【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及核燃料热膨胀系数测量，尤其涉及一种核燃料小球的热膨胀系数测量装置及方法。
技术介绍
1、全陶瓷微封装(fully ceramic micro-encapsulated，fcm)核燃料，即将三层各向同性碳包覆(tri-structural isotropic，triso)燃料颗粒弥散到惰性陶瓷基体中，通常为碳化硅(sic)或碳化锆(zrc)，其结构形式与轻水堆uo2燃料芯块相同。惰性基体能够有效包容triso燃料颗粒释放出的裂变气体，进一步提高反应堆运行安全性，是新一代事故容错燃料(accident tolerant fuel，atf)概念，先进小型反应堆和先进微型反应堆的重要候选燃料。
2、fcm芯块多层包覆结构，导致其在服役过程中的应力演化行为及其复杂，惰性基体-triso颗粒之间的辐照肿胀不匹配，惰性基体-triso颗粒之间的热膨胀不匹配和triso颗粒的各层之间的热不匹配均是导致其力学失效的因素。国内外学者采用abaqus，comsol等软件，通过构建不同芯块结构和理论计算模型，对fcm芯块服役过程中的热-力和辐照-热-力耦合行为开展了大量研究工作。作为关键输入参数，triso颗粒热膨胀系数的准确测量对于服役安全性能评价具有重要的意义。
3、推杆式膨胀仪是测量刚性固体的主流测试设备，系统测试误差在85um左右，为保证测试精度，样品长度尺寸须大于10mm。商用triso颗粒直径通常在1mm左右，无法直接采用现有测试设备进行准确测量，急需开发新工装、新方法解决现有技术问题。
>技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题在于，提供一种核燃料小球的热膨胀系数测量装置及方法。
2、本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种核燃料小球的热膨胀系数测量装置，包括热膨胀仪主机、测样定位机构；所述测样定位机构设置在所述热膨胀仪主机的一侧，并且位于所述热膨胀仪主机的位移探测器顶杆的伸缩方向上；
3、所述测样定位机构包括密闭的测试腔室、设置于所述测试腔室内的套筒；所述套筒用于容纳核燃料小球；多颗核燃料小球在套筒内沿套筒的长度方向串联成预定长度；
4、所述套筒的长度方向与所述位移探测器顶杆的伸缩方向位于同一直线上；所述位移探测器顶杆穿入所述测试腔室内，用于以预定压力作用于所述核燃料小球的端部。
5、在一些实施例中，所述预定长度≥10mm。
6、在一些实施例中，所述套筒的内径比所述核燃料小球的预计膨胀量大5μm。
7、在一些实施例中，所述套筒为两端开放的筒体；所述套筒的一端设有第一顶塞，通过所述第一顶塞固定在所述测试腔室内；所述套筒的相对另一端设有第二顶塞，所述第二顶塞与所述位移探测器顶杆正对并能够与所述套筒内的核燃料小球的端部抵接。
8、在一些实施例中，所述套筒采用氧化铝材料或石墨制成。
9、在一些实施例中，所述核燃料小球包括triso模拟燃料小球。
10、在一些实施例中，所述测样定位机构还包括用于作为标准样品进行修正的al2o3柱体和/或al2o3小球。
11、本专利技术还提供一种核燃料小球的热膨胀系数测量方法，采用以上任一项所述的核燃料小球的热膨胀系数测量装置，所述热膨胀系数测量方法包括以下步骤：
12、s1、将多颗核燃料小球放入套筒内，串联成具有预定长度的成串待测样品，将装有核燃料小球的套筒装入测试腔室中；
13、s2、在修正模式下，启动位移探测器顶杆，使所述位移探测器顶杆向所述套筒方向伸出，并以预定压力作用于所述核燃料小球的端部；
14、s3、将所述测试腔室以设定升温效率升温至预定温度后，以设定降温速率降至室温；在升温过程中，通过热膨胀仪主机实时获取核燃料小球的热膨胀系数数据。
15、在一些实施例中，步骤s1还包括：在所述套筒装入所述测试腔室后，对所述测试腔室抽真空，充入惰性气体形成保护气氛。
16、在一些实施例中，步骤s1之前还包括以下步骤：
17、s0、通过标准样品对所述核燃料小球的热膨胀系数测量装置进行修正。
18、本专利技术的有益效果：通过设置套筒用于核燃料小球串联装配在其中，配合热膨胀仪主机实现对核燃料小球的热膨胀系数测量。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种核燃料小球的热膨胀系数测量装置，其特征在于，包括热膨胀仪主机、测样定位机构；所述测样定位机构设置在所述热膨胀仪主机的一侧，并且位于所述热膨胀仪主机的位移探测器顶杆的伸缩方向上；
2.根据权利要求1所述的核燃料小球的热膨胀系数测量装置，其特征在于，所述预定长度≥10mm。
3.根据权利要求1所述的核燃料小球的热膨胀系数测量装置，其特征在于，所述套筒的内径比所述核燃料小球的预计膨胀量大5μm。
4.根据权利要求1所述的核燃料小球的热膨胀系数测量装置，其特征在于，所述套筒为两端开放的筒体；所述套筒的一端设有第一顶塞，通过所述第一顶塞固定在所述测试腔室内；所述套筒的相对另一端设有第二顶塞，所述第二顶塞与所述位移探测器顶杆正对并能够与所述套筒内的核燃料小球的端部抵接。
5.根据权利要求1所述的核燃料小球的热膨胀系数测量装置，其特征在于，所述套筒采用氧化铝材料或石墨制成。
6.根据权利要求1-5任一项所述的核燃料小球的热膨胀系数测量装置，其特征在于，所述核燃料小球包括TRISO模拟燃料小球。
7.根据权利要求1-
8.一种核燃料小球的热膨胀系数测量方法，其特征在于，采用权利要求1-7任一项所述的核燃料小球的热膨胀系数测量装置，所述热膨胀系数测量方法包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的核燃料小球的热膨胀系数测量方法，其特征在于，步骤S1还包括：在所述套筒装入所述测试腔室后，对所述测试腔室抽真空，充入惰性气体形成保护气氛。
10.根据权利要求8所述的核燃料小球的热膨胀系数测量方法，其特征在于，步骤S1之前还包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种核燃料小球的热膨胀系数测量装置，其特征在于，包括热膨胀仪主机、测样定位机构；所述测样定位机构设置在所述热膨胀仪主机的一侧，并且位于所述热膨胀仪主机的位移探测器顶杆的伸缩方向上；
2.根据权利要求1所述的核燃料小球的热膨胀系数测量装置，其特征在于，所述预定长度≥10mm。
3.根据权利要求1所述的核燃料小球的热膨胀系数测量装置，其特征在于，所述套筒的内径比所述核燃料小球的预计膨胀量大5μm。
4.根据权利要求1所述的核燃料小球的热膨胀系数测量装置，其特征在于，所述套筒为两端开放的筒体；所述套筒的一端设有第一顶塞，通过所述第一顶塞固定在所述测试腔室内；所述套筒的相对另一端设有第二顶塞，所述第二顶塞与所述位移探测器顶杆正对并能够与所述套筒内的核燃料小球的端部抵接。
5.根据权利要求1所述的核燃料小球的热膨胀系数测量装置，其特征在于，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘洋，严俊，吴利翔，任啟森，薛佳祥，王继伟，廖业宏，
申请(专利权)人：广东核电合营有限公司，
类型：发明
国别省市：
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