【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于核级锆合金在役检测，具体涉及一种反应堆内锆合金结构件氢含量检测装置及方法。
技术介绍
1、核级锆合金因其高强度、耐腐蚀、低中子吸收截面等特点，被用作重水堆压力管、研究堆辐照考验回路、同位素生产孔道等反应堆堆芯区域结构件的制造。在长期服役中，由于反应堆冷却剂的腐蚀作用，反应堆冷却剂中的氢元素会扩散进入锆合金，导致锆合金内的氢含量持续升高，最终在锆合金基体内生成脆性的zr-h金属间化合物，引发氢致延迟开裂等现象的发生，危害锆合金结构件及反应堆使用安全。
2、为避免服役中锆合金内的氢含量超过允许限值，有必要在服役过程中持续监测锆合金的氢含量变化，而这要求从锆合金上提取试样后，再对试样进行化学成分分析。目前提取氢含量测试试样的方法主要是机械方法。例如，用于重水堆燃料通道内压力管的核级锆合金，其设计服役寿命长达25～30年。
3、监测该合金中氢含量的方法包括两类：
4、1)将压力管整个取出(即“拔管”)，然后从压力管上切取可用于氢含量分析的块状试样，再在同一位置安装一根新的压力管；
5、2)将压力管内清空(运行时压力管内盛装物为多个燃料棒束及反应堆冷却剂)，再利用专用工器具，从反应堆端面探入压力管内侧(与反应堆冷却剂相接触的一侧)，从压力管内壁分两次刮取厚度约为60μm的屑状试样，分析试样上的氢含量。
6、现有方法的局限性包括两方面：
7、1)上述两种方法用于重水堆中时，都需要借助位于反应堆端面的装卸料机操作专门工具完成，且进行化学成分分析时，必须将试样
8、2)由于高可靠性的要求，同位素生产孔道所用的核级锆合金结构件也有必要对其中的氢含量进行定期在役检测。然而，由于重水堆结构特点，采用类似的机械方法取样难度较高，此外，带有放射性的试样转运、冷却等周期较长，影响反应堆正常运行。因此，传统适用于重水堆的锆合金结构件氢含量检测方法并无法满足重水堆运行、维护要求。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种反应堆内锆合金结构件氢含量检测装置及方法，解决的技术问题是实现在不损害样品的情况下测量反应堆内锆合金结构件氢含量，实现反应堆内锆合金结构件氢含量原位、快速、无损的检测。
2、本专利技术的技术方案如下：一种反应堆内锆合金结构件氢含量检测装置，包括激光光源模块，样品平台，光谱采集模块和数据存储处理模块，所述的激光光源模块与光谱采集模块连接并向其输出信号，光谱采集模块与数据存储处理模块连接并向其输出数据，激光光源模块对样品平台上的样品进行照射，光谱采集模块对样品平台上的样品进行检测。
3、所述的激光光源模块包括激光器，反射镜和凸透镜，激光器发射的激光经反射镜反射后经凸透镜照射到样品平台上的样品。
4、所述的光谱采集模块包括探头，数字延迟发生器和光谱仪，探头探测样品平台上的样品反射的激光并将信号输入至光谱仪，数字延迟发生器分别连接光谱仪和激光器，光谱仪将处理后的信号输出至数据存储处理模块。
5、所述的数据存储处理模块为计算机。
6、一种反应堆内锆合金结构件氢含量检测方法，包括如下步骤：
7、步骤1：获取锆合金内氢元素含量信息；
8、步骤2：构建氩气环境与变温环境；
9、步骤3：模型构建；
10、步骤4：光谱强度校正。
11、所述的步骤1为通过选择合适的激光能量、收光角度与光谱仪延迟时间，获得光谱信号，根据获得的光谱信号得到锆合金内氢元素含量信息。
12、所述的步骤2为将两根气管在样品上方以45°倾斜并喷出氩气，构建建氩气环境；使用铜制升温台对锆合金样品进行加热，并利用红外相机进行测温，确定样品温度。
13、所述的步骤3为利用libs对不同条件下的锆合金样品进行测试，获得包含锆合金的成分信息的光谱数据，对每一样品选择5个试验点进行试验，之后将这5个试验点的libs光谱数据的结果取平均值，对光谱数据进行预处理，去除背景光谱的干扰，并进行归一化处理。
14、所述的步骤4为通过查找校正系数实现非标定温度下的氢元素含量检测，计算公式为t/kt0，t0为25℃，t为测量时实际温度，k为温度为t时的温度校正系数。
15、本专利技术的有益效果在于：利用本专利技术提供的装置及方法可实现对反应堆内核级锆合金结构件氢含量的原位检测，避免了传统机械方法中，因带放射性试样的转运等导致的耗时长、费用高的问题，也无需使用依托装卸料机开展机械工器具操作，有利于实现设计简化。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种反应堆内锆合金结构件氢含量检测装置，其特征在于：包括激光光源模块，样品平台，光谱采集模块和数据存储处理模块，所述的激光光源模块与光谱采集模块连接并向其输出信号，光谱采集模块与数据存储处理模块连接并向其输出数据，激光光源模块对样品平台上的样品进行照射，光谱采集模块对样品平台上的样品进行检测。
2.如权利要求1所述的一种反应堆内锆合金结构件氢含量检测装置，其特征在于：所述的激光光源模块包括激光器，反射镜和凸透镜，激光器发射的激光经反射镜反射后经凸透镜照射到样品平台上的样品。
3.如权利要求1所述的一种反应堆内锆合金结构件氢含量检测装置，其特征在于：所述的光谱采集模块包括探头，数字延迟发生器和光谱仪，探头探测样品平台上的样品反射的激光并将信号输入至光谱仪，数字延迟发生器分别连接光谱仪和激光器，光谱仪将处理后的信号输出至数据存储处理模块。
4.如权利要求1所述的一种反应堆内锆合金结构件氢含量检测装置，其特征在于：所述的数据存储处理模块为计算机。
5.一种反应堆内锆合金结构件氢含量检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
6.
7.如权利要求5所述的一种反应堆内锆合金结构件氢含量检测方法，其特征在于：所述的步骤2为将两根气管在样品上方以45°倾斜并喷出氩气，构建建氩气环境；使用铜制升温台对锆合金样品进行加热，并利用红外相机进行测温，确定样品温度。
8.如权利要求5所述的一种反应堆内锆合金结构件氢含量检测方法，其特征在于：所述的步骤3为利用LIBS对不同条件下的锆合金样品进行测试，获得包含锆合金的成分信息的光谱数据，对每一样品选择5个试验点进行试验，之后将这5个试验点的LIBS光谱数据的结果取平均值，对光谱数据进行预处理，去除背景光谱的干扰，并进行归一化处理。
9.如权利要求5所述的一种反应堆内锆合金结构件氢含量检测方法，其特征在于：所述的步骤4为通过查找校正系数实现非标定温度下的氢元素含量检测，计算公式为t/kt0，t0为25℃，t为测量时实际温度，k为温度为t时的温度校正系数。
...【技术特征摘要】
1.一种反应堆内锆合金结构件氢含量检测装置，其特征在于：包括激光光源模块，样品平台，光谱采集模块和数据存储处理模块，所述的激光光源模块与光谱采集模块连接并向其输出信号，光谱采集模块与数据存储处理模块连接并向其输出数据，激光光源模块对样品平台上的样品进行照射，光谱采集模块对样品平台上的样品进行检测。
2.如权利要求1所述的一种反应堆内锆合金结构件氢含量检测装置，其特征在于：所述的激光光源模块包括激光器，反射镜和凸透镜，激光器发射的激光经反射镜反射后经凸透镜照射到样品平台上的样品。
3.如权利要求1所述的一种反应堆内锆合金结构件氢含量检测装置，其特征在于：所述的光谱采集模块包括探头，数字延迟发生器和光谱仪，探头探测样品平台上的样品反射的激光并将信号输入至光谱仪，数字延迟发生器分别连接光谱仪和激光器，光谱仪将处理后的信号输出至数据存储处理模块。
4.如权利要求1所述的一种反应堆内锆合金结构件氢含量检测装置，其特征在于：所述的数据存储处理模块为计算机。
5.一种反应堆内锆合金结构件氢含量检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
6.如...
【专利技术属性】
技术研发人员：郁光廷，颜妍，李加成，王希林，陈明军，赵冠楠，吴志刚，杨义忠，秦川，王永东，
申请(专利权)人：中核核电运行管理有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。