐照后反应堆结构材料热导率试样的剂量水平和尺寸特点设计了一种反应堆结构材料热导率测试试样专用辐照试样盒，通过预先制备未辐照热导率试样，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.辐照后反应堆结构材料热导率测试样的制备方法，其特征在于，依次包括以下步骤：步骤1，取未经辐照的反应堆结构材进行加工获得预制样品，预制样品的尺寸大小及表观质量需满足热导率测试试样的要求；步骤2，将步骤1获得的样品置于闭合容器内，通过夹块固定闭合容器，并装载到辐照装置内再入堆进行辐照考验；步骤3，辐照结束后，取出闭合容器中辐照后样品用于热分析检测。2.根据权利要求1所述的辐照后反应堆结构材料热导率测试样的制备方法，其特征在于，所述预制样品的尺寸大小为Ф6mm
×
1～2mm。3.根据权利要求1所述的辐照后反应堆结构材料热导率测试样的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，对未经辐照的反应堆结构材进行加工处理的方法包括切割、镶嵌、研磨、抛光及脱模等。4.根据权利要求1所述的辐照后反应堆结构材料热导率测试样的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，将一个或多个样品置于闭合容器中，同时用于辐照考验。5.一种辐照试样盒，其特征在于，在权利要求1至4任一项所述的辐照后反应堆结构材料热导率测试样的制备方法中，用作闭合容器；所述辐照试样盒包括下底座(2)...

【专利技术属性】
技术研发人员：张伟，吴璐，伍晓勇，方忠强，李佳文，毛建军，王桢，杨帆，席航，何文，
申请(专利权)人：中国核动力研究设计院，
类型：发明
国别省市：