[发明专利]一种用于反应堆内的金属材料辐照系统

说明书

技术领域

本发明属于反应堆材料辐照性能研究技术领域，具体涉及一种用于反应堆内的金属材料辐照系统。

背景技术

反应堆内所用的各个构件在设计完成前必须对其构成材料进行抗辐照能力测试，为了进行抗辐照能力测试，通常将材料制成标准试样后送入反应堆内进行辐照考验。

由于反应堆内所用材料尤其是压力容器材料的辐照性能对温度变化很敏感(堆内压力容器材料的实际温度约为290℃)，要想获得压力容器材料在一定温度范围内的辐照性能数据，在辐照期间对试样的温度必须进行较为精确的控制，因反应堆辐照系统必须带有温度调节装置。另外，标准试样放入辐照系统后还必须能够保证试样的温度一致，这样在对试样辐照性能进行分析时才具有意义。

而且，长时间堆内高温辐照(如二代压水堆核电厂压力容器60年使用寿期末，其快中子辐照剂量在～6×10¹⁹n/cm²,达到相应辐照剂量的堆内辐照时间需要～1.5年)，要求辐照装置加热及温度调节装置具有很高的长期堆内使用可靠性。

在目前的公开文献中有对开式的辐照装置，如发明名称为《对开式试验堆辐照装置》的专利中，公开了一种结构简单，便于拆解的辐照装置，但是该装置只能辐照保温材料的缺点，不能满足辐照金属材料的需要。

发明内容

(一)发明目的

根据现有技术所存在的问题，本发明提供了一种能够放置多个标准试样、温度能够精确调节且能满足标准试样温度一致的金属材料辐照系统。

(二)技术方案

为了解决现有技术所存在的问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种用于反应堆内的金属材料辐照系统，该系统用于反应堆工程技术领域，其主要包括辐照装置、工艺管、气体保护系统及加热控制装置；

所述辐照装置位于工艺管内底部，其包括封装套管、样品套管、芯轴、底座和压盖；所述封装套管、样品套管均为直径相同的、中空的圆柱形，其中封装套管位于样品套管的上方，与样品套管通过卡槽连接；所述样品套管由1个或1个以上的分套管组成，且从上到下依次通过卡槽组装在一起；所述分套管内侧设置有1个或1个以上的用于放置标准试样的隔离装置，标准试样放置于两隔离装置之间；所述芯轴的中心轴为贯穿的圆孔，其置于封装套管和样品套管径向中心位置，上端高出封装套管，下端与位于样品套管底部的底座固定连接；

所述工艺管内充有氩气并密封封装；

所述气体保护系统主要由氩气瓶、真空泵和气路调节装置组成；气体保护系统充氩气和放氩气均通过气体管路从工艺管上端进入工艺管内，其中充氩气的作用是在工艺管内形成惰性气体保护氛围，并且有利于与工艺管外的热交换，工艺管内氩气的量可根据辐照装置设置的温度而定；

所述加热控制装置包括热电偶、加热棒和温控仪，其中热电偶一端通过热电偶连接线与温控仪相连，另一端伸入工艺管内；每个分套管处设置一个热电偶测温，测温点位于分套管内隔离装置的轴向中心位置处；加热棒位于辐照装置芯轴内部的径向中心位置，加热棒为可分段加热的，分段加热的段数与分套管的数量相匹配，加热棒的总长度不短于样品套管的长度。

优选地，所述分套管内部设置的隔离装置是分套管内侧设置的凸块，其是均匀分布的，分套管的长度与标准试样的长度一致。

优选地，所述封装套管、样品套管、压盖和底座的材质均为铝合金。

优选地，所述封装套管位于样品套管的上方，可防止标准试样在上下振动时从辐照装置中脱离；封装套管的上方置有圆环形压盖，圆环形压盖与芯轴之间通过螺纹连接并压紧封装套管。

优选地，每段加热棒的温度分别通过温控仪控制。

(三)有益效果

采用本发明提供的辐照系统，安全可靠，调温精确并且能保证样品套管的径向、轴向温度一致。第一，该系统结构简单，通过温控仪调节辐照装置内标准试样的温度，并通过气路调节装置充入合理的氩气，对工艺管进行惰性气体保护的同时，还有利于与工艺管外进行热交换。第二，封装套管和样品套管之间通过卡槽连接，结构简单且保证了各个套管之间不会转动。第三，分套管内部的隔离装置可根据标准试样的不同而设计成不同的凸块，并且凸块是均匀分布的，保证了每个分套管内部标准试样的温度一致。第四，位于芯轴内部的加热棒设置为分段加热的，即每个分套管内部的温度可通过分段加热温控仪控制，这样也保证了整个样品套管内部的温度一致，才能用于材料的辐照性能检测。

附图说明

图1是材料辐照系统示意图；