[发明专利]独立温度补偿型材料辐照考验装置及其安装方法

说明书

技术领域

本发明涉及研究堆材料辐照技术领域，具体地，涉及一种独立温度补偿型材料辐照考验装置及其安装方法。

背景技术

反应堆用材料在正式使用之前，必须经过堆内辐照考验，以验证其耐辐照性能是否满足使用要求，材料的堆内辐照考验需在一定的技术条件下进行，其中一个重要的指标为辐照样品的辐照温度。目前在我国高通量反应堆(简称HFETR)上的材料辐照考验装置能够进行相关的材料辐照考验，但现有辐照考验装置的结构设计最高只能实现400℃左右的材料辐照温度。由于研究堆与辐照装置的结构特点，材料辐照考验装置进行辐照考验时，辐照试验段的一面正对堆芯（以下将正对堆芯的一面称为“阳面”），另一面背对堆芯（以下将背对堆芯的一面称为“阴面”），现有技术中辐照试验段采用一个整体式圆筒辐照罐装载所有辐照样品，当辐照样品数量多、辐照温度较高时，对所有辐照样品的辐照温度均匀性要求较高。

中国专利申请CN102867554A公开了一种模块式套管型随堆辐照考验装置，包括试验装置、进气管及出气管，其中，试验装置包括材料夹持装置，以及顶法兰、底法兰、内套管、外套管整体构成具有环形空腔的辐照罐。材料夹持装置构成圆柱状，材料夹持装置设有中央通孔、气管通孔、样品存放槽及多个电加热元件孔，材料夹持装置位于辐照罐的环形空腔内，内套管穿过材料夹持装置的中央通孔且与中央通孔大小匹配，多个电加热元件孔环绕中央通孔设置，进气管和出气管均有一端穿过顶法兰并设置在辐照罐内。该专利通过进气管和出气管流通气体，以及内套管流通冷却剂，可导出材料辐照试验过程中释放的大量热量，该专利工作时应用于高通量工程试验堆内层孔道，可缩短材料辐照试验的周期。

模块式套管型随堆辐照考验装置在辐照过程中由于阳面接受的伽马强度比阴面高，造成阳面的辐照温度比阴面高，最大温度差异可达50℃。另外，模块式套管型随堆辐照考验装置采用安装电加热元件的方式来减小轴向辐照温度，但在实际的工程应用中，电加热元件在高温和高中子辐照的条件下易损坏，同时，电加热元件的引入，将占据一定的辐照空间，减少装置辐照样品装载量，增加辐照装置的组装难度。

发明内容

本发明的目的就在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种独立温度补偿型材料辐照考验装置，该独立温度补偿型材料辐照考验装置对辐照罐阴、阳两面的温度单独控制，使阴、阳两面的温度差满足辐照要求。本发明还提供了该独立温度补偿型材料辐照考验装置进行试验时的安装方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：

独立温度补偿型材料辐照考验装置，包括辐照罐、进气管、出气管，所述辐照罐包括外套管和设置在外套管内的内套管，外套管和内套管之间形成环形空腔，所述辐照罐还包括两个设置在外套管和内套管之间的隔板，两个隔板将外套管和内套管之间的环形空腔分为两个子空腔；每个子空腔中设置一个材料夹持装置，每个材料夹持装置上均开设有气管通孔；所述进气管和出气管的数量均至少为2根，每个材料夹持装置的气管通孔内至少安装有一根进气管，每个子空腔至少与1根出气管连通。发明人在长期的研究实践中发现，现有技术中，辐照罐采用整体式圆筒辐照罐装载所有辐照样品，而由于研究堆与辐照装置的结构特点，辐照实验时，辐照罐的一面（阳面）正对堆芯，另一面（阴面）背对堆芯，在辐照试验过程中，阳面接受的伽马强度比阴面的高，发热量大，因此会造成辐照罐阴、阳两面的辐照样品存在一定的温度差异。有鉴于此，发明人提出了本方案的独立温度补偿型材料辐照考验装置，将辐照罐内装载辐照样品的环形空腔分为两个单独密封的子空腔，每个子空腔分别设置独立的进气管和出气管与不同的气体调控系统相连，可通过进气管对两个子空腔充入不同的气体实现对辐照罐阴、阳两面的辐照样品进行独立地温度调控，减小阴、阳面的辐照温度差异，使阴、阳两面的辐照考验温度趋于一致，使辐照温度整体可控，达到辐照考验温度要求。

进一步，所述材料夹持装置上安装有探测样品，所述出气管内还穿设有热电偶导线，所述热电偶导线上端伸出出气管、下端伸入子空腔内且热电偶导线下端连接有热电偶；所述热电偶与探测样品相连。本方案中，在材料夹持装置上安装探测样品，并通过热电偶测试探测样品的温度，探测样品内安装中子探测器，可以监控中子数量。热电偶可通过其热电偶导线与温度测控系统相连，可对辐照考验温度进行实时监测，在监测温度的基础上再根据研究堆的运行功率对两个子空腔的辐照考验温度进行实时调控，使辐照考验温度满足辐照考验要求。